建筑信息建模技術(shù)在天津港工程建設(shè)項目管理中的應(yīng)用

紀宇陽

天津港（集團）有限公司作為我國主要的大型港口企業(yè)之一，其管理水平與世界一流港口企業(yè)相比差距明顯。建筑信息建模（building information modeling，BIM）技術(shù)將三維模型與工程信息相結(jié)合，為天津港的信息化管理帶來新思路。本文著眼于將天津港龐大的建設(shè)項目信息資源與BIM技術(shù)相結(jié)合，借以開發(fā)天津港特有的BIM管理系統(tǒng)。BIM技術(shù)在天津港工程建設(shè)項目全生命周期管理中的應(yīng)用為天津港基建行業(yè)管理帶來巨大便利，產(chǎn)生顯著的社會價值。

1 BIM技術(shù)簡介

BIM技術(shù)最早于1975年在美國提出，以其可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等五大特點為業(yè)界所關(guān)注。該技術(shù)的核心是將設(shè)計意圖從二維展示轉(zhuǎn)化為三維甚至多維展示，是繼計算機輔助設(shè)計技術(shù)之后工程建設(shè)領(lǐng)域的又一次革命，引領(lǐng)著工程建設(shè)領(lǐng)域的信息化發(fā)展方向。該技術(shù)涉及建設(shè)項目全生命周期各環(huán)節(jié)，可應(yīng)用于設(shè)計、施工和運營維護等不同階段。

自2003年引進BIM技術(shù)以來，我國工程建設(shè)領(lǐng)域的若干大型設(shè)計機構(gòu)、施工企業(yè)在公共建筑、市政和交通等大型項目中局部應(yīng)用了該技術(shù)；此外，一些大型項目業(yè)主單位嘗試利用該技術(shù)進行工程建設(shè)項目管理。“十三五”時期，我國經(jīng)濟步入新常態(tài)，天津港等沿海主要港口進入中高速發(fā)展換擋階段，面臨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和發(fā)展模式全面轉(zhuǎn)型，信息化成為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要推手。2014年6月，交通運輸部發(fā)布《關(guān)于推進港口轉(zhuǎn)型升級的指導(dǎo)意見》，指出要促進智慧型港口建設(shè)。天津港迎來港口轉(zhuǎn)型、能級提升、行業(yè)整合、功能調(diào)整、建設(shè)世界一流港口的新機遇。

當(dāng)前，天津港的信息化管理水平與其建設(shè)世界一流港口的目標(biāo)相差甚遠。在天津港建設(shè)和發(fā)展過程中，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和技術(shù)改造投資累計達數(shù)百億元，除建成分布廣泛的碼頭、航道等工程實體外，還積累了龐大的工程建設(shè)人才資本，沉淀了海量工程建設(shè)數(shù)據(jù)資源，形成亟待開發(fā)的巨大數(shù)據(jù)資源寶庫。為此，本文開展天津港工程建設(shè)領(lǐng)域BIM應(yīng)用研究，為港口建設(shè)項目率先打造BIM基礎(chǔ)平臺，經(jīng)過設(shè)計、施工和項目管理等階段試點啟動，逐步向港口規(guī)劃建設(shè)全行業(yè)、工程建設(shè)項目全生命周期延伸，進而推動天津港轉(zhuǎn)型升級，為其建設(shè)世界一流港口奠定信息化數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM技術(shù)通過參數(shù)模型整合形成工程建設(shè)項目信息，并在項目策劃、設(shè)計、施工、運行和維護等全生命周期共享、復(fù)用、積累、傳遞這些信息，為各參建方提供協(xié)同工作基礎(chǔ)，有利于提高效率，節(jié)約成本和縮短工期。BIM技術(shù)從被提出到逐步完善直至被工程建設(shè)領(lǐng)域普遍接受歷經(jīng)數(shù)十年。BIM 技術(shù)實踐最初主要由幾個較小的國家主導(dǎo)， 如芬蘭、挪威和新加坡等，美國的一些早期實踐者緊隨其后。經(jīng)長期醞釀，美國逐漸成為BIM技術(shù)應(yīng)用的主流國家，在政府的引導(dǎo)推動下，形成各種BIM協(xié)會和標(biāo)準(zhǔn)。2010年，新加坡公共工程全面采用BIM設(shè)計施工，并要求自2015年開始，所有公私建筑以BIM形式送審及興建。

