基于BIM 的工程項(xiàng)目信息流整合

金承澤，王 涵，張櫻櫳

（南京林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，江蘇南京 210037）

0 引言

工程項(xiàng)目管理是一個(gè)龐大的信息體系，工程項(xiàng)目信息流包含的內(nèi)容很廣，如項(xiàng)目全壽命周期各參與方之間的信息流、參與方內(nèi)部各管理層次的信息流、為達(dá)到特定控制目標(biāo)而產(chǎn)生的信息流等，這些信息在項(xiàng)目的眾多參與方之間傳遞。傳統(tǒng)的信息管理模式中，由于信息化管理機(jī)構(gòu)及職責(zé)定位不明確，管理模式?jīng)]有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，信息流沒有有效地整合，經(jīng)常會出現(xiàn)信息的浪費(fèi)、冗余，信息延滯，信號失真，信息不斷流失，信息交換效率低下等問題，從而形成“信息孤島”，無法從全局的角度進(jìn)行優(yōu)化，嚴(yán)重影響了信息傳遞的有效性。因此，整合信息流，化零為整地處理信息十分關(guān)鍵。根據(jù)BIM模型對信息的需求，將項(xiàng)目全壽命期、全方位信息連續(xù)打通并無縫連接，整合離散的信息流，從而避免信息的歧義和不一致，減少信息總量，成功將整合后的信息流輸入BIM 模型，極大地打破現(xiàn)有工程項(xiàng)目管理中的屏障，從而保證了工程項(xiàng)目的順利進(jìn)行。

1 工程項(xiàng)目各階段信息需求及存在問題分析

1.1 決策階段

建設(shè)工程項(xiàng)目決策階段需要的信息大多是擬建項(xiàng)目的非幾何信息。主要有：社會需求情況、產(chǎn)品市場占有率、價(jià)格變化趨勢等市場信息；人力資源、材料、機(jī)械設(shè)備、技術(shù)、資金和基礎(chǔ)設(shè)施等資源信息；項(xiàng)目所在地的交通狀況、氣象、地質(zhì)、水文、氣候條件等環(huán)境信息；國家或地方的法律法規(guī)、政策、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等項(xiàng)目公共信息；項(xiàng)目投資研究信息、土地競投信息、可行性研究信息和項(xiàng)目推廣信息。

1.2 設(shè)計(jì)階段

在建設(shè)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，信息需求主要有：國家和地方政策、法律法規(guī)、規(guī)范規(guī)程等項(xiàng)目公共信息；同類項(xiàng)目相關(guān)信息；項(xiàng)目所在地的地質(zhì)、水文、地形地貌、拆遷安置情況、周圍交通、綠化、消防情況等信息；水文地質(zhì)勘察資料、設(shè)計(jì)深度和技術(shù)文件資料、設(shè)計(jì)任務(wù)書和進(jìn)度計(jì)劃、擴(kuò)初設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、施工圖審核資料、設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范、標(biāo)注等勘察、設(shè)計(jì)信息；招投標(biāo)文件、合同文件等招投標(biāo)合同信息；人、材、機(jī)市場價(jià)格、勞動(dòng)定額、設(shè)計(jì)概算、施工圖預(yù)算等經(jīng)濟(jì)信息。

1.3 施工階段

由于施工階段參與方眾多，工作活動(dòng)復(fù)雜，因此產(chǎn)生了大量的信息需求。主要有：工程概況；國家政策、法律法規(guī)；施工進(jìn)度計(jì)劃、WBS 結(jié)構(gòu)分解、工期信息和施工定額等進(jìn)度信息；合同成本、實(shí)際成本、成本控制計(jì)劃、成本分析文件、人、材、機(jī)價(jià)格等成本信息；勞動(dòng)力需要及配置計(jì)劃、材料設(shè)備供應(yīng)計(jì)劃、資金需要量計(jì)劃、材料消耗記錄及工程款信息等資源計(jì)劃信息；施工組織設(shè)計(jì)、技術(shù)交底、主要材料、構(gòu)配件、設(shè)備等的出廠質(zhì)量證明和實(shí)驗(yàn)報(bào)告、施工實(shí)驗(yàn)記錄和工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定等施工技術(shù)資料信息；施工記錄信息；安全及文明施工信息；竣工驗(yàn)收信息等。

1.4 運(yùn)營和維護(hù)階段

此階段需要的主要信息有：工程概況；接管信息；國家、地方的政策法規(guī)、上級主管部門頒發(fā)的各種條例制度等公共信息；用戶檔案資料信息；建筑設(shè)施內(nèi)部環(huán)境、小區(qū)的綠化、車輛管理等環(huán)境信息；設(shè)備布置、參數(shù)、運(yùn)行計(jì)劃和性能信息、建筑設(shè)施規(guī)模、尺寸、空間布局、房間布置信息等設(shè)備設(shè)施信息；物業(yè)管理方案；物業(yè)管理合同、租售協(xié)議、代繳各種費(fèi)用的約定文件、會議記錄、各種投訴記錄、往來人員記錄及其他文件信息；治安、災(zāi)害防護(hù)信息等。

