基于BIM技術(shù)的建設(shè)單位項(xiàng)目管理架構(gòu)設(shè)計(jì)研究*

周 冬，袁小欽

(1.中交房地產(chǎn)集團(tuán)有限公司，北京 100088； 2.中國交通信息科技集團(tuán)有限公司，北京 100088)

0 引言

通過智能建造技術(shù)賦能建筑行業(yè)管理，采用BIM技術(shù)優(yōu)化管理效率、提升工程質(zhì)量、加快工程進(jìn)度已成為建設(shè)企業(yè)的核心競爭力[1-2]。已有學(xué)者對(duì)建設(shè)單位項(xiàng)目管理及BIM技術(shù)應(yīng)用管理進(jìn)行了研究，取得一定成果[3-6]。建設(shè)單位應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí)，缺乏標(biāo)準(zhǔn)化流程，具體管理過程在很大程度上依賴技術(shù)管理人員的工作經(jīng)驗(yàn)[7]和對(duì)BIM技術(shù)的認(rèn)知深度，應(yīng)用效果有待提高。

本文依托雄安·中交未來科創(chuàng)城項(xiàng)目，采用實(shí)際調(diào)研和項(xiàng)目管理實(shí)踐的方式，設(shè)計(jì)了建設(shè)單位公司級(jí)、項(xiàng)目級(jí)BIM管理架構(gòu)，搭建了以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的管理架構(gòu)。該管理架構(gòu)綜合考慮了項(xiàng)目實(shí)施過程中設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、BIM咨詢等參與單位的管理邏輯，有利于項(xiàng)目管理、優(yōu)化管理架構(gòu)、推動(dòng)信息化管理系統(tǒng)建設(shè)。

1 基于BIM技術(shù)的管理架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于BIM技術(shù)的管理核心在于項(xiàng)目各參與方全專業(yè)數(shù)據(jù)的共享和信息交換[8]。在工程項(xiàng)目建設(shè)過程中，建設(shè)單位是唯一能夠統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)各參與方直接或間接協(xié)作的主體，由建設(shè)單位統(tǒng)籌的BIM技術(shù)應(yīng)用符合工程全過程、全專業(yè)的理念，且有利于體現(xiàn)BIM技術(shù)在建筑全壽命期的應(yīng)用價(jià)值?；贐IM技術(shù)的建設(shè)單位項(xiàng)目管理運(yùn)行模式是自上而下的，分為建設(shè)單位公司級(jí)、項(xiàng)目級(jí)BIM管理架構(gòu)。在公司級(jí)管理架構(gòu)中，按職能體系進(jìn)行環(huán)節(jié)劃分。在項(xiàng)目級(jí)管理架構(gòu)中，按各參與方的工作流程進(jìn)行環(huán)節(jié)劃分。公司級(jí)管理層面對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行指導(dǎo)和管理，管理需求和BIM技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)可為管理架構(gòu)建設(shè)提供反饋和優(yōu)化意見[9]。

1.1 建設(shè)單位公司級(jí)BIM管理架構(gòu)

為體現(xiàn)建設(shè)單位公司級(jí)BIM管理架構(gòu)的普遍適用性和代表性，本文分析的管理架構(gòu)包括普遍業(yè)主單位的組織模式和管理流程。公司級(jí)BIM管理主要完成內(nèi)部體系搭建工作，包括領(lǐng)導(dǎo)決策體系、參與部門職能體系及項(xiàng)目執(zhí)行負(fù)責(zé)體系(見圖1)。政府政策和BIM咨詢是影響公司級(jí)BIM管理的重要因素，并在一定程度上影響了BIM管理架構(gòu)的劃分。其中，政府政策起引導(dǎo)、規(guī)范和約束作用，同時(shí)在一定程度上決定了BIM咨詢工作范圍。

圖1 建設(shè)單位公司級(jí)BIM管理架構(gòu)

