（管理科学与工程专业论文）建设工程集成化管理——nd模型的理论研究与应用.pdf

摘要 摘要 i t技术为标志的新技术革命提高了各个行业的生产效率，然而建筑业与其 它产业相比，其技术进步是十分微不足道的，计算机与i t技术仍然没有找到一 个合适的切入点，更好地改造传统的建筑业。由于效率不高、错误以及工程延 误等原因给建筑业带来巨大的损失。同时，现代工程项目 越来越复杂，工程项 目 投资大、建设周期长、涉及面广、数据和信息处理的工作量大。业主对建筑 项目的要求和期望越来越高:希望建筑业产品的成本逐步降低、建筑产品的质 量逐步提高、建筑产品和生产过程的确定性不断提高。迫切需要有一个科学高 效的管理体系对工程项目实行系统的、全面的、现代化管理，而现有的工程管 理方法和技术水平相对落后，无法实现建设工程集成化管理目 标。本文正是基 于 it 技 术 辅 助 工 程 管 理 的 要 求 而 屏 开 研 究 的 。 论 文 在 探 讨 了 建 立 建 筑 业 信 息 化 模 型 的 必 要 性 和 可 行 性 的 基 础 上 罄 n d ( 4 d 以 上 模 型 用 以 辅 助 工 程 项 目 集 成 化管理， 提高建筑业的生产效率和工程项目 管理水平。 n d模型是建筑物信息模型的延伸，它包括建筑物全寿命各个阶段所需的多 方面的设计信息，可以满足用户创建、共享、分析和应用等多方面的需求。n d 模型在项目 前期进行方案比 较分析可以使得决策最优化。通过使用交互性的数 据标准，n d软件可以实现工程分析，自动生成费用和进度计划，计划整合以及 集成化管理等口 本文第一章分析了i t技术在建筑业应用中的主要问题，明确提出利用b i m 技术建立n d系统模型来实现工程项目 集成化管理是解决问题的关键。 第二章阐 述了n d技术辅助工程项目 管理的必要性和可行性，着重分析了4 d和n d技术 的产生与发展， 并对国内外目 前的研究进行总结。 第三章首先分析了4 d模型建 立的条件，界定了4 d及n d模型的涵义。 第四章建立了3 d 十成本， 3 d +进度 的4 d模型，并提出了模型的改进建议。第五章对n d技术应用于工程的优势和 问题进行深入系统的分析，提出改进的建议和措施以及该项技术的研究重点和 发展趋势。第六章总结了本文的主要研究工作。 关键词4 d n d 建筑信息化模型 集成化项目 管理 数字交换技术 ab s t r a c t ab s t r a c t t h e b u i l d i n g i n d u s t ry i s a w e l l - k n o w n l a t e c o m e r t o t h e p r o d u c t i v i t y a d v a n t a g e s o ff e r e d b y i t t e c h n o l o g y . b u i l d i n g o w n e r s b e a r t h e b r u n t o f t h e s e i n e f f i c i e n c i e s a s t h e p a rt y m o s t i m p a c t e d b y c o n s t ru c t i o n e r r o r s , b r o k e n s c h e d u l e s , a n d b u d g e t s , a s w e l l a s h i g h l o n g - t e r m o p e r a t i o n a l a n d m a in t e n a n c e c o s t s . a s g l o b a l i z a t i o n a n d e c o n o m i c in t e g r a t i o n i n c r e a s e s , f a c i n g g l o b a l c o m p e t i t i v e p r e s s u r e s o n c o n s t r u c t i o n i n d u s t rt ry f o r g r e a t e r i n v e s t m e n t , v a s t i n f o r m a t i o n , c o m p l i c a t e d t e c h n o l o g y , b u i l d i n g p r o j e c t d e l i v e ry a r e r e q u i r e d f o r l e a s t c o s t , l e a s t e x p o s u r e , l e a s t u n c e r t a i n p r o c e s s a n d b e tt e r p e r f o r m a n c e . t o r e m e d y p o o r p r o d u c t i v it y a n d a n e m i c g r o w t h , t h e b u i l d i n g i n d u s t ry m u s t a d d re s s t h e