我國BIM技術(shù)應(yīng)用起步較晚。一些率先應(yīng)用BIM技術(shù)的項目，如北京奧運村空間規(guī)劃及物資管理信息系統(tǒng)、南水北調(diào)工程以及香港地鐵項目等，仍停留在碰撞檢測、施工模擬等比較基礎(chǔ)的施工前圖紙檢測應(yīng)用層次，遠未發(fā)揮其全生命周期應(yīng)用價值，并且尚未得以推廣和普及。未來，BIM技術(shù)平臺集成能力將進一步加強，可與其他信息技術(shù)，如互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、無線射頻識別、二維碼、地理信息系統(tǒng)和視頻監(jiān)控等深度集成，形成“BIM+”，并依托現(xiàn)有軟件、硬件和工程建設(shè)累積的海量數(shù)據(jù)，進行二次甚至多次開發(fā)，為港口工程建設(shè)乃至整個港口行業(yè)創(chuàng)造更多價值。

3 BIM技術(shù)應(yīng)用對天津港工程建設(shè)項目管理的意義

“十三五”時期，天津港應(yīng)以新理念謀劃新發(fā)展，以創(chuàng)新作為發(fā)展第一動力，全面提升港口能級和運營水平，努力打造成為世界一流港口。BIM技術(shù)應(yīng)用對天津港工程建設(shè)項目管理具有重要意義：一是在國家戰(zhàn)略指導(dǎo)下，天津港工程建設(shè)項目需求將繼續(xù)大幅增長，為實施《天津港總體布局規(guī)劃》，未來10～15年，天津港將持續(xù)推進東疆二島、高沙嶺和大港等新辟港區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加大若干大宗貨類生產(chǎn)布局和功能調(diào)整力度，并加快諸多生產(chǎn)性工程建設(shè)項目實施步伐；二是天津港對工程建設(shè)項目決策質(zhì)量的要求進一步提高，利用BIM技術(shù)進行多專業(yè)模擬，可以輔助方案優(yōu)化和項目決策；三是推行工程總承包模式同步嵌入BIM技術(shù)，進一步延伸工程建設(shè)產(chǎn)業(yè)鏈，發(fā)揮乘數(shù)效應(yīng)，提高投資效益，推進工程建設(shè)信息化和產(chǎn)業(yè)化；四是今后工程項目的運作將要求成本控制貫穿于項目建設(shè)全過程，實現(xiàn)精細化管理；五是從項目策劃、方案論證、階段設(shè)計、施工準(zhǔn)備、施工安裝到竣工驗收的各個階段，BIM技術(shù)的應(yīng)用可以消除信息孤島，促進工程建設(shè)全過程管理變革；六是實現(xiàn)天津港主體港區(qū)基礎(chǔ)建設(shè)可視化，有利于老港區(qū)功能調(diào)整、區(qū)域再開發(fā)及設(shè)施設(shè)備精益管理。目前，BIM技術(shù)在天津港工程建設(shè)領(lǐng)域的主要應(yīng)用點是工程設(shè)計、招投標(biāo)（即造價控制）、施工管理和設(shè)備設(shè)施運行維護等。

4 BIM技術(shù)在天津港工程建設(shè)項目管理中的應(yīng)用

天津港在工程建設(shè)過程中，以BIM技術(shù)平臺為基礎(chǔ)，依托港口建設(shè)領(lǐng)域海量數(shù)據(jù)資源，通過集成各種現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，形成“BIM+”，再造工程項目實施流程，提供涵蓋港口建設(shè)全領(lǐng)域并延展至港口全行業(yè)的信息化服務(wù)，從而實現(xiàn)港口建設(shè)與港口信息服務(wù)雙重產(chǎn)業(yè)化，打造新的經(jīng)濟增長點?！癇IM+”即BIM與其他信息技術(shù)的集成應(yīng)用，主要包括BIM與項目管理系統(tǒng)集成、BIM與云計算集成、BIM與物聯(lián)網(wǎng)集成、BIM與數(shù)字化加工集成、BIM與智能型全站儀集成、BIM與地理信息系統(tǒng)集成、BIM與三維掃描技術(shù)集成、BIM與虛擬現(xiàn)實技術(shù)集成以及BIM與三維打印技術(shù)集成等。

