基于業(yè)主需求的BIM協(xié)同管理平臺(tái)研究

陳 禹 陳 燕 黃耀慶 王熙杰

上海建工集團(tuán)工程研究總院 上海 201114

2021年是“十四五”開(kāi)局起步之年，在國(guó)家戰(zhàn)略體系引領(lǐng)下，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化、智能化升級(jí)改造再次被提上日程。基于全面提升城市品質(zhì)，在推動(dòng)建筑業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型方面，全國(guó)各代表也紛紛表示要加快推進(jìn)以BIM（建筑信息模型）數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、采購(gòu)、生產(chǎn)、建造、交付、運(yùn)行維護(hù)建筑全生命周期的信息化共享和一體化應(yīng)用等。

BIM是建筑數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新代表性技術(shù)，BIM核心理念與建筑全生命周期一致，皆是一體化交付完整建筑項(xiàng)目的推崇手段和方式。基于BIM模型的全生命周期應(yīng)用，愈發(fā)推動(dòng)建筑往標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、信息化和透明化發(fā)展。基于BIM的全過(guò)程項(xiàng)目管理，由BIM單點(diǎn)應(yīng)用、點(diǎn)階段、單參與應(yīng)用轉(zhuǎn)變?yōu)槿芷凇⒈姸鄥⑴c方應(yīng)用，其實(shí)質(zhì)就是項(xiàng)目的全過(guò)程數(shù)字化協(xié)同化管理[1-4]。項(xiàng)目各參與方在項(xiàng)目初期就介入管理，基于數(shù)字化協(xié)同管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)工作流與數(shù)字化資料管理的無(wú)縫結(jié)合，達(dá)到項(xiàng)目各參與方協(xié)同工作的目的，以全過(guò)程管理的角度對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)劃與管理。

1 基于業(yè)主需求的BIM協(xié)同管理平臺(tái)

本平臺(tái)是以業(yè)主為主導(dǎo)的數(shù)字化協(xié)同管理平臺(tái)，支持多項(xiàng)目管理，能夠整合工程項(xiàng)目的模型、文檔、圖紙等靜態(tài)數(shù)據(jù)，也能實(shí)現(xiàn)多用戶(hù)之間信息的交互和共享。在工程各個(gè)階段，以虛擬現(xiàn)實(shí)為基礎(chǔ)，基于BIM技術(shù)可視化監(jiān)管，大數(shù)據(jù)自動(dòng)挖掘分析，為業(yè)主決策提供依據(jù)；流程自定義，實(shí)現(xiàn)多參與方在線(xiàn)業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)，互聯(lián)協(xié)同輔助業(yè)主全過(guò)程管理；基于業(yè)主需求實(shí)行線(xiàn)上線(xiàn)下管理相結(jié)合，助力實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、精細(xì)化、智能化管理。不同于施工單位應(yīng)用的管理平臺(tái)，其特點(diǎn)是基于業(yè)主角度，從全過(guò)程入手，即除了常規(guī)的對(duì)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量安全進(jìn)行把控，另一方面則是從業(yè)務(wù)流程角度考慮，招采流轉(zhuǎn)審批便捷化操作，為項(xiàng)目投資決策的及時(shí)性提供支持。

2 項(xiàng)目案例

2.1項(xiàng)目簡(jiǎn)介

本平臺(tái)基于上海市重點(diǎn)創(chuàng)新城區(qū)，項(xiàng)目總用地面積17 525 m2，總建筑面積271 423 m2。項(xiàng)目總體包括辦公塔樓、商業(yè)裙房，地下室3層，與周邊地塊的地下空間整體開(kāi)發(fā)，綜合利用。

2.2應(yīng)用需求

該項(xiàng)目基于其特殊性及重點(diǎn)性，亟需通過(guò)BIM數(shù)字化協(xié)同管理平臺(tái)，對(duì)工程性能、質(zhì)量、安全、進(jìn)度等方面進(jìn)行集成化管理，其需求分析如下：

1）本項(xiàng)目投資大、工期緊、影響范圍大，現(xiàn)有的建設(shè)管理模式難以滿(mǎn)足項(xiàng)目的管理需要，借助BIM協(xié)同管理平臺(tái)，基于BIM模型對(duì)項(xiàng)目建筑信息、進(jìn)度信息以及各類(lèi)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行全面管控，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一綜合管理，為智慧城市的建設(shè)創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。

