全过程工程咨询BIM 集成管理模式构建及运行研究

马骁 赵卓 李梦辰 廖灿灿

(中煤科工重庆设计研究院（集团）有限公司)

在数字化技术迅猛发展的大背景下，建筑行业近年来更新迭代很快，传统的项目管理模式通常是设计、施工各自为政，分别把关，导致项目管理混乱，目前已不适用于行业的发展。其全方位项目顾问体系服务于项目执行全过程，具备团队合作意识强、工作流动顺畅、工作效率高等优点，对于改善项目、压缩项目时间、降低项目成本、识别项目风险有着重要意义。因此，既能满足综合性、跨阶段、一体化的服务需求，又符合政策导向的全过程工程咨询模式是实现建筑工程行业管理模式从粗放式向精细化转变的必然选择[1]。在当前国家政策的引领下，发展全过程工程咨询模式是今后建筑工程发展的一个总体趋势。国内各大建筑企业在信息化建设背景下纷纷尝试利用全过程工程咨询模式实现企业转型升级。因此，尽管近年来国内外不少大型项目都应用了全过程工程咨询服务的管理模式，但从实际工作中看，却因为对全过程工程咨询服务管理模式的了解还不够、体系不健全、管理模式不完善等诸多问题，而未能发挥其应用的优越性，也未能对所有施工过程加以全面了解，协调实施，并合理安排措施以实现目的，使得全过程工程咨询服务模式在国内外工程中也只在小范围内尝试，并没有总结和全面铺开[2]。

BIM 技术作为未来建筑领域的必要技术，在全过程工程咨询服务模式中具有天然的技术优势，BIM 技术不仅能够进行流程管理、实现信息共享，更关键的是可利用BIM技术生成项目全生命周期的真实数据并无缝传递、集成应用，进而实现信息共享和协同管理，提高管理效率。但在实际工程项目中，BIM 技术与全过程咨询业务的契合度普遍存在巨大问题，主要表现在：（1）我国目前基于BIM 的全过程工程咨询服务在管理模式上依然是单一、传统、拼凑形式的全过程，这并不是真正的全过程集成应用，无法进行全项目生命周期的持续咨询，且在实际运用中阻碍不断，这就反映了传统的管理模式与BIM 环境下全过程工程咨询管理模式不相匹配。推行“全过程”，就需要重新调整和优化BIM 环境下全过程工程咨询的业务流程和管理模式。（2）全过程工程咨询项目参与方众多，多方信息量大并汇聚能力差，实施过程中很难对信息进行有效管理与交互，参与方共享信息效率低且错误率高，导致数据复用率不高，BIM 技术在全过程应用中开展较为困难，效益不明显。

因此，在当前建筑业发展形势及国家政策的引领下，应加快BIM 环境下全过程工程咨询业务流程和管理模式研究，解决现阶段BIM 技术在全过程工程咨询业务中数据丢失、信息断层等问题，促进BIM 应用在全过程咨询中的有效落地。

1.全过程工程咨询BIM 集成管理模式

1.1 集成管理理论集成

管理概念最初在《经理人员职能》一书中由Chester Barnard 引入，综合管理概念是共同协调与工作的关键因素，整合是为了描述把一个综合要素按照不同集成方式整合到一起，使其形成一个统一体，专家们以不同的视角和层次对整合与综合管理的概念做出了定义，综合管理的各个综合因素应该起到协调功能，并起到综合的整体功能，加强整合带来的效果；综合效能原理，就是指集成体效能和各单件要素效能的简单叠加[3]。集成管理是由项目实际需求发展而来的产物，在各部分集成、管理中促使策略的实施，提升资源质量，降低管理成本。好的集成管理案例有相似的优点，如技术更新快、条件延展性强、人才流动量大、要求多样性、技术复杂度高。

