工程管理信息化與BIM技術(shù)應(yīng)用

曹效義

（蘭州市地下綜合管廊有限公司，甘肅蘭州730030）

工程管理信息化與BIM技術(shù)應(yīng)用

曹效義

（蘭州市地下綜合管廊有限公司，甘肅蘭州730030）

中國(guó)目前正在進(jìn)行大規(guī)模的建設(shè)，全社會(huì)固定資產(chǎn)投資數(shù)目巨大，且呈兩位數(shù)增長(zhǎng)。近年來，20%的城鎮(zhèn)新建建筑達(dá)到綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)要求。如何使這么巨大的投資管理科學(xué)化、合理化，是中國(guó)建設(shè)管理領(lǐng)域亟待解決的問題。隨著BI M技術(shù)在市政行業(yè)的廣泛和深入，簡(jiǎn)要闡述將BI M技術(shù)融入到現(xiàn)有的工程實(shí)踐中必要性，對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行全程上線管理，節(jié)約工程周期和工程造價(jià)。

工程管理；BI M技術(shù)；信息化

0 引言

工程管理是指為實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，有效地利用資源，對(duì)工程所進(jìn)行的決策、計(jì)劃、組織、指揮、協(xié)調(diào)與控制，具有系統(tǒng)性、綜合性和復(fù)雜性[1]。

工程管理信息化貫穿于論證、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行直至報(bào)廢的工程全生命周期中，其內(nèi)涵與所起的作用可以歸結(jié)為4個(gè)方面：運(yùn)營(yíng)管理、伙伴協(xié)作、公眾服務(wù)與集成創(chuàng)新。涉及工程全生命周期各個(gè)階段、各參與方的業(yè)務(wù)流程、管理模式及組織架構(gòu)等各個(gè)方面的調(diào)整和優(yōu)化，是多個(gè)組織信息系統(tǒng)能力與需求相匹配的過程，是跨組織信息共享的實(shí)現(xiàn)過程，是各利益相關(guān)團(tuán)體有效協(xié)作與資源充分共享的過程。

1 工程管理信息化的特征分析

工程管理信息化不同于企業(yè)信息化，其區(qū)別主要體現(xiàn)在：在規(guī)劃和實(shí)施的過程中，企業(yè)信息化以考慮組織自身資源的充分應(yīng)用為主要特征；工程管理信息化的規(guī)劃過程則呈現(xiàn)出跨組織信息系統(tǒng)規(guī)劃的特征，見圖1。雖然兩種信息化過程在方法上是相通的，但二者看待資源的角度則有所不同；前者強(qiáng)調(diào)組織內(nèi)部的溝通與控制，后者則更強(qiáng)調(diào)跨組織的協(xié)調(diào)與匹配[1]。

工程管理信息化過程也不僅限于單純的項(xiàng)目信息系統(tǒng)規(guī)劃：（1）信息化以工程全生命周期的效益最優(yōu)為原則，而不是階段最優(yōu)，尤其不是建設(shè)階段最優(yōu)；（2）要對(duì)工程的利益相關(guān)者進(jìn)行充分分析，一方面是深入了解各方的需求，另一方面也是對(duì)各類可用資源進(jìn)行調(diào)查，基于可利用資源進(jìn)行信息化規(guī)劃，而不是僅基于自身資源進(jìn)行規(guī)劃；（3）工程管理信息系統(tǒng)規(guī)劃屬于跨組織規(guī)劃，應(yīng)充分考慮工程不同階段、不同地域、不同組織、不同部門之間的協(xié)作和溝通。

現(xiàn)代工程管理的實(shí)現(xiàn)離不開信息技術(shù)的支持，技術(shù)的日新月異也對(duì)工程信息系統(tǒng)的更新?lián)Q代起到了強(qiáng)有力的推動(dòng)作用。但從純技術(shù)的角度而言，工程管理信息化并沒有其特定的專有技術(shù)，所有用到的技術(shù)都是現(xiàn)有的成熟與通用的技術(shù)。信息化不僅是單純的技術(shù)進(jìn)步，也是對(duì)組織的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)現(xiàn)有資源進(jìn)行合理配置的過程。在規(guī)劃過程中應(yīng)通過充分明晰、尋找和挖掘可被利用的組織內(nèi)部及外部的各種有效資源，使得組織獲得最大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