2）本項(xiàng)目建設(shè)參與方有業(yè)主、項(xiàng)管、設(shè)計(jì)、勘察、監(jiān)理、各專(zhuān)業(yè)顧問(wèn)、各專(zhuān)業(yè)咨詢(xún)、施工總承包、各施工分包、供應(yīng)商等，同時(shí)工程需與市政管線(xiàn)公司、軌道交通等多家單位協(xié)調(diào)，導(dǎo)致工程信息總量龐大，交互需求緊迫，基于BIM協(xié)同管理平臺(tái)，能夠有效緩解各階段項(xiàng)目信息斷層問(wèn)題，打通各階段、各專(zhuān)業(yè)、各參與方之間的信息傳遞，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目信息數(shù)字化輸入、儲(chǔ)存、傳遞、輸出等功能，大大保證了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性及可追溯性，提升了工作效率。

3）本項(xiàng)目涵蓋建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、鋼結(jié)構(gòu)、幕墻等各專(zhuān)業(yè)模型，搭建模型的軟件不完全相同，項(xiàng)目體量大，對(duì)模型數(shù)據(jù)整合，基于Web交付難度大，借助BIM協(xié)同管理平臺(tái)，能夠?qū)Ω黝?lèi)模型整合后進(jìn)行管理。此外，針對(duì)大體量的模型優(yōu)化處理，還將進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口，最大限度地讓各參建方基于該平臺(tái)即可直觀瀏覽項(xiàng)目整體模型，同時(shí)將質(zhì)量、安全、風(fēng)險(xiǎn)所涉及的位置標(biāo)注在模型上，便于管理方及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理問(wèn)題。利用模型反映現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，方便管理方實(shí)時(shí)把控現(xiàn)場(chǎng)情況，從而進(jìn)行項(xiàng)目決策。

4）本項(xiàng)目為區(qū)重點(diǎn)項(xiàng)目，需定期進(jìn)行項(xiàng)目匯報(bào)及形象展示，基于BIM協(xié)同管理平臺(tái)，利用其數(shù)據(jù)集成的特點(diǎn)，能夠?qū)?xiàng)目從建設(shè)初期到項(xiàng)目建成整個(gè)過(guò)程的工程信息進(jìn)行追溯，完整還原整個(gè)建設(shè)周期，同時(shí)結(jié)合BIM＋GIS技術(shù)，對(duì)項(xiàng)目整體效果進(jìn)行最優(yōu)展示，對(duì)項(xiàng)目起到了很好的宣傳作用。

5）本項(xiàng)目涉及專(zhuān)業(yè)、設(shè)備多，采購(gòu)需求大，對(duì)項(xiàng)目招標(biāo)采購(gòu)進(jìn)行及時(shí)、有效的管理，也是該項(xiàng)目建設(shè)方最大的需求之一，基于BIM協(xié)同管理平臺(tái)的流程管理功能，利用平臺(tái)流程自定義及表單自定義的功能，能夠?qū)?xiàng)目整個(gè)周期內(nèi)所有的招采項(xiàng)目進(jìn)行流程化的自定義配置，發(fā)起—審批—閉合一系列完整的業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目精細(xì)化管控。

6）本項(xiàng)目服務(wù)周期長(zhǎng)，人員變動(dòng)大，基于BIM協(xié)同管理平臺(tái)，能夠使項(xiàng)目前后期人員無(wú)差別對(duì)接，大大提升了工作的效率，實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目管理信息化。

2.3搭建原則

1）可靠性原則：盡可能采用當(dāng)前穩(wěn)定的信息技術(shù)，能夠保證落地應(yīng)用，穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)。服務(wù)器本地端保障了數(shù)據(jù)的安全可靠。

2）落地性原則：進(jìn)度管控按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況定制模塊，而非理論進(jìn)度，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度及時(shí)獲取，實(shí)現(xiàn)有效管理；現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量安全管理，配置和現(xiàn)場(chǎng)一致的流程，貼合現(xiàn)場(chǎng)操作習(xí)慣；流程實(shí)現(xiàn)完全自定義，定義審核人員、內(nèi)容、審核形式等，滿(mǎn)足單線(xiàn)、多線(xiàn)流程自定義，滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)不同階段流程需求，保障項(xiàng)目有效推進(jìn)。

