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基于BIM的工程项目信息流整合
基于BIM的工程项目信息流整合
金承泽,王涵,张樱栊
(南京林业大学土木工程学院江苏南京210037)
摘要:
BIM模型中的信息流整合对提高工程项目管理水平具有重要作用。
本文对工程项目各阶段信息需求进行了判断,从BIM的理念出发,结合BIM模型的特点,分析了BIM模型在不同阶段对信息流的相对需求,具有针对性地阐述了工程项目信息流整合的方法和过程。
关键词:
BIM模型;需求分析;信息流整合
1绪论
工程项目管理是一个庞大的信息体系,工程项目信息流包含的内容很广,如项目全寿命周期各参与方之间的信息流、参与方内部各管理层次的信息流、为达到特定控制目标而产生的信息流等,这些信息在项目的众多参与方之间传递。
传统的信息管理模式中,由于信息化管理机构及职责定位不明确,管理模式没有统一标准,信息流没有有效地整合,经常会出现信息的浪费、冗余,信息延滞,信号失真,信息不断流失,信息交换效率低下等问题,从而形成“信息孤岛”,无法从全局的角度进行优化,严重影响了信息传递的有效性。
因此,整合信息流,化零为整地处理信息十分关键.根据BIM模型对信息需求,将项目全寿命期、全方位信息连续打通并无缝连接,整合离散的信息流,从而避免信息的歧义和不一致,减少信息总量,成功将整合后的信息流输入BIM模型,极大的打破现有工程项目管理中的屏障,从而保证了工程项目的顺利进行。
2工程项目各阶段信息需求及存在问题分析
2.1决策阶段
建设工程项目决策阶段需要的信息大多是拟建项目的非几何信息。
主要有:
社会需求情况、产品市场占有率、价格变化趋势等市场信息;人力资源、材料、机械设备、技术、资金和基础设施等资源信息;项目所在地的交通状况、气象、地质、水文、气候条件等环境信息;国家或地方的法律法规、政策、标准、规范等项目公共信息;以及项目投资研究信息、土地竞投信息、可行性研究信息和项目推广信息。
2.2设计阶段
在建设工程项目设计阶段,信息需求主要有:
国家和地方政策、法律法规、规范规程等项目公共信息;同类项目相关信息;项目所在地的地质、水文、地形地貌、拆迁安置情况、周围交通、绿化、消防情况等信息;水文地质勘察资料、设计深度和技术文件资料、设计任务书和进度计划、扩初设计、技术设计、施工图审核资料、设计相关规范、标注等勘察、设计信息;招投标文件、合同文件等招投标合同信息;以及人、材、机市场价格、劳动定额、设计概算、施工图预算等经济信息。
2.3施工阶段
由于施工阶段参与方众多、工作活动复杂,因此产生了大量的信息需求。
主要有:
工程概况;国家政策、法律法规;施工进度计划、WBS结构分解、工期信息和施工定额等进度信息;合同成本、实际成本、成本控制计划、成本分析文件、人、材、机价格等成本信息;劳动力需要及配置计划、材料设备供应计划、资金需要量计划、材料消耗记录及工程款信息等资源计划信息;施工组织设计、技术交底、主要材料、构配件、设备等的出厂质量证明和实验报告、施工实验记录和工程质量检验评定等施工技术资料信息;施工记录信息;安全及文明施工信息;以及竣工验收信息等。
2.4运营和维护阶段
此阶段需要的主要信息有:
工程概况;接管信息;国家、地方的政策法规、上级主管部门颁发的各种条例制度等公共信息;用户档案资料信息;建筑设施内部环境、小区的绿化、车辆管理等环境信息;设备布置、参数、运行计划和性能信息、建筑设施规模、尺寸、空间布局、房间布置信息等设备设施信息;物业管理方案;物业管理合同、租售协议、代缴各种费用的约定文件、会议记录、各种投诉记录、往来人员记录及其他文件信息;治安、灾害防护信息等。
综合以上对建设项目各阶段信息分析,未经信息流整合的建设项目信息主要存在以下问题:
(1)信息冗余,不便于使用
由以上分析可看出,每个阶段都会产生大量信息,并且信息类型复杂,信息源多,项目信息来自业主方、设计单位、施工单位、监理单位、生产厂商和供应商等多个参与方。