2 BIM技術(shù)

BI M（B u i l din g Inf o r m a t i o n M o d el in g）技術(shù)是近十年來在C A D技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種多維（三維、四維、五維、n維）模型信息集成技術(shù)，可以使項(xiàng)目建設(shè)的所有參與方都能夠在數(shù)字虛擬的真實(shí)建筑物模型中操作信息和在信息中操作模型，從而實(shí)現(xiàn)在建筑全生命周期內(nèi)提高工作效率和質(zhì)量，以及減少錯(cuò)誤和風(fēng)險(xiǎn)的目標(biāo)。BI M具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性等特點(diǎn)。BI M技術(shù)應(yīng)用貫穿于項(xiàng)目決策、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)全過程[2]，具體見圖2。

圖2 基于BIM的市政業(yè)信息化

BI M技術(shù)經(jīng)過21世紀(jì)的近10年在全球工程建設(shè)行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用和研究，已經(jīng)被證明是未來提升建筑業(yè)和市政行業(yè)技術(shù)及管理升級(jí)的核心技術(shù)。美國(guó)2009年制定了一套結(jié)構(gòu)化的BI M項(xiàng)目執(zhí)行實(shí)施程序，現(xiàn)已運(yùn)用到既有建筑的維修和改造上。近幾年，美國(guó)71%的項(xiàng)目、74%的承包商和70%的建筑師應(yīng)用了BI M[3]。

美國(guó)的一項(xiàng)研究顯示[4]，因BI M應(yīng)用提高了成本核算的準(zhǔn)確性而使業(yè)主保留了比傳統(tǒng)建設(shè)模式下更低的不可預(yù)見費(fèi)，見圖3。在山景城醫(yī)院綜合辦公樓項(xiàng)目上，BI M的應(yīng)用使得整個(gè)項(xiàng)目的返工只有0.2%，各系統(tǒng)之間達(dá)到零沖突，現(xiàn)場(chǎng)因信息不明確而發(fā)出的問詢單（R e q u e s t f o r Inf o r m a t i o n）只有2份，BI M已被認(rèn)為是大幅提高市政行業(yè)生產(chǎn)效率最有效的工具之一。

圖3 BIM的應(yīng)用使項(xiàng)目保留了更低的不可預(yù)見費(fèi)用比例

英國(guó)機(jī)場(chǎng)管理局利用BI M削減希思羅5號(hào)航站樓10%的建造費(fèi)用。恒基北京世界金融中心通過BI M應(yīng)用在施工圖紙中發(fā)現(xiàn)了7 753個(gè)沖突，估算這些沖突如果在施工時(shí)才發(fā)現(xiàn)，會(huì)給項(xiàng)目除了造成超過1 000萬(wàn)元人民幣及3個(gè)月的浪費(fèi)外，更會(huì)大大影響項(xiàng)目質(zhì)量和發(fā)展商品牌。《中國(guó)工程建設(shè)BI M應(yīng)用研究報(bào)告2011》調(diào)查問卷也顯示BI M技術(shù)的巨大應(yīng)用價(jià)值。

我國(guó)工程建設(shè)行業(yè)從2003年開始BI M技術(shù)在實(shí)際工程項(xiàng)目中的應(yīng)用實(shí)施及研究工作。據(jù)A u to d e sk公司統(tǒng)計(jì)，三維可視化可提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力66%，減少50%～70%的信息請(qǐng)求，縮短5%～10%的施工周期，減少20%～25%的各專業(yè)協(xié)調(diào)時(shí)間。

BI M的價(jià)值取決于BI M信息被使用的價(jià)值，BI M的成功應(yīng)用將會(huì)為市政業(yè)信息化的成功實(shí)施提供強(qiáng)大的技術(shù)和流程支持。