u n d e r ly i n g i s s u e s d e s c r i b e d a b o v e .t h e p r o d u c t i v i t y a n d e c o n o m i c b e n e f i t s o f b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l i n g ( b i m) t o t h e g lo b a l b u i l d i n g i n d u s t ry a re w i d e l y a c k n o w l e d g e d a n d i n c r e a s i n g l y w e l l u n d e r s t o o d . t h i s p a p e r s e t u p n d ( 4 1 3 ) m o d e l t o a i d c o n s t r u c t i o n p r o j e c t m a n a g e m e n t , b as e d o n b i m, w h i c h w o u l d i m p r o v e t h e p r o d u c t i v i t y o f b u i l d i n g i n d u s t ry a n d t h e l e v e l o f p r o j e c t m a n a g e m e n t n d m o d e l l i n g p r o j e c t a i m s t o e n a b l e a n d e q u ip t h e d e s i g n a n d c o n s t r u c t i o n i n d u s t ry w i t h a t o o l t h a t a l l o w s u s e r s t o c r e a t e , s h a r e , c o n t e m p l a t e a n d a p p l y k n o w l e d g e f r o m m u l t i p l e p e r s p e c t i v e s o f u s e r r e q u i r e m e n t s . t h e t o o l w i l l a l l o w c o n s t r u c t i o n p r o f e s s i o n a l s t o p e r f o r m t r u e w h a t - i f a n a l y s i s a t a v e ry e a r l y s t a g e o f a p r o j e c t , s o t h a t i n f o r m e d d e c i s i o n s c a n b e m a d e . e ff o rt s a r e f o c u s e d o n t h e r e a l i z a t i o n o f a n i n t e g r a t e d p r o d u c t : m o d e l - b a s e d o n e x c h a n g e a b le d i g i t a l d e s i g n p r o c e s s e s t h a t s u p p o rt e d e n g i n e e r i n g a n a l y s i s , b i l l - o f - m a t e r i a l g e n e r a t i o n , s c h e d u le m o d e l i n g , p r o d u c t i o n p l a n n i n g i n t e g r a t i o n a n d c o n s t ru c t i o n m a n a g e m e n t . t h i s p a p e r a n a l y s e s t h e p r o b l e m i n t h e c o n s t r u c t i o n u s e s o f i t t e c h n o l o g y f ir s t , u t i l i z e s b i m t e c h n o l o g y t o s e t u p n d m o d e l , a s a t o o l o f i n t e g r a t e d p r o j e c t m a n a g e m e n t . a ft e r w a r d s , t h i s p a p e r e x p l a m e s t h e n e c e s s i t y a n a r e asi o u i t y o i a u t e c h n o l o g y a i d e d p r o j e c t m a n a g e m e n t , a n a l y s e s t h e f o r m u l