随着互联网稳步发展，中国迈入数字化转型新阶段。“十四五”规划明确提出推进产业数字化转型，建筑业在此背景下，迫切需要从粗放式的规模速度型转向精细化的质量效益型，从主要依靠资源和低成本劳动力等要素投入转向创新驱动。面对新一轮科技革命的历史机遇，工程建造的创新发展采用何种模式、如何实现企业乃至建设行业的信息化、数字化转型，逐步实现智能建造，是工程建设企业及相关研究机构研究和实践的重点。近年来，随着BIM(Building Information Modeling)的迅猛发展，BIM为工程建设行业提供了更为高效、科学、准确的建造管理理念和信息化管理技术。与传统的工程项目建造模式相比，基于BIM的工程建造模式具有协调高效、信息交流及时等诸多优势，近年来得到广泛应用。然而，工程建设项目管理存在单周期性和复杂性，使不同层次的建造主体对BIM信息化管理的理解和应用程度不同，导致不同工程项目BIM应用程度参差不齐，工程项目信息化管理和建筑企业信息化转型方向、思路不清晰。为解决上述问题，本文以构建BIM数字信息中心为核心，结合工程信息化流程特点，设计了基于BIM的工程建造信息化管理模式，为工程项目信息化管理，企业信息化、数字化转型和城市信息模型建设提供一脉相承的解决方案。

工程项目信息管理贯穿工程建设全过程，衔接建设单位、施工单位、监理单位、行政主管部门等多个参与方。由于缺少信息管理部门，种类繁多且大量的信息围绕建设单位流动，信息仅由数据产生端作简单处理后便直接递送到工程决策者，决策者面对繁杂的碎片化信息，难以得到充分的、科学的决策依据，制约着工程建造的效率。

尽管前人对BIM的应用及管理模式已有了一定的研究基础，但实际应用中仍存在以下几个主要问题：(1)项目各参与主体与项目决策层信息关系不明确，信息流没有形成循环反馈机制；(2)信息数据碎片化严重，信息结构化、可视化和关联性程度不高。由于缺乏对信息管理流程和模式的优化，大量工程建造信息没有得到及时的整合分析，造成工程实施过程中出现信息遗失、误读、延迟、失真等问题；(3)BIM部门责权范围不清晰。当前工程企业BIM部门大多通过三维模型建立和对模型的相关应用，实现多专业综合优化、施工模拟、工程算量等功能，但由于忽视建造过程中的数据收集、信息整合传递的流程，BIM部门在项目中权责分配不当，导致其在项目实施过程中缺乏信息传递的主动性和权威性，进而造成项目BIM应用效益不显著。

针对问题，亟需创建一个新的BIM管理模式以规范工程项目和企业信息管理体系，明确BIM部门责权，将碎片信息及时分析整合，将决策者指令快速分析分类，达到信息动态循环流动，不断调整和提升管理水平，更好地完成工程项目或企业的各项既定目标。

加拿大学者Henry Mintzberg提出管理角色理论(Management Roles Theory)，将管理角色划分为信息角色、人际角色和决策角色。信息角色确保与其共同工作者具有足够的信息，以顺利完成工作；人际角色负责组织内的沟通与协调工作；决策角色保证工作小组按既定的工作流程工作，并合理分配资源以确保计划的准确实施。因此，通过运用管理角色理论，可将工程建造过程中相关的管理人员及单位进行划分，即负责信息执行和数据收集的数据端模块、负责信息整理分析与沟通协调的中心模块以及负责信息决策和指令下达的决策模块，从管理科学角度形成工程信息管理方式方法，实现信息管理流程优化。

美国William Edwards Deming提出的PDCA循环是一个持续改进模型，该模型强调管理效能在循环往复持续改进和提升，以“计划-执行-检查-处理(Plan-Do-Check-Act)”四个步骤形成递进式循环的模式。其循环机制如图1(a)所示。这一循环往复、逐步优化提高的运行模式同样适用于工程信息管理中，工程建造的计划性信息只有在执行端执行后并及时把相关信息反馈给管理者，才会为下一步计划和指令生成提供参考，通过动态调整，达到科学优化效果。往往工程决策需要一个专门的团队，因此，在PDCA循环的基础上引入决策层(Decision)，与计划(Plan)环节进行数据上传和决策指令下达联动，增加决策和执行的循环，形成“D-PDCA”的双循环模型，如图1(b)所示。建立工程建造过程中信息循环优化的正反馈机制，保证计划、监察团队工作的正确方向和动力，计划和指令执行端数据的及时反馈，保证工程项目和企业管理顺利实施。

