基于BIM的工程管理信息系統研究與應用

趙麟杰

(中國鐵路通信信號上海工程局集團有限公司，上海 200436)

“互聯網+”時代的到來，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術在工程建設領域得到了飛速應用，依托三維數字建模技術優勢，通過集成工程項目建設過程中的各類信息從而形成工程數據模型，實現工程項目設施實體與功能特性的數字化表達。而BIM 技術與工程項目管理過程緊密結合，將BIM 模型中的每個構件所需的人、機、料、法、環等多個要素進行數字化定義，從而實現項目技術、進度、成本、質量、安全管理更精細化的管控，實現項目建設階段生命周期的動態可視化管理，有效降低復雜工程的綜合整體成本，為項目管理效率提升帶來更大的支撐。

本文將著重探討BIM 技術與工程項目管理核心業務之間的協同，以某高速鐵路通信信號施工工程實例應用為例，詳細介紹基于BIM 技術的工程項目管理信息系統（Project Management Information System， PMS）的應用效果。

1 工程項目管理信息化目標

BIM 對于工程管理的意義不僅在于其可視化以及三維信息的準確性，解決深化設計和碰撞檢測等問題，而且更可以作為一個信息化載體，回歸到為施工企業解決項目管理的問題上。傳統的項目管理信息化技術重視對過程的管理，而對現場要素管理則缺少有效的手段，要素管理主要依靠現場管理者的非信息化手段，與過程管理的信息化是隔離的。而BIM 技術恰好具有這方面的優勢，可以將豐富的項目管理信息附著到BIM 模型的每一個構件上，能夠幫助管理者按照施工項目過程精細管理的要求，為項目的生產要素管理提供依據。可以讓企業能夠及時了解和把握工程的進度、成本、質量、安全、技術等多個方面的信息，不但了解其整體目標，還能及時了解過程進展，做到按照部位和階段進行管控，明顯提升企業對項目管理的能力和深度。如圖1所示，為基于BIM 技術的工程管理信息系統設計概念圖。

圖1 基于BIM技術的工程管理信息系統設計概念圖Fig.1 Design concept diagram of project management information system based on BIM technology

2 設計思路

1）擴展BIM 的多維屬性，讓BIM 模型“動起來”

BIM 技術起源于二維工程圖紙的三維化，在三維空間中讓設計者、建設者、管理者在所見即所得的空間中便捷溝通，而現在的BIM 工具軟件可以將更多的信息和數據附著到BIM 模型和構件中，如施工對象的設備材料、制造商、工藝材質、尺寸等信息，則形成相對“靜態”信息維度；如果能夠為構件附著上更多的動態可變信息，如施工對象的安裝計劃、施工人員、時間、質檢管控、材料采購等多種工程管理動態信息，以BIM 構件為索引串聯起整個工程項目建設的所有管控要素，則可以構建起整個項目的全生命周期信息庫，讓BIM 模型真正的“動起來”。

2）檢驗批驅動的項目管理，聯動BIM 模型

工程項目按照具體施工內容，一般可以分解為“單位工程”、“分部工程”、“分項工程”和“檢驗批”等多個層次，驗收時對上述層次所關聯的對象和資料質量檢查，從而確保項目層層質量可控。仔細分析出上述管控邏輯，與BIM 建模構件之間可以建立起緊密的關聯關系，即將BIM 模型中各個構件對應到相應的檢驗批中，模型中的構件即施工對象就被賦予了“單位-分部-分項-檢驗批”標簽，并被賦予唯一的信息編碼，讓構件擁有身份標識ID。項目工作包結構分解（WBS）中若采用“單位-分部-分項-檢驗批”方式，當以檢驗批作為項目管理的驅動軸，可以帶動項目管控的進度、質量、技術等各項要素與BIM 模型有機的聯動起來。

3）數字化工程質量標準，助推品控精準度

工程項目主要遵循國家、行業或者地方的工程質量驗收標準，標準中各條、款、項對質量要求作出了詳細的規范。由此，工程管理信息系統可以將此類規范中質量控制條款進行數字化與格式化，每一條款給予明確的代碼標識，歸類在各級“單位、分部、分項”中，與上述WBS 分解中的施工對象進行關聯。例如在施工安裝某個設備時，利用BIM系統賦予的身份ID，即可定位到對應的質量要求條文，就能利用PMS 快速實現質量要求的推送，輔助質檢人員快速判斷施工質量，從而提升工程質量管控的精準度。

3 PMS的主要功能

管理信息系統的核心目標是為滿足用戶的業務管控能力而服務，因此在設計系統時經過對各級用戶的管理目標進行調研和需求分析，明確了面向重點工程項目施工管理的進度、質量、安全和技術管控核心要素，利用BIM 模型動態反映現場施工狀態，為項目或企業管理層提供直觀的形象進度，質量、安全管控狀態等情況，便于管理層決策。

1）基于BIM 構件的項目管控對象生成

BIM 模型文件中每個構件體現的是施工生產對象，同時也是檢驗批中驗收對象，在模型中對構件進行數字化編碼。如圖2 所示，在建模軟件中自定義屬性標簽ZC_CODE，編碼為PMS 中根據驗標分解等規則自動生成，同時在PMS 中生成對應二維碼標簽，該編碼為設備后續安裝后安全/質量檢驗提供信息索引功能。