目前，天津港仍然存在信息和數(shù)據(jù)孤島，工程建設(shè)領(lǐng)域前階段的數(shù)據(jù)未被后階段充分利用，建設(shè)階段的信息未被運行維護階段全面利用，導(dǎo)致海量信息不能很好地為港口生產(chǎn)所用，更談不上創(chuàng)造新模式和實現(xiàn)新價值。BIM技術(shù)在天津港的深度應(yīng)用呈現(xiàn)為“BIM+”，即BIM技術(shù)在工程建設(shè)項目全生命周期的全方位、全領(lǐng)域應(yīng)用：在工程建設(shè)領(lǐng)域，BIM技術(shù)在港口規(guī)劃、項目前期策劃和工程項目管理等方面具有很大應(yīng)用空間；在港口生產(chǎn)和安全監(jiān)管領(lǐng)域，依托BIM數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ)平臺集成其他信息技術(shù)，并通過網(wǎng)絡(luò)推廣應(yīng)用。天津港在工程建設(shè)項目管理中應(yīng)用BIM技術(shù)可解決如下問題：滿足項目前期研究策劃需求；適應(yīng)具體工程建設(shè)管理需求；適應(yīng)項目代建單位轉(zhuǎn)型升級需求；適應(yīng)主體港區(qū)各層級規(guī)劃編制需求；適應(yīng)港口設(shè)施設(shè)備運營維護精細化管理需求；適應(yīng)工程總承包實施全過程應(yīng)用需求；適應(yīng)港口業(yè)務(wù)、碼頭作業(yè)、倉儲物流、安全布局統(tǒng)籌及現(xiàn)場安全監(jiān)管的應(yīng)用需求；契合頂層設(shè)計應(yīng)用和建設(shè)智慧港口的需求；為形成新的經(jīng)濟增長點提供空間。endprint

4.1 BIM系統(tǒng)創(chuàng)建、執(zhí)行及實施路線

天津港BIM系統(tǒng)創(chuàng)建過程如下：由港口工程咨詢機構(gòu)運作，聯(lián)合相關(guān)BIM咨詢機構(gòu)，選擇試點區(qū)域，建設(shè)以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，涵蓋規(guī)劃、設(shè)計、施工和運維等的項目全生命周期工程協(xié)同管理平臺，并以2～3個具體項目BIM全程管理為起點，逐步向全港口推廣，打造天津港工程建設(shè)項目BIM基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫。天津港BIM技術(shù)應(yīng)用的遠期目標(biāo)是：集成港口資源以及物聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)等技術(shù)，在BIM系統(tǒng)平臺基礎(chǔ)上，逐步建成實現(xiàn)設(shè)施設(shè)備實時查詢、在線運行監(jiān)測、動態(tài)定位、全接入的智慧港口。

基于BIM技術(shù)的工程建設(shè)項目全生命周期管理應(yīng)用，天津港擬按照準(zhǔn)備數(shù)據(jù)技術(shù)→確定工程管理需求→搭建數(shù)據(jù)庫平臺→搭建協(xié)同平臺→直接應(yīng)用或試點工程上線→分階段分區(qū)域推廣→企業(yè)資源計劃信息對接→深化利用實施→實現(xiàn)“BIM+”的總體路徑，漸進完成BIM系統(tǒng)項目研究和開發(fā)。

BIM系統(tǒng)運行可以劃分為技術(shù)應(yīng)用準(zhǔn)備、試點項目試驗、協(xié)同管理優(yōu)化、全港BIM基礎(chǔ)資料庫建設(shè)、管理決策層拓展等階段，系統(tǒng)可與各級企業(yè)資源計劃管理數(shù)據(jù)系統(tǒng)對接，實現(xiàn)基于“BIM+”的企業(yè)信息化協(xié)同管理。未來，天津港將以大數(shù)據(jù)為導(dǎo)向，實施項目逐步嵌入，基于各專業(yè)信息整合后的BIM信息庫進行數(shù)據(jù)深度挖掘，為港口經(jīng)營規(guī)劃發(fā)展和經(jīng)營管理決策提供預(yù)測支持。