基于上述工程管理信息流程和问题分析，结合管理角色理论与D-PDCA双循环模型，本文在数据端与决策层之间引入基于BIM的数字信息中心，构建“数据-中心-决策(Data-Center-Decision)”工程建造信息化管理模式(以下简称DCD模式)。其模式架构如图2所示。

该模式中，设置信息管理的三层结构，并在三层组织间形成双向循环信息流。数据端作为决策指令的执行层，还需负责工程实施过程中信息实时采集、上传。基于BIM的数字信息中心作为中心层，其工作定位是利用BIM模型与工程信息的深度融合进行信息的处理与传递，负责将决策信息进行分解、重组并分发到数据端的各执行单位，同时将数据端采集的信息进行整合分析，形成简明的、可供决策参考的规范性信息上传至决策层；其工作权限级别介于决策层之下、各数据端之上，协助决策层对各数据端进行管理性或事务性工作。决策层作为DCD模式架构中的最高层级，负责根据数字信息中心的信息及时制定决策并形成指令下达，既是所有工程信息整合分析的“终极评判”，又是数据信息流的“启动引擎”。模式中的三个层级各司其职、互通互动，保证工程信息通过双循环模型及时、完整地进行传递。

工程项目是工程建造的最小单元，DCD模式的“三层结构”架构，应用到一个具体的工程项目时，采用图2所示结构。决策层为工程项目的高级管理层，数字信息中心可以是一个BIM工作站或BIM团队，数据端包括各个专业班组和相关设备。

工程企业往往同时开展多个工程项目，在该模式的应用中，每个工程项目的BIM数字信息中心(简称项目BIM中心)则是企业数字信息中心对接的数据端，负责各个项目的数据收集、整理分析和上传，并接收企业数字信息中心的各项指令，做好项目内部的各项工作；企业高级管理层即为决策层，负责企业层面上的决策、下达各项决策指令、审核各个项目目标完成情况；企业数字信息中心在企业信息管理及整个企业工程建造活动中起到“中枢”作用，用全面的信息为决策层提供决策依据，将决策指令分类下达到工程全过程的执行部门。企业级DCD模式系统架构如图3所示。

对于一个城市，每个工程企业的信息化发展是城市信息模型建设及智慧城市建设的必要基础，DCD模式应用于城市CIM框架下的城市信息管理时，每个企业的数字信息中心便成为城市数字信息中心的数据端。把与建筑相关的信息传递给城市信息中心，城市信息中心汇同国土、规划、交通、市政等相关信息，集成分析后上报给城市管理者，再将城市级决策信息传回各工程企业，营造信息流通、整合分析和科学决策的系统架构，见图4。

自2002年美国Autodesk公司提出BIM概念，开启了工程信息化的序幕。由于中文将BIM直译为“建筑信息模型”，一定程度上影响了从业者对BIM的理解，以至于许多工程BIM应用过程中只关注BIM模型建立与应用而忽视了对BIM信息协同的应用。本文把BIM译为“基于模型的建筑信息协同”，通过字序的调整和关键字增加，使其含义更贴近BIM表达的内涵和本质。

根据国外BIM应用经验和我国近年来的研究应用，本文将工程建造信息化发展进程分为CAD(VDC)阶段、BIM阶段和智能建造三个阶段，详见表1。

该阶段虽然引入了三维可视化和信息全过程应用理念，但工程建造依然以人“为主”，计算机及相关软件“为辅”，所以，该阶段仍然属于CAD范畴；若延伸到施工和管理环节，则属于VDC(Virtual Design and Construction)。此阶段的DCD模式中，BIM数字信息中心的“中枢”地位尤为突出，各项工作由人、机协同，以人为主实施完成。工程技术和管理人员的经验和创造力发挥重要作用，其运行机制如图5所示。各专业的工程师们借助计算机软件或平台将数据端上传的各类信息及时准确收集，利用相关工程理论和经验，整合分析信息，将信息结构化、可视化，并发挥自身创造力，提出建设性方案或意见，上传给决策层决策参考。同时把决策层决策指令分析、分类和整理后通过软件或平台分发给各数据端(执行部门)，从而解决工程信息碎片化和信息流阻塞等问题。

