BIM技術(shù)在EPC工程項(xiàng)目中的應(yīng)用

孫利波，劉濤，胡亞東

1 引言

近年來(lái)，國(guó)家和地方政府出臺(tái)了多項(xiàng)政策，大力推廣普及BIM技術(shù)在建筑業(yè)的應(yīng)用。BIM技術(shù)的核心是信息的輸入、交互、提取、管理和應(yīng)用。3D模型是信息的載體，4D、5D、6D是產(chǎn)品全生命周期信息的延續(xù)和應(yīng)用，也是BIM的效益所在。

目前國(guó)內(nèi)外的BIM技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入飛速發(fā)展的階段。歐美國(guó)家起步比較早，BIM技術(shù)被廣泛應(yīng)用的同時(shí)也孕育了多個(gè)軟件平臺(tái)，例如Tekla、Autodesk、Solibri等。我國(guó)雖然起步晚，但BIM發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)明朗。企業(yè)開始加速挖掘BIM相關(guān)的數(shù)據(jù)，聚焦BIM在工程量計(jì)算、投標(biāo)決策等方面的應(yīng)用，并實(shí)踐BIM的集成項(xiàng)目管理、后期維護(hù)等[1-3]。

隨著工程總承包市場(chǎng)的發(fā)展，業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈，承包商通常以削減利潤(rùn)的方式，低價(jià)中標(biāo)獲得工程項(xiàng)目施工權(quán)。同時(shí)，由于傳統(tǒng)二維CAD圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)代，工藝、建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等各個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)工作相互獨(dú)立，缺乏精準(zhǔn)有效的溝通與協(xié)調(diào)，造成設(shè)計(jì)內(nèi)容反復(fù)修改、施工經(jīng)常返工、建造成本上升、資源浪費(fèi)嚴(yán)重，因此迫切需要采用BIM技術(shù)手段提升公司的設(shè)計(jì)質(zhì)量、效率和工程建設(shè)管控能力，實(shí)現(xiàn)降本增效?；贐IM大數(shù)據(jù)的BIM平臺(tái)是貫穿項(xiàng)目實(shí)施各部門各階段信息孤島的高效手段，是信息化管理體系的必然選擇。

2 BIM平臺(tái)需求分析

2.1 公司實(shí)施BIM管理平臺(tái)前的信息化情況

公司在實(shí)施BIM管理平臺(tái)前有多個(gè)信息系統(tǒng)，盡管各系統(tǒng)在其各自應(yīng)用范圍內(nèi)使用效果良好，但是從整個(gè)公司信息化管理來(lái)說，存在以下問題：

（1）數(shù)據(jù)格式多樣，異構(gòu)數(shù)據(jù)整合難：數(shù)據(jù)來(lái)源廣泛多樣，種類繁多，對(duì)大量異構(gòu)數(shù)據(jù)的整合和管理是突出難點(diǎn)。

（2）各系統(tǒng)割裂、分散：企業(yè)各信息化系統(tǒng)大多是各自獨(dú)立的，各系統(tǒng)間無(wú)法直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。由于各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)無(wú)法直接共享，項(xiàng)目人員在進(jìn)行業(yè)務(wù)處理時(shí)，需人工重復(fù)輸人大量的冗余數(shù)據(jù)，這不僅增加了工作負(fù)擔(dān)，造成大量冗余存儲(chǔ)，也容易因操作失誤或數(shù)據(jù)并行修改導(dǎo)致數(shù)據(jù)沖突。

（3）信息化管理及決策水平低：盡管企業(yè)已經(jīng)擁有若干信息化系統(tǒng)，但其應(yīng)用范圍仍以單個(gè)業(yè)務(wù)的應(yīng)用為主，嚴(yán)重依賴從業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)，項(xiàng)目和項(xiàng)目之間的共性需求難以發(fā)現(xiàn)，各項(xiàng)目間的共性知識(shí)和規(guī)律無(wú)法積累，難以有效積累工程知識(shí)、提高信息化管理和智能決策的水平。

2.2 BIM平臺(tái)關(guān)鍵需求

針對(duì)上述問題，BIM平臺(tái)要解決以下關(guān)鍵需求：

（1）實(shí)現(xiàn)基于BIM數(shù)據(jù)的EPC工程全生命周期內(nèi)信息協(xié)同共享。

EPC工程全生命周期內(nèi)，從前期投標(biāo)到最后項(xiàng)目交付運(yùn)維，數(shù)據(jù)來(lái)源多，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)各異，BIM平臺(tái)要實(shí)現(xiàn)各類信息系統(tǒng)的整合。建設(shè)針對(duì)EPC工程項(xiàng)目的全過程數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目過程數(shù)據(jù)共享，減少數(shù)據(jù)的重復(fù)錄入。