3）操作便利原則：平臺(tái)操作步驟實(shí)行三步走原則，即盡可能簡(jiǎn)化操作步驟及流程；資料管理實(shí)現(xiàn)拖拽功能，可批量上傳下載記錄，使用操作更加便捷；整個(gè)模塊錄入項(xiàng)盡可能進(jìn)行選項(xiàng)預(yù)設(shè)，或?qū)崿F(xiàn)已錄入信息記憶功能。減少使用人員操作失誤率，提高日常工作效率。

4）輕量化原則：結(jié)合市面上成熟的輕量化引擎，基于項(xiàng)目實(shí)際需求，進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，進(jìn)而進(jìn)一步提高模型輕量化程度。

5）目標(biāo)確定性原則：平臺(tái)搭建初期，通過(guò)調(diào)研等方式了解業(yè)主需求及項(xiàng)目應(yīng)用目標(biāo)，進(jìn)而形成BIM協(xié)同管理平臺(tái)搭建策劃書(shū)，同時(shí)，與軟件開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)緊密溝通，以最優(yōu)方案實(shí)現(xiàn)平臺(tái)效果。

3 基于業(yè)主需求的BIM數(shù)字化協(xié)同管理平臺(tái)

3.1系統(tǒng)框架

本文提出的基于BIM需求的BIM協(xié)同管理平臺(tái)，是從業(yè)主角度出發(fā)，分析管理者應(yīng)用需求，并結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)及實(shí)際情況，搭建基于BIM的協(xié)同管理系統(tǒng)框架，該系統(tǒng)主要把控三大主線(xiàn)：以模型管理為導(dǎo)向的協(xié)同管理系統(tǒng)，以流程管理為導(dǎo)向的協(xié)同管理系統(tǒng)，以文檔管理為導(dǎo)向的協(xié)同管理系統(tǒng)（圖1）。

圖1 BIM協(xié)同管理平臺(tái)搭建主線(xiàn)

3.2平臺(tái)邏輯架構(gòu)

基于三大主線(xiàn)對(duì)整個(gè)BIM協(xié)同管理平臺(tái)進(jìn)行搭建，主要分為基礎(chǔ)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層。以BIM輕量化引擎、工作流引擎、圖形引擎為基礎(chǔ)技術(shù)支撐，兼容市面上主流建模軟件，整合多專(zhuān)業(yè)BIM模型，以集成模型為載體，結(jié)合平臺(tái)應(yīng)用層，利用BIM模型的形象直觀、可計(jì)算、可模擬、可分析的特性，為工程項(xiàng)目質(zhì)量、安全、進(jìn)度管理等方面提供數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)，基于平臺(tái)層對(duì)數(shù)據(jù)的采集、分析與比對(duì)，為項(xiàng)目提供具有參考價(jià)值的數(shù)據(jù)信息，輔助各參建方了解、掌握項(xiàng)目情況。

3.3平臺(tái)功能

3.3.1 模型管理

接口開(kāi)放，兼容市面上的主流建模軟件，各專(zhuān)業(yè)模型輕量化集成，支持Web端和移動(dòng)端查看三維可視化模型，可在線(xiàn)對(duì)三維模型進(jìn)行局部放大、測(cè)量、漫游、剖切、批注等操作，此外，BIM模型與質(zhì)量問(wèn)題、安全問(wèn)題、實(shí)際進(jìn)度信息、相關(guān)附件等進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)擊模型中構(gòu)件即可查看構(gòu)件相關(guān)的各種信息及其關(guān)聯(lián)文件。

3.3.2 質(zhì)量、安全管理

平臺(tái)可用于項(xiàng)目施工各個(gè)階段，實(shí)時(shí)發(fā)起問(wèn)題，并關(guān)聯(lián)模型進(jìn)行可視化三維展示；支持以文字、圖片、語(yǔ)音等多媒體形式對(duì)問(wèn)題進(jìn)行描述，大大提高問(wèn)題處理效率；支持通過(guò)不同的操作系統(tǒng)進(jìn)行問(wèn)題的發(fā)起、處理、審核；支持項(xiàng)目參與各方針對(duì)BIM視點(diǎn)進(jìn)行問(wèn)題交流。

3.3.3 流程管理

管理者可以對(duì)項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中的設(shè)計(jì)變更、模型審核等流程進(jìn)行管理，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況設(shè)置流程參與方及應(yīng)用表單，實(shí)時(shí)跟蹤流轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)和人員，逾期自動(dòng)提醒，后期數(shù)據(jù)自動(dòng)匯總分析，實(shí)現(xiàn)線(xiàn)下流程線(xiàn)上化。