不同阶段不同参与方都会产生大量信息,如果不及时对这些信息进行归类整合,将会使得有用信息不能及时被获取和使用,从而影响整个项目的顺利进行。
(2)信息破碎,不能有效共享
在传统的阶段性管理模式中,项目信息主要服务于阶段性目标,如决策阶段的信息主要为业主决策服务而设计阶段的信息则主要服务于设计人员的设计活动,信息没有进行整合为可共享的信息流。
这种信息传递方式约束了项目信息的潜在价值,忽视了项目各阶段的关联性与反馈性。
(3)信息流失现象严重
建设项目建造过程的分离特点和阶段性管理方式会导致在过渡期尤其是设计到施工、竣工移交到投入使用阶段项目信息大量流失。
另外,由于信息未经整合,使得在不同阶段很多重复信息都要重新输入到相应软件,大量的人工的重复录入,会造成不可避免的信息流失和错误。
3基于BIM技术的工程信息流整合
3.1BIM概念简介
BIM(BuildingInformationModeling,建筑信息模型)最初起源于上世纪70年代的美国,是由美国的查克伊士曼博士提出。
他的观点是“建筑信息模型是将一个建筑工程项目在整个生命周期内的所有几何特性、功能要求与构件的性能信息综合到一个单一的模型中。
同时,这个单一模型的信息中还包括了施工进度、建造过程的过程控制信息。
”[3]
BIM本身即是一项基于3D的面向对象的工程数据库技术,是一个包含了全项目可视化信息的综合大型数据库,是综合多种维度不同因素的集合体。
从最初的规划、概念设计,到施工图的绘制,到建造阶段的过程控制,直至交付使用后的物业管理,人们使用同一个模型,集成建筑物的所有信息。
BIM就是一个最完整的建筑档案,并以最直观、最形象的三维实体展示。
对于BIM这样一个综合的大型信息库,要发挥它的作用很大程度上取决于信息的累积。
3.2基于BIM的信息流整合
3.2.1BIM对信息流的需求
与传统项目管理所不同的是,BIM对信息集成的最终要求是涵盖建筑项目全寿命周期内所有的数据信息,但数据信息的积累和工程项目建设的各个阶段是紧密相连的,从规划设计开始到施工建造,直至项目报废,是一个漫长的过程,每个阶段都会产生相应的数据信息,随着各阶段的逐次推进,数据信息也在不断积累,保持螺旋式上升,最终形成全信息模型。
[4]为了满足建筑项目全寿命周期协同设计和协同管理的要求,BIM所需信息流一般具有以下特征:
(1)集成性
建设项目从立项到废除是一个完整的生命周期,而建设项目中的信息也是一样,也具有一个完整的信息生命周期。
信息模型集成了建设项目全寿命周期中来自各个阶段、各个参与方、各个专业的各种信息,覆盖了全项目、全方面的海量信息。
(2)一致性
在建设项目全寿命期,各个阶段都在共同的模型中进行信息共享,可以重复利用,而不需要重新输入相同的信息;并且BIM提供的关联修改功能,保证了信息的准确性和一致性,从而提高建设项目全寿命周期各个参与方、不同阶段之间信息的重复利用率。
(3)动态性
由于建设项目是随着时间不断开展的,因此建设项目信息也是始终处于不断动态之中的,有永久的信息,也有阶段性的信息。
BIM应用根据功能特点的不同,有些只是针对特定的阶段,如场地使用规划;而有些则会跨越多个阶段,如成本控制,对应不同的成本阶段,在成本管理信息库中就会不断的增加与之对应的成本控制的信息,从而保证对信息的有效地跟踪、存储、管理和共享。
3.2.2信息流整合
BIM技术以三维数字技术为基础,集成了工程项目中所需要的各种信息,提供了信息共享和交流的平台。
它可以为决策、设计、施工和运营维护提供相协调的、内部保持一致的并可进行运算的信息,来达到缩短工期、节约成本的理想目标。
由于信息化管理的特殊性,在对基于BIM的项目进行全寿命周期信息化管理研究时,应充分考虑BIM技术及其所需求信息的集成性、一致性、动态性特点和传统的全寿命周期九大管理要素中存在的问题,并以此进行信息流整合。
通过对建设项目全寿命周期所需信息流的整合分析发现,在各阶段都会有信息的重复使用。
例如市场环境资源类信息、项目责权类信息和成本预算类信息,对这些信息需求贯穿项目的整个生命周期。
