随着社会进步以及建筑行业的繁荣, 现在的民用建筑机电安装工程正呈现大型化、复杂化、科技含量高、工程周期短的特点。基于以上特点, 民用建筑机电安装工程涉及的消防管道、给排水管道、空调供回水管道、通风空调管道的施工工作量很大, 施工任务艰巨。长期以来, 我国民用建筑机电安装工程管道施工制作以“现场制作+安装”的传统模式为主。但由于受到进场时间、施工场地、自然条件、作业环境等因素的影响, 导致工程周期短的项目出现不能完全确保工期、生产效率低、施工成本增加、质量通病频繁的问题。

为解决上述问题提高生产效率, “预制+安装”的生产模式越来越多地被建筑企业所采用。新的生产模式虽然解决了旧有生产模式所带来的一系列问题, 提高了生产效率, 节约了施工成本, 但由于工厂化预制的加工厂与施工现场分离同时也带来了管理上的难题, 如技术的衔接、质量的把控、资料的传递等问题。

针对以上问题结合P-BIM的应用理论, 项目决定利用基于P-BIM的总承包信息管理系统进行机电专业工厂化预制加工的管理。

P-BIM是中国建筑科学研究院副院长黄强提出的全新BIM应用理念。黄强院长认为:“成功的数据工程 (BIM) 关键在于数据管理。将多个不同的项目业主和项目阶段的数据聚合起来, 可以提供一个为您完成任务需要的交换模型。这样能够使工序更加顺畅、协同能力更强、数据完整性更好。”

P-BIM的核心思想是“聚合信息, 为我所用”, 即以“我” (建设工程项目相关人员) 为中心, 在明确自己要干什么 (practice) 前提下, 从BIM系统中按照个人的需求获取与自己有关, 且其他人已完成的信息, 来帮助自己完成本职任务。再将自己完成本职任务所产生的信息反馈到BIM系统中, 以帮助其他人完成其本职任务, 这也是P-BIM命名的由来。

传统管理模式主要靠个体与个体之间的信息沟通来完成各项工作, 没有统一的信息交换平台。不仅沟通的工作量非常大而且经常存在信息沟通上的偏差, 出现时间上的不对等和空间上不对称的情况。如在项目准备阶段图纸的工作量最大, 设计、施工、管理各方均会参与其中, 同一个问题会涉及多个参与方, 由于信息传递的独立性, 常常会出现一个问题在多人之间反复而不能及时有效地解决, 不仅工作效率低, 还经常会产生错误的信息, 影响工作的正常进行。

北京航天六院项目由于项目工期短, 质量、安全、绿色施工目标高, 且施工场地狭小无面积全面搭设生产配套区域。

为确保工期, 项目决定机电专业管线采用批量场外加工、场内安装的生产方式。即“预制+安装”的生产模式也就是在施工场地之外建立机电管线的预制加工厂, 进行机电管线的预加工, 然后运输到现场进行组合安装的生产方式。整个工作过程分为:准备阶段、工厂预制阶段、安装阶段。

具体的工厂化预制加工管理流程如图1所示。

针对国内基于BIM的总承包管理系统的缺失, 北京航天六院项目选择与中国建筑科学研究院合作共同研发了基于P-BIM的总承包项目信息管理系统 (见图2) 。确定了Project (项目分析) 、Professional (专业分析) 、Practice (实用模型) 、Proprietary (专用标准) 、Play-Well (用好模型) 和Public (公众BIM) , 六个“P”为指导思想。

该系统共包括图纸管理、模型管理、变更管理、方案管理、计划管理、质量和安全管理、测量管理、试验管理、资料管理和移动监控管理10大模块。通过研发基于BIM技术的各种接口使得BIM模型的结构化数据能够完整互相引用和整合共享, 从而实现各模块之间可直接从一次上传的模型中调取各自有用的信息数据, 并将完成的信息相互传递共享达到在线解决问题的目的。利用终端信息采集系统通过5D管理平台将BIM技术与移动互联网、云服务、智能监测设备等多种技术进行有效结合 (见图3) , 通过平板计算机、手机等移动设备连接施工现场无线覆盖WIFI可以随时打开BIM轻量化模型和追踪构件二维码信息进行质量安全检查、变更洽商等项目管理业务, 地下室及封闭地点采用离线箱功能通知检查, 实现了项目施工管理“走动式”办公, 发挥了BIM及项目信息化管理的更大价值。

准备阶段是整个工厂化预制加工的核心阶段, 也是整个过程中专业分工最多、信息交互最频繁的阶段。准备阶段的工作成果直接奠定了整个工厂化预制加工的基调。

从工厂化预制加工管理流程图中可以看出本阶段的工作就是将2D设计图纸转换为3D设计模型, 通过3D模型对设计方案进行分析验证及优化处理, 一切问题都调整完毕后绘制各专业的专业施工图, 在专业施工图的基础上进行经济效益分析后确定预制加工的范围并制定详细的实施方案。