3 基于BIM技術(shù)的工程項(xiàng)目信息管理模式

傳統(tǒng)的信息管理模式中，信息浪費(fèi)和冗余，信息不斷流失，信息交換效率低下，無法從全局的角度進(jìn)行優(yōu)化，并嚴(yán)重影響了信息的有效性[2]?；贐I M技術(shù)的信息管理模式，將建設(shè)全生命期、全方位信息連續(xù)打通和無縫連接，整合了離散的信息流程，避免了信息的歧義和不一致，減少了信息總量，信息共享和協(xié)同工作，為目標(biāo)式的信息管理模式，具體見圖4。

基于BI M技術(shù)的信息管理模式極大地打破現(xiàn)有工程項(xiàng)目管理中的屏障[5]，集成工程項(xiàng)目各階段、各關(guān)鍵指標(biāo)、各組織、各專業(yè)、各項(xiàng)目的信息融合，形成更加廣泛的集成，協(xié)調(diào)工程項(xiàng)目系統(tǒng)目標(biāo)、外部資源、內(nèi)部資源的信息流網(wǎng)絡(luò)，見圖5。

圖4 基于BIM技術(shù)的信息管理模式與傳統(tǒng)信息管理模式比較

圖5 基于BIM技術(shù)的工程項(xiàng)目信息管理模式

BI M通過計(jì)算機(jī)n維模型形成的信息數(shù)據(jù)庫(kù)，是建筑生命周期中大量、重要的信息數(shù)據(jù)?；贐I M技術(shù)的工程項(xiàng)目信息管理模式在信息集成模型中的作用體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）BI M中央數(shù)據(jù)庫(kù)是信息流的樞紐，是溝通平臺(tái)和存儲(chǔ)中心。BI M中央數(shù)據(jù)庫(kù)連接不同工程對(duì)象數(shù)據(jù)、過程和資源，是一個(gè)包含豐富數(shù)據(jù)、面向?qū)ο蟮?、具有智能化和參?shù)化特點(diǎn)的建筑設(shè)施的數(shù)字化表示，支持項(xiàng)目生命期中動(dòng)態(tài)的信息創(chuàng)建、共享、更新和管理，保持信息的清晰度、一致性。

（2）通過網(wǎng)絡(luò)交互平臺(tái)，各階段、各關(guān)鍵指標(biāo)、各組織、各專業(yè)、各項(xiàng)目當(dāng)前的供應(yīng)信息共享不再局限于相鄰成員之間，任何成員在共享信息范圍內(nèi)都可以和其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息訪問與共享需求。

信息的使用性可表現(xiàn)為一對(duì)一電子提交、小規(guī)模封閉群體之間數(shù)據(jù)交換和多對(duì)多集成和高水平協(xié)同作業(yè)，保持信息的及時(shí)性、交互性。

（3）隨著工程項(xiàng)目的深入和進(jìn)展，BI M信息模型逐步深化、逐步細(xì)化，不斷更新、修正和補(bǔ)充，使得項(xiàng)目全生命期的信息得到有效的組織和追蹤。信息不僅要管理好當(dāng)時(shí)的用途服務(wù)，還要管理好其在整個(gè)項(xiàng)目生命周期內(nèi)重復(fù)利用的用途，保持信息的完整性。

當(dāng)今，BI M技術(shù)深刻滲透和改變了建設(shè)行業(yè)的生產(chǎn)管理方式，被譽(yù)為工程建設(shè)行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的標(biāo)桿。對(duì)于日益復(fù)雜的工程項(xiàng)目及緊縮的預(yù)算和工期對(duì)工程項(xiàng)目環(huán)境提出更高的要求，更高效的溝通方式及工作流程管理已勢(shì)在必行。

4 BIM技術(shù)的推廣應(yīng)用

4.1 BIM技術(shù)在推廣應(yīng)用中存在的問題

（1）軟件開發(fā)費(fèi)用高

建立和維護(hù)BI M模型所使用的軟件，目前基本被美國(guó)大型軟件開發(fā)商壟斷，承載這些工具的軟件都是國(guó)外產(chǎn)品，本地化程度不高。國(guó)內(nèi)關(guān)于BI M的一些標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范尚在制定之中，各個(gè)軟件公司對(duì)BI M的理解乃至表達(dá)的形式都有一定的差異，因此制約了BI M在國(guó)內(nèi)的開發(fā)和應(yīng)用。另一重要方面是在世界范圍內(nèi)建筑業(yè)信息化投入比例一直偏低，這在很大程度上造成了建筑行業(yè)的生產(chǎn)效率低下。據(jù)斯坦福大學(xué)的研究成果表明:在過去40年當(dāng)中，美國(guó)建筑行業(yè)生產(chǎn)效率指數(shù)下降20%左右，而同期的其他非農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率指數(shù)卻提高100%以上。我國(guó)更是如此，據(jù)商務(wù)部研究院信息咨詢中心研究數(shù)據(jù)顯示，建筑業(yè)信息化投入的比例僅有制造業(yè)的10%，所以投入不足影響了BI M軟件的開發(fā)[6]。