1.2 BIM 全过程工程咨询项目集成管理

项目集成管理，是指以项目的整个生命周期为目标，是一种具备系统化、整合性和全局性的项目整体管理，通过项目集成管理可以根据项目在各领域的既定“配置关系”，实施项目整体的控制。集成化管理要求各综合因素应当充分发挥协调功能，从而实现综合的整体效果，加强整合带来的效果；整合效能理论由整合总体效能和各单项因素效能的简单相加。元素集成程度较高，可以有效提升项目综合集成管理水平，而综合集成管理是指把工程全寿命周期中各阶段信息进行集成，依据全生命周期综合集成管理理论，全面考虑整个工程项目全过程，进行综合集成管理的系统设计方法[4]。在全过程工程咨询项目中，项目各个阶段的集成管理显得尤为重要，项目负责人针对各个工作界面进行科学合理控制，统筹全局并把控细节。但经济发展和社会进步导致了项目体量的增高，同时伴随着信息量的爆炸。在项目具体实施过程中，各参建方之间的交流、协调工作越发艰难。因此利用BIM 技术，在全过程工程咨询项目中形成三维数字化模型，以三维数字化模型作为载体集成信息，从而保障信息数据的上下贯通和准确。以模型为信息载体，项目各参与方及其他相关人员可以根据汇总数据，进行智能分析、实时跟进项目实施进展，项目管理者借助数字看板数据，对项目关键节点进行智慧决策[5]。

2.全过程工程BIM 业务流程再造相关理论

美国著名的商业管理学家Michael Hammer，最早提出“业务流程再造(Business ProcessReengineering，BPR)”这一概念。1993 年，他和CSC 咨询集团总裁James A.Champy合著的《企业再造:商业革命宣言》出版，书中明确提出了再造理论的概念，指出业务流程再造就是针对企业业务流程的底层基本要素进行反思，并对它进行颠覆性重组，以能彻底地改善企业产品及服务的质量，降低企业成本，提高运营效率[6]。在1995 年的《再造革命》书中，Hammer 进一步继而丰富了业务流程再造理论，指出必须围绕着原业务流程开展对企业工作流程的颠覆性地重新设计，才可以达到对企业原有流程及陈旧的经营方法以及管理思维的根本性改变，并强调了重新设计在企业业务流程再造中的关键作用。至此，业务流程再造理论已成为一种全新的企业管理理念和管理方法，在世界范围内得到了更广泛的应用，有学者通过全面回顾了业务流程再造理论发展历程后，对多方所提出及改进过的业务流程再造理论及概念进行了讨论，最后对业务流程再造理论做出了如下总结:业务流程再造理论是以企业的业务流程为主要再造对象，利用数字与信息化技术及科学等现代化管理方法，对企业原本的基本业务流程进行了彻底反思并颠覆性地重新设计，以建立全新的业务流程及组织模式，从而使企业产品及服务的质量提升、成本降低、生产效率提高，以达到企业客户价值最大化及满足的目标[7]。

3.全过程工程咨询BIM 业务流程再造实施

3.1 全过程工程咨询BIM 业务流程再造框架

业务流程再造框架是指为了业务流程再造能够得以顺利实施并取得一定成效，而进行的各层次相关要素统筹规划，并将这种统筹规划具体化体现，是一种战略实施统领框架。在业务流程再造理论中，业务流程再造框架具有重要的地位，框架设计质量将直接决定后续再造实施的成败。基于此，本节将进行全过程工程咨询业务流程再造框架的设计，作为后续业务流程再造实施的指导。基于BIM 技术的全过程工程咨询业务流程再造框架将分为基础层、实施层及目标层三个层次。

首先，基础层是再造实施的理论基础和技术工具支撑，业务流程再造应遵循前述章节所阐述的集成管理理论和工程项目管理相关理论，以可视化标准建模方法为实施工具；其次，实施层是业务流程再造的具体实践，是在基础层创造的实施环境下，进行基于BIM 技术的全过程工程咨询业务流程再造实施，是对全过程工程咨询中各基本要素进行融合的具体实施环节，其重点工作是对传统五大工程咨询业务的整合以及新兴业务功能的融合；最后，目标层是业务流程再造后的成果及效果预期。全过程工程咨询业务流程再造框架的具体化体现如图1 所示。

图1 以业务融合为导向的全过程工程咨询BIM业务流程再造框架

3.2 全过程工程咨询BIM 业务流程再造实施原则

根据集成管理理论的核心内容、Partnering 模式的核心思想及全过程工程咨询的战略定位，通过构建基于BIM 技术的全过程工程咨询服务信息管理平台，用来满足全过程工程咨询各个阶段的信息衔接需求和集成要求，明确BIM 全过程工程咨询服务信息管理平台的设计、功能和架构体系的要求。促使全过程工程咨询业务流程再造的整体架构能够影响行业发展方向，并使得流程再造能落地成功实施，可遵循以下准则加以制定：