a t i o n a n d d e v e l o p m e n t o f n d t e c h n o l o g y e m p h a t i c a l l y , a n d s u m m a r i z e s t h e p r e s e n t r e s e a r c h b o t h a t h o m e a n d a b r o a d . c h a p t e r t h r e e p o i n t s o u t t h e t e r m s f o r 4 d m o d e l i n g a t f i r s t , d e fi n e s t h e m e a n i n g s o f 4 d a n d n d m o d e l . c h a p t e r f o u r s e t s u p 4 d m o d e l , a n d p u t s f o r w a r d t h e i m p r o v e m e n t s u g g e s t i o n o f t h e m o d e l . c h a p t e r f i v e a n a l y s i s e s t h e a d v a n t a g e a n d q u e s t i o n i n p r a c t i c e , o ff e r e s t h e s u g g e s t i o n o f i m p r o v i n g a n d d e v e l o p m e n t t r e n d o f t h is t e c h n o l o g y . c h a p t e r s i x s u m m a r i z e s t h e m a i n r e s e a r c h w o r k o f t h i s p a p e r . k e y w o r d:4 d，n d，b u i l d i n g i n f o r m a t i o n m o d e l ，i n t e g r a t e d p r o j e c t m a n a g e m e n t , e x c h a n g e a b l e d a t a i t 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本;学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、 数字化或其它手段保存论文; 学校有权提供目 录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务; 学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版; 在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名: 2 0 0 5 年 1 月 牙 件 2 0日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究二厂作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原刨性声明的法律责任 由本人承担。 签名： 2 0 0 5 第l 章问题的提山 l 问题的提出 1 1 研究的问题 建筑业与其它产业相比，其技术进步是卜分微不足道的。但是近年来，许 多专家预言，传统的建筑业即将面临一场革命。这场革命的推动力量就是迅猛 发展并日臻完善的i t 技术。从历史上看，i t 技术运用到工程领域的时间并不算 太晚。2 0 世纪6 0 年代初人们已经开始运用计算机进行结构分析、财务管理及数 据管理等：计算机辅助工程设计的c a d 出现在八十年代初，时至今日，我国设 计院已经普遍采用这项技术。另外，就计算机技术应用的广度而苦，建筑工程 领域比起工业企业来说也是毫不逊色。但是，这些成绩并不能使人们满意，与 工业企业相比，计算机与i t 技术仍然没有找到一个合适的切入点，更好地改造 传统的建筑业。 美国经济学家杂志2 0 0 0 年刊登的资料表明：建筑业存在着3 0 4 0 的浪 费，由于效率不高、错误以及工程延误等原因每年给美国6 0 0 0 亿美元的建筑业 投资中带来2 0 0 0 亿美元的损失。斯坦福大学的研究成果也表明：在过去四十年 当中( 1 9 6 4 2 0 0 3 年) ，美国建筑业的生产效率指数下降了2 0 左右，而同期其 它非农业的生产效率指数却提高了1 0 0 以上。( 图1 1 ) 图1 11 9 6 4 2 0 0 0 美国建筑业和非农业生产效率指数比较 。资料来源：美国商业部劳工局统计数据，j o n hp i t t m a n ，2 0 0 5 年1 月报告 1 第1 章问题的提出 统计资料表明，全球制造业和建筑业的g d p 规模基本相同，大约为3 万亿 美元左右，而两个行业在i t 上的投资却分别为8 l 亿美元和1 4 亿美元，即建筑 业在j t 的投资不足制造业的2 0 ，这个数据可以部分的说明为什么在过去的 4 0 年中，其它行业的生产效率指数提高了l 倍多，而建筑行业的生产效率指数 没有上升，反而下降了2 0 左右。