1、BIM的工程项目管理信息系统设计构想及管理研究基于BIM的工程项目管理信息系统设计构想随着全球化、知识化和信息化时代的来临，信息日益成为主导全球经济的基础。在现代信息技术的影响下，现代建设项目管理已经转变为对项目信息的管理1。传统的信息沟通方式已远远不能满足现代大型工程项目建设的需要，实践中许许多多的索赔与争议事件归根结底都是由于信息错误传达或不完备造成的2，3。如何为工程项目的建设营造一个集成化的沟通和相互协调的环境，提高工程项目的建设效益，已成为国内外工程管理领域的一个非常重要而迫切的研究课题。 目前在信息系统理论研究方面，国内绝大多数研究将焦点集中在整个系统构架的理论研究上4。我国建筑业
2、的信息化，充其量是为建设项目管理的过程提供了一些工具，而没有为我国建设项目管理带来根本性的变革。国外项目管理信息系统集成化程度较高，但也只是几个建设过程信息的集成、功能的集成，并不是完全意义上集成化的项目管理信息系统，如图1。近年来，作为建筑信息技术新的发展方向，BIM从一个理想概念成长为如今的应用工具，给整个建筑行业带来了多方面的机遇与挑战。 1.基于BIM的工程项目管理信息系统整体构想 1.1建筑信息模型 建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM），是指在开放的工业标准下设施的物理和功能特征，及其相关的项目生命周期信息的可计算或可运算的表现形式。BIM以
3、三维数字技术为基础，通过一个共同的标准，目前主要是IFC（IndustryFoundationClass），集成了建设工程项目各种相关信息的工程数据模型5。作为一项新的计算机软件技术，BIM从CAD扩展到了更多的软件程序领域，如工程造价、进度安排，还蕴藏着服务于设备管理等方面的潜能。BIM给建筑行业的软件应用增添了更多的智能工具，实现了更多的职能工序。设计师通过运用新式工具，改变了以往方案设计的思维方式；承建方由于得到新型的图纸信息，改变了传统的操作流程；管理者则因使用统筹信息的新技术，改变其前前后后工作日程、人事安排等一系列任务的分配方法。 在实际应用上，BIM的信息技术可以帮助所有工程参与
4、者提高决策效率和正确性。比如，建筑设计可以从三维来考虑推敲建筑内外的方案；施工单位可取其墙上参数化的混凝土类型、配筋等信息，进行水泥等材料的备料及下料；物业单位则可以用之进行可视化物业管理等。基于BIM的项目系统能够在网络环境中，保持信息即时刷新，并能够提供访问、增加、变更、删除等操作，使建筑师、工程师、施工人员、业主、最终用户等所有项目系统相关用户可以清楚全面地了解项目此时的状态。这些信息在建筑设计、施工过程和后期运行管理过程中，促使加快决策进度、提高决策质量、降低项目成本。 1.2基于BIM构建的工程项目管理信息系统的优势分析 传统的建设工程项目管理信息系统，由于工程管理涉及的单位和部门众
5、多，信息输入只能停留在本部门或者单体工程的界面，常常出现滞后现象，难以进行及时整体工程的相互传输，阻碍了整个工程的信息汇总，必然形成信息孤岛现象6。基于BIM构建的工程项目管理信息系统除了具有传统管理信息系统的特征优势外，还能满足以下要求： （1）集成管理要求。随着工程总承包模式的不断推广和运用，人们越来越强调项目的集成化管理，同时对管理信息系统的要求也越来越高。如：将项目的目标设计、可行性研究、决策、设计和计划、供应、实施控制、运行管理等综合起来，形成一体化的管理过程；将项目管理的各种职能，如成本管理、进度管理、质量管理、合同管理、信息管理等综合起来，形成一个有机的整体。 （2）全寿命周期管