圖2 BIM建模軟件中編碼附著與二維碼關聯示意圖Fig.2 Schematic diagram of association of coding attachment and QR code in modeling software

從BIM 建模工具軟件中生成項目模型文件，導入進PMS，模型中各個構件編碼與工程項目WBS工作包分解之間建立關聯關系，后續可基于派工單驅動檢驗批質量/安全/技術管理，并實現項目全生命周期中實物3D 動態展示。

2） 進度、質量、安全、技術管理實名制管控

工程管理中進度管理常見的方式，是由項目總工/調度布置后續施工滾動計劃，利用PMS 派工單功能布置施工進度計劃，明確任務計劃起止時間和作業負責人，并將施工技術要求如圖紙、工藝文件、隱蔽工程信息、質量要求等同步推送。與此同時，現場質量/安全檢查人也將收到質量檢驗、安全檢查作業任務。這是PMS 中實現實名制跟蹤的起始點，在項目管理的每項作業中確定了相應的負責人員，如圖3、4 所示。

圖3 施工派工單作業截圖Fig.3 Screenshot of construction work order

圖4 作業負責人從移動端接收技術文檔示意圖Fig.4 Schematic diagram of receiving technical files by operation manager from mobile terminal

當施工作業負責人執行完施工任務后，提交完工狀態以及相應影像資料，并將施工對象的二維碼標簽張貼到對應設備。PMS 可在項目進度甘特圖中展現該項任務執行情況，如圖5 所示，包括與計劃之間的時間偏差，并計算項目的總體實物進度比例。

圖5 PMS系統中進度甘特圖效果Fig.5 Gantt diagram of progress in PMS system

如圖6 所示，后續質量檢查人員就對照系統內建的質量要求進行現場檢查，通過掃描二維碼標簽后將檢查情況、影像記錄等關聯至該項檢驗批中，從而確認施工質量狀態。如有質量問題，質檢人員則提交質量問題庫，做閉環消項管理。與此同時，現場安全檢查員也可按照系統內置的安全規范要求，進行現場安全檢查，如果有安全隱患和問題，提交安全問題庫并閉環管理。

圖6 PMS系統中質量檢查記錄結果截圖Fig.6 Screenshot of quality inspection record result in PMS system

由此，針對每一個施工對象，實現從計劃下達、施工作業、質量安全檢查、管理確認等全過程完整的閉環管控，即實現PDCA 循環的實名制落地，項目的每一個干系人在系統管控的狀態下履行好自己的角色。

3）BIM 3D 可視化工程全景圖展示

當項目施工生命周期中，實物信息、施工活動信息與BIM 模型中的各個構件之間建立了緊密的關聯關系，PMS 就可以利用BIM 模型3D 展示引擎，實時地展示該施工區域等各項狀態信息。如圖7 所示， 3D 圖像展示是該施工區域各項安裝設備等完工/檢驗信息，施工對象信息如規格、材質、制造商、位置等信息，以及施工作業執行狀態等。項目的管理方、建設方、監理方人員，就能從3D 模型中了解項目各個實時狀態信息，如有親臨現場的效果。

圖7 PMS系統3D展示施工動態信息效果圖Fig.7 3D rendering of dynamic construction information in PMS system

4 PMS應用示范效果

上述基于BIM 技術的工程管理信息系統，在杭黃鐵路、魯南鐵路通信、信號專業工程項目現場進行了應用推廣，施工項目部中從項目經理、總工、調度、作業負責人、安全員、質量員等項目干系人在系統中賦予其職責范圍內權限，實現項目信息共享和管控命令的傳遞，每個人按照預先定義的角色各司其職。項目調度通過派工單方式將各項任務分解傳達給作業層，作業負責人對照工藝文件完成任務后提交工作進度，質檢人員參照質量標準監控質量，安全人員參考安全規范指導安全檢查，技術人員制定的工藝技術要求落實到每一個施工對象中。項目人員和企業管理層即可通過遠程方式實時了解項目進度、質量、安全狀態，尤其是通過BIM 三維可視化方式從全景和細節兩個角度了解，借助智能BI 分析功能輔助決策項目管理。有效克服以往各級項目管理人員對項目信息了解不及時，信息不對稱易脫節的頑疾，及時了解項目的實體進度形象和各項生產業務數據，全面掌控各項項目管控要素。該系統在推廣與應用過程中獲得項目管理層、建設單位的一致好評。

5 結束語

BIM 技術在工程施工中已經扮演了越來越重要的角色，其內涵與應用范疇也在不斷深刻變化著。讓三維的BIM 模型發揮更多更好的作用，并與項目管理中的各項管控要素緊密的結合起來，將工程中的每一個管控要點得到有效的盯控與落實，有效提升施工生產效率。探索BIM 技術應用發展永遠在路上，通過廣大工程技術人員不斷地優化，將助推工程管理水平獲得更高的躍升。