3.3.4 進(jìn)度管理

利用BIM模型與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)度相掛鉤，每周更新現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)度并勾選相應(yīng)模型構(gòu)件，系統(tǒng)會(huì)在后臺(tái)自動(dòng)對(duì)模型進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度通過(guò)三維可視化模型展示；虛實(shí)結(jié)合展示項(xiàng)目整體建成效果；圖像分析比對(duì)前后進(jìn)度，定期匯總生成圖表；支持在線(xiàn)編排和跟蹤項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃。

3.3.5 資料管理

兼容文檔、圖片、視頻格式，滿(mǎn)足工程項(xiàng)目各參建方、各專(zhuān)業(yè)實(shí)時(shí)協(xié)同辦公的應(yīng)用需求；支持歷史文檔自動(dòng)更新替換；支持審批文檔在線(xiàn)流轉(zhuǎn)，助力線(xiàn)上協(xié)同辦公的推進(jìn)；建立文件標(biāo)簽庫(kù)，強(qiáng)化平臺(tái)文件類(lèi)別及檢索功能。

3.3.6 系統(tǒng)管理

對(duì)平臺(tái)的用戶(hù)及其信息進(jìn)行管理，支持分級(jí)人員權(quán)限配置，即可對(duì)使用者瀏覽、操作的模塊及模塊下功能的權(quán)限進(jìn)行分別配置，以用戶(hù)角色配置對(duì)使用者進(jìn)行管理；統(tǒng)一管理用戶(hù)使用日志。

3.4平臺(tái)保障措施

3.4.1 網(wǎng)絡(luò)安全

按照B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，本平臺(tái)物理框架系統(tǒng)由Web端、中心服務(wù)器組成（圖2）。基于網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、文件管理、模型管理等服務(wù)器，分別為Web端提供服務(wù)，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)配置防火墻，從物理連接上保證平臺(tái)數(shù)據(jù)的安全性。同時(shí)，通過(guò)穩(wěn)定的云計(jì)算技術(shù)分布式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)備份、定期處理，保障數(shù)據(jù)的安全和穩(wěn)定性。

圖2 BIM協(xié)同管理平臺(tái)物理結(jié)構(gòu)

3.4.2 用戶(hù)安全

所有系統(tǒng)使用統(tǒng)一身份驗(yàn)證系統(tǒng)，采取輸入用戶(hù)名與密碼的方式進(jìn)行用戶(hù)身份識(shí)別與驗(yàn)證。用戶(hù)身份關(guān)聯(lián)系統(tǒng)所生成的唯一二維碼，確保系統(tǒng)中無(wú)相同身份標(biāo)識(shí)，保證身份信息安全性。

3.4.3 訪問(wèn)安全

管理員在新增人員后，將根據(jù)使用者在工程項(xiàng)目中的單位、角色等身份信息，對(duì)使用者可瀏覽、操作的平臺(tái)模塊及各模塊中的權(quán)限進(jìn)行分別配置，最大化地實(shí)現(xiàn)權(quán)限的分配。此外，應(yīng)用系統(tǒng)日志信息覆蓋每個(gè)用戶(hù)的操作以及安全事件，如用戶(hù)訪問(wèn)、刪除等操作，對(duì)平臺(tái)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)安全進(jìn)一步提供保障。

4 實(shí)踐應(yīng)用及思考

4.1模型輕量化瀏覽待加強(qiáng)

隨著工程項(xiàng)目的進(jìn)行，模型的體量將會(huì)越來(lái)越大，若日常各參建方基于平臺(tái)模型進(jìn)行問(wèn)題討論，那模型的加載速度則對(duì)工作效率有很大的影響，該平臺(tái)采用B/S的架構(gòu)，雖只需網(wǎng)絡(luò)、瀏覽器就能夠隨時(shí)隨地實(shí)行查詢(xún)、瀏覽等協(xié)同辦公業(yè)務(wù)，共享性強(qiáng)，但其數(shù)據(jù)安全性問(wèn)題，以及對(duì)服務(wù)器的高要求是目前需要優(yōu)化改進(jìn)的關(guān)鍵性?xún)?nèi)容。

4.2施工進(jìn)度智能化生成

施工進(jìn)度的管控是每個(gè)項(xiàng)目主要關(guān)注的核心問(wèn)題之一，利用BIM協(xié)同管理平臺(tái)結(jié)合無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)際與計(jì)劃進(jìn)度的展示對(duì)比，但還未能基于平臺(tái)實(shí)時(shí)根據(jù)對(duì)比分析結(jié)果自動(dòng)優(yōu)化工程進(jìn)度計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制。