但是在传统的项目建设过程中,各阶段仍然会花费大量的人力物力进行相同信息的获取,这就造成了项目成本的增加以及项目进度的拖延。
然而,在信息流整合的基础上建立BIM模型,利用信息流的集成性,将项目各参与方各阶段产生的项目相关信息统一存储到BIM数据库服务器进行管理,BIM数据库服务器为工程项目下一阶段提供所需信息,避免信息的遗失,使重复信息得到全寿命周期的共享。
此外,许多信息是处于动态之中的,一旦信息发生改变,整个系统的相关信息也会随之变化,避免了因未能及时更新信息和进行有效信息跟踪而导致的失误,提高了信息的利用率,这体现了信息流的一致性和动态性特点。
如此一来,用户就可以通过局域网,向系统服务器发送查询、信息变更等操作请求,由系统根据该用户所有权限的定义,按操作方式、用户权限等的差异,从系统数据库服务器中集成其所需,为用户提供所有相关工程项目信息[6]。
例如施工阶段需要项目责权类信息、项目设计类信息、项目现场类信息等,用户可以从BIM模型中获取这些信息,而不用再次进行相同信息获取。
一旦信息出现更改,整个系统的信息都会进行同步更新,即用户得到的是最新信息,这样就避免了信息的重复获取,做到及时有效地对信息进行跟踪、存储、管理和共享,有利于达到缩短工期、节约成本的理想目标。
4结论
本文通过分析对比未经整合和进行整合的工程项目信息,并充分结合BIM模型的特点,发现了信息流整合在运用BIM模型时发挥的重要作用。
从BIM的信息需求出发,对工程项目中的海量信息进行信息流整合,不仅可以提高工程项目中信息的利用率和效果,解决当前建设领域信息化的瓶颈问题,消除“信息孤岛”现象,同时也能够促进工程项目全寿命周期信息管理,提升建设行业效率和利润,因此,在建筑行业中基于BIM进行信息流整合势在必行。
参考文献
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BIM技术在工程项目全寿命周期信息化管理的运用
孙陈俊妍,徐莎,常晓
(南京林业大学土木工程学院江苏南京210037)
摘要:
随着我国建筑业的蓬勃发展,建筑全寿命信息化管理带来的问题已日益突出。
本文从BIM产生的背景入手,阐述了BIM的概念,并介绍了BIM相关软件在工程项目全寿命周期各阶段的运用,充分体现了BIM的应用价值。
关键词:
建筑信息模型(BIM);全寿命周期;信息化管理
1引言
近年来,随着建筑工程技术含量的增加,导致附加于项目中的信息量也逐渐增大,使得工程项目信息的管理、利用和处理也成为了一项技术活。
信息传递缓慢甚至导致信息失真等问题一直干扰着建筑业的发展,与其他行业如汽车、航空、电子等相比,可以看出先进的生产流程再加上相关技术的应用是提高行业水平的有力武器。
随着信息化步伐的加快,使得计算机相关技术在各行各业得以实施应用,因此,传统的建造业也急需改革才能适应新的信息技术环境,BIM正是在这样的背景下应运而生。
2BIM概述
建筑信息模型(BuildingInformationModeling)简称为“BIM”,关于BIM的定义和解释的版本很多,也并没有统一的理解。
有代表性的有2002年美国的欧特克(Autodesk)公司提出的,“BIM是建筑物在被设计和建造的过程中的可计算数码信息”[1];美国的BIM标准对此定义较全面:
BIM是对建设项目物理和功能特性的数字化表达,它为建设项目全寿命周期的信息提供一个可参考、可查阅、可依靠的平台,为实现项目价值最大化提供了可能性[2]。
BIM技术的基础是一个将建设项目全生命周期内各个阶段所有信息以面向对象进行电子化集成应用与管理的统一信息模型[3]。
以面向对象的方式,BIM技术能够形象的表达项目的每个阶段每个部件的详细信息,并且能够及时有效地处理信息的变更,使各信息源形成一个有机的整体,方便管理人员的使用。