（2）EPC工程項(xiàng)目運(yùn)行過程中，也會(huì)涉及到和業(yè)主、供應(yīng)商、分包商等進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，BIM平臺(tái)要能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)按分類、權(quán)限等的流轉(zhuǎn)，如圖2所示。

圖1 BIM數(shù)據(jù)協(xié)同共享

圖2 數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)

（3）大數(shù)據(jù)分析。BIM平臺(tái)海量數(shù)據(jù)積累以后，包括設(shè)計(jì)模型信息、工程項(xiàng)目業(yè)務(wù)信息、與業(yè)主供應(yīng)商分包商交互的文檔信息等，需要采用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的價(jià)值，為企業(yè)的發(fā)展提供決策支撐。

3 公司BIM平臺(tái)規(guī)劃及實(shí)現(xiàn)方式

3.1 BIM平臺(tái)規(guī)劃

結(jié)合公司信息化現(xiàn)狀和BIM平臺(tái)發(fā)展需求，公司BIM平臺(tái)（如圖3所示）包括了BIM數(shù)據(jù)庫(kù)層、BIM應(yīng)用支撐層、應(yīng)用集成層（界面集成、數(shù)據(jù)集成、用戶/權(quán)限集成）、業(yè)務(wù)管理層、大數(shù)據(jù)分析層（項(xiàng)目收付款、進(jìn)度、資金流等）、用戶層（領(lǐng)導(dǎo)層、職能部門層、項(xiàng)目實(shí)施人員、業(yè)主層、分包商層等）[4，5]。

（1）BIM數(shù)據(jù)庫(kù)：用于存儲(chǔ)各類數(shù)據(jù)；

（2）BIM應(yīng)用支撐層：用于支撐BIM平臺(tái)的運(yùn)行；

（3）應(yīng)用集成層：集成公司其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)；

（4）業(yè)務(wù)管理層：通過BIM平臺(tái)管理公司業(yè)務(wù)流程；

（5）大數(shù)據(jù)分析層：用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及領(lǐng)導(dǎo)層決策；

圖3 數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

（6）用戶層：用于不同的用戶登錄查看不同的數(shù)據(jù)。

BIM平臺(tái)架構(gòu)具有通用性、擴(kuò)展性和靈活性。通用性是為不同的項(xiàng)目管理模式和組織架構(gòu)提供統(tǒng)一的接口，適應(yīng)公司業(yè)務(wù)發(fā)展需求和組織結(jié)構(gòu)的變動(dòng)；擴(kuò)展性是為了過程中能夠保證各模塊數(shù)據(jù)的相對(duì)獨(dú)立性，降低模型間的相互影響；靈活性是為了在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、接口開發(fā)、流程配置上具有可調(diào)整和定制性。

3.2 BIM平臺(tái)實(shí)現(xiàn)方式

（1）BIM開發(fā)模式

采用ASP.NET、JAVA等結(jié)合工作流引擎、報(bào)表工具等建立公司BIM平臺(tái)。

（2）數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)架構(gòu)

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖3所示，實(shí)現(xiàn)公司業(yè)務(wù)鏈數(shù)據(jù)，以及與其他平臺(tái)的交互數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)維護(hù)

包括建設(shè)BIM中心數(shù)據(jù)庫(kù)的容災(zāi)容錯(cuò)、數(shù)據(jù)庫(kù)的定期備份機(jī)制、BIM主數(shù)據(jù)庫(kù)與相關(guān)系統(tǒng)（PEC、財(cái)務(wù)）間數(shù)據(jù)連接及共享方式。

4 BIM平臺(tái)在天津院的應(yīng)用案例展示

4.1 BIM平臺(tái)功能框圖

針對(duì)BIM業(yè)務(wù)需求，BIM平臺(tái)主要有市場(chǎng)管理、設(shè)計(jì)管理、工程管理、運(yùn)維管理、供應(yīng)商協(xié)同、完全管理以及系統(tǒng)管理等功能模塊（如圖4所示）。

（1）市場(chǎng)管理模塊包括市場(chǎng)開拓、市場(chǎng)投標(biāo)、合同簽署、項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)等功能，統(tǒng)一進(jìn)行網(wǎng)上記錄、審批和維護(hù)，可掌握每項(xiàng)業(yè)務(wù)各個(gè)階段的進(jìn)度完成情況、預(yù)計(jì)成交額、拜訪記錄等信息，并提供各項(xiàng)分析報(bào)表，為企業(yè)強(qiáng)化或調(diào)整銷售策略提供依據(jù)。

圖4 BIM平臺(tái)功能框圖

（2）設(shè)計(jì)管理模塊包括項(xiàng)目管理、網(wǎng)上審批和模型上傳等，在平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了部門任務(wù)分配、績(jī)效分解、項(xiàng)目任務(wù)分解、完成進(jìn)度查詢以及基于3D的模型審查、圖紙存檔記錄等功能。

