伴随着BIM技术的蓬勃发展, 建设工程项目中的BIM技术应用已经由简单的阶段内点式应用发展为跨阶段、多参与方的协同应用, 对于模型的信息要求和信息交互的方式有了更高的要求, BIM技术被更多地拓展到了4D、5D多维度集成应用, 作为一种项目管理的工具和方法, 通过与传统项目管理模式的结合, 作为辅助项目管理方工作和决策的新方法。

本文提出了全过程BIM+项目管理的实施模式及其在上海世博会博物馆项目中的应用实践总结和思考, 对未来全过程BIM+项目管理的建设工程新趋势提出思考和建议。

全过程BIM+项目管理模式是在项目建设全过程的管理中辅以BIM技术等新兴数字化、信息化技术、手段的集成创新式的项目管理模式, 由项目管理单位统筹、策划、组织、管理和控制, 解决建设过程中的各类技术、管理难点, 实现全过程的精细化管理, 最终完成项目的交付和运营。

在项目启动与规划阶段, 项目管理单位应对项目全过程BIM+项目管理进行详细的策划: (1) 设立工作目标; (2) 确定工作内容; (3) 制定工作流程及各方职责; (4) 编制BIM标准及数据规划; (5) 选择合同模式规范各方BIM工作; (6) 配置人力资源; (7) 平台开发策划。

在项目建设全过程中, 项目管理单位组织各参与单位依据合同内容开展各项相关BIM工作, 在平台工具的辅助下对各参与单位进行协调, 推进BIM技术在设计管理、施工管理和运维管理中的应用, 项目管理单位应对各项BIM工作成果进行检查、控制与整合, 确保进度、质量、成本、安全、合同等各类项目管理目标的充分实现。

在项目竣工与交付阶段, 项目管理单位应组织各参建单位做好全过程BIM+项目管理的收尾与交付工作, 为运维阶段的数据应用以及未来项目的借鉴奠定基础: (1) 竣工模型创建、整合与移交; (2) 竣工资料整合与移交; (3) 运维模型与运维信息整合; (4) 运维平台开发、部署与移交; (5) 知识经验总结。

本项目规划选址于上海世博会地区文化博览区15街坊15~02地块, 具体实施范围北至龙华东路, 南至局门路, 西至15~01地块, 东至蒙自路。规划用地面积约4公顷, 容积率不超过1.0, 建筑高度不超过40米, 总建筑面积约为46550m²。

(1) 项目管理难度大。项目坐落于中心城区, 施工时间和场地都受限制, 且各参与单位达到30多家, 项目管理和协调难度大、成本高。

(2) 工程技术复杂。本项目主体结构为空间三维扭曲网壳结构, 建筑造型独特, 杆件和节点数量多、形式多样, 深化设计难度大、加工难度大;结构整体跨度大, 单件吨位轻, 杆件、节点、焊缝较多, 整体施工难度大;设备系统复杂、管线密集, 施工管理要求高。

(3) 社会关注度高。上海世博会博物馆项目是上海市首个市财力投资的BIM试点项目, 同时也是和国际展览局合作的国际性博物馆, 是上海市实施BIM技术管理试点样板示范工程, 受到社会各界的高度关注。

本项目为上海市首个市财力投资的BIM试点项目, 政府对BIM技术的支持力度较大, 应努力探索全过程的BIM+项目管理集成创新模式, 最大限度发挥BIM在项目管理全生命周期的效益。

BIM技术在本项目的应用不应仅局限于单一功能或某一阶段的应用, 应开展涵盖设计、施工、运维等多阶段的深度BIM应用。

本项目的工程目标是“缩短工期、降低成本、确保质量”;在实施层面, 重点关注“数据协同、效率提升、精细化管理”, 这与全过程基于BIM技术辅助的项目管理目标一致。

综合考虑国家及上海市层面的BIM政策支持、BIM软件市场的成熟度、相关BIM标准、参建单位BIM技术能力等因素, 本项目适合开展全过程BIM+项目管理的集成创新型项目管理模式, 充分发挥BIM技术的特征优势, 提高经济效益。

