基于BIM的工程项目管理信息系统设计构想

基于BIM的项目管理信息系统的设计构想随着全球化、知识和信息时代的到来，信息日益成为引领全球经济的基础。在现代信息技术的影响下，现代建设项目管理已经转变为项目信息管理1。传统的信息交流方式远远不能满足现代大型工程建设的需要。在实践中，许多索赔和纠纷最终都是由不正确或不完整的信息传递造成的2，3。如何为工程项目的建设创造一个完整的沟通协调环境，提高工程项目的建设效率，已经成为国内外工程管理领域一个非常重要而迫切的研究课题。目前，在信息系统的理论研究中，国内绝大多数研究集中在整个系统框架的理论研究上4。中国建筑业的信息化充其量只是为建设项目管理过程提供了一些工具，但并没有给中国的建设项目管理带来根本性的变化。国外的项目管理信息系统是高度集成的，但它们只是几个施工过程信息和功能的集成，并不是完全集成的项目管理信息系统，如图1所示。近年来，建筑信息模型作为建筑信息技术的一个新的发展方向，已经从一个理想的概念发展到今天的应用工具，给整个建筑行业带来了许多机遇和挑战。1.基于BIM的项目管理信息系统总体构想1.1建筑信息模型建筑信息建模(BIM)是指在开放的工业标准下，设施的物理和功能特征以及相关项目生命周期信息的可计算或可计算表达。BIM基于三维数字技术，采用通用标准，主要是IFC(行业基础类)，将建设项目的各种相关信息集成到工程数据模型中5。作为一种新的计算机软件技术，BIM已经从计算机辅助设计扩展到更多的软件项目领域，如项目成本和进度安排，也有潜力为设备管理服务。建筑信息模型为建筑行业的软件应用增加了更多的智能工具，实现了更多的功能流程。通过使用新的工具，设计者改变了以前方案设计的思维方式。由于新的图纸信息，承包商改变了传统的操作流程。另一方面，由于使用新的信息协调技术，管理人员已经改变了一系列任务的分配方法，例如前后工作时间表和人员安排。在实际应用中，BIM信息技术可以帮助所有项目参与者提高决策效率和正确性。例如，建筑设计可以从三维角度考虑和优化建筑内外的平面。施工单位可以将参数化的混凝土类型、钢筋等信息贴在墙上，准备和储备水泥等材料。物业单位可以用它进行可视化物业管理等。基于BIM的项目系统可以使信息在网络环境中即时更新，并提供访问、添加、更改、删除等操作，使项目系统的建筑师、工程师、施工人员、业主、最终用户等相关用户能够清晰、全面地了解项目的现状。在建筑设计、施工和后期运营管理过程中，这些信息可以加快决策进度，提高决策质量，降低工程成本。1.2基于BIM的项目管理信息系统优势分析传统的建设项目管理信息系统，由于项目管理涉及的单位和部门数量庞大，信息输入只能停留在部门或单个项目的界面上，这往往会导致滞后现象，并且很难将整个项目及时传递给彼此，这阻碍了整个项目的信息收集，不可避免地形成信息孤岛现象6。基于BIM的项目管理信息系统不仅具有传统管理信息系统的特点和优势，还能满足以下要求：(1)综合管理要求。随着总承包模式的不断推广和应用，人们越来越重视项目的综合管理。与此同时，对管理信息系统的要求越来越高。例如，将项目的目标设计、可行性研究、决策、设计和规划、供应、实施控制和运营管理集成在一起，形成一个集成的管理过程。项目管理的各种功能，如成本管理、进度管理、质量管理、合同管理和信息管理，被整合成一个有机的整体。(2)生命周期管理要求。寿命管理的概念要求工程项目的建设和管理应在一个考虑到工程项目全寿命过程的平台上进行。工程项目建设中的各种问题应在工程项目的整个生命周期中综合考虑，以优化工程项目的总体目标。体现在管理信息系统的建设上，即管理信息系统的建设不仅仅是为了项目的实施过程，还应该考虑项目完成后管理信息系统在企业运营阶段的应用，这样不仅可以满足业主的实际工作需要，还可以为业主、最终用户、承包商、分包商、监理机构、施工人员等提供一些后期汇总数据。2.基于BIM的项目管理信息系统的体系结构和功能2.1项目管理信息系统建设系统采用浏览器/服务器结构。用户可以通过网络浏览器访问广域网来共享信息。大多数交易是通过服务器端实现的，数据可以通过终端、服务器和终端之间的网络连接实时传输和集成。该系统架构分为三层：操作层、应用层和数据服务层，如图2所示。第一层是操作层，也称为用户界面，面向最终用户群(包括业主、设计单位、总承包商、分包商、施工人员、最终用户等)。)通过Http网络协议进入系统并在网络许可范围(专线、虚拟专用网，甚至整个广域网)内进行相关操作，经过身份验证和相应的操作权限授权。第二层是应用层，在应用服务器上加载管理信息系统应用程序，通过中间件接收用户访问指令，并将处理结果反馈给用户。第三层是数据服务层，通过中间件的连接，负责翻译和处理与数据处理相关的指令，如读取、查询、删除、添加等操作。其中，数据流同步触发器是实现BIM的重要组成部分。当系统数据库被实现时，触发器是加载在数据库的所有数据表空间上的应用程序。有了这个组件，任何操作指令(如检索、添加、删除等。)可以通过同步触发器集成由前端应用程序发布的，然后反馈给相应的操作用户。