i t 投资数额不足导致了t t 技术在建筑业的 应用产生了许多问题，欧洲权威调查机构v t t ( 芬兰技术研究中心) 的一项调查 显示：缺乏i t 使用能力，缺少适用软件，兼容性差以及资金不足成为t t 技术 在建筑业应用的瓶颈( 图1 2 ) 。加大建筑业在i t 领域的投资，开发适用于建筑 业的应用软件，提高i t 技术的应用能力是提高建筑业生产效率的必出之路。 图1 2 建筑业r r 应用的主要问题 除了i t 投资的总体数额相差悬殊以外，两个行业的l t 技术投资方向也呈 明显差距，p l m ( 产品生命周期管理) 技术在制造业的应用已经超过2 0 年，而 建筑业应用b l m ( 工程项目生命周期管理) 技术只是近几年的事情，建筑业目前 在i t 上的投资主要还局限于单个应用层面( 比如c a d 、结构计算、概预算等) 。 这样，建筑业不同阶段的信息传递往往会丢失，大量的时间都化在信息的重新 收集、整理与解释上，降低了生产效率，并易导致工程延误。 图1 3 形象地表示了工程项目生命周期内信息的传递情况。锯齿线表示目 2 第1 章问题的捉山 前建筑业不同阶段之间存在的信息传递问题，其中横轴表示项目经历的时间， 纵轴表示法项目积累的知识，在每一次不同阶段的交接过程中，一个项目在前 面阶段积累起来的知识都面临即时的损失。虚线是期望的项目知识积累曲线。 图1 3 建筑业不同阶段存在信息传递的挑战 仅以设计过程为例，传统的方法是专家在设计过程中的参与是一步一步的， 设计方案在满足了一位专家的要求后再被转给另位专家。这样不仅耗费了大 量的时间，也使得许多好的设计建议被改变了。同时这种方式使得专家的意见 彼此孤立，很难使设计在美学、经济和社会这样个三维视点达到平衡，也就 无法满足项目参与各方对社会、环境和经济的最优化要求。 因此，当前建筑业所面临的主要挑战是如何提高建筑业的效率和有效性， 解决这个问题需要两方面的研究，其一就是目前方兴未艾的b l m ( 工程项目生命 周期管理) 技术，采用b l m 技术显然可以改变信息的管理与共享过程；篡二是 采用b u i j d i n gi n f o r m a t i o nm o d e l ( 建筑信息模型，简称b i m ) 技术，改变建 筑信息的创建过程，由传统的二维( 2 d ) 到三维( 3 d ) ，直至n 维( 4 d 以上) ， 由图形( d r a w i n g ) 到建筑信息模型( b i m ) 的转换。本文正是基于b i m 方面的 要求而艘丌研究的。论文在探讨了b i m 的必要性和u 行性的基础k 建立n d ( 4 d 以上) 系统模型用以辅助建设工程项目集成化管理，提高建筑业的生产效率。 。a u t o d e s k 诅中国创建、管理，共享a u t o d c s k b l m 解决方案，2 0 0 4 年第2 期 3 第 i 章 问题的提出 1 . 2 研究的方法和内容 本文的研究思路主要是在总结现有的集成化管理的理论和方法基础 匕 引 进: , d 技术来解决集成化管理实施的技术瓶颈，建立 4 d ( 3 d + 进度，3 d - - 成本) 模型。集成化管理的内容比较广泛，因此本文将侧重于从决策支持和可视化管 理等方面来分析和解释 。 d 技术的优势所在，并对 n d 技术的发展和应用给出建 议。 本文主要采用系统分析与 建模的方法，在对国内外现有的n d 理论分析总结 的基础上，结合工程项目管理现有的情况和发展态势，利用 i t 辅助工程项目 管 理的软件技术。建立 0 概念模型，对 n d在工程项目管理领域的应用进行深入 分析和综合评价，同时对模型的技术可行性和实践应用进行客观评价，最后对 n d 技术的发展趋势和应用前景进行分析。研究的内容包括以下儿点: ( i ) 3 d到 n d的涵义界定:引入一个概念之前，需要全面探讨它的来源、 内 涵和范围。建筑业中3 d 概念通常指运用三维模型来模拟建筑物的形态，本文 3 d 则包括建筑物信息模型。 国内已 有的4 d 概念主要集中在地理勘察应用以及汽 车零部件工艺设计中，建筑工程领域很少提及，因此本文结合大量的文献资料， 分析了3 d 及n d 的基本概念，力求建立一个关于3 d 到n d 技术辅助工程项目 管 理的准确定义。 ( 2 ) 国内外4 1) 技术研究的推介与评价: 4 d 技术在国外的研究正如火如茶， 如何应用4 d 技术解决工程问题，提高工程管理效率是目 前建筑工程领域的一大 研究热点，国内的一些研究机构和软件开发者也对此产生了浓厚的兴趣。4 d的 研究主要还处于实验室阶段，本文第二章详细描述了国内外4 d 研究的情况，在 随后的章节中将分析4 d 技术辅助工程项目管理的优势和问题，发展趋势和应用 前景。 ( 3 )标准化的产品模型使c a d 软件和工程管理软件兼容:建筑工程项目 涉 及的数据量巨大，因此数据的兼容性显得越来越重要。过去，由于数据格式和 数据结构的各自为政，浪费了极大的人力物力解决数据兼容问题。标准化的产 品模型是集成各种不同专业、不同类型软件的关键所在。 