随着工程信息化发展的深入应用，计算机及相关软件或平台作为工程建造的行为主体，由三维或数字驱动工程建造过程中的设计、施工及管理的大部分工作，人作为机器的“辅助”完成工作。工程建造真正实现基于模型的信息协同，进入BIM时代。这一阶段BIM数字信息中心的“中枢”地位不变，信息传输的自动化程度凸显。

此阶段工程理论和工程师的实践经验与程序及算法结合，融入数字信息中心计算机和自动化设备，数据整理与分析实现自动化和智能化。此时只需要决策者团队参与，辅以相应的编程和维护自动化设备的工程师，便可使建造活动顺利开展。此阶段将充分发挥AI机器人、物联网、大数据等新技术的作用，将DCD模式中的中心层和数据端实现“去人工化”，以此提高工程建造效率。

工程建造信息化三阶段中，前两个阶段都是人、机协同工作模式，第三阶段最大化利用机器自主学习、判断，甚至决策。当前，我国大部分工程项目和工程企业BIM应用属于第一阶段范畴。由于对BIM思维理解不深、BIM运行模式及信息化工作重点不合理，出现了信息化管理效果不佳、工程技术和管理人员不适应等诸多问题。DCD模式可以实现从CAD(VDC)到BIM，再到智能(智慧)建造阶段的顺利过渡，完成工程项目和企业的信息化、数字化转型，同时实现基于信息化和数字化的智能建造目标。

基于BIM的工程建造信息化发展三个阶段是循序渐进且相互联系的，需要从理念的转变、技术的革新升级和工程信息流程的优化等多个方面进行规划。DCD模式能够贯穿工程信息化发展的整个过程，但每一个阶段有其特定的工作重点。

此阶段应以搭建DCD模式总体框架为主要目标做好三方面工作。(1)以强化BIM模型的建立、应用为基础，以开发数字信息中心数据分析能力为核心，以完善决策指令分析、分类下达及归档能力为导向，建设以信息协同为主要能力的BIM数字信息中心；(2)从信息指标体系、信息分类编码及信息交换接口标准化着手，规范信息传递标准，实现工程信息标准化；(3)通过信息流程规划，使信息流动从单向流动变为双向循环流动，并形成正反馈效应。

在上一阶段搭建的总体框架基础上，将以模型和数字驱动建造及数据端工作转型为工作重点。(1)实现BIM全生命周期三维协同建造。从设计环节开始，将工程项目施工和运维的信息收集前置到设计团队，通过三维模型赋予信息表达，将模型和信息向BIM工作流下游传递，并在项目实施的过程中使模型中的信息不断丰富，形成模型和数字驱动的工程建造模式；(2)数据端信息采集自动化。从信息采集自动化设备应用与数据网络系统的应用上提高数据的准确性和时效性。

进入智能建造阶段，DCD模式重点工作是实现数字信息中心智能化。利用先进设备和技术将数据端工作进行全自动化改造。(1)数字信息中心智能化。利用更先进算法及信息技术，将数字信息中心智能化，形成智能建造的协调指挥系统，保证工程信息有序流通。(2)数据端工作执行自动化。通过利用建筑机器人、3D打印、模块化建造等高新技术实现工程建造的自动化。自动化的执行层与智能化数字信息中心指挥配合，完成好决策层各项工程目标并向决策层及时汇报相关数据。

模式的创新可以加强从业者对新技术的深刻理解，并结合实践要求顺利应用。本文通过分析当前工程领域BIM应用研究基础和基于BIM的工程信息化应用障碍，基于工程信息化管理的需求及模式要素的分析，做出了理论探讨和模式创新。

1)为BIM概念提出新的中文译文“基于模型的建筑信息协同”，使之更符合BIM内涵和本质；

2)基于PDCA循环机制提出“D-PDCA双循环模型”，并结合管理角色理论，提出了基于BIM的工程建造信息化管理模式(DCD模式)；

3)搭建了工程项目、工程企业信息化和城市信息模型建设的DCD模式应用框架；

4)提出工程建造信息化发展要经历CAD(VDC)、BIM和智能建造三个阶段，结合模式的运行机制阐述了不同发展阶段DCD模式的应用策略。

DCD工程建造信息化管理模式的构建，为工程项目、建筑企业信息化及城市管理智能化提供新思路。下一步的研究工作将以该模式为基础，研究模式内部人、机协同机制，基于BIM的数字信息中心智能算法和执行层(数据端)自动化和智能化等理论和应用问题，进一步促进该模式在工程建造信息化管理中基础作用。