基于业主BIM的大型机场项目协同管理方法研究

近年来,BIM技术在建筑行业得到了广泛的关注与应用,其在工程建设管理中的作用逐步体现,特别是在一些大型工程项目的建设管理中发挥了重要作用。大型机场作为一种特殊的大型工程项目,在国民经济建设发展及国防安全中占据着重要的地位。与其它基础工程项目相比,大型机场工程项目的建设管理具有施工规模大、施工工期长、建设与管理技术含量高、涉及人员专业多、建设施工质量要求高等特点[1]。
早期机场项目建设管理的方式主要依靠纸质表单进行信息的传递与存档,实际中还存在着口头传递信息的原始方式。这种方式容易造成建设项目中信息的丢失、遗漏、混乱,给大型机场项目的建设管理带来极大的障碍。这种方式的直接后果就是管理粗放、效率低下、质量无法保证。随着信息技术的普及,信息化管理平台应运而生,在一定程度上解决了上述问题。国内已有较多的信息化工程管理平台,且在多个工程项目上已有广泛应用[2],并有研究将BIM与传统的工程项目管理平台相结合,基于BIM技术开展工程项目建设管理工作[3]。但多数信息化平台是设计、施工、咨询等参建单位的内部平台,而不是业主的项目管理平台,没有考虑业主的管理诉求,无法满足业主对大型机场项目建设管理需要[4]。
本文以广州白云机场T2航站楼工程项目为研究对象,针对项目参建方多、管理环节多,管理业务复杂等问题,从业主管理的角度,研究基于BIM的工程项目多方协同管理方法,研发基于BIM的大型机场项目协同管理平台,阐明BIM技术在大型机场项目多方协同管理中的价值。

一  大型机场工程项目业主BIM概述
业主BIM与设计单位、施工单位的BIM技术应用存在本质的区别。业主BIM的出发点是工程项目质量、安全、进度、投资、合同等管理需要,而不是设计、施工过程中的具体BIM技术应用,项目具有以下特点:
1.规模大:大型机场项目包含飞行器停靠场地、维修场地、航站楼、地面交通运输等多个专项,占地面积大,需要高效的协同管理工具系统管理各专项建设;
2.周期长:一般情况下,一个大型机场项目从场地施工到竣工交付需要3-5年时间,需要建立一套高效的管理方法,保证数据、资料、信息等在全过程的有效传递;
3.专业多:大型机场项目建设涉及到建设单位、设计单位、施工单位、咨询单位等多个单位,以及土建、机电、设备、民航专业等不同的专业,涉及的人员更是数不胜数,需要建立一种高效的协同管理办法,统筹各参建单位、各专业、所有人员的相关工作;
4.质量高:大型机场是高密度的人口聚集区,质量安全是工程建设的重中之重,建立一套高效的质量安全协同管理办法,为施工、监理、质检、业主等单位提供高效的协同工作环境,是解决这一问题的有效手段。
二  多方协同方法研究及平台开发
实现大型机场项目高质量建设管理的核心在于协同,各单位之间数据的协同、信息的协同、业务的协同。BIM技术的优势在于项目建设的全过程信息都可以依附于BIM模型进行存储和管理,为大型机场项目的协同管理提供技术和数据基础[5]。BIM技术在大型机场项目建设管理中的主要协同价值如下:
1.BIM三维可视化实现各参建单位的高效协同沟通。传统的项目设计、施工建设主要以二维CAD图纸为主进行沟通协调,二维表达不直观,给项目各参建单位的沟通协调带来较大困难。BIM技术通过三维模型极大降低了沟通成本,提高了业主与各参建方之间,以及各参建方之间的协同工作效率[6];
2.BIM参数化实现各环节数据的关联与整合。BIM模型的价值在于依附于构件存在的非几何信息,包含面积、尺寸、质量、施工、进度、性能等多种工程建设的专项信息,并且实现多阶段、多专业、多参建方、多环节的数据关联和共享[7]。各参建单位实现数据的高效协同和共享,业主利用信息集成和分析结果进行科学决策,极大提高项目管理效率;
3.BIM+信息化管理平台创建协同管理环境。传统的信息化平台在一定程度上实现了协同管理,建立的信息流、业务流,但其管理仍然以传统的表单和业务流为主。基于BIM的协同管理平台,建立了一种新的数据组织方式,优化出新的业务管理流程[8]。
基于上述理论研究和全生命周期的管理理念,采用B/S架构形式研发基于BIM的大型机场项目多方协同管理平台,平台的主要功能体系如下图所示。