（2）技術(shù)人員缺乏

由于BI M技術(shù)的推廣應(yīng)用尚處于初級(jí)階段，應(yīng)用BI M的項(xiàng)目較少，這就使得業(yè)務(wù)量比較多的技術(shù)人員不愿花費(fèi)太多精力去學(xué)習(xí)BI M技術(shù)，成為BI M專家。而業(yè)務(wù)量少的技術(shù)人員由于BI M軟件售價(jià)過高而無法學(xué)習(xí)，也不能成為BI M專家。另外，由于BI M專家比較少，聘請(qǐng)費(fèi)用很高，使得更多項(xiàng)目參與方也不愿意使用BI M技術(shù)。

（3）軟件兼容性差

現(xiàn)有的很多建筑軟件需要在不同的操作系統(tǒng)平臺(tái)上重新編譯才可運(yùn)行，有些軟件需要重新開發(fā)或是改動(dòng)較大才能在不同的操作系統(tǒng)平臺(tái)上運(yùn)行，對(duì)于兩層體系和多層體系結(jié)構(gòu)的軟件，還要考慮前端和后端操作系統(tǒng)的可選擇性。這使用戶在利用軟件進(jìn)行操作時(shí)產(chǎn)生很大不便。

4.2 BIM技術(shù)的推廣動(dòng)力

基于目前的BI M技術(shù)和軟件工具發(fā)展水平，使用BI M技術(shù)的項(xiàng)目和掌握BI M技術(shù)的專家都很少，二者之間還不能形成良性互動(dòng)，這需要增加外力來推動(dòng)BI M技術(shù)的推廣。

（1）規(guī)劃設(shè)計(jì)單位

規(guī)劃設(shè)計(jì)單位可以作為BI M技術(shù)的主要使用者，單獨(dú)使用BI M可以帶來可觀的效益，設(shè)計(jì)師有很高的專業(yè)技術(shù)水平，只要學(xué)習(xí)本專業(yè)的BI M就可以適應(yīng)BI M時(shí)代的要求。但設(shè)計(jì)單位不可以作為BI M技術(shù)推廣的推手，因?yàn)樵O(shè)計(jì)方參與項(xiàng)目生命周期時(shí)間太短，設(shè)計(jì)結(jié)束后，設(shè)計(jì)方除設(shè)計(jì)變更時(shí)參與外，基本退出后續(xù)建設(shè)。

（2）業(yè)主

就項(xiàng)目的生命周期來看，業(yè)主是項(xiàng)目的主導(dǎo)者，參與項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建設(shè)、使用的全過程。業(yè)主可以說是BI M技術(shù)的最大受益者，但業(yè)主也不可以作為BI M技術(shù)的主要推手，因?yàn)榇蟛糠謽I(yè)主既不懂工程建設(shè)技術(shù)，也不懂BI M。并且大部分業(yè)主的項(xiàng)目建設(shè)也是階段性的、不連續(xù)的，如醫(yī)院要建一座住院樓，學(xué)校建一座教學(xué)樓等，以后可能很長(zhǎng)時(shí)間不再搞建設(shè)。除非業(yè)主是房地產(chǎn)公司或者項(xiàng)目管理公司，業(yè)務(wù)才可能是連續(xù)的，讓所有業(yè)主都建一個(gè)BI M

團(tuán)隊(duì)，從投入產(chǎn)出的角度講也是不劃算的。現(xiàn)代專業(yè)分工越來越細(xì)，業(yè)主應(yīng)該更專注于自己的主業(yè)。