通过准备阶段工作任务的内容可以看出本阶段有大量的图纸和模型需要处理, 而且图纸和模型在这个阶段是在不断更新和调整的, 以往常的管理模式个人管理个人的图纸和模型很容易出现图纸的遗失和错漏, 因此会成倍地增加工作量影响整体进度。基于P-BIM的总承包信息管理系统也正是探寻到了这一需求在整个管理系统中专设了图纸管理和模型管理2大块。本项目在机电专业工厂化预制加工的管理过程中应用这2大块使得整个图纸管理过程形成一个闭合的环路 (见图4) 实时更新图纸, 在显示最新版图纸的同时也能查询旧版图纸, 通过统一结构数据接口信息, 使模型与图纸自动串联构件自动关联由机械化转向智能化的升级, 进行云端同步、实时共享, 有效地避免了图纸和模型的遗失和错漏问题。

在处理图纸和模型过程中会发现图纸的问题, 并会根据实际需要进行调整, 因此会产生变更项。没有应用基于P-BIM的总承包信息管理系统之前常常无法第一时间处理变更问题导致信息的不对等。应用了该管理系统后通过该管理系统中的变更管理模块现场责任工程师、预制加工厂班组长、技术工程师、造价工程师均能第一时间收到通知, 及时发现和处理问题, 并通过移动终端对各自板块的工作进行相应调整, 达到知行合一、实时处理的效果, 大大提高了效率, 减少了返工。

机电专业工厂化预制加工的主要特点是工厂化的加工, 这种模式实现了制作与安装的分离, 大大提高了工作效率提升了产品质量。但是正是其制作与安装分离的特点也造成了管理上的难题, 因为预制加工厂通常离项目有一段距离, 这样便导致无法对加工厂进行实时管理, 例如方案无法及时交底、材料无法第一时间验收等, 但是应用基于P-BIM的总承包管理系统后很好地解决了这些难题。

现场工程师根据图纸及现场实际情况制定方案并经审核通过后将方案上传至方案管理模块, 并将施工方案与相应的方案模拟模型、影像文件、图纸等内容进行关联, 并在云端实现同步。位于预制加工厂的班组长利用移动终端登录管理系统对方案及相关文件进行查看 (见图5) , 能将方案及时与现场施工情况关联起来对加工厂人员直观地进行技术交底, 使参建人员更深刻地理解技术方案。

同样在预制加工厂材料进场时加工厂的现场管理人员将整个验收过程形成影像资料及记录文件将文件及影像资料上传至相应的管理模块, 关联相关管理人员后可以不用人员亲临现场就能实现材料的远程验收过程 (见图6) 。

安装阶段是“预制+安装”生产模式的最后一个阶段, 也是最终体现实际效果的阶段, 因此本阶段的配合单位对施工节点的要求十分严格。

从工厂化预制加工管理流程图可以看出预制加工厂的加工进度必须与现场的施工进度相匹配才能保证现场进度不受影响, 保证如期完工。这就要求在时间上有一个预警机制, 能够让处于施工现场之外的预制加工厂第一时间悉知现场情况提前进行预制加工, 在现场提出物资需求时能及时进场。

基于P-BIM的总承包管理系统中的计划管理模块正是根据这一需求开发出来的功能模块。项目部根据现场实际情况在总体进度计划管控的状态下编制机电专业的施工进度计划, 预制加工厂根据现场的施工进度计划编制管线预制加工的进度计划, 并将计划与模型进行关联上传至计划管理模块 (见图7) , 按计划要求生成预警形成总体计划、分支计划、子项计划的多级预警机制, 及时通知相关部门。

进行预制管线的现场安装过程中, 质量和安全管理也常常是项目管理的难点, 应用了基于P-BIM的总承包管理系统后能够利用移动端查看相应模块, 特别是模型的查看, 能够在现场施工的同时查看3D模型, 两者进行对比及时发现施工问题。并利用手机移动端第一时间采集质量和安全问题反馈到管理平台, 指定责任人员及整改时间, 平台推送警示窗口至责任人达到快速高效地处理问题。并利用手机移动端第一时间采集质量和安全问题通过管理平台将整改要求和整改时间以邮件和信息即时推送至整改的责任人员, 相应责任人员的手机会收到1条整改警示窗口信息, 整改完成后责任人就整改情况通过手机端反馈, 达到快速高效地处理问题。

机电专业管线工厂化预制加工已是机电工程发展的必然趋势, 常规的管理模式已满足不了新兴的生产需求。本项目在机电专业工厂化预制加工的管理过程中探索性地应用了基于P-BIM的总承包管理系统取得了良好效果, 大大提高了管理效率, 提升了管理水平, 创造了良好的社会经济效益。