天津港BIM技術(shù)應(yīng)用管理體系建設(shè)包括BIM技術(shù)應(yīng)用實施標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)、BIM系統(tǒng)平臺運行團隊建設(shè)、BIM項目管理流程設(shè)計和BIM扁平化組織結(jié)構(gòu)設(shè)計等內(nèi)容。BIM系統(tǒng)平臺包括數(shù)據(jù)基礎(chǔ)層、圖形平臺層、專業(yè)應(yīng)用層、協(xié)同平臺層、企業(yè)管理層和輔助決策層，由設(shè)計團隊創(chuàng)建，由施工總承包單位負責(zé)協(xié)調(diào)、維護，利用無線射頻識別、無線移動終端等技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫化和可視化管理。

天津港要建設(shè)的智慧港口應(yīng)是一個有機整體，BIM系統(tǒng)是保證各部門協(xié)調(diào)、配合的關(guān)鍵要素，各種類型設(shè)施設(shè)備是港口的“器官”，BIM系統(tǒng)是保障“器官”健康運行的“血液”?；贐IM系統(tǒng)打造智慧港口的總體思路為：在智慧模式信息共享下深度規(guī)劃設(shè)計，實現(xiàn)全港設(shè)施設(shè)備實時信息查詢，二維碼和無線射頻識別技術(shù)嵌入應(yīng)用，設(shè)備在線運行監(jiān)測，港區(qū)視頻監(jiān)控全接入，港口作業(yè)、調(diào)度、物流在線管理，航道維護建設(shè)疏浚模擬，移動終端技術(shù)應(yīng)用和集成大數(shù)據(jù)技術(shù)的BIM技術(shù)應(yīng)用等。

4.2 BIM系統(tǒng)運行環(huán)境

天津港BIM系統(tǒng)運行環(huán)境主要指網(wǎng)絡(luò)及軟硬件環(huán)境，建設(shè)內(nèi)容包括打造云存儲、云計算和高速網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)構(gòu)架。族庫數(shù)量和質(zhì)量是實施BIM系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，足夠數(shù)量和高質(zhì)量的族是BIM系統(tǒng)推廣過程標(biāo)準(zhǔn)化的必備條件。采用小型私有云模式，在試驗階段和模型資源庫建設(shè)軟硬件基礎(chǔ)上，增加相應(yīng)硬件，實現(xiàn)私有云計算和存儲，逐步完成BIM大平臺構(gòu)建，形成“私有云+公有云+云桌面”系統(tǒng)。在系統(tǒng)運行初期，主要任務(wù)是輸入地形、模型、施工等數(shù)據(jù)并加以完善，重點任務(wù)是保障數(shù)據(jù)安全，服務(wù)器須具備備份能力。在系統(tǒng)維護階段，為保證系統(tǒng)不間斷運行，實施服務(wù)器和數(shù)據(jù)設(shè)備雙機備份。天津港工程建設(shè)項目全面導(dǎo)入系統(tǒng)平臺后，實施系統(tǒng)災(zāi)備管理，避免突發(fā)災(zāi)害對系統(tǒng)產(chǎn)生影響，保障BIM系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全。