（3）施工單位

施工階段占有項(xiàng)目投資的份額非常大，但由于招投標(biāo)階段已經(jīng)確定了中標(biāo)價(jià)，施工單位使用BI M可以收到很好的效益，但和設(shè)計(jì)單位一樣，施工單位也是階段性參與項(xiàng)目生命周期，施工單位也不可能作為BI M技術(shù)推廣的重要推手，而只可能是主要使用者。

（4）物業(yè)管理單位

物業(yè)管理單位雖然管理項(xiàng)目的時(shí)間最長(zhǎng)，但物業(yè)管理單位是在設(shè)施移交使用以后才介入的，這時(shí)BI M的模型及大量信息已經(jīng)無法獲得。

4.3 BIM技術(shù)具體推廣方法

（1）成立BI M技術(shù)服務(wù)公司；

（2）建設(shè)監(jiān)理公司擴(kuò)展BI M咨詢業(yè)務(wù)；

（3）BI M咨詢服務(wù)公司擴(kuò)展建設(shè)監(jiān)理業(yè)務(wù)。

BI M的本質(zhì)是項(xiàng)目信息和項(xiàng)目模型的集成，項(xiàng)目的同一信息只需由某個(gè)參與方輸入一次，其他參與方便可以共享BI M模型中的所有信息，而不用再?gòu)姆稚⒌膱D紙、報(bào)表、明細(xì)中由人工去收集集成很多使用BI M技術(shù)的項(xiàng)目已經(jīng)證明，使用BI M技術(shù)可以帶來好的收益，但如何使用BI M技術(shù)可以帶來最大收益則帶有不確定性，項(xiàng)目的每一個(gè)階段和工作都使用BI M投資回報(bào)率不一定最高，項(xiàng)目所有參與方都使用BI M投資回報(bào)率也不一定最高，企業(yè)和項(xiàng)目不同的實(shí)際情況(項(xiàng)目投資、復(fù)雜程度、工期、項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)構(gòu)成等)才是決定BI M實(shí)施方案獲得最大投資回報(bào)的關(guān)鍵因素。在BI M技術(shù)快速發(fā)展的今天，要實(shí)施普及BI M技術(shù)需要還需要較長(zhǎng)的一段時(shí)間。

5 結(jié)語(yǔ)

工程管理信息化過程中使用BI M軟件，有助于降低建筑企業(yè)的成本研究建筑工程管理有助于降低建筑企業(yè)的成本，減少人力、物力的浪費(fèi)，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。但在世界范圍內(nèi)都還處于推廣階段，還存在很多問題，在部分已建項(xiàng)目實(shí)踐方面已初見成效。

在政府、行業(yè)協(xié)會(huì)、軟件開發(fā)企業(yè)、技術(shù)服務(wù)公司、設(shè)計(jì)院、建筑院和開發(fā)商等共同參與和大力推動(dòng)下，只要理解了BI M技術(shù)能夠給工程建設(shè)行業(yè)以及相關(guān)企業(yè)帶來更大的價(jià)值，明確了正確的推廣方向，BI M時(shí)代的到來只是時(shí)間問題。

[1]潘佳怡.中國(guó)建筑業(yè)BI M發(fā)展的阻礙因素分析[J].工程管理學(xué)報(bào),2012,26(1):6-11.

[2]李勇.基于BI M技術(shù)的工程項(xiàng)目信息管理模式與策略[J].工程管理學(xué)報(bào),2012,26(4):17-21.

[3]王曉濤.建筑信息模型全面推廣需七八年[N].中國(guó)經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報(bào),2010.

[4]Estimating M C C C. American Society of Professional Estimators[EB/OL].http://www.aspenational.com/CONSTRUC0%20cost%20ESTAMIATING.pdf,2009.

[5]葛文蘭,于曉明,波何.BI M第二維度—項(xiàng)目不同參與方的BI M應(yīng)用[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2011.

[6]程建華,輝王.項(xiàng)目管理中BI M技術(shù)的應(yīng)用與推廣[J].2012,41(16): 29-31.

C931

B

1009-7716（2017）06-0236-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.06.071

2017-03-20

曹效義（1973-），男，甘肅岷縣人，工程師，從事市政工程建設(shè)管理工作。