在本项目全过程BIM+项目管理实施模式中应充分考虑技术选择风险、人力资源风险、团队协作风险、组织管理风险、合同风险等方面, 对项目进行完备的BIM实施管理策划以最大限度降低相关风险。

本项目采用由业主主导, 代建单位对各参与单位进行管理的模式, 聘请行业专家作为专家组对项目里程碑阶段给予指导和质量把控。各BIM应用团队皆来自项目本身的设计、施工、监理单位, 有效地把BIM技术和传统项目管理结合在一起 (图1) 。各项目团队通过三维协同平台进行协同工作, 保证了数据的及时性和唯一性。

针对该项目实际情况, 同时依据设计、施工、运维各阶段基于BIM的工作内容, 制定全过程BIM辅助项目管理的工作流程, 管理各参建单位进行BIM技术应用工作有序的开展 (图2) 。

在确定BIM技术应用基本技术路线后, 根据设计、施工、运维各阶段BIM的应用工作, 制定相应的具体工作流程, 指导各应用工作。

本项目采用现场会议、周月度BIM例会、BIM专题会、远程视频会议、电子邮件、电话沟通、协作平台等方式进行组织协调, 由项目管理单位统筹各参建单位将BIM技术融入日常工作, 开展各类BIM工作以辅助工程建设和项目管理工作。

为保证各阶段的数据互通和BIM应用的有效开展, 本项目制定项目BIM应用的各项标准文件, 包括:《BIM建模标准》、《BIM数据规划》、《BIM应用标准》、《文档编码体系》、《空间命名规则》、《BIM协同平台开发与部署方案》。

在设计阶段, 项目管理单位组织设计单位开展基于BIM技术的参数化云厅设计、碰撞检查及管线综合优化、建筑性能指标优化、虚拟仿真漫游等BIM技术应用工作, 项目管理单位通过BIM环境下的设计管理对建筑效果、方案可实施性、各项性能指标及参数, 以及相关造价信息有更清晰的了解, 为设计阶段决策提供依据。

项目管理单位根据施工阶段的BIM技术应用策划和标准, 组织各参建单位开展各自的BIM技术应用工作, 通过对施工阶段BIM模型的创建、审核和专业深化设计、三维可视化交底、4D施工模拟与分析、5D成本算量估算, 优化施工方案, 提高施工图的可实施性, 充分提高施工过程中进度、质量、成本等工作的效率。

针对本项目特点, 定制开发辅助项目管理单位的基于BIM的协同管理平台, 通过协同平台实现本项目的数据管理、编码体系设计、权限及流程管理、模型浏览及审核以及移动端现场应用, 充分考虑本项目全过程BIM+项目管理实施模式的目标和特点, 为项目全过程的BIM应用和数据协同提供统一的交互和沟通平台。

指导和管理运维平台开发单位定制化开发一套运维平台。平台具有空间管理功能、搬运管理功能、设备管理功能和开放接口进行系统集成, 将建筑智能化系统中的视频监控、楼宇设备控制系统、门禁等接入运维管理平台统一监管。

在项目竣工交付阶段, 充分考虑项目在运营阶段的维护管理需求, 组织各单位对运维信息进行收集、整合、校核和编码, 确保竣工交付的BIM模型能够对所有空间及设备用房进行数据统计并实现可视化管理;同时针对项目特点, 定制开发适用于项目的运维管理平台, 在BIM竣工模型的基础上结合楼宇智能化系统, 实现整体的运营数据联动。

本项目开展全过程基于BIM技术的项目管理的模式, 在经济、效率和进度方面取得了诸多定性和定量的价值、效益。

在设计阶段, 通过参数化设计、优化云厅幕墙板块分割, 减少幕墙面积5%, 约400平方米、56万;通过三维建模, 碰撞检查, 共计43次拍图, 解决问题793个, 节省造价约500万;利用BIM模型三维可视化功能, 提高展陈区域建模精度, 提前提供三维可视化视频, 减少展陈招投标时间约1个月。

在施工阶段, 应用BIM技术进行机电深化设计, 解决问题413个, 经济效益约为100万;钢结构专业采用正向三维深化设计, 减少设计时间1个月, 总吨位减少8%, 杆件减少5%, 铸钢件减少87%, 经济效益约为450万;在算量方面, 利用广联达软件对土建、结构、机电模型进行算量, 得出单项误差在5%以内, 总体误差在1%以内;基于BIM模型的三维交底, 大节点共计6次, 提高交底效率;应用BIM技术进行建筑深化, 对大量的斜墙进行深化, 基于模型的模板制作, 节省算料时间约7天。