（1）信息管理平台设计原则

实用性原则；价值性原则；灵活性原则；安全性原则。

（2）信息管理平台设计的功能要求

全过程工程咨询单位的标准化、规范化、模块化。依据单位内部相关工种人员的信息化管理需求，把全过程工作中数据、信息及时更新、处理，总结形成的基于BIM 技术的全过程工程咨询项目业务流程，为平台研发奠定理论基础，也方便全咨单位各参与方能够高效利用和管理工程信息。

项目信息的无障碍传递及共享。在全过程工程咨询项目，包含八大专业，各专业有属于各自的设计软件，从而数据格式不同。为了能够打通各阶段管理流程和信息数据，实现各参与方信息实时动态查询、共享、反馈与沟通，达到各参与方的信息查询和共享，信息反馈与沟通，应用BIM 技术建立平台将所有信息有效集成。

项目全生命周期数据资产交付。通过信息的共享、对称和传递，实现咨询成果实物化、资产化，并有效实现建设工程项目的全生命周期管理，最终为业主交付全生命周期信息数据资产，协助全咨单位从“单一行业服务”向“综合性多元化咨询”转型，满足市场多样化需求。

3.3 全过程工程咨询BIM 业务流程设计

本文构建基于BIM 技术的全过程工程咨询服务信息管理平台总体系统架构（如图2 所示），包括基础设施层、中间层、应用支撑层、业务应用层和用户交互层5 个逻辑层次，以及标准IT 治理体系、运维及网络安全保障体系。

图2 基于BIM的全过程工程咨询服务信息管理平台框架图

（1）基础设施层云主要包含计算资源、存储资源、网络资源、机房及配套设施组成。平台基础设施拟采用公有云租赁的方式，可由云厂商提供，例如阿里云、华为云、腾讯云等。

（2）中间件层包含了平台数据存储的软件载体，涵盖关系数据库、内存数据库和文件数据库。其中文件数据库主要是BIM 数据库。

（3）应用支撑层为上层应用提供基本模型轻量化转换、数据可视化、报表分析、流程控制、应用解耦等服务能力。

（4）业务应用层是平台为全资项目各参建方提供服务的主要功能模块集合，新增及待优化模块包含项目主页、设计管理、会议管理、流程管理、进度管理-统计分析、质量管理-问题数据分析、安全管理-问题数据分析、人员管理-角色管理及文档管理-归档管理等模块。

（5）用户交互层提供WEB 端和APP 端。平台用户通过WEB 端可使用平台提供的所有业务应用层功能；通过APP 端口可以简单操作模型和查看、审阅意见和批注等。除了全咨单位管理人员外，还包括项目各参与方，出于安全和隐私考虑，平台针对不同用户设置相应的信息管理权限。

3.4 具体实施路径及内容

总体的平台框架设计仅仅是初步阶段，要想实现真正的系统开发和业务流程再造的线上流转，需要进入详细设计阶段，进行具体实施路径规划，按照平台功能模块划分，本文对关键、典型模块进行详细介绍，聚焦于设计管理、进度管理、质量管理、安全管理以及数据驾驶舱模块，主要涵盖原型图、数据库、前端和后端的设计过程。

（1）设计管理

原型图设计。绘制创建任务、已创建任务、待执行任务、抄送任务、已执行任务原型草图，其中创建任务包含任务类型、任务主题、任务描述和任务阶段。

数据库设计。设计协同任务表、协同任务步骤表、协同任务用户表以及协同任务抄送人表，建立4 张表的主键关联关系。

模型管理。基于现有轻量化引擎研究模型转换多任务处理的方法，设计目录树筛选器、剖切盒、模型测量、沉浸式漫游、模型批注、视点管理、标识标签等功能，以通过平台随时随地查看模型，实现跨地域、跨组织的协同管理。

前端设计。在原型图的基础上完成UI 界面设计，实现创建任务、已创建任务、待执行任务、抄送任务、已执行任务等静态页面的跳转功能的效果展示。

后端设计。设计协同任务、协同任务步骤、协同任务用户、协同任务抄送人实体数据结构，设计创建任务、已创建任务、待执行任务、抄送任务逻辑关系出版程序，设计对应的接口规范文档。

（2）进度管理

原型图设计。绘制项目进度报表、施工进度与三维模型关联原型草图，其中项目进度报表包含项目总工期、关键工期状态（提前，正常，滞后）、项目总进度状况（正常，警告），并与安全报告与质量关联。支持整体进度计划的跟踪与记录、支持执行情况与计划的比对、支持关键路径计算，支持计划与BIM 模型数据关联。