綜合以上對建設(shè)項(xiàng)目各階段信息的分析，未經(jīng)信息流整合的建設(shè)項(xiàng)目信息主要存在以下問題：

（1）信息冗余，不便于使用。由以上分析可看出，每個(gè)階段都會產(chǎn)生大量信息，并且信息類型復(fù)雜，信息源多，項(xiàng)目信息來自業(yè)主方、設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位、生產(chǎn)廠商和供應(yīng)商等多個(gè)參與方。不同階段、不同參與方都會產(chǎn)生大量信息，如果不及時(shí)地對這些信息進(jìn)行歸類整合，將會使得有用信息不能及時(shí)被獲取和使用，從而影響整個(gè)項(xiàng)目的順利進(jìn)行。

（2）信息破碎，不能有效共享。在傳統(tǒng)的階段性管理模式中，項(xiàng)目信息主要服務(wù)于階段性目標(biāo)，如決策階段的信息主要為業(yè)主決策服務(wù)，而設(shè)計(jì)階段的信息則主要服務(wù)于設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)活動(dòng)，信息沒有進(jìn)行整合為可共享的信息流。這種信息傳遞方式約束了項(xiàng)目信息的潛在價(jià)值，忽視了項(xiàng)目各階段的關(guān)聯(lián)性與反饋性。

（3）信息流失現(xiàn)象嚴(yán)重。建設(shè)項(xiàng)目建造過程的分離特點(diǎn)和階段性管理方式會導(dǎo)致在過渡期尤其是設(shè)計(jì)到施工、竣工移交到投入使用階段項(xiàng)目信息大量流失。另外，由于信息未經(jīng)整合，使得在不同階段很多重復(fù)信息都要重新輸入到相應(yīng)軟件，大量的人工的重復(fù)錄入，會造成不可避免的信息流失和錯(cuò)誤。

2 基于BIM 技術(shù)的工程信息流整合

2.1 BIM 概念簡介

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）最初起源于20 世紀(jì)70 年代的美國，由美國的查克伊士曼博士提出。他的觀點(diǎn)是“建筑信息模型是將一個(gè)建筑工程項(xiàng)目在整個(gè)生命周期內(nèi)的所有幾何特性、功能要求與構(gòu)件的性能信息綜合到一個(gè)單一的模型中。同時(shí)，這個(gè)單一模型的信息中還包括了施工進(jìn)度、建造過程的過程控制信息。”［3］BIM 本身即是一項(xiàng)基于3D的面向?qū)ο蟮墓こ虜?shù)據(jù)庫技術(shù)，是一個(gè)包含了全項(xiàng)目可視化信息的綜合大型數(shù)據(jù)庫，是綜合多種維度不同因素的集合體。從最初的規(guī)劃、概念設(shè)計(jì)，到施工圖的繪制，到建造階段的過程控制，直至交付使用后的物業(yè)管理，人們使用同一個(gè)模型，集成建筑物的所有信息。BIM 就是一個(gè)最完整的建筑檔案，并以最直觀、最形象的三維實(shí)體展示。對于BIM 這樣一個(gè)綜合的大型信息庫，要發(fā)揮它的作用很大程度上取決于信息的累積。

2.2 基于BIM 的信息流整合

2.2.1 BIM 對信息流的需求

與傳統(tǒng)項(xiàng)目管理所不同的是，BIM 對信息集成的最終要求是涵蓋建筑項(xiàng)目全壽命周期內(nèi)所有的數(shù)據(jù)信息，但數(shù)據(jù)信息的積累和工程項(xiàng)目建設(shè)的各個(gè)階段是緊密相連的，從規(guī)劃設(shè)計(jì)開始到施工建造，直至項(xiàng)目報(bào)廢，是一個(gè)漫長的過程，每個(gè)階段都會產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，隨著各階段的逐次推進(jìn)，數(shù)據(jù)信息也在不斷積累，保持螺旋式上升，最終形成全信息模型［4］。為了滿足建筑項(xiàng)目全壽命周期協(xié)同設(shè)計(jì)和協(xié)同管理的要求，BIM 所需信息流一般具有以下特征：

（1）集成性。建設(shè)項(xiàng)目從立項(xiàng)到廢除是一個(gè)完整的生命周期，而建設(shè)項(xiàng)目中的信息也是一樣，也具有一個(gè)完整的信息生命周期。信息模型集成了建設(shè)項(xiàng)目全壽命周期中來自各個(gè)階段、各個(gè)參與方、各個(gè)專業(yè)的各種信息，覆蓋了全項(xiàng)目、全方面的海量信息。

（2）一致性。在建設(shè)項(xiàng)目全壽命期，各個(gè)階段都在共同的模型中進(jìn)行信息共享，可以重復(fù)利用，而不需要重新輸入相同的信息；并且BIM 提供的關(guān)聯(lián)修改功能，保證了信息的準(zhǔn)確性和一致性，從而提高建設(shè)項(xiàng)目全壽命周期各個(gè)參與方、不同階段之間信息的重復(fù)利用率。