6、理要求。全寿命管理理念就是要求工程项目的建设和管理要在考虑工程项目全寿命过程的平台上进行，在工程项目全寿命期内综合考虑工程项目建设的各种问题，使得工程项目的总体目标达到最优。反映在管理信息系统建设上，就是管理信息系统的建设不仅仅是为了工程项目实施过程，同时应考虑管理信息系统在工程竣工后纳入企业运行阶段的应用，这样既可以满足业主实际工作的需要，又为业主、最终用户、承包商、分包商、监理机构、施工方等提供了一些后期总结数据。 2.基于BIM的工程项目管理信息系统的架构及功能 2.1工程项目管理信息系统架构 系统采用B/S（Browser/Server）结构，用户通过Web浏览器，访问广域网即可实现信
7、息的共享。大多数事务通过服务器端加以实现，终端和服务器以及终端之间通过网络的连接，数据可以得到即时的传输和集成加工。这样的系统架构分为3层：即操作层、应用层和数据服务层，如图2所示。 第1层是操作层，也叫用户界面，供终端用户群（包括业主、设计单位、总承包方、分包方、施工方、最终用户等）通过网络提供的浏览器，用户群在网络许可范围内（专线，VPN，甚至整个广域网），通过Http网络协议，经过身份识别，并进行相应操作权限赋权后进入系统，进行相关操作。 第2层是应用层，将管理信息系统应用程序加载于应用服务器上，通过中间件接收用户访问指令，再将处理结果反馈给用户。 第3层是数据服务层，通过中间件的连接，
8、负责将涉及数据处理的指令进行翻译和处理，如读取、查询、删除、新增等操作。 其中，数据流同步触发器是一个实现BIM的重要组件。在系统数据库进行实现的时候，该触发器是加载在数据库所有数据表空间上的一个应用程序。利用该组件，当前端应用程序发出任何操作指令（如检索、增加、删除等），同步触发器就可以将各数据库进行集成后，反馈给相应操作用户。在普通信息管理系统中，因为没有利用该组件对所有数据库的数据进行集成，所以系统无法提供各数据 2.2工程项目管理信息系统模块及其功能 基于项目集成化和全生命周期管理的理念，工程项目管理信息系统共分为9大模块，如图3。 （1）项目前期管理模块。主要是对前期策划所形成的文件
9、进行保存和维护，并提供查询的功能。 （2）项目策划管理模块。在这个模块当中，最重要的是编码体系和WBS。编码体系一旦定下来，是不可以更改的。每一项工作的编码都是唯一的，一个编码就代表了一项工作。在项目管理过程中，网络分析、成本管理、数据的储存、分析、统计都依靠编码来识别，编码设计对项目的整个计划及管理系统的运行效率都有很大的影响。 （3）招标投标管理模块。对工程招投标而言，只要模拟相关招投标法规定的程序即可。另外，对招标投标的管理应该根据工期计划和采购计划，合理安排招标的工作。 （4）进度管理模块。该模块的主要组成部分有工期目标和施工总进度计划，单位工程施工进度计划，分部（项）工程施工进度计划
10、，季度、月（旬）作业计划等。此外，该模块还应能提供进度控制的分析方法，如网络计划法、S曲线法、香蕉曲线法等。 （5）投资控制管理模块。项目总投资确定以后就需按各子项目、按项目实施的各个分阶段进行投资分配，编制建设概算和预算，确定计划投资，进而在工程进展的过程中，控制每个子项目、每一阶段的实际投资支出，确保项目投资目标实现2。投资控制模块就是为实现这一目标而设立的。投资控制模块可用于制定投资计划，提供实际投资支出的信息，将实际投资与计划投资的动态跟踪比较，进行项目投资趋势分析，为项目管理人员采取决策措施提供依据，同时还应具备提供S曲线法、香蕉曲线法等投资控制的分析方法。 （6）质量管理模块。质量
11、管理是一个质量保证体系，包括设计质量、施工质量和设备质量，是通过以验收为核心流程的规范管理，它主要通过各种质量文档的分类管理来实现。质量控制模块是用于对设计质量、施工质量和设备安装质量等的控制和管理，它的功能是提供有关工程质量的信息。另外，还提供质量控制的分析方法，如排列图法、因果分析图法等。 （7）合同管理模块。工程合同管理是对工程项目中相关合同的策划、签订、履行、变更、索赔和争议解决的管理。合同的控制信息包括：合同当事人、标的、数量和质量、工期、价款或酬金、履行的地点、期限和方式、违约责任、风险分担、争议解决等，可通过不同归口进行相应的操作。其中，变更管理分模块是合同管理模块中的重要部分。