（3）工程管理模塊包括項(xiàng)目策劃、4D5D模擬、進(jìn)度管理、施工管理、費(fèi)用管理及質(zhì)量管理。實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目經(jīng)理對(duì)項(xiàng)目的管理策劃；通過輕量化模型實(shí)現(xiàn)了可視化虛擬施工；能夠及時(shí)對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)度進(jìn)行反饋和監(jiān)控；通過移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)物資入庫(kù)、出庫(kù)管理；通過可視化流程保證項(xiàng)目費(fèi)用和成本的精細(xì)化管控。

（4）運(yùn)維管理模塊提供可視化的生產(chǎn)管理和運(yùn)維平臺(tái)，將三維模型、信息屬性、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)三維可視化動(dòng)態(tài)設(shè)備管理；實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)試、監(jiān)控、協(xié)助和遠(yuǎn)程維護(hù)；實(shí)現(xiàn)區(qū)域化多工廠備件統(tǒng)籌計(jì)劃，提高效率，降低成本。

（5）供應(yīng)商協(xié)同模塊為合作伙伴提供了一個(gè)高效的協(xié)同商務(wù)平臺(tái)，通過在線協(xié)作，減少了人工費(fèi)用；實(shí)現(xiàn)了掃碼系統(tǒng)在裝箱管理的應(yīng)用，減少了企業(yè)方的入庫(kù)工作量；實(shí)現(xiàn)了電子開票與電子對(duì)賬的應(yīng)用，提高財(cái)務(wù)透明度。

（6）安全管理模塊圍繞人員、設(shè)備、流程、環(huán)境等項(xiàng)目各環(huán)節(jié)的接入，通過硬件設(shè)備的監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集、平臺(tái)的統(tǒng)計(jì)分析及業(yè)務(wù)處理的閉環(huán)流程，滿足項(xiàng)目人員、勞務(wù)人員、企業(yè)及集團(tuán)等多維度用戶的使用。

（7）系統(tǒng)管理模塊用于平臺(tái)管理人員對(duì)平臺(tái)進(jìn)行管理維護(hù)、統(tǒng)一設(shè)置組織機(jī)構(gòu)并分配功能權(quán)限；同時(shí)，用于平臺(tái)開發(fā)人員對(duì)平臺(tái)功能進(jìn)行開發(fā)和擴(kuò)展。

4.2 主要功能展示

4.2.1 Web端

系統(tǒng)主界面如圖5所示，用戶登錄后能夠看到個(gè)人待辦事項(xiàng)、已辦事項(xiàng)、相關(guān)消息等。根據(jù)權(quán)限設(shè)計(jì)，個(gè)人能夠看到相應(yīng)模塊功能，進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)查詢、提交、審批等。同時(shí)根據(jù)業(yè)務(wù)需要，開設(shè)了業(yè)主訪問端口、供應(yīng)商訪問端口、分包商訪問端口，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)間的實(shí)時(shí)傳遞和交互，也保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4.2.2 APP端

圖5 BIM平臺(tái)主界面

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)端APP的應(yīng)用對(duì)BIM數(shù)字化具有顯著的好處?？稍贏PP上錄入信息，數(shù)據(jù)直接返回管理平臺(tái)統(tǒng)一匯總，提高了發(fā)運(yùn)工作效率。查詢時(shí)，通過APP即可查看所有數(shù)據(jù)，方便快捷，提高了查詢效率。系統(tǒng)主界面如圖6所示，APP端主要實(shí)現(xiàn)了以下功能：

圖6 APP主界面

（1）掃碼功能，方便供應(yīng)商在裝箱、物流等環(huán)節(jié)的出入庫(kù)管理；

（2）發(fā)起流程和待辦任務(wù)功能，工作人員可隨時(shí)隨地，高效完成流程的審批全過程；

（3）人員管理功能，提供員工簽到、定位、工作日志填寫等功能；

（4）國(guó)際化功能，提供中/英文版本，根據(jù)工作需要實(shí)現(xiàn)自由切換；

（5）施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝工人可將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳回管理平臺(tái)，為項(xiàng)目高效運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支持。

5 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合天津院BIM平臺(tái)的關(guān)鍵需求對(duì)BIM平臺(tái)規(guī)劃、BIM平臺(tái)實(shí)現(xiàn)方式（包括開發(fā)模式，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)計(jì)及維護(hù)方法）、BIM平臺(tái)功能等進(jìn)行了詳細(xì)論述。通過BIM平臺(tái)的建立及應(yīng)用，大幅提高了工程預(yù)算、工程管理和采購(gòu)物流的精細(xì)化控制。