基于BIM的全過程工程咨詢集成管理研究

摘 要：針對傳統(tǒng)管理模式下工程管理的信息化水平低、信息孤島和信息斷層現(xiàn)象頻發(fā)的問題，本文對基于BIM技術(shù)的工程咨詢?nèi)^程集成管理進行研究。以具體項目案例為出發(fā)點，詳細介紹項目概況，并完成對BIM的初步配置。在此基礎(chǔ)上，通過基于BIM的全過程工程咨詢目標集成、建立基于BIM的多參與方組織集成管理評價模型、全過程工程咨詢BIM集成管理模式運行，來實現(xiàn)集成管理。通過分析BIM集成管理效果得出，運用新管理模式可以有效解決信息孤島、信息斷層等問題，提高工程管理信息化水平。

關(guān)鍵詞：BIM；全過程；工程咨詢；集成管理

中圖分類號：TU 17" 文獻標志碼：A

1 項目案例介紹

1.1 工程概況

本項目為某大學(xué)城建筑工程項目，建筑基本情況見表1。

表1 項目概況分析

項目構(gòu)成 工程總建筑面積（㎡） 學(xué)生食堂建筑面積（㎡） 學(xué)生食堂吊一層架空面積（㎡） 后勤附屬用房面積（㎡）

后勤附屬用房、學(xué)生食堂 19471 14811 3140 1520

本次研究以食堂為例，對該項目的建設(shè)與實施過程進行咨詢集成管理，為確保相關(guān)工作的規(guī)范性，對所選的食堂建筑基本構(gòu)成與具體參數(shù)進行分析，見表2。

表2 食堂建筑基本構(gòu)成與具體參數(shù)

建筑層數(shù)（層） 地上層數(shù)（層） 吊層架空層數(shù)（層） 建筑高度/以平屋面為基準（m） 建筑高度/以坡屋面為基準（m）

4 3 1 17.85 23.95

該工程位于高校校園內(nèi)，教學(xué)區(qū)對施工環(huán)境，安全、文明施工等有很高的要求。該項目可建時間很短，土地面積較小，施工中涉及的專業(yè)較多，并且校方對工程進度，質(zhì)量的要求極高，用常規(guī)的方法很難保證在規(guī)定時間內(nèi)完成項目[1]。因此，本項目擬采用BIM技術(shù)，以“全程精品”為目標，通過BIM技術(shù)集成，對實施中的項目質(zhì)量、進度、費用進行有效控制，為項目決策、設(shè)計優(yōu)化、文明施工、信息規(guī)范管理等提供保證，確保項目順利實施的同時，提高項目社會效益[2]。

1.2 BIM配置

為確保應(yīng)用BIM技術(shù)可以達到預(yù)期效果，以Autodesk、Ruban等軟件為主要開發(fā)工具，以魯班云為支持環(huán)境下的BIM信息共享平臺為工程咨詢管理核心，設(shè)計工程項目全過程集成管理方案。設(shè)計前，對BIM信息平臺中軟件用途與配置進行設(shè)計，見表3。

表3 BIM信息平臺中軟件用途與配置的設(shè)計

No 軟件 功能

1 Revit2016 各專業(yè)建模等

2 Navisworks2016 碰撞檢查、施工模擬等

3 魯班BE 查找任意構(gòu)件的詳細信息

4 Pathfinder 建筑中的安全疏散模擬

5 MS project 進度計劃編制

2 基于BIM的全過程工程咨詢集成管理

2.1 基于BIM的全過程工程咨詢目標集成

當(dāng)全過程工程咨詢集成管理時，可結(jié)合BIM技術(shù)，對以上項目的多項目標，例如進度、質(zhì)量、成本等進行綜合管理，達到項目的總體目標[3]。從項目角度對建造成本進行控制，從建設(shè)單位角度對工程造價進行管理，從施工承包商角度控制施工成本、質(zhì)量、進度，并對合同、信息和其他內(nèi)容進行管理。圖1為目標元素相互影響變化圖。

工程全過程咨詢要求工期合理?？s短時間會引起質(zhì)量、安全、環(huán)保等方面的問題，從而增加工程成本[4]。早完工可以節(jié)省資金，早投產(chǎn)也可以獲得更多的短期利潤。當(dāng)項目工期過長時，若項目進度不能得到保證，則會導(dǎo)致資源浪費，相關(guān)成本增加，延誤獲利的最佳時機。利用BIM模型，并結(jié)合進度管理BIM軟件，分階段對現(xiàn)場施工進行4D模擬，合理優(yōu)化各施工工序流程，對工序管理也有一定幫助[5]。在全過程工程咨詢管理中，能夠?qū)嶋H進度進行動態(tài)追蹤，及時糾正偏差，通過與進度對比，分析原因，推動項目進度。

在全過程工程咨詢的過程中，若能投入充足的資金，并配備充足的人力資源，則有利于確保施工進度，縮短工期，減少窩工現(xiàn)象。在工程建設(shè)中，要合理地壓縮工程工期，以提高工程質(zhì)量。同時，要對建筑工地周圍環(huán)境進行保護，減少事故發(fā)生。造價管理則是利用BIM技術(shù)，對項目造價進行仿真，對比和分析已規(guī)劃的造價和實際造價。在工程量核算中，利用BIM軟件的功能來代替手工核算，大大提高了工作效率。