12、 （8）物资设备管理模块。针对工程项目不同阶段和状态，对具体的物资和设备进行输入输出调用的管理，并采用相关的分析方法，如ABC法等。 （9）后期运行评价管理模块。主要是反映项目运行以后的状况，也对反映工程项目整体管理工作的数据进行汇总，为业主、最终用户、承包商、分包商、监理机构、施工方等提供了一些后期总结数据。 3.基于BIM的工程项目管理信息系统的运行 基于BIM模型的工程项目管理信息系统的运作，就是用户通过局域网（乃至整个互联网范围内），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，从项目前期至检索的
13、时点的所有相关工程项目信息。以文字和2D或3D图纸的形式，由系统应用服务器进行界面组织，集成反馈给用户，供用户进行相关操作，如图4所示。基于BIM模型的信息管理系统在项目全寿命期内的具体运作如下： （1）项目前期、策划阶段。此阶段主要利用项目前期管理模块和项目策划管理模块，可以在系统形成一个3D模型，前期参与各方可以对该三维模型进行各方面的模拟试验，进而做出可行性判断，设计方案的修正。由于数据的集成共用，最终可以得出理想、设计精准的项目3D模型、前期文档、平面设计图纸等一系列的成果。 （2）项目招投标阶段。此阶段主要利用招标投标管理模块，可以进行一些基于网络的开放性操作。将项目前期形成的若干成
14、果进行适度公布，并组织公开招投标。招标单位可以在一定程度上，规避投标单位由于对项目理解误差造成的费用和时间的损失，还可以避免一些串谋、权力寻租等行为的发生；投标单位也可以从这些开放性的集成文件里，做出合理、准确的标案，而且各方都可以基于一个公正合理的平台进行竞标。当最终标案经过系统公示产生后，将招投标文件输入系统，形成产生项目合同依据的有效电子文档，并以此产生项目的总承包等一系列合同文件。招投标过程中信息流动状态改变如图5所示。 （3）项目施工阶段。此阶段利用质量、进度、投资控制模块，对所有系统模块（此时系统所有模块才全部参与运作）进行有效控制。在该过程中，随着项目的进展，将产生各种合同文件、
15、物资采购及调用记录、合同及项目设计等的变更记录以及施工进度，投资分析图等一系列系统文件。在有效的系统使用范围内，项目参与各方可以随时调用权限范围内的项目集成信息，可以有效避免因为项目文件过多而造成的信息不对称的发生。 （4）项目运营阶段。在运营管理阶段主要利用后期运行及评估模块，可以及时提供有关建筑物使用情况、入住维修记录、财务状况等集成信息。利用系统提供的这些实时数据，物业管理承包方，最终用户等还可对项目做出准确的运营决策。 4.结语 BIM是建筑工程信息化历史上的一个革新。通过建立基于BIM的工程项目管理信息系统，使计算机可以表达项目的所有信息，信息化的建筑设计才能得以真正实现。系统可以实
16、现项目基本信息管理、进度管理、质量管理、资金管理的整合，通过管理和利用项目统计数据，挖掘数据的潜力，发挥其决策支持功能；系统可以为行业规划与决策提供多维的信息支持，突破项目信息管理的传统方式。随着BIM的发展，不仅仅是现有技术的进步和更新换代，也将促使生产组织模式和管理方式的转型，并长远的影响人们对于项目的思维模式。基于BIM的工程项目管理研究摘要：计算机辅助设计技术（Computer Aided Design，简称 CAD）与现代项目管理理论的相互结合是我国建筑行业目前采用的主流施工管理技术，工程项目管理向多维度集成化发展将成为解决这些问题的必然选择。在这种情况之下，建筑信息模型 BIM（B