建設(shè)單位公司級(jí)BIM管理架構(gòu)中，公司分管領(lǐng)導(dǎo)主要負(fù)責(zé)BIM目標(biāo)體系、管理價(jià)值的建立，從行政上提供項(xiàng)目各階段BIM技術(shù)應(yīng)用決策；BIM相關(guān)參與部門負(fù)責(zé)完善項(xiàng)目管理體制，建立人員隊(duì)伍，確保信息傳達(dá)及時(shí)準(zhǔn)確；根據(jù)BIM技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)的不同，BIM管理主導(dǎo)部門在不同階段具有差異性，如設(shè)計(jì)階段由設(shè)計(jì)部門主導(dǎo)，施工階段由工程管理部門主導(dǎo)，運(yùn)營階段由產(chǎn)業(yè)管理部門主導(dǎo)，主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各參建方，落實(shí)各階段BIM管理計(jì)劃與目標(biāo)，完善公司級(jí)、項(xiàng)目級(jí)BIM技術(shù)應(yīng)用的對(duì)接。

1.2 建設(shè)單位項(xiàng)目級(jí)BIM管理架構(gòu)

在建設(shè)單位主導(dǎo)的工程項(xiàng)目中，建設(shè)單位需統(tǒng)籌設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工總承包單位、專業(yè)分包單位及其他供應(yīng)商等，參與方關(guān)系映射組合較多，需對(duì)組織形式進(jìn)行劃分[10]。建設(shè)單位項(xiàng)目級(jí)BIM管理架構(gòu)如圖2所示，將參與方工作劃分為4個(gè)工作環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)節(jié)點(diǎn)均以BIM模型為管理要素，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目實(shí)施全過程的協(xié)調(diào)。

1)環(huán)節(jié)1 標(biāo)準(zhǔn)制定環(huán)節(jié)，由建設(shè)單位主導(dǎo)，編制項(xiàng)目BIM執(zhí)行計(jì)劃、建模標(biāo)準(zhǔn)及交付要求。BIM執(zhí)行計(jì)劃需各參與方參與，明確項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)、BIM管理成果、工作要點(diǎn)和考核機(jī)制等。BIM標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)單位可參照國家、地方標(biāo)準(zhǔn)制定項(xiàng)目級(jí)BIM標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)單位和施工總承包單位在建設(shè)單位BIM執(zhí)行計(jì)劃的基礎(chǔ)上，分別編制設(shè)計(jì)、施工BIM計(jì)劃和標(biāo)準(zhǔn)，以約束各專業(yè)和專業(yè)分包。

2)環(huán)節(jié)2 模型建立環(huán)節(jié)，按照環(huán)節(jié)1建立的BIM標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)單位完成設(shè)計(jì)模型并交付施工，總承包單位和專業(yè)分包單位分別負(fù)責(zé)各專業(yè)的模型建立，并由總承包單位完成模型整合，此過程由監(jiān)理單位和建設(shè)單位進(jìn)行審核，并完成最終成果的接收。

3)環(huán)節(jié)3 BIM應(yīng)用環(huán)節(jié)，根據(jù)建設(shè)單位管理需求，可按多種方式劃分工作流程和內(nèi)容。

4)環(huán)節(jié)4 成果交付環(huán)節(jié)，建設(shè)單位與其他參與方的區(qū)別在于管理的跨項(xiàng)目階段，交付成果主要為服務(wù)建設(shè)單位在銷售、運(yùn)維階段的應(yīng)用成果。建設(shè)單位對(duì)交付成果的要求需在環(huán)節(jié)1進(jìn)行明確規(guī)定，以便設(shè)計(jì)、施工單位對(duì)交付成果有明確的指向。該環(huán)節(jié)監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位需對(duì)施工單位提交的BIM成果進(jìn)行審核，并最終交付建設(shè)單位。

圖2 建設(shè)單位項(xiàng)目級(jí)BIM管理架構(gòu)

2 基于BIM技術(shù)的管理架構(gòu)應(yīng)用流程

2.1 架構(gòu)搭建

公司級(jí)BIM管理架構(gòu)為項(xiàng)目實(shí)施的基礎(chǔ)，一般由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人直接管理，根據(jù)項(xiàng)目階段組建BIM工作對(duì)接部門，并指派BIM具體負(fù)責(zé)人。