第 . 章 问题的提出 ( 4 ) n d 技术与集成化管理思想的融合: 集成化管理作为项目 管理的发展趋 势，是解决日前项日管理所遭遇问题的重要方法，然而集成化管理需要有自己 的实施工具，n d技术的出现无疑为集成化管理思想找到了最佳的依托平台，如 何用集成化管理的思想指导 n d 技术开发是本文要解决的关键问题之一。 ( 5 ) 4 d 模型的建立和实施方法:目 前国外4 d 建模技术己经相当完善，并 己经推出商业软件在实际工程中进行试用，取得了不错的效果。而国内这方面 的研究还少之又少，本文的着力于建立4 d 概念模型，在此基础上提出软件化之 路 。 ( 6 )提出在实际工程中应用的路径: 技术的产生最终需要通过实际的检验 来对它进行评价，本文最后提出。 d 技术辅助工程项目 应用的可行性以及未来发 展的趋势。 木文共有六章，论文结构示意图如图1 . 4 所示。 第一 章指出了计算机与i t 技术将极大地推进传统建筑业的变革， 分析了i t 技术在建筑业应用中的主要问题，明确提出利用b i m 技术建立n d 系统模型来实 现工程项目 集成化管理是解决问题的关键，概述了研究的内容，方法和目的。 第二章首先阐述了n d 技术辅助工程项目 管理的必要性，随后简述了工程项 目管理发展的历程和一些基本概念，提出集成化工程管理思想和方法，着重分 析了4 d 和n d 技术的产生与发展，最后对国内外目 前的研究情况进行总结。 第三章首先指明了4 d 技术需要整合的软件的特性， 分析了模型建立的条件， 提出了w b s 是目前各软件实现兼容性协议的基础，界定了4 d 及n d 模型的涵义。 第四章在现有的兼容性协议基础上建立 _ 了3 d +成本，3 d +进度的4 d 模型 提出了模型的改进建议。 第五章 n d技术工程实践应用的可行性，并对 n d技术应用于工程的优劣进 行深入系统的分析，提出改进的建议和措施。提出了下一步研究的重点以及该 项技术的发展前景。 第 1 章 问题的提出 第六章是结束语，总结了本文的主要研究 工 作，指出了论文中需要作进一 步深入研究和探讨的地方。 问题的提出 第 一 章) 4 d的产生与应用 ( 第_章) 模型的定义 ( 第三章) 模型的建立 ( 第四章)程应用 第五章) 尸随嗦罐嗓 于门引别粼制1 3d+成本模型的建立 f一3口+进度模型的建立 4d及己模型的涵义 模型建立的条件 总结 ( 第六章) 图 1 . 4论文的结构示意图 ， . 3 研究的目的和意义 本文首先结合大量的文献资料，分析 4 d及 n d技术应用于工程项目 集成化 管理的基本概念，力求建立一个针对 4 d和 n d技术的完整的、准确的概念。同 时通过大量的比较分析，得出了这些概念各自的具体含义，并进一步阐述了它 们之间的内在联系，并建立了3 d +成本， 3 d 十进度的4 d 模型。 根据建筑业中现 存的 i t应用问题，提出利用 4 d 技术辅助工程项目 管理，提高建筑业的生产效 率，完善工程项目管理理论及技术手段。迄今为止，国内上还很少有类似的研 究。 第 1 章 问题的提出 第六章是结束语，总结了本文的主要研究 工 作，指出了论文中需要作进一 步深入研究和探讨的地方。 问题的提出 第 一 章) 4 d的产生与应用 ( 第_章) 模型的定义 ( 第三章) 模型的建立 ( 第四章)程应用 第五章) 尸随嗦罐嗓 于门引别粼制1 3d+成本模型的建立 f一3口+进度模型的建立 4d及己模型的涵义 模型建立的条件 总结 ( 第六章) 图 1 . 4论文的结构示意图 ， . 3 研究的目的和意义 本文首先结合大量的文献资料，分析 4 d及 n d技术应用于工程项目 集成化 管理的基本概念，力求建立一个针对 4 d和 n d技术的完整的、准确的概念。同 时通过大量的比较分析，得出了这些概念各自的具体含义，并进一步阐述了它 们之间的内在联系，并建立了3 d +成本， 3 d 十进度的4 d 模型。 根据建筑业中现 存的 i t应用问题，提出利用 4 d 技术辅助工程项目 管理，提高建筑业的生产效 率，完善工程项目管理理论及技术手段。迄今为止，国内上还很少有类似的研 究。 第 1 章 问题的提出 集成化管理的思想和方法由来已久，而集成化管理的实施工具研究却少之 又少，本文中的探讨侧重于如何利用 1 t技术来实现集成化管理，即 。 d技术是 实现集成化管理思想的技术平台。其中.结构化数据交换是n d 技术软件化支持 平台的重点和难点，而结构化数据交换必须依赖于标准数据交换技术。国际_ 匕 建筑领域的标准数据交换技术还没有完全发展成熟，本文将总结探讨目前不同 的研究思路及研究成果。标准数据交换技术要求其支持领域必须建立在共同的 模型之上。由于建设项目的复杂性和特殊性，对信息模型的研究将侧重于总体 概念模型。 论文基 工 t技术提出n d 建模辅助工程项目 管理的构想，并通过系统分析建 立n d 模型，解决了工程项目 集成化管理软件实现的关键问题。工程项目 全过程 集成化管理是一个极富挑战性的课题，它代表着一种发展趋势。n d项目管理系 统的研究，应用国际领先的计算机理论和技术，为解决工程管理领域集成化管 理问题探索了新的理论、途径和方法。 