数据库设计。设计项目信息表、项目关键结点表和施工进度表，建立3 张表的主键关联关系以及与用户的关联关系。

前端设计。在原型图的基础上完成UI 界面设计，实现获取项目列表信息，项目进度报表信息获取，预警，展示施工进度等功能的效果展示。

后端设计。设计项目信息、项目关键结点实体数据结构，设计创建项目、获取项目信息、获取项目报表信息、逻辑关系初版程序，设计施工进度表与三维模型关联接口，设计对应的接口规范文档。

（3）质量管理

原型图设计。画出录入质量验收报告、质量验收报告列表展示、质量验收报告列表详细信息展示，质量验收报告的反馈操作的原型草图。

数据库设计。包括设计质量验证报告表和质量验证报告详细表（记录整个质量进度信息），建立2 张表的主键关联关系以及与用户的关联关系。支持质量台账的建立、支持台账数据与监理通知单关联，实现线上整改，任务闭环。

前端设计。在原型图的基础上完成UI 界面设计，实现质量报告录入、质量报告列表展示，质量报告详细信息，质量报告反馈功能的效果展示。

后端设计。设计质量验收报告、质量验证报告详情的实体数据结构，设计质量报告录入、质量报告列表信息、质量报告详细信息、反馈质量报告的初版程序，设计对应的接口规范文档。

（4）安全管理

原型图设计。画出获取安全员上传到平台的安全报告、安全报告的详细信息界面草图，安全管理模块包括上传图片、视频文件、添加文字描述的功能，从而定义报告等级（一般，紧急，严重）。在安全隐患列表下，通过安全隐患列表点击事件触发获取安全隐患详细信息（视频，文件，图片等）。支持安全台账的建立、支持台账数据与监理通知单关联，实现线上整改，任务闭环。

数据库设计。设计安全隐患信息表。安全隐患信息表用于记录安全员上传的隐患相关信息。

前端设计。在原型图的基础上完成UI 界面设计，实现获取安全隐患列表信息和安全隐患详细信息的效果展示。

后端设计。设计安全隐患、安全隐患详情实体数据结构，设计创建安全隐患信息、获取安全隐患列表信息、安全隐患列表详细信息的逻辑关系初版程序，设计对应的接口规范文档。

（5）数据管理驾驶舱

原型图设计。画出进度管理统计图、质量管理统计图、成本管理统计图的原型草图。其中进度管理统计图是在整个项目下按照时间进行分组统计每月或者每天或者每年的完成百分比。质量管理统计图在整个项目下按照时间进行分组统计每月或者每天或者每年的质量问题报表数量的统计。成本管理统计图按照时间分组，统计各个时间段使用的成本情况。

数据库设计。在原有的进度相关联表，质量相关联表，成本相关联表进行数据统计。

前端设计。在原型图的基础上完成UI界面设计，实现（按照时间分组展示出进度管理统计图、质量管理统计图、成本管理统计图的echart 图形。

后端设计。设计进度管理统计图、质量管理统计图、成本管理统计图的实体数据结构，设计获取进度、质量、成本的统计信息按时间分组的逻辑关系初版程序，设计对应的接口规范文档。

在完成了所有的功能模块开发后，根据项目需求建立测试用例，对平台模块、功能、性能、安全性、兼容性等进行测试。最后，利用一个全过程工程咨询项目作为示范项目，反复验证平台核心技术，在不断发现问题和解决问题过程中，迭代更新，实现对整个平台应用成效的检验。

图3 示范项目实施流程

4.总结

该文采用集成管理技术与流程重塑技术，从全过程工程咨询管理的角度入手，对当前开展的传统工程咨询业务流程进行了分析并总结出了其中问题，明确了问题背后的根本原因，并从根本问题入手进一步对全过程工程咨询业务流程进行了重塑，进而根据BIM 技术立足于全过程工程咨询管理要求，从整个系统的技术基础、能力需求、服务架构等角度构建了BIM 信息管理系统，形成了涵盖基础设施层、信息层、应用支撑层、业务应用层和用户交互层的系统架构。基于系统架构描述各模块涉及的主要算法、数据结构、类的层次结构及调用关系，研究具体实施路径。最后对系统开发成果监理测试用例，进行各项测试后用于示范项目，以便系统的迭代更新，从而对采用BIM 技术开发的全过程工程咨询企业赋能。