目前, 中国已经成为世界上发展速度最快的建筑市场之一[1]。2017年上半年, 全国建筑业企业完成建筑业总产值85871.09亿元, 同比增长10.86%, 高于2016年全年7.09%的增速水平[2]。在我国的建筑行业中, BIM技术是一种高速发展的信息管理应用技术, 多用于以计算机技术作为基础, 为实现多维建筑模型的建立, 并基于BIM技术能够直观地将各种建筑信息加以展示。基于BIM技术的各类工程软件也在不断的完善并日益普及, 但BIM技术在建设工程项目管理的应用过程中还存在着不少问题与困难亟待解决。

建筑业一直管理粗放、效率不高, 最重要的原因之一就是建筑业信息化水平较低。目前, 我国建设工程项目的信息流传递方式仍然以传统的纸介质、电话、邮件、快递、协调会等形式为主, 既增加了沟通的成本, 又需要花费大量的人力资源进行协调, 不可避免的会造成信息传递效率低下、更新不及时、信息交流障碍甚至数据丢失等不良影响[3]。此时, 使用传统的建设工程项目管理模式往往就会因为信息质量的低下造成进度的拖延乃至成本的浪费等多方面影响。根据美国国家BIM标准 (NBIMS) 在《美国国家BIM标准》书中第一版序言所列:即使在信息化程度较高的美国, 2008年全美的建筑工程总产值为1.288万亿美元, 而同时据美国的建造业学会估计, 建筑行业的无价值工作或浪费高达57%, 这意味着该行业每年浪费可能超过6000亿美元[4], 而同期美国的制造业的同类数据仅占总产值的26%, 两者相差约31%, 可谓浪费惊人[5]。

我国住房和城乡建设部在2016年制定的《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》指出:建筑业信息化是建筑业发展战略的重要组成部分, 也是建筑业转变发展方式、提质增效、节能减排的必然要求。要求在“十三五”期间, 全面提高建筑业信息化水平, 着力增强BIM、大数据等信息技术集成应用能力[6]。

因此, 基于BIM技术的建筑工程项目信息流管理, 一方面顺应BIM技术在建筑业的高速发展, 对提高建设工程项目的信息流管理效率, 促进建筑业的信息化发展水平, 响应国家提质增效、节能减排的号召有着非常积极的意义。

建设工程项目的建设周期往往比较长, 在全寿命周期内需要业主、设计、施工、供应商等多家单位相互密切的信息交流 (图1) , 而且各家单位之间的信息交流工作经常是同步进行的。因此, 信息流的同步性、一致性非常重要。

而对于使用传统的工程管理方式来说, 由于信息流的创建、传递与共享没有一个统一的平台, 使得不同阶段、不同专业人员大多是基于本专业、甚至是进行单机化、本地化的信息管理, 从而缺乏有效的信息集成与信息关联, 导致项目各阶段各单位缺乏协同合作, 最终因为低质量的信息流造成多方面影响。举例来说, 因业主决定采用新技术方案而改变了其中部分工艺, 更新图纸的信息流仅传递到了设计单位而未同步传递到施工单位与供应商, 就会因施工单位与供应商仍遵循旧的信息流造成项目管理现场的返工乃至退货, 进而导致工期延误及成本增加。

BIM技术的研究最早起源于美国, 受1973年全球石油危机的影响, 美国全行业都在考虑行业效益的问题, 为便于实现建筑工程的可视化和量化分析, 意图提高工程建设效率, 1975年“BIM之父”Charles Eastman教授创建了BIM理念。经过多年发展, 针对建筑行业的特点, 美国标准协会提出了BIM的定义:BIM是一个建设工程项目物理和功能特性的数字表达形式;BIM是一个开放的、共享的知识资源, BIM技术在建设工程项目的任何阶段都可以为各参与方提供技术支持和协同作业帮助[4]。

BIM技术是以建筑项目中的各类数据为基础, 通过三维虚拟仿真建筑物的真实信息, 描述工程项目全过程逻辑关系的一种创新工具及生产方式, 是信息化技术在建筑业的直接应用。BIM技术主要具有以下4个方面的应用特点:可视化 (Visualization) 、模拟性 (Simulation) 、协同性 (Collaboration) 、现实化 (Realization) 。

BIM技术将实物以三维图形方式进行展示, 比如外形、尺寸、特性等等各类参数, 实现通常意义上的“所见即所得”, 尤其能够直观的显示信息模型的实时情况, 方便使用者随时调整以及互动交流。

BIM技术以参数形式表现信息模型, 在操作端显示参数特性的同时具有计算机通用的运算能力及操作能力, 并且在加入4D信息 (3D+time) 后可以进行流程或演变过程的模拟, 以使操作人员提前观察流程结果。

BIM技术信息平台是基于信息共享理念建立的, 信息的收集、传递、集成、更新、发布共享等工作在项目的任何阶段都可以为项目协作单位提供技术支持。

BIM技术的本质是为便于实现建筑工程的可视化和量化分析, 意图提高工程建设效率, 因此, 对建设工程项目全寿命周期的各类信息进行集成管理, 能够有效提高建设工程项目管理效率。

根据建设工程项目的特点, 通过BIM技术建立一个信息流集成与共享的信息平台, 将建设工程全寿命周期内各参与单位之间的信息流进行收集、筛选、标准化、发布、更新以及存档等各种管理措施, 提高信息流的传递效率、减少信息流失现象进而避免信息孤岛的形成。

建设工程项目往往参与方众多, 涉及到各个专业的方方面面, 比如土建专业的混凝土一项原材料内容所产生的信息流就有以下数个方面:

(1) 与业主单位有关的工期、成本等;

(2) 与设计单位有关的材料种类、标号强度等;

(3) 与施工单位有关的工期、工艺、养护期等;

(4) 与监理单位有关的质量、检查记录等;

(5) 与供应单位有关的产量、供应周期等;

(6) 与运营单位有关的质量事故报告、整改报告、隐患处理方案等。

各单位工作方式、职能、侧重点不同, 又在同一平台上相互传递信息, 需要进行数据库的标准化建设与管理, 以满足不同专业、不同职能的BIM技术人员的使用需求。

基于建设工程项目的特点, 信息流管理系统功能分区如图3。

包含各单位本地化数据、单机数据、记录、传感器、自动信号等各类信息流的自动采集与人工录入, 形成基础数据上传到服务器端。

服务器端根据上传数据的内容依据关联性与时效性等标准进行筛选和验证, 将无效数据剔除后依据标准化数据格式进行转码处理, 形成数据统计报表及分析报告, 记入系统日志。

(1) 进行标准化处理的信息流数据存档在服务器端的数据库中, 由专业技术人员进行维护, 主要维护内容包括信息流数据的关联性检查, 建立或更新数据关系模型, 并将数据关系模型融入到整个信息流管理系统中。

(2) 对各单位的信息调用权限进行管理, 如设计单位可以创建、修改、删除信息及发布通知等;业主单位可以发布通知、查阅信息、召开临时线上会议等。

(1) 根据建设工程项目的进展情况, 模拟各项信息模型的流程情况并在预设的流程节点上形成数据模型, 将适宜的信息流数据发布给相关的单位, 以确保能够及时衔接上下的各项管理程序, 避免项目管理脱节或失控。

(2) 将服务器端的数据进行权限范围的共享, 方便各单位临时调用所需信息资源。

(3) 在项目结束后停止信息模型的流程模拟, 存档全部数据形成完整的信息流模型, 将各类异常信息存档记录并逐项展示。

在服务器端的二次开发程序接口中, 根据项目的需求开发各类管理应用, 比如施工资源调整、项目验收实测数据记录、材料设备排产安排等, 以满足项目管理需要。

某建设工程项目, 建筑面积约270000m2, 地上33层建筑15栋, 地下2层停车场, 业主单位要求建设周期非常紧张, 且需要分批次分区域进行交付, 给项目管理工作造成了非常大的困难。

根据业主单位要求, 项目管理团队组建了BIM小组, 将满足建设周期要求的总施工进度计划录入到信息流管理系统中形成信息化数据模型, 详细的分解出了诸如项目设计阶段的图纸需求、项目施工阶段的物资劳动力供应安排、各分包单位的进场时间要求、工程里程碑事件、项目竣工阶段的报建报验环节等各种信息流形成项目管理备忘录, 根据各单位的职责划分推送到各自移动端APP内容中周期性进行更新与提示。

此举将传统意义上的平面抽象计划转换为了三维空间内的直观展现, 为项目管理团队提前规划并展示出了工作重点以及关键内容, 大大减少了无用工作、重复工作, 提高了各单位之间沟通效率, 降低了协调成本, 使项目管理水平得到了大幅提升, 收益明显。

信息化数据模型包含大量信息流的详细数据, 为项目管理团队进行可视化管理操作提供了数据基础。模型内的任意一条信息流均与相关单位、专业、管理/执行人员、时间/有效期、数量、价值/成本、重要程度、执行情况、问题等内容进行关联, 并对同类信息流形成统计报表以便于管理操作。

有计划就会有变更, 对于持续时间非常久的建设工程项目来说, 变更都是无法避免的, 例如业主单位在项目建设期内变更了开发要求, 将最后5栋楼的毛坯交付标准改为了精装修交付标准, BIM小组及时更新了信息并将新的信息流推送到了各相关单位, 并根据调整后的信息模型提出了具体的要求:设计单位的精装修图纸提供节点、装修单位的招标及进场需求、现有施工界面的划分调整及已完成施工界面的界定等。此举既满足的业主单位的开发要求, 又避免了因返工造成的成本增加及工期延误等。

所以, 需要有专人对整个项目的信息模型进行维护, 一方面可以减少各单位将同一种变更信息数据录入系统的重复工作, 同时能够将变更及时录入项目信息流管理系统修正系统偏差或者错误。

项目地下室即将开始二次结构施工, 信息流管理系统按计划推送“按期开始安排地下室排风机设备的排产计划”要求, 但系统最终提示“采购单位未及将排产计划提上日程”并进行预警。项目管理小组通过信息流管理系统反馈的预警信息发现采购部门在招标过程中出现了问题, 随即安排采购及成本部门加班确定中标单位并及时安排加急订单, 最终确保风机设备按期到场进行安装。

通过信息流的传输, 可以模拟项目管理流程中所面临的各类场景及困难状态, 有助于项目管理团队进行直观的剖析, 将解决问题的措施精准落实到执行单位个人身上, 能够有效的提高项目管理精细化水平。

信息流管理平台集成了项目从立项开工建设到竣工交付运营期间全项目各时间段各单位所产生的全部信息流, 并存档于平台数据库中与相关的专业项目、单位等进行关联, 以备运管单位检查管理或为积累经验满足后续类似工程项目的借鉴。

BIM技术的开放与共享, 为建设工程项目的信息流提供了非常合适的集成管理平台。通过信息流管理系统, 能够有效的降低沟通成本, 提高信息流的传输效率, 减少信息失真情况, 避免“信息孤岛”现象的出现, 将信息流与管理措施紧密结合起来, 形成统一的管理体系, 最终提高建设工程项目的管理效率。