n d技术的研究和应用在国内外己经得到了广泛的重视，是未来工程管理所 必需的辅助工具。其研究成果具有广阔的应用前景，对于提高建筑管理水平具 有重要意义，具有较高的研究价值。本文研究的4 d 模型通过软件开发可以在工 程中使用，具有很强的实践意义。 第2 章 a n的研究与应 1l 2 4 d的研究与应用 2 . ， 背景 随着新材料的出现和工艺的不断进步， 现代工程项目 越来越复杂， 工程项目 投资大、 建设周期长、 涉及面广， 数据和信息处理的工作量大。 业主对建筑项目 的要求和期望越来越高: 希望建筑业产品的成本逐步降低、 建筑产品的质量逐步 提高、 建筑产品和生产过程的确定性不断提高。因此， 迫切需要有一个科学高效 的管理体系对工程项目实行系统的、全面的、现代化管理 ( 图 2 . 1 ) 。集成化管 理思想和方法应运而生， 集成化管理不仅要求建设过程的集成， 也要求项目 参与 各方项目 管理和管理信息系统的集成。 集成化管理需要开发工程项目管理系统软 件，利用软件工程技术来实现可视化、数据资源共享，使操作简便高效。 默瓤舫励 适用性- 平面布置合理性 空间布遥合理性 其他使用功能 安全性 可雌州 生 保证强度要求 保证稍定获求 保证防火要求 满足抗震要求 一 七 满足使用寿命要求 尸七王 性 靠 可 |十| 建筑工程项目管理 经济性 协润性 业主要求的其他特殊功能 通型与奖观 与生右环境 哪协调 与社会环境的协调 与建设地区工程设施的协调 图2 . 1工程项目 管理的综合要求 本文之所以选择 n d 模型在集成化管理的应用， 主要考虑到以下几方面因素: 首 先， 是出于对建筑业发展背景需要的考虑。 现代建筑工程建设是一项综合、复 杂的大型生产活动， 随着国民经济的发展和新技术、 新材料、 新工艺的不断出现， 建筑工程项目 规模不断扩大、 形式日益复杂， 这对建筑工程项目管理提出了更高 的要求。 随着建筑市场的全球化进程和建筑市场竞争的加剧， 国际建筑业界已达 成共识: 业主方是推动建筑业发展的动力 ( m o t o r ) 。 业主方则更多地希望设计和 第2 章4 d 的研究与席川 24 d 的研究与应用 2 1 背景 随着新丰才料的出现和工艺的不断进步，现代工程项目越来越复杂，t 程项目 投资大、建设周期长、涉及面j 。，数据和信息处理的工作量大。业主对建筑项目 的要求和期望越来越高：希望建筑业产品的成本逐步降低、建筑产品的质量逐步 提高、建筑产品和生产过程的确定性不断提高。因此，迫切需要有一个科学高效 的管理体系对工程项目实行系统的、全面的、现代化管理( 图2 1 ) 。集成化管 理思想和方法应运而生，集成化管理不仅要求建设过程的集成，也要求项目参与 各方项目管理和管理信息系统的集成。集成化管理需要开发工程项目管理系统软 件，利用软件工程技术来实现可视化、数据资源共享，使操作简便高效。 图2 1 工程项目管理的综合要求 本文之所以选择n d 模型在集成化管理的应用，主要考虑到以下几方面凶素： 首先，是出于对建筑业发展背景需要的考虑。现代建筑工程建设是一项综合、复 杂的大型生产活动，随着国民经济的发展和颞技术、新材料、新工艺的不断出现， 建筑工程项目规模不断扩大、形式同益复杂，这对建筑工程项目管理提出了更高 的要求。随着建筑市场的全球化进程和建筑市场竞争的加剧，国际建筑业界已达 成共识：业主方是推动建筑业发展的动力( m o t o r ) 。业主方则更多地希望设计和 8 建筑工程项目管理 第2 章4 d 的训究与戍川 施工紧密结合，倾向设计+ 施工( d e s i g n + b u i d ) 的方式发包：希望建筑业提 供形成建筑产品的全过程的服务，包括项目莳期的策划和开发以及设讨、施工， 以至物业管理( f a c i l i t ym a n a g e m e n t ) 。这些要求将促进建筑业朝集成化管理的 方向变化和发展。 其次，是从工程项目管理研究的范围来看。围际标准化组织制定了项闷管理 的国际标准i s 0 0 0 0 6 。项目管理有范围管理、时间管理、成本管理、人力资源管 理、风险管理、质量管理、合同管理和沟通管理八个知识领域，每个领域都有 相应的工具供使用，如工作分解结构法( w b s ) 、横道图、生命周期成本、资金预 算工具( n p v ，i r r ，回收期) 、资源横道图、基础统计技术等等。按照这个标准工 程项目管理分工明确，能够产生很好的效率。但项目的g l 标是唯一的，即以最小 的消耗达到产品的价值最大化。各专业通常按照自己专业的要求来对项目实施管 理，从而不可避免地产生命令的交叉和目标的多重性，甚至各个管理目标之间相 互冲突，给项目增加了额外的管理和协调工作。因此，项目管理集成化的呼声越 来越高，对集成化管理工具的研究已成为国内外研究的一大热点。 再次，是出于对设计阶段在工程项目管理中的重要地位上考虑。从投资角度 来看，设计阶段决定了项目生命周期内8 0 的成本；同时，设计阶段决定了最终 建筑物的外形、功能和工程进度，体现了项目参与各方的要求( 图2 2 ) 。 