17、uilding Information Modeling，简称BIM ）理论的提出为项目管理信息化的继续发展开辟了新的道路。本文针对工程项目管理对BIM应用的实际需求,提出了一个新的BIM工程项目管理整体实施方案和系统架构。通过解决分布存储信息与BIM构件的关联及查询等关键技术,开发基于Web的项目综合管理系统,并将其与基于BIM的4D施工管理系统无缝集成,建立管理数据与BIM模型双向链接,实现了基于BIM和Web的工程项目管理。系统研究为BIM在工程施工中的应用提供了新的技术方法和软件系统,实际工程该研究成果对于 BIM 在我国的推行及工程管理信息集成水平的提高上有一定的理论参考价值。 关键
18、词：项目管理；BIM； Web ； 技术方法 如果问是什么使我们的生活发生了如此巨大改变，这一定是日新月异的信息技术。从上世纪中叶以来，信息技术正逐渐渗透到我们生产和生活的每一个角落，提高了生产效率和生活水平。但是，各个产业中信息技术的发展水平是不平衡的，建筑业是信息化相对落后的产业。据研究，全球建筑业与制造业每年的产值相仿，但在IT技术研发的投入上，建筑业不到制造业的五分之一。投入不足导致建筑业信息化程度低，生产效率也难以像制造业那样快速提高。BIM技术的出现，也许是扭转这一问题的契机。BIM是上世纪末出现的一种信息技术，它的应用必将对工程设计集成和项目管理产生重大影响。1. BIM的概述1
19、.1 什么是BIM许多机构和学者都给出了它的定义。国际标准组织设施信息委员会（Facilities Information Council）提出：“建筑信息模型（BIM）是在开放的工业标准下对设施的物理和功能特性及其相关的项目生命周期信息的可计算、可运算的形式表现，从而为决策提供支持，以更好地实现项目的价值。”美国建筑科学学院（National Instituteof Building Science）提出的BIM标准为：“一个设施的物理和功能特征的数字描述是对已存传统观念的彻底颠覆，对于一个设施而言，形成其在生命周期内可以信息共享的、可靠的决策基础”。美国建筑协会（American Inst
20、ituteof Architects）认为：“BIM是一种与项目信息数据库相联系的基于模型的技术”。Ghang Lee提出，“BIM是归集和管理建筑物寿命周期内相关信息的过程”。综上所述，我们可以归纳出BIM的两个根本特征：BIM是一种应用于项目全寿命周期的信息技术；BIM是一种注重信息共享的信息技术。可以说，BIM以信息技术为核心编织了一张大网，在纵向涉及从建筑物的设计、施工、使用到报废的全过程，在横向上包括业主、设计、施工、监理、造价咨询、材料设备供应商等各个单位。通过这张网，各个单位在各个阶段都可以准确、及时、便捷地得到工程建设的相关信息，据此进行决策。BIM这张大网是否好用，取决于它能
21、提供什么样的信息。这些信息应具有如下特征：首先，这些信息是以构件为单位的数字信息。在传统设计中，对于计算机而言，墙体、门窗等构件只不是一些线条，并不代表什么。而在BIM技术下，它们将成为有物理特征和技术要求的构件，计算机可以对其合理性进行分析和校核。其次，这些信息是由建筑信息模型管理的数据。传统设计图纸就像一座缺乏管理的仓库，虽然里面的各式商品齐全，但找到它们并不是一件容易的事。而BIM给这座“仓库”安装了智能化管理系统，使用户可以快捷地得到自己想要的东西。第三，这些信息的传递方式是非常友好的。传统的设计信息是二维的，看懂它们需要一些专业知识和空间想象能力。而BIM用三维方式来传递信息，把建筑
22、物建成后的样子展示给业主和相关人士，大幅度降低了决策者的专业技术要求。所以说BIM是一种集成的参数化全新设计思想。BIM 利用现在最先进的建模方式，集成了很多建筑行业特有的工具模型，实现了对建筑信息的最详尽表达。作为建筑信息化的新的发展方向，BIM 已从一个纯粹的理论变成了如今现实的应用工具。给建筑行业从设计、施工、管理、乃至于运营，都带来了新的挑战和发展机遇。设计师可以通过 BIM 的模型更好的进行方案的优化比选，施工方可以从模型中获得比以往更多、更可靠的技术细节信息支持，项目管理者可以透过 BIM 的思想结合 4D 模拟建筑技术更有效率的展开工程项目管理。在建筑物竣工之后，成熟的 BIM