4.3模型自動(dòng)審核

該項(xiàng)目采取基于BIM的業(yè)主主導(dǎo)，施工前置，設(shè)計(jì)施工正向優(yōu)化深化模式。因此模型準(zhǔn)確無(wú)誤并有效傳遞則顯得尤為重要。若能在平臺(tái)現(xiàn)有的功能模塊基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)模型自動(dòng)審核，則能極大地加快進(jìn)度及提高模型質(zhì)量，起到事半功倍的作用。模型自動(dòng)審核具體包括以下幾個(gè)方面：通過(guò)軟件自動(dòng)對(duì)比前后兩版模型的差異；預(yù)設(shè)標(biāo)高，自動(dòng)查檢出標(biāo)高不滿(mǎn)足要求的點(diǎn)；自動(dòng)檢查模型中非良性剪切關(guān)系；自動(dòng)檢測(cè)出模型開(kāi)洞合理性；模型顏色命名等非幾何信息自動(dòng)篩查。

4.4基于BIM的建設(shè)項(xiàng)目工作進(jìn)度管控

在國(guó)內(nèi)普遍出現(xiàn)項(xiàng)目建造周期相對(duì)緊張的情況下，要保障BIM有效落地應(yīng)用，同時(shí)前置于設(shè)計(jì)出圖、施工生產(chǎn)等環(huán)節(jié)，對(duì)模型的及時(shí)性有極大的要求。基于BIM的建設(shè)項(xiàng)目工作進(jìn)度管控模塊能輔助實(shí)現(xiàn)這一需求，模型傳遞結(jié)合施工的流水段、分部分項(xiàng)需求及設(shè)計(jì)的出圖規(guī)范要求綜合考慮，通過(guò)施工計(jì)劃倒排進(jìn)度及設(shè)計(jì)出圖正排需求進(jìn)行模型劃分及計(jì)劃編排。自動(dòng)篩查緊急計(jì)劃，并根據(jù)施工設(shè)計(jì)計(jì)劃自動(dòng)調(diào)整模型計(jì)劃。

4.5流程自定義功能改進(jìn)

流程自定義功能對(duì)項(xiàng)目的落地起到關(guān)鍵作用，但該功能的流程前期定義環(huán)節(jié)操作較煩瑣，需要對(duì)代碼等IT技術(shù)有一定的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)。若能實(shí)現(xiàn)類(lèi)似Visio形式進(jìn)行流程自定義功能，則能在很大程度上降低操作的復(fù)雜度，提升平臺(tái)使用功能的便捷性。

4.6有效的數(shù)據(jù)分析

在信息時(shí)代，數(shù)據(jù)作為最核心的產(chǎn)物之一，收集數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行有效的統(tǒng)計(jì)分析，在一定程度上為項(xiàng)目的決策提供幫助。當(dāng)前平臺(tái)能實(shí)現(xiàn)對(duì)質(zhì)量、安全相關(guān)問(wèn)題的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，但分析數(shù)據(jù)多采用人為的方式進(jìn)行，若平臺(tái)能實(shí)現(xiàn)對(duì)采集到的質(zhì)量、安全數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析，即統(tǒng)計(jì)分析常發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題、問(wèn)題多發(fā)區(qū)域等，并推送以往類(lèi)似事件的處理方法，進(jìn)而輔助現(xiàn)場(chǎng)管理人員進(jìn)行有效決策。

5 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)模式的安全、質(zhì)量和進(jìn)度管理面臨當(dāng)前建筑業(yè)市場(chǎng)和社會(huì)環(huán)境帶來(lái)的挑戰(zhàn)。基于BIM技術(shù)的協(xié)同管理平臺(tái)的應(yīng)用，將為項(xiàng)目生產(chǎn)管理帶來(lái)巨大的改變。經(jīng)過(guò)多方調(diào)研及需求分析，特建立基于業(yè)主需求的全過(guò)程BIM數(shù)字化協(xié)同管理平臺(tái)，集成項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工等各階段工程信息，實(shí)現(xiàn)以BIM模型為載體的施工項(xiàng)目協(xié)同管理，為數(shù)字化工程管理提供平臺(tái)保障及大數(shù)據(jù)支持，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建筑全過(guò)程管理的數(shù)字化、協(xié)同化。