图2 2 工程项目生命周期决策效率与决策成本 ”a g u i d e t o t h ep r o j e c t m a n a g e m e n t b o d yo f k n o w l e d g e ( p m b o k g u i d e ) ，p m l ( 项目管理协会) 9 第2 章4 d 的研究与应用 因此，如何在设计阶段满足项目各参与方( 开发商、承包商、设计者、管理 者、业主) 的期望逐渐成为项日成败的关键。随着工程建设的发展，人们不仅对 设计阶段的进度和成本提出控制要求，也越束越重视建筑物的其它指标，如可维 护性，光的要求，安全性，声音和节能的要求等。因此，成功设计的标准被定义 如下：所有因素能被同等考虑并彼此能满足所涉及各方的需求。 另外，从i t 技术给建筑业带来巨大的冲击和推动力来考虑。i t 技术为标志 的新技术革命席卷而来，知识经济的浪潮冲击着全球各个角落。当前i t 技术在 建筑业的发展将取决于两个因素，即技术推力和战略拉力。技术推力已经引起软 件和硬件的发展并已经实现了很多功能，包括建筑信息模型、3 d + 进度的4 d 建模 研究和信息标准化。战略拉力是指国家明显加大了对信息化建设和信息产业的投 入，“十五”规划明确提出了“以信息化、数字化带动传统行业”的目标。建设 部在全国工程勘察设计行业2 0 0 0 - 2 0 0 5 年计算机应用工程及信息化发展纲要 中也提出了“以专业c a d 技术应用为基础，工程信息管理为核心，工程项目管理 为主线的一体化集成应用系统”的具体要求。 最后，从计算机辅助工程项目管理软件研究的现状来看。目前，国外研究机 构已经联台产业界着手开始4 d 软件的研发，并在实际工程中取得良好的效果。 而国内相关研究主要还集中在c a d 技术研究中心，仅从软件技术层面探索了如何 在工程项目中实施多维技术应用，没有把4 d 建模技术与工程项目管理理论和方 法很好的结合起来。如何用工程项目集成化管理思想指导开发4 d 模型成为当务 之急。 2 2 工程项目集成化管理概论 2 2 1 集成的功能描述 集成的内涵一般可以概括为：集成是将两个或两个以 的集成单元( 要素、 子系统) 集台成为一个有机整体的行为和过程。所形成的集成体( 集成系统) 不 是集成单元之间的简单叠加，而是按照一定的集成方式和模式进行的构造和组 合，其目的在于更大程度地提高集成体的整体功能，以实现其功能整体的倍增的 集体目标。集成也是解决系统复杂性问题，提离系统整体功能的方法。 从集成的定义还可以看出，集成并不是静止孤立的。集成涉及到诸多要素的 交织活动，它们之间的结合方式和状态又是不断变化的，所以说集成是一个动态 第 2 章 4 d的研究与应用 因此， 如何在设计阶段满足项目各参与方 ( 开发商、 承包商、设计者、 管理 名、 业主)的期望逐渐成为项目 成败的关键。随着工程建设的发展， 人们不仅对 设计阶段的进度和成本提出控制要求， 也越来越重视建筑物的其它指标， 如可维 护性，光的要求，安全性， 声音和节能的要求等。因此， 成功设计的标准被定义 如下:所有因素能被同等考虑并彼此能满足所涉及各方的需求。 另外，从 i t 技术给建筑业带来巨大的冲击和推动力来考虑。i t 技术为标志 的新技术革命席卷而来，知识经济的浪潮冲击着全球各个角落。当前 i t 技术在 建筑业的发展将取决于两个因素， 即技术推力和战略拉力。 技术推力已经引起软 件和硬件的发展并己经实现了很多功能， 包括建筑信息模型. 3 d + 进度的4 d 建模 研究和信息标准化。 战略拉力是指国家明显加大了对信息化建设和信息产业的投 入， “ 十五”规划明确提出了 “ 以信息化、数字化带动传统行业”的目 标。建设 部在 全国工程勘察设计行业2 0 0 0 - 2 0 0 5 年计算机应用工程及信息化发展纲要 中也提出了 “ 以专业以d 技术应用为基础， 工程信息管理为核心， 工程项目 管理 为主线的一体化集成应用系统”的具体要求。 最后， 从计算机辅助工程项目 管理软件研究的现状来看。目前，国外研究机 构已经联合产业界着手开始4 d 软件的研发，并在实际工程中取得良好的效果。 而国内相关研究主要还集中在c a d 技术研究中心， 仅从软件技术层面探索了如何 在工程项目中实施多维技术应用，没有把4 d 建模技术与工程项目管理理论和方 法很好的结合起来。如何用工程项目 集成化管理思想指导开发4 d 模型成为当务 之急。 2 . 2 工程项目集成化管理概论 2 .2 . 1 集成的功能描述 集成的内涵一般可以概括为:集成是将两个或两个以_ l 的集成单元 ( 要素、 子系统) 集合成为一个有机整体的行为和过程。 所形成的集成体 ( 集成系统) 不 是集成单元之间的简单叠加，而是技照一定的集成方式和模式进行的构造和组 合， 其目的在于更大程度地提高集成体的整体功能， 以实现其功能整体的倍增的 集体目 标。集成也是解决系统复杂性问题，提高系统整体功能的方法。 从集成的定义还可以看出， 集成并不是静止孤立的。 集成涉及到诸多要素的 交织活动， 它们之间的结合方式和状态又是不断变化的， 所以说集成是一个动态 第 2 章 4 d的研究与应用 因此， 如何在设计阶段满足项目各参与方 ( 开发商、 承包商、设计者、 管理 名、 业主)的期望逐渐成为项目 成败的关键。随着工程建设的发展， 人们不仅对 设计阶段的进度和成本提出控制要求， 也越来越重视建筑物的其它指标， 如可维 护性，光的要求，安全性， 声音和节能的要求等。