23、模型还可以帮助物业管理者开展设施维护与大修工作。1.2 BIM可以做什么就像人类社会的主要交通方式从步行逐步进入到畜力车、汽车、飞机时代一样，建筑设计也将从图板、计算机辅助设计进入到BIM时代。BIM能为我们做些什么呢？1.2.1建设工程质量管理BIM技术会对建设工程质量管理产生重大影响。（1）BIM是建筑设计人员提高设计质量的有效手段。目前，建筑设计专业分工比较细致，一个建筑物的设计需要由建筑、结构、安装等各个专业的工程师协同完成。由于各个工程师对建筑物的理解有偏差，专业设计图纸之间“打架”的现象很难避免。将BIM应用到建筑设计中，计算机将承担起各专业设计间“协调综合”工作，设计工作中的错漏
24、碰缺问题可以得到有效控制。（2）BIM是业主理解工程质量的有效手段。业主是工程高质量的最大受益者，也是工程质量的主要决策人。但是，受专业知识局限，业主同设计人员、监理人员、承包商之间的交流存在一定困难。当业主对工程质量要求不明确时，造成工程变更多，质量难以有效控制。BIM为业主提供形象的三维设计，业主可以更明确地表达自己对工程质量的要求，如建筑物的色泽、材料、设备要求等，有利于各方开展质量控制工作。（3）BIM是项目管理人员控制工程质量的有效手段。由于采用BIM设计的图纸是数字化的，计算机可以在检索、判别、数据整理等方面发挥优势。无论监理工程师还是承包商的项目管理人员，都不必拿着厚厚的图纸反复
25、核对，只需要通过一些简单的功能就可以快速地、准确地得到建筑物构件的特征信息，如钢筋的布置、设备预留孔洞的位置、构件尺寸等，在现场及时下达指令。而且，将建筑物从平面变为立体，是一个资源耗费的过程。无论建筑物已建成、已经开始建设或已经备料，发现问题后进行修改的成本都是巨大的。利用BIM模型和施工方案进行虚拟环境数据集成，对建设项目的可建设性进行仿真实验，可在事前发现质量问题。1.2.2建设工程进度管理有时，我们将基于BIM设计称为4D设计，增加的一维信息就是进度信息。从目前看，BIM技术在工程进度管理上有三方面应用：首先，是可视化的工程进度安排。建设工程进度控制的核心技术，是网络计划技术。目前，该
26、技术在我国利用效果并不理想。究其原因，可能与平面网络计划不够直观有关。在这一方面BIM有优势，通过与网络计划技术的集成，BIM可以按月、周、天直观地显示工程进度计划。一方面便于工程管理人员进行不同施工方案的比较，选择符合进度要求的施工方案；另一方面也便于工程管理人员发现工程计划进度和实际进度的偏差，及时进行调整。其次，是对工程建设过程的模拟。工程建设是一个多工序搭接、多单位参与的过程。工程进度计划，是由各个子计划搭接而成的。传统的进度控制技术中，各子计划间的逻辑顺序需要人来确定，难免出现逻辑错误，造成进度拖延。而通过BIM技术，用计算机模拟工程建设过程，项目管理人员更容易发现在二维网络计划技术
27、中难以发现的工序间逻辑错误，优化进度计划。第三，是对工程材料和设备供应过程的优化。当前，项目建设过程越来越复杂，参与单位越来越多，其中大部分参建单位都是同工程建设利益关系不十分紧密的设备、材料供应商。如何安排设备、材料供应计划，在保证工程建设进度需要的前提下，节约运输和仓储成本，正是“精益建设”的重要问题。BIM为精益建设思想提供了技术手段。通过计算机的资源计算、资源优化和信息共享功能，可以达到节约采购成本，提高供应效率和保证工程进度的目的。这一点，已有相关案例证明。1.2.3建设工程投资（成本）管理BIM比较成熟的应用领域是投资（成本）管理，也被称为5D技术。其实，在CAD平台上，我国的一些