在通用信息管理系统中，由于组件不用于集成所有数据库的数据，系统无法提供每个数据。2.2项目管理信息系统模块及其功能基于项目集成和全生命周期管理的概念，项目管理信息系统分为9个模块，如图3所示。(1)项目前管理模块。主要是保存和维护以前规划形成的文件，提供查询功能。(2)项目规划管理模块。在这个模块中，最重要的是编码系统和WBS。编码系统一旦确定，就不能改变。每个作业的代码都是唯一的，一个代码代表一个作业。在项目管理过程中，网络分析、成本管理、数据存储、分析和统计都是通过代码来识别的。代码设计对整个项目计划和管理系统的运行效率有很大的影响。(3)投标管理模块。对于工程招标，只需模拟相关招标法律规定的程序即可。此外，投标管理应以项目计划和采购的时限为基础(4)进度管理模块。该模块的主要组成部分包括工期目标和施工总进度、单位施工进度、分部(分项)施工进度、季度和月度(旬)作业进度等。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。项目总投资确定后，按每个子项目和项目实施的每个阶段进行投资分配，编制施工概算和预算，确定计划投资，以控制项目进展过程中每个子项目和每个阶段的实际投资支出，确保项目投资目标的实现2。为实现这一目标，建立了投资控制模块。投资控制模块可用于制定投资计划，提供实际投资支出信息，动态跟踪比较实际投资与计划投资，分析项目投资趋势，为项目经理采取决策措施提供依据。同时，还应具备提供投资控制的分析方法，如S曲线法和香蕉曲线法。(6)质量管理模块。质量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。以验收为核心流程，通过标准化管理实施，主要通过各种质量文件的分类管理实现。质量控制模块用于控制和管理设计质量、施工质量和设备安装质量。其功能是提供工程质量信息。此外，还提供了质量控制的分析方法，如帕累托图法、因果分析法等。(7)合同管理模块。项目合同管理是对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。合同控制信息包括：合同当事人、标的物、数量和质量、工期、价格或报酬、履行地点、期限和方式、违约责任、风险分担、争议解决等。相应的操作可以通过不同的集中部门进行。其中，变更管理子模块是合同管理模块的重要组成部分。(8)材料和设备管理模块。根据项目的不同阶段和状态，针对输入和输出调用管理特定的材料和设备，并采用相关的分析方法，如作业成本法。(9)运行后评估管理模块。它主要反映项目运营后的情况，也汇总反映项目整体管理的数据，为业主、最终用户、承包商、分包商、监理机构、施工人员等提供一些后期汇总数据。3.基于BIM的项目管理信息系统的运行基于BIM模型的项目管理信息系统的运行是用户通过局域网(甚至整个互联网范围)向系统服务器发送查询、信息变更等运行请求。系统根据用户所有权限的定义以及操作模式和用户权限的不同，将用户从项目早期到检索时间点所需的所有相关项目信息进行整合。如图4所示，系统应用服务器以文本和2D或3D绘图的形式组织界面，并将反馈集成到用户的相关操作中。基于BIM模型的信息管理系统在项目整个生命周期中的具体操作如下：(1)项目的前期和规划阶段。在此阶段，项目前期管理模块和项目规划管理模块主要用于形成系统中的三维模型。前期参与各方可以对三维模型进行各种模拟测试，然后进行可行性判断和修改设计方案。通过数据的集成和共享，最终可以得到理想、准确的工程三维模型、初步文件和图形设计图纸等一系列结果。(2)项目招标阶段。现阶段，招投标管理模块主要用于进行一些基于开放网络的操作。项目前期形成的一批成果将适当公布，并组织公开招标。在一定程度上，投标单位可以避免因投标单位对项目的误解而造成的成本和时间损失，也可以避免一些串通、权力寻租等行为。投标人还可以从这些公开的整合文件中提出合理、准确的投标方案，各方可以在公平、合理的平台上投标。最终的投标文件在系统中发布后，将投标文件输入到系统中，形成有效的电子文件，生成项目合同的基础，并相应地生成一系列合同文件，如项目的总合同。投标过程中信息流状态的变化如图5所示。(3)项目建设阶段。在这个阶段，质量、进度和投资控制模块被用来有效地控制所有系统模块(此时，所有系统模块都将参与操作)。在这个过程中，随着项目的进展，一系列的系统文件如各种合同文件、材料采购和转移记录、合同和项目设计变更记录、施工进度、投资分析图表等。将会生成。在有效的系统使用范围内，参与项目的各方可以随时调用权限范围内的项目集成信息，可以有效避免因项目文件过多而导致的信息不对称的发生。(4)项目运行阶段。在运营和管理阶段，主要使用后期运营和评估模块，该模块能够及时提供关于建筑物使用、占用和维护记录、财务状况等综合信息。使用系统、物业管理承包商、最终用户等提供的这些实时数据。还可以对项目做出准确的运营决策。4.结论建筑信息管理是建筑工程信息技术史上的一项创新。通