因此， 成功设计的标准被定义 如下:所有因素能被同等考虑并彼此能满足所涉及各方的需求。 另外，从 i t 技术给建筑业带来巨大的冲击和推动力来考虑。i t 技术为标志 的新技术革命席卷而来，知识经济的浪潮冲击着全球各个角落。当前 i t 技术在 建筑业的发展将取决于两个因素， 即技术推力和战略拉力。 技术推力已经引起软 件和硬件的发展并己经实现了很多功能， 包括建筑信息模型. 3 d + 进度的4 d 建模 研究和信息标准化。 战略拉力是指国家明显加大了对信息化建设和信息产业的投 入， “ 十五”规划明确提出了 “ 以信息化、数字化带动传统行业”的目 标。建设 部在 全国工程勘察设计行业2 0 0 0 - 2 0 0 5 年计算机应用工程及信息化发展纲要 中也提出了 “ 以专业以d 技术应用为基础， 工程信息管理为核心， 工程项目 管理 为主线的一体化集成应用系统”的具体要求。 最后， 从计算机辅助工程项目 管理软件研究的现状来看。目前，国外研究机 构已经联合产业界着手开始4 d 软件的研发，并在实际工程中取得良好的效果。 而国内相关研究主要还集中在c a d 技术研究中心， 仅从软件技术层面探索了如何 在工程项目中实施多维技术应用，没有把4 d 建模技术与工程项目管理理论和方 法很好的结合起来。如何用工程项目 集成化管理思想指导开发4 d 模型成为当务 之急。 2 . 2 工程项目集成化管理概论 2 .2 . 1 集成的功能描述 集成的内涵一般可以概括为:集成是将两个或两个以_ l 的集成单元 ( 要素、 子系统) 集合成为一个有机整体的行为和过程。 所形成的集成体 ( 集成系统) 不 是集成单元之间的简单叠加，而是技照一定的集成方式和模式进行的构造和组 合， 其目的在于更大程度地提高集成体的整体功能， 以实现其功能整体的倍增的 集体目 标。集成也是解决系统复杂性问题，提高系统整体功能的方法。 从集成的定义还可以看出， 集成并不是静止孤立的。 集成涉及到诸多要素的 交织活动， 它们之间的结合方式和状态又是不断变化的， 所以说集成是一个动态 第 2 章 4 d的研究与应用 的过程。 这就使得集成体具有复杂的特性， 对集成体的管理和控制也就不能局限 于单一僵化的方法，而需要运用创新性的思维。通过发挥人的创造力和主动性， 巧妙地将最合适的要素实行整合集成， 充分发挥其最大化的优势功能， 并进而获 得优势聚变放大的效果。 集成是构造系统、 尤其是构造高级系统的途径和方式。 在高科技竞争日 趋激 烈的今大， 由于技术开发成本越来越高， 难度越来越大， 项目都必须走集成之路， 使项目的活动、 资源、 组织等要素通过主动的寻优过程有机的结合在一起， 充分 实现优势、 功能及结构的互补， 才能有效地完成项目的目 标， 极大地提升项目整 体效果。 2 . 2 . 2 集成化管理的必然性 工程项目的复杂性和业主知识的局限性决定了业主必须借助于外部力量完 成项目。由于专业化分工， 一个工程项目 需要多个不同的独立单位参与。 各单位 以自己拥有的专业知识为基础为项目的实施提供服务， 他们之间有着复杂的约束 和依赖关系。但是由于各单位的相互独立性决定了它们之间不可能像制造业的 c i m s ( c o m p u t e r i n t e g r a t e d m a n u f a c t u r e s y s t e m ， 计 算机集成制造系统) 那样 在一个企业内部进行纵向的集成管理， 这必然加大了项目 管理的难度， 要求更多 的相互理解与合作。 工程项目的不可逆转性决定了工程项目管理的全面性和科学性， 即在管理一 个项目 并为其配备资源时，必须以总体效益的提高为标准，做到在数量、质量、 效率等方面的整体优化。 因此在进行项目 管理时， 要应用系统管理的思想， 对问 题进行全面的分析，了解内部与外部的联系和矛盾， 统筹兼顾， 做出 适当的安排 和处置， 才能取得令人满意的结果。 所谓系统是指为了实现某种目的， 由某些相 互联系和影响的部件集合而成的有机结构 。 系统具有整体性、 相关性、 结构性、 动态性、目的性和环境适应性等特征。系统思想就是从总体目标出发考虑问题， 强调局部利益服从总体利益， 根据目 标分清系统的界限， 从而实现总体目 标的优 化。 在项目 管理过程中必须应用系统的思想， 全盘考虑各种可能出现的情况，识 别各种可能存在的缺陷和潜在的问题。 目 前的工程项目 管理方式存在许多的缺点， 已经不能很好地适应现代工程项 目的需要。 现有的项目 管理系统是由一系列相互分离的合同构成的交易关系， 主 0黄麟雏， 李继宗. 系统思想与方法，1 9 8 4 第 2 章 4 d的研究与应用 的过程。 这就使得集成体具有复杂的特性， 对集成体的管理和控制也就不能局限 于单一僵化的方法，而需要运用创新性的思维。通过发挥人的创造力和主动性， 巧妙地将最合适的要素实行整合集成， 充分发挥其最大化的优势功能， 并进而获 得优势聚变放大的效果。 集成是构造系统、 尤其是构造高级系统的途径和方式。 在高科技竞争日 趋激 烈的今大， 由于技术开发成本越来越高， 难度越来越大， 项目都必须走集成之路， 使项目的活动、 资源、 组织等要素通过主动的寻优过程有机的结合在一起，