2.2 建立基于BIM的多參與方組織集成管理評價模型構(gòu)建

在明確管理目標后，為能夠提高組織結(jié)構(gòu)有序性和合理性，對組織結(jié)構(gòu)的有序度進行定量評價，并分析信息流傳遞的效率。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合信息傳遞的時效性與質(zhì)量性，運用熵值分析方法，建立基于BIM的多參與方組織集成管理評價模型[6]。若在管理系統(tǒng)中，管理信息不能越級流動，而是逐級流動，則可將組織結(jié)構(gòu)的有序化程度用R表示，如公式（1）所示。

（1）

式中：H為管理體系的結(jié)構(gòu)熵；Hm為管理體系的最大熵值。在該公式中，R值越大，說明管理體系的有序化程度越高，組織機構(gòu)的運作效率越高。假設(shè)存在如圖2所示的體系結(jié)構(gòu)，體系中共包括n個基本要素。

在圖2的管理機構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，只有上級和下級間存在信息連接，而某些系統(tǒng)中還存在水平信息連接。連接長度可由兩個單元間的最短路徑來決定，即直接連接的長度是1，每次通過一個轉(zhuǎn)接就加1。

計算時效微觀態(tài)總數(shù)如公式（2）所示。

（2）

式中：A1為時效微觀態(tài)總數(shù)；Lij為聯(lián)系長度。管理組織體系最大時效熵的計算過程如公式（3）所示。

H1m=logA1 （3）

式中：H1m為管理組織體系最大時效熵。計算各聯(lián)系的時效微觀態(tài)的可能性，如公式（4）所示。

P1（ij）=Lij/A1 " （4）

式中：P1（ij）為各聯(lián)系的時效微觀態(tài)實現(xiàn)的可能性系數(shù)。體系中同一層級兩個元素間的時效熵可通過公式（5）計算得出。

H1（ij）=-P1（ij）logP1（ij） （5）

式中：H1（ij）為體系中同一層級兩個元素間的時效熵。計算體系總時效熵，如公式（6）所示。

（6）

式中：H1為總時效熵。結(jié)合上述計算的結(jié)果，計算管理組織體系時效，如公式（7）所示。

（7）

式中：R1為管理組織體系時效。當(dāng)設(shè)計全過程工程咨詢集成結(jié)構(gòu)時，對債權(quán)體系進行分析，結(jié)合熵理論，引入實效—質(zhì)量熵評價模型，評價有序度。

2.3 運行全過程工程咨詢BIM集成管理模式

將上述構(gòu)建的模型作為依據(jù)，為運行全過程工程咨詢BIM集成管理模式，建立BIM信息集成平臺，如圖3所示。

在“1+N”的全過程咨詢管理模式下，全過程咨詢師要發(fā)揮其在BIM應(yīng)用中的主體管理作用，幫助投資方制定BIM應(yīng)用的統(tǒng)一標準，建立BIM信息整合平臺，發(fā)揮其在BIM應(yīng)用中的作用，并通過其自身或外包的形式，將各種應(yīng)用整合到BIM信息整合管理平臺中。在管理的過程中，為分析建筑性能，可以利用BIM軟件對建筑物的可視度、日照、采光等對專項性能進行模擬和分析，并得到各項分析報告，將其上傳到BIM管理平臺上進行共享。管理進度計劃可以從時間維度入手，展示每個單體專業(yè)、樓層的進展情況，通過平臺查看實際勞動力情況以及相關(guān)偏差，對其進行分析。除此之外，還可進行成本管理、質(zhì)量安全管理和現(xiàn)場設(shè)備管理等，以此進行全過程工程綜合管理。

3 BIM集成管理效果分析

在上述設(shè)計內(nèi)容的基礎(chǔ)上，對應(yīng)用BIM技術(shù)后的建設(shè)項目集成管理效果進行綜合分析，分析前，應(yīng)明確本次研究的試點工程項目應(yīng)用BIM技術(shù)進行集成管理時的流程與技術(shù)方案，如圖4所示。

根據(jù)階段性工作的實踐，結(jié)合工程方提出的具體要求，對BIM技術(shù)應(yīng)用后與應(yīng)用前進行對比。統(tǒng)計并分析對比結(jié)果，見表4。

通過表4內(nèi)容可知，應(yīng)用BIM技術(shù)后，工程項目全過程咨詢管理過程較為通暢，信息數(shù)據(jù)傳遞速度極快，基本可以滿足實時溝通需求。

4 結(jié)語

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，已有的有建設(shè)項目市場競爭變得更激烈，因此，與信息化時代要求相適應(yīng)的建設(shè)項目信息化集成管理模式是市場競爭中的重要環(huán)節(jié)。

目前，大部分建設(shè)項目在實施中存在交流渠道不暢、缺乏有效的交流載體、缺乏各方協(xié)同合作的平臺的問題，這些問題會導(dǎo)致工程項目建設(shè)中損失關(guān)鍵信息。為解決這些問題，本文進行了此次研究，在研究中引進了BIM技術(shù)，從多個角度完成了設(shè)計。通過本次設(shè)計明確了運用BIM項目管理平臺，可以顯著提高工程方在施工中對數(shù)據(jù)資源的利用程度和信息集成服務(wù)能力。在后續(xù)的建設(shè)項目管理過程中，將本文的研究成果作為一種有效的手段，采用BIM技術(shù)解決全過程工程咨詢項目實施中效率較低等問題，從而提高施工中對資源、信息的利用率。

參考文獻

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