（3）動(dòng)態(tài)性。由于建設(shè)項(xiàng)目是隨著時(shí)間不斷開展的，因此建設(shè)項(xiàng)目信息也是始終處于不斷動(dòng)態(tài)之中的，有永久的信息，也有階段性的信息。BIM 應(yīng)用根據(jù)功能特點(diǎn)的不同，有些只是針對特定的階段，如場地使用規(guī)劃；而有些則會跨越多個(gè)階段，如成本控制，對應(yīng)不同的成本階段，在成本管理信息庫中就會不斷地增加與之對應(yīng)的成本控制的信息，從而保證對信息的有效地跟蹤、存儲、管理和共享。

2.2.2 信息流整合

BIM 技術(shù)以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了工程項(xiàng)目中所需要的各種信息，提供了信息共享和交流的平臺。它可以為決策、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營維護(hù)提供相協(xié)調(diào)的、內(nèi)部保持一致的并可進(jìn)行運(yùn)算的信息，來達(dá)到縮短工期、節(jié)約成本的理想目標(biāo)。由于信息化管理的特殊性，在對基于BIM 的項(xiàng)目進(jìn)行全壽命周期信息化管理研究時(shí)，應(yīng)充分考慮BIM 技術(shù)及其所需求信息的集成性、一致性、動(dòng)態(tài)性特點(diǎn)和傳統(tǒng)的全壽命周期九大管理要素中存在的問題，并以此進(jìn)行信息流整合。通過對建設(shè)項(xiàng)目全壽命周期所需信息流的整合分析發(fā)現(xiàn)，在各階段都會有信息的重復(fù)使用。例如市場環(huán)境資源類信息、項(xiàng)目責(zé)權(quán)類信息和成本預(yù)算類信息，對這些信息需求貫穿項(xiàng)目的整個(gè)生命周期。但是在傳統(tǒng)的項(xiàng)目建設(shè)過程中，各階段仍然會花費(fèi)大量的人力、物力進(jìn)行相同信息的獲取，這就造成了項(xiàng)目成本的增加以及項(xiàng)目進(jìn)度的拖延。然而，在信息流整合的基礎(chǔ)上建立BIM 模型，利用信息流的集成性，將項(xiàng)目各參與方、各階段產(chǎn)生的項(xiàng)目相關(guān)信息統(tǒng)一存儲到BIM 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行管理，BIM 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器為工程項(xiàng)目下一階段提供所需信息，避免信息的遺失，使重復(fù)信息得到全壽命周期的共享。此外，許多信息是處于動(dòng)態(tài)之中的，一旦信息發(fā)生改變，整個(gè)系統(tǒng)的相關(guān)信息也會隨之變化，避免了因未能及時(shí)更新信息和進(jìn)行有效信息跟蹤而導(dǎo)致的失誤，提高了信息的利用率，這體現(xiàn)了信息流的一致性和動(dòng)態(tài)性特點(diǎn)。如此一來，用戶就可以通過局域網(wǎng)，向系統(tǒng)服務(wù)器發(fā)送查詢、信息變更等操作請求，由系統(tǒng)根據(jù)該用戶所有權(quán)限的定義，按操作方式、用戶權(quán)限等的差異，從系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中集成其所需，為用戶提供所有相關(guān)工程項(xiàng)目信息［6］。例如施工階段需要項(xiàng)目責(zé)權(quán)類信息、項(xiàng)目設(shè)計(jì)類信息、項(xiàng)目現(xiàn)場類信息等，用戶可以從BIM 模型中獲取這些信息，而不用再次進(jìn)行相同的信息獲取。一旦信息出現(xiàn)更改，整個(gè)系統(tǒng)的信息都會進(jìn)行同步更新，即用戶得到的是最新信息，這樣就避免了信息的重復(fù)獲取，做到及時(shí)、有效地對信息進(jìn)行跟蹤、存儲、管理和共享，有利于達(dá)到縮短工期、節(jié)約成本的理想目標(biāo)。

3 結(jié)論

本文通過分析、對比未經(jīng)整合和進(jìn)行整合的工程項(xiàng)目信息，并充分結(jié)合BIM 模型的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)了信息流整合在運(yùn)用BIM 模型時(shí)發(fā)揮的重要作用。從BIM 的信息需求出發(fā)，對工程項(xiàng)目中的海量信息進(jìn)行信息流整合，不僅可以提高工程項(xiàng)目中信息的利用率和效果，解決當(dāng)前建設(shè)領(lǐng)域信息化的瓶頸問題，消除“信息孤島”現(xiàn)象，同時(shí)也能夠促進(jìn)工程項(xiàng)目全壽命周期信息管理，提升建設(shè)行業(yè)的效率和利潤，因此，在建筑行業(yè)中基于BIM 進(jìn)行信息流整合勢在必行。

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