同时BIM技术支持全寿命周期信息管理,包含项目的物理信息和功能信息,更有利于信息在项目全寿命周期管理中的传递,且BIM技术支持开放标准,尤其是目前应用广泛的IFC(IndustryFoundationClass,工业基础类)标准,便于信息资源在不同系统、不同阶段和企业之间的信息共享,实现项目的全寿命周期的一体化信息管理。
3BIM技术在项目全寿命周期各阶段的应用
(1)策划设计阶段
策划设计阶段是项目建设过程中重要的一个阶段。
在项目策划决策过程中,可以运用商业分析系统(BusinessAnalyticsSystem,简称BAS)实现高效率的方案策划、预测、比选和评估。
BAS通过决策树界面使得模型更改更直观的让用户了解并进行决策(如图1),解决了项目前期策划要素管理中策划方案缺乏直观有效的比选方法的问题。
BAS可用于项目的环境分析,包括政治、经济、生态等因素。
从BAS的功能看,它能研究这些宏观因素与项目的关系,分析项目在社会环境中的地位、层次及其经济效益。
通过经济分析和评价,确定和修正项目的规模、基调、性质。
在BAS计算机模型的屏幕上能动态显示项目的经济、环境和社会评价指标等不确定性因素随着时间的推移而产生的影响,解决了项目前期策划要素管理中策划方案缺乏动态因素分析的问题。
同时BAS能够通过采用综合定量风险分析方法,自动识别风险并制定纠正措施,在进行风险分析的时候可以对风险规避进行选择,更加科学地制定策划方案,解决了项目前期策划要素管理中对风险分析不足的问题。
在项目设计过程中,项目设计一般分为初步设计、扩初设计、施工图设计等几个主要阶段。
由于项目模型量大,需要按分区和专业进行划分,再进行模型的建立。
借助欧特克公司开发的BuildingDesignSuite软件组合,能够更高效地设计,创建极具吸引力可视化效果更好地评估设计选项,方便项目审批。
同时借助3D模型虚拟施工,能够帮助设计师更好地了解可施工性,在项目施工前解决冲突。
设计师使用信息丰富的智能模型进行设计,不断优化设计方案,将设计意图与分析和项目制造连接起来,更清晰地沟通设计意图,实时共享设计方案。
各设计部门、不同设计专业通过“工作共享”和“模型链接”两种混合方式进行协同设计。
“工作共享”是指允许多人同时编辑相同模型,“模型链接”是独享模型,当某个模型被打开编辑时,其他人只能“读”而不能“改”。
根据设计划分类别,不用专业之间采用“模型共享”模式,同一专业不同分区采用“工作共享”模式进行协同设计,设计方案汇总后会进行冲突检测,及时发现问题,提高了设计的效率和质量,解决了项目设计过程中存在的诸多问题。
(2)招投标阶段
随着信息技术的发展和招投标管理理念的提升,电子化招投标系统推行势在必行,全面实现招投标工作的网络化和电子化,做到工程项目设计信息流的完全利用,无需二次整理项目信息,以电子标书为基础,规范、固化招投标工作流程、实现招投标电子化高效运转(如图1),解决了招投标要素管理中招标信息不全,信息传递过程冗杂的问题以及合同要素管理中信息化管理程度不高的问题。
图1电子信息化招投标
将BIM技术运用到招投标过程中,大量减少了投标单位的建模时间,提高了建模的准确性。
在投标技术标中,利用BIM模型的可视化,详细地反应工程项目施工的步骤以及项目的总体施工进度,并通过三维示意图展示各重要节点的工程形象。
在投标标书中,人、材、机的配置是工程项目能否顺利进行的重要环节。
通过BIM的工程量动态统计技术,分析各个时间点的工程量,从而精确配置施工资源。
由于统计工程量需要精确的建筑信息模型,建模的工作量大耗时长,考虑到投标阶段时间的紧迫性,可以有选择性的对一个标准层或者有代表性的施工流水段进行详细建模,既可以完成资源的配置,还降低建模成本,为后续准备工作节约时间。
施工工艺和方案是标书的核心内容部分,一些特殊复杂的部位的施工方案很难表达清楚,利用BIM模型可视化技术,可以很方便地模拟施工方案。
在项目定标之后,将项目合同与对应的项目内容相结合进行管理,通过项目的整体性来对合同进行统筹管理。
由此可见,BIM技术的应用优势主要体现下面几个方面:
1)重复的设计工作减少;2)更有利于电子化招投标的实现;3)更好的体现技术方案;4)更有利于项目成本的控制;5)对合同进行集成管理。
(3)实施阶段
BIM技术的运用为协同各方沟通提供了平台,使得虚拟施工模拟成为了可能。
在工程项目实际建造之前对工程项目进行虚拟施工,提前预测工程项目的功能,判断项目的可施工性等问题,包括施工资源配置、施工进度安排、施工过程模拟以及施工方案必选等。
通过先虚拟后建造,达到了消除设计错误、减少设计变更、比选施工方案、确定施工周期等目的。
通过BIM技术与项目施工结合,模拟施工方案,并对现场实时监测,大大提高建筑工程质量,减少安全问题。
因此,BIM为我们展现了2D图纸所不能给予的视觉效果和认知角度,同时为有效控制施工安排提供了有利支持。
工程项目施工是一个动态的过程,随着工程项目规模不断扩大,施工管理变得越来越复杂。
5D施工模拟技术将工程项目3D模型和工程进度与工程量结合起来(如图2),将施工资源与场地布置集成一体,实现工程项目资源配置和现场布置的动态可视化管理,从而使总承包与各专业施工之间的施工协调变得清晰明了,而且将5D施工模拟与施工组织方案相结合,使设备材料进场,劳动力配置,机械排版等工作的安排变得最为合理、经济,解决了进度要素管理中进度计划的编制与调整没有充分考虑工程成本与质量的问题,同时实现了投资控制动态管理。
图2工程项目5D施工模拟
BIM技术不仅能够协调项目各参与方的沟通,实现施工质量、成本、进度和安全的管理与控制,还有利于项目资料的管理。
传统的施工文档资料都是纸质文件和2D电子档案,项目施工结束后往往都是堆在档案馆或者打包存放,基本上没有再使用价值。
而借用BIM技术的文档管理,通过将文档资料和BIM模型中相对应的部分进行链接,利用工程项目的整体性实现文档的集成管理。
BIM的可视化模型操作界面更有利于文档的搜索、查阅、定位等,提高数据检索的直观性。
在项目竣工结束后,自动形成完整的信息数据库,方便工程造价管理人员快速查询定位,同时也为项目后期运营维护提供完整的信息。
(4)项目交付及运营维护阶段
目前大多数项目的建设阶段与后期运营维护阶段一直处于割裂的状态。
就时间长度而言,最长的时间在项目运营,同时项目的运营与维护对项目的信息资料的需求也是最大的。
BIM技术的出现有效地整合了策划设计阶段、项目实施阶段的关联基础数据,形成完整的信息数据库,同时结合可视化技术,使得项目的运营维护管理更具有可操作性和可控性。
BIM技术的可视化模型可以帮助用户轻松地对工程项目的材料、设施设备进行查询定位,直观地了解工程项目的全部信息,这里的信息不仅仅是传统的基础几何信息,还包括非几何信息,例如材料的供应商、设备的型号、产品生产日期、使用年限、产品负责人、对应的合同文件等。
BIM技术不仅提供了项目、材料和设备的全部信息,可视化的精准定位也使得设施设备的维护变得简单易行。
BIM技术下的运营管理使设备更智能化、更具生命力,这不仅加强了业主对设备的管理效率,还大大降低了应查询、定位、检查设备的信息等所造成的劳动力成本。
据统计中国建筑使用能耗占全社会总能耗的28%,使得项目运营成本大大增加[4]。
基于BIM的工程项目运营管理可以通过对设施设备运行相关数据记录,对建筑进行能耗分析,同时将建筑传感器与控制器连接起来,对建筑进行能耗智能化控制,降低因建筑能耗大而引起的项目运营成本增加。
4结论
随着全球信息化趋势加强,农业、金融业、农业对信息技术的有效利用,大大提高了他们的生产率;而在建筑业,信息技术的采用仍然处于初步阶段,而且大部分仅用于实现手工过程自动化这方面[5]。
虽然对于项目的每个阶段都有成熟的信息技术应用,但是几乎没有能够将项目从前期策划到最后运营维护的所有过程融合在一起进行全寿命周期信息化管理的模式。
本文通过介绍BIM相关软件的具体应用,为解决项目全寿命周期管理中非组织结构方面的问题提供了技术支撑,以实现工程项目的全寿命周期信息化管理。
参考文献
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