项目协同平台的建立和应用提高了数据使用效率、沟通效率和任务处理效率。在文控体系方面, 生成文档5002个, 数据30G, 用户132个, 对文档进行编码控制、权限控制, 提高数据使用效率;流程管理方面, 模型审核、设计变更等在线实施流程41个, 大大增加沟通效率;移动端应用方面, 二维码图纸扫描提高图纸准确率、微PW数据应用使80%管理层通过移动端获取数据;进度管理方面, 通过进度与平台预警机制结合, 共发出任务预警信息12000多条, 提高任务催办效率。

在运维阶段, 利用运维平台对运维模型进行整理, 完成1021台设备图纸、模型数据校核和编码, 为后续运维数据准确率提供保障, 提高了工作效率。

综上, 本项目BIM技术应用带来的经济效益约1100万, 占总投资额约2%;进度效益约67天, 占总工期约5%;数据流转效率提高至点对点。

基于上海市世博会博物馆的应用和实践, 对于全过程BIM+项目管理实施模式提出以下三点总结:

BIM技术在我国正在迈入一个黄金时期, 工程行业的许多建设单位都已经在BIM技术的应用上有了或多或少的实践和思考, 但绝大多数的建设单位对于BIM技术的认识仍然存在误区, 因而BIM技术的应用还停留在简单的建模与可视化汇报工具上。建设单位应当明确BIM技术的核心和价值, 将其与日常的项目管理工作有机的结合起来, 根据项目特点选择合适的全过程BIM+项目管理模式开展工作, 践行一套完善的实施模式以提高工作效率;另一方面, 建设单位主导的全过程BIM+项目管理模式能够使BIM技术更为有效地在项目中实践, 带动设计、施工、监理等各个参与方的BIM技术培养与创新, 有效提升我国工程建设行业的整体水平。

目前我国的BIM+项目管理实践模式大都停留在传统模式, 少数项目实践了承包管理模式, 但尚未能形成完善的管理体系和方法实践, 仍需项目管理行业从业者的努力探索。集成创新模式目前在国外BIM发达国家得到了尝试, 是全过程BIM+项目管理的最终发展方向。

在全过程BIM+项目管理模式的探索过程中应当根据项目实际特点选择合适的基于BIM技术的项目管理方法, 充分发挥BIM技术的优势, 将项目管理人员从机械性的技术工作中解放出来, 交由计算机完成, 将更多的精力放在工程分析、协调与决策的管理问题上, 更好地发挥项目管理人员在项目管理工作中的主观性和BIM技术作为项目管理辅助工具的便捷性。

在大数据时代, 项目管理从业者应当更加关注BIM技术中所包含的数据和信息的价值, 这包括三方面的内容:

工程建设过程涉及设计、施工与运维等不同阶段, 如何在项目管理前期对整个项目的数据进行统一的规划, 使得信息可以按照一套完备的标准在各参与方之间从设计阶段传递到施工阶段以及运维阶段是当前BIM技术应用中仍未完全解决的现实问题, 也是全过程BIM+项目管理模式未来的需要关注的重点领域。

在项目建设过程中使用基于BIM技术的协同管理平台以实现项目各参与方的信息共享已经成为目前BIM技术发展的趋势, 但当前工程行业内所应用的各类协同平台仍然存在或多或少的问题, 使得全过程BIM+项目管理的实施尚有改进和提高的余地, 在未来的实践过程中, 项目管理从业者应从工程本身出发, 结合BIM技术的丰富经验, 选择本土化、定制化的项目协同平台充分发挥全过程BIM+项目管理的优势。

全过程BIM+项目管理的最终发展目标应用是交付项目实体以及配套的基于BIM模型的信息数据库, 这套完备的建筑信息数据库不仅能在运维阶段发挥巨大的经济价值, 同时也能通过合理的数据分析提炼行业大数据分析报告, 有效推动工程行业升级和转型。