2.2 BIM執(zhí)行計(jì)劃編制

BIM執(zhí)行計(jì)劃編制內(nèi)容包括BIM顆粒度要求、模型交付表、項(xiàng)目參與方管理文件等，需明確執(zhí)行目標(biāo)、公司及項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)組織架構(gòu)、時(shí)間安排、BIM技術(shù)應(yīng)用要求、軟硬件要求、公共數(shù)據(jù)環(huán)境、模型檢查和審核機(jī)制等。從建設(shè)管理角度考慮公共數(shù)據(jù)環(huán)境是開展工作的基礎(chǔ)，各參與方將基于相同環(huán)境、模型開展工作，共享環(huán)境可通過共享虛擬桌面建模+管理平臺(tái)應(yīng)用的形式協(xié)同。模型交付表是交付成果的核心，其確定交付成果的文件內(nèi)容、形式，對(duì)交付成果和應(yīng)用目標(biāo)起指引作用。

2.3 BIM管理模型建立

BIM管理模型包括設(shè)計(jì)模型和施工深化模型，模型建立流程如圖3所示。由圖3可知，BIM管理模型建立是輸入與輸出的過程。設(shè)計(jì)BIM模型的建立需要設(shè)計(jì)資料清單，輸出設(shè)計(jì)模型給施工總承包單位。施工深化過程中，建設(shè)單位、監(jiān)理單位、總承包單位、專業(yè)分包單位遵循計(jì)劃→實(shí)施→檢查→處理的閉環(huán)，監(jiān)理單位和建設(shè)單位主要承擔(dān)審核工作，確保BIM模型圖模一致，同時(shí)檢查LOD級(jí)別、交付成果是否與BIM執(zhí)行計(jì)劃一致等管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)要求。

對(duì)于變更管理，可重新執(zhí)行圖3所示流程，變更審核主要針對(duì)整合模型專業(yè)間的碰撞，變更模型最終經(jīng)設(shè)計(jì)單位確認(rèn)后下發(fā)。采用BIM技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目管理時(shí)，可基于公共數(shù)據(jù)環(huán)境的多方協(xié)同，將變更信息與各參與方進(jìn)行同步分發(fā)。

圖3 BIM管理模型建立流程

2.4 BIM管理模型應(yīng)用

BIM模型應(yīng)用包括專項(xiàng)應(yīng)用和管理應(yīng)用。專項(xiàng)應(yīng)用僅需解決現(xiàn)場實(shí)施的問題，在建筑結(jié)構(gòu)、機(jī)電、幕墻、鋼結(jié)構(gòu)、精裝、園林市政等專業(yè)實(shí)施過程中進(jìn)行必要的模擬，如高支模、深基坑、塔式起重機(jī)等專項(xiàng)方案。管理應(yīng)用指依托公共數(shù)據(jù)環(huán)境或BIM協(xié)同管理的信息化平臺(tái)，將項(xiàng)目管理要素進(jìn)行統(tǒng)一管理，應(yīng)用執(zhí)行流程如圖4所示。由圖4可知，BIM技術(shù)應(yīng)用需依托BIM執(zhí)行計(jì)劃和項(xiàng)目參與方管理文件，建設(shè)單位承擔(dān)核查、管理、驗(yàn)收的職責(zé)，在BIM模型深化施工方案和應(yīng)用方案中，根據(jù)項(xiàng)目管理要素進(jìn)行需求調(diào)整，以滿足建設(shè)單位管理要求，本過程需交付竣工BIM模型，以輔助后期應(yīng)用。

2.5 成果交付

BIM成果交付管理是動(dòng)態(tài)管理過程，交付成果包括BIM模型及與其關(guān)聯(lián)的資料信息和數(shù)據(jù)庫。采用BIM技術(shù)構(gòu)建三維交付資料，分別從點(diǎn)、線、面的角度整合幾何信息和非幾何信息數(shù)據(jù)，參與方可通過模型查看各項(xiàng)功能及關(guān)聯(lián)的圖紙、材料、維修保養(yǎng)等信息，為項(xiàng)目交付后質(zhì)量提供保障。

需注意，基于BIM技術(shù)的成果交付不是傳統(tǒng)的圖文檔交付，而是以信息數(shù)據(jù)交付為主，交付流程的審核也是以電子交付的形式完成，需明確交付數(shù)據(jù)格式的兼容性，國際上普遍采用.ifc格式文件，國內(nèi)根據(jù)項(xiàng)目所在地設(shè)置地方數(shù)據(jù)庫兼容文件，以數(shù)模映射的形式交付。