為確保BIM系統(tǒng)順利實施，應(yīng)做好戰(zhàn)略規(guī)劃和可行性論證，明確各階段目標(biāo)：（1）強化BIM技術(shù)對港口發(fā)展的重要性認識；（2）建立健全保障機制；（3）強化團隊建設(shè)；（4）加大軟硬件建設(shè)。此外，天津港還須提供相應(yīng)政策支持：（1）就天津港信息化建設(shè)和BIM技術(shù)應(yīng)用發(fā)展制定前瞻性、動態(tài)性、高標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)略規(guī)劃，并將之納入“十三五”信息化規(guī)劃建設(shè)，并以具體項目為信息化應(yīng)用戰(zhàn)略重點，帶動新業(yè)態(tài)開發(fā)；（2）組建天津港BIM技術(shù)應(yīng)用暨產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)導(dǎo)小組，建立BIM技術(shù)應(yīng)用推廣中心；（3）推進信息化與工程建設(shè)領(lǐng)域相融合，構(gòu)筑以BIM技術(shù)為先導(dǎo)的天津港工程建設(shè)項目信息化產(chǎn)業(yè)體系，促進BIM技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用，重視工程建設(shè)大數(shù)據(jù)挖掘、開發(fā)和利用，加快BIM信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；（4）堅持BIM 技術(shù)應(yīng)用與智慧港口建設(shè)相結(jié)合，將規(guī)劃建設(shè)、工程管理、設(shè)施設(shè)備管理和生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理等與智能化相結(jié)合；（5）將BIM技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為政策，探索建立BIM產(chǎn)業(yè)基金；（6）實施科教興港，營造人才創(chuàng)新成長環(huán)境，并加強與BIM咨詢公司的戰(zhàn)略合作，實現(xiàn)共贏發(fā)展。

5 BIM技術(shù)應(yīng)用收益

（1）BIM技術(shù)應(yīng)用預(yù)期收益。工程造價控制方面：根據(jù)既有案例統(tǒng)計，BIM技術(shù)應(yīng)用有利于減少變更設(shè)計，提前發(fā)現(xiàn)沖突，節(jié)省項目工期，節(jié)約成本，縮短投資造價估算時間，減小成本估算誤差。工程設(shè)計管理方面：能夠?qū)崿F(xiàn)三維直觀可視化、智能聯(lián)動和自動統(tǒng)計，便于協(xié)同設(shè)計，能夠快速模擬計算。工程施工管理方面：在計量精確性、技術(shù)指導(dǎo)性、現(xiàn)代化管理、現(xiàn)場可控性和成本可控性等方面具有其他技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢。企業(yè)經(jīng)營管理方面：可以提供管理支撐平臺，隨時隨地快速獲得最新、最準(zhǔn)確、最可靠和多維度市場數(shù)據(jù)，提高管控能力。工程項目管理方面：項目參與各方能夠充分分享信息，交流溝通，協(xié)同工作，及早糾正錯誤，減少浪費，節(jié)省成本，保證項目建設(shè)工期。

（2）BIM技術(shù)應(yīng)用預(yù)期社會效益。BIM系統(tǒng)平臺是基于工程建設(shè)數(shù)字化的先進信息化管理平臺，是工程建設(shè)行業(yè)革命性變革，是港口技術(shù)和項目管理平臺，是“互聯(lián)網(wǎng)+”思維下信息化技術(shù)在港口經(jīng)營管理中的直接應(yīng)用，服務(wù)于港口工程項目建設(shè)運營的全生命周期，為各參與方提供協(xié)同工作、順暢交流的平臺，在節(jié)約成本、縮短工期、提升管理水平等方面具有巨大優(yōu)勢，將給天津港發(fā)展帶來變革，從而產(chǎn)生巨大社會效益。

6 結(jié)束語

天津港在應(yīng)用BIM技術(shù)的過程中，借鑒互聯(lián)網(wǎng)思維，以新理念謀劃新發(fā)展，以信息化引領(lǐng)港口經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級，通過設(shè)計BIM系統(tǒng)實施路線，打造BIM技術(shù)平臺，先試點再推廣，最終實現(xiàn)BIM技術(shù)在工程建設(shè)項目全生命周期的價值。BIM技術(shù)應(yīng)用有利于推動天津港工程建設(shè)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級，優(yōu)化規(guī)劃研究、設(shè)計招標(biāo)、工程施工、運營管理乃至整個港口運營管理效率和質(zhì)量，形成集港口規(guī)劃建設(shè)、工程項目管理、生產(chǎn)運營管理、設(shè)施設(shè)備管理為一體的先進管理體系，引領(lǐng)天津港信息技術(shù)應(yīng)用走向更高層次。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2017-10-23）endprint