28、建设管理软件公司，如深圳斯维尔科技公司已经对这一技术进行了深入的研发。在BIM平台上，预计这一技术可以得到更大的发展空间。首先，BIM使工程量计算变得更加容易。在用CAD绘制的设计图纸中，用计算机自动统计和计算工程量必须履行这样一个程序：由预算人员告诉计算机它存储的那些线条的属性，如是梁、板或柱，这种“三维算量技术”是半自动化的。在BIM平台上，设计图纸的元素不再是线条，而是带有属性的构件。也就不再需要预算人员告诉计算机它画出的是什么东西了，“三维算量”实现了自动化。其次，BIM使投资（成本）控制更易于落实。对业主而言，投资控制的重点在设计阶段。目前，设计阶段技术经济指标的计算通常不准确，业主
29、投资控制工作的好坏更多需要运气。运用BIM技术，业主可以便捷地、准确地得到不同建设方案的投资估算或概算，比较不同方案的技术经济指标。而且，由于项目投资估算、概算比较准确，业主可以降低不可预见费比率，提高资金使用效率。同样，由于BIM可以较准确快捷地计算出建设工程量数据，承包商依此进行材料采购和人力资源安排，也可节约约一定成本。第三，BIM有利于加快工程结算进程。在我国，工程实施期间进度款支付拖延，工程完工数年后没有进行结算，这样的例子并不鲜见。如果排除业主的资金因素，造成这些问题的一个重要原因在于工程变更多、结算数据存在争议等。BIM技术有助于解决这些问题。一方面，BIM有助于提高设计图纸质量
30、，减少施工阶段的工程变更；另一方面，如果业主和承包商达成协议，基于同一BIM进行工程结算，结算数据的争议会大幅度减少。2. BIM与项目管理首先，BIM技术的出现，使项目管理工作重心更偏向管理了。BIM使项目管理人员将一些机械的技术工作交由计算机来完成，将更多地精力放在管理问题上。如在进度控制环节，项目管理人员将着重分析进度偏差形成的原因、应采取的措施和如何预防进度偏差上，而不会将大量时间用于编制进度计划和调整进度计划；在投资控制环节，项目管理人员将着重对工程建设技术经济指标进行分析和对工程单价进行分析，而不再将50%以上的时间用于工程量的计算上。其次，BIM与项目管理技术将共同发展。不可否认
31、，BIM技术还不成熟，人们对它还需要较长的熟悉和适应过程。据笔者判断，在我国，投资控制领域应用BIM技术的条件最为成熟，因为已有许多企业在2D基础上的对建设项目工程量计算技术进行了深入的研发。进度控制技术，即BIM同网络计划技术的集成，由于实现路径比较清晰，也比较易于完成。而如何将BIM应用在那些与人的决策、协调相关的管理工作，仍需要进一步长时间的研究。第三，BIM无法取代项目管理。当计算机技术出现时，人们曾畅想会出现机器人的世界，计算机会取代人的位置，甚至支配人。同样，BIM的出现，也为一些人提出了取代项目管理的理由。但是，我们必须认识到BIM只是一种工具，必须由项目管理人员来使用才能发挥效
32、用。而且，BIM的出现，将只会增加而不会减少项目管理岗位的数量，将只会增加而不会减少项目管理工作的重要性。随着BIM技术的发展和4DBIM一GCPSU的不断深入应用,并根据现实的要求，所以实际工程项目管理对BIM应用提出了基于BIM的工程项目管理整体实施方案。3. 基于BIM的工程项目管理整体实施方案基于BIM的工程项目管理整体实施方案在BIM技术研究和4D施工管理系统应用的基础上，本研究通过研发基于B/S架构的“基于BIM的项目综合管理系统，实现与基于C/S架构的4D施工管理系统无缝集成,数据与BIM模型双向链接,提出了基于BIM的工程项目管理整体实施方案。主要通过建立清晰的业务逻辑和明确的数据交换关系，强调项目管理的协同效应,实现业务管理、实时控制和决策支持三个维度的综合项目管理。其业务管理涵盖主要项目管理业务，将管理数据与4D管理系统中的BIM模型双向链接，从而实现各项业务之间的关联和联动，并根据业务人员、管理人员和决策人员的不同需求量身定制相应的功能模块，为业务人员提供业务管理工具,为管理人员提供管理控制手段，为决策人员提供决策分析依据。3.1系统整体架构系统的整体结构如图1所示。整个系统由基于BIM的4D施工管理系统和项目综合管理系统两大部分组成，分别设置为C/S架构和B/