3 工程應(yīng)用

3.1 工程概況

雄安·中交未來科創(chuàng)城項(xiàng)目位于河北省雄安新區(qū)，項(xiàng)目占地面積約587 333m2，總建筑面積約130萬m2，其中地上建筑面積約96萬m2，地下建筑面積約34萬m2，裝配率約35%，集辦公、居住、城市運(yùn)營等多功能于一體。建設(shè)單位組建了BIM工作組，涉及2家設(shè)計(jì)院、7家施工總承包單位、3家監(jiān)理單位、近200家專業(yè)分包單位(含作業(yè)班組)，采用BIM技術(shù)進(jìn)行全專業(yè)全過程管理。

3.2 BIM管理架構(gòu)應(yīng)用

本工程公司級(jí)BIM管理由副總經(jīng)理負(fù)責(zé)，公司下設(shè)設(shè)計(jì)管理部和工程管理部，分別負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、施工BIM工作。由建設(shè)單位統(tǒng)籌、各參與方參編形成項(xiàng)目BIM執(zhí)行計(jì)劃，規(guī)范了BIM應(yīng)用點(diǎn)、應(yīng)用流程、交付成果等，搭建了公共數(shù)據(jù)環(huán)境。

設(shè)計(jì)院按標(biāo)準(zhǔn)、分標(biāo)段完成設(shè)計(jì)模型的建立。

施工總承包單位接收設(shè)計(jì)模型和設(shè)計(jì)圖紙等資料，并在設(shè)計(jì)資料的基礎(chǔ)上按照工作分解結(jié)構(gòu)的分解粒度完成場地、建筑、結(jié)構(gòu)模型的建立。專業(yè)分包單位按照BIM執(zhí)行計(jì)劃和總承包單位要求細(xì)化專業(yè)模型。施工總承包單位進(jìn)行構(gòu)件編碼，并在公共數(shù)據(jù)環(huán)境中進(jìn)行整合。

依據(jù)建設(shè)單位管理目標(biāo)和施工總承包單位管理細(xì)度，開展項(xiàng)目施工專項(xiàng)應(yīng)用，包括項(xiàng)目沙盤推演、孿生模擬，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目進(jìn)度、質(zhì)量、人員、設(shè)備等的高效管理。管理過程數(shù)據(jù)最終在公共數(shù)據(jù)環(huán)境中以數(shù)據(jù)傳遞的方式進(jìn)行交付。

3.3 應(yīng)用效果分析

1)設(shè)計(jì)階段 對(duì)設(shè)計(jì)階段采用傳統(tǒng)圖文會(huì)審與BIM多方會(huì)審的工作效率進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果如表1所示。由表1可知，BIM多方會(huì)審工作效率是傳統(tǒng)圖文會(huì)審工作效率的1.2～3.6倍，其中，機(jī)電專業(yè)工作效率提高幅度最大。

表1 設(shè)計(jì)階段傳統(tǒng)圖文會(huì)審與BIM多方會(huì)審工作效率對(duì)比

2)施工階段 以酒店工程為例，利用公共數(shù)據(jù)環(huán)境對(duì)施工階段主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量、臨邊防護(hù)工程安全、用電安全、基坑支護(hù)安全及文明施工進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查，結(jié)果如表2所示。由表2可知，施工階段采用BIM管理架構(gòu)時(shí)，各檢查項(xiàng)一次復(fù)驗(yàn)通過率均>83%，提高了管理效率，降低了管理成本。

表2 施工階段BIM管理架構(gòu)應(yīng)用效果

4 結(jié)語

本文從建設(shè)單位的角度出發(fā)，結(jié)合BIM技術(shù)對(duì)項(xiàng)目管理流程進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，依托雄安·中交未來科創(chuàng)城項(xiàng)目，對(duì)基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目管理架構(gòu)適用性和可行性進(jìn)行驗(yàn)證。管理架構(gòu)包括信息管理和項(xiàng)目管理，同時(shí)考慮了設(shè)計(jì)、施工和后期交付管理，具有較強(qiáng)的適用性，有利于提高項(xiàng)目管理效率，降低管理成本。設(shè)計(jì)單位、施工總承包單位可基于BIM管理架構(gòu)進(jìn)行深化，作為設(shè)計(jì)階段和施工階段的管理基礎(chǔ)。