图1  基于BIM的大型机场项目多方协同管理平台
BIM协同管理平台包含项目信息、项目前期、项目勘测与设计、项目招投标与合同、项目现场管理、项目验收与移交管理、项目管理工具等主要功能。本平台的研发充分利用了BIM技术的优势,充分考虑BIM技术的协同管理价值,系统功能基本覆盖了大型机场项目建设的主要管理业务,并与BIM模型进行有效整合,为各参建单位创建了信息化的协同工作环境,有效满足了业主对大型机场项目的协同管理需求。
三  基于BIM的多方协同管理实践
本文以广州白云机场T2航站楼项目为实践对象,研究BIM技术和BIM协同平台在项目建设管理中的价值。白云机场T2航站楼项目位于白云区人和镇白云国际机场航管楼北侧,建设内容包括主楼、东五指廊、东六指廊、西五指廊、北指廊及相关配套设施等,总建筑面积近66万平方米,建筑高度约45米,建筑层数为地上四层,另外配套建设22万平方米的交通中心及停车楼,实现民航、城轨、地铁、高速路等多种交通工具的无缝对接。本项目体量大、建设专项多、协同环节多,BIM技术和协同管理平台在本项目中给业主管理带来的价值主要体现在以下几点:
(一)设计阶段的BIM协同管理
项目设计是项目建设的源头,设计阶段的高质量管理可以有效保证施工阶段的工程质量。BIM协同管理平台采用最新轻量化渲染技术,在平台上实现BIM模型的轻量化,方便各参建单位快速浏览、高效沟通,如图2所示。各参建单位可在轻量化的BIM模型中快捷查询模型场景树、快速定位构件查看构件属性,支持快速添加批注/讨论,附件文档等相关信息,并支持视图存储,实现各参建单位基于同一视图的协同工作。

在大型机场项目建设中,整体模型由若干个BIM分区模型组成,分区模型又是由相应的土建、机电、钢筋等专项模型组成。本文根据白云机场T2航站楼项目的特点,创建相应的BIM模型树,将所有模型以树的形式进行管理,各参建单位通过选择相关模型做到快速定位操作,提高了协同效率。业主和各参建方基于BIM协同管理平台的轻量化模型进行设计方案管理,在轻量化模型上进行问题标注、问题共享,相关的设计问题推送给相应的责任单位和责任人。
(二)现场实施的多单位人员协同管理
项目现场管理是项目全生命周期中最为复杂的阶段,其中尤以人员的管理最为重要。本文研究基于BIM的现场实施人员管理方法,并基于BIM协同管理平台进行实现。在项目出入口安装人脸识别考勤系统,系统数据与BIM协同管理平台进行对接。通过在现场和穿戴设备中安装传感装置,实现各现场施工人员的现场轨迹跟踪,并在BIM模型上进行展示,实现现场施工人员的精确当管理。
为实现现场人员的精细化管理,研究现场实施人员的统计分析方法。BIM协同管理平台支持按工种、按单位、按时段、按姓名等多种形式的统计分析,通过深入的统计、分析、汇总等工作为业主的管理提供数据支持,如图3所示。通过人脸识别考勤和现场活动轨迹跟踪,BIM协同平台实现了现场实施人员的实时、精细化管理,为业主对各单位的人员管理和各单位之间的人员协同提供了新的手段和方法。

(三)可视化的多方进度协同管控
基于传统的工程进度管理方法,研究基于BIM的可视化多方进度协同管理方法。传统的项目实施进度与BIM模型进行关联,结合BIM的三维可视和模拟功能实现进度的可视化管理。在此基础上,研究基于BIM的实际进度与计划进度的对比分析方法,以及自动化进度预警算法,在实际项目实施过程中根据不同的进度管控粒度,实现施工进度的可视化管控和自动化预警。

在项目实际建造过程中如图4,利用计划进度BIM模型进行施工BIM进行模拟,支持区域过滤、时间过滤,利用不同的颜色区分正常、超前、计划、滞后等进度信息。根据不同的颜色生成预警信息,并将预警信息推送给相关责任人,实现进度的自动化预警管理。BIM协同管理平台以简单易懂的形式和精确的算法,实现业主对工程项目施工进度的全面掌控和精细化管理。

(四)现场安全的多方协同管理
大型机场作为重要的城市公共基础设施,对项目的质量、安全有较高要求,在项目施工过程中,项目的安全文明施工管理同样是重中之重。本文研究基于BIM的安全问题协同管理办法,支持现场安全问题的24小时全天管理,现场安全问题通过BIM管理平台的移动端上传,并在平台中形成督办,最终形成现场安全问题的闭环管理(图5)。

BIM协同管理平台支持现场安全问题的统计分析,实现按单位、按施工阶段、按时间段、按问题类型等进行统计、汇总、分析,分析结果为业主和各参建单位的建设管理提供数据支持。BIM协同管理平台为各参建单位提供协同工作环境,各参建单位基于BIM协同管理平台对安全问题进行整改督办,并在平台上进行留痕,为业主对现场安全问题的高效管理提供了新手段。
(五)可视化的多方协同在线变更管理
工程变更是工程项目业主单位关注的重点,变更一方面会带来工期延误,另一方面增加项目成本。BIM管理平台针对白云机场T2航站楼项目的变更业务管理需要研发了变更管理模块,首先提供基于BIM模型的可视化多方协同洽商环境;其次支持在线审批,提高变更业务效率;最后,平台实现每条变更业务的全过程记录,彻底改变了变更无法跟踪、变更事项不直观、变更审批时间周期长、变更统计靠人工录入、事后的变更资料零散存储等问题,极大提高工程项目变更业务的管理效率。
BIM协同管理平台支持按单位、按时间段、按工程阶段等多种形式的变更业务统计分析,如图6,统计分析结果为业主和各参建单位提供决策支持。基于BIM的变更管理方式,改变了传统的工程变更形式和管理方式,为后期的工程项目竣工、工程款结算、项目成本管理带来极大的便利。

四  总结
本文从业主管理的角度,探讨BIM技术在大型机场项目建设管理中的价值。经过多年的实施与探索,BIM技术的专业化分工逐渐显现,其在管理中的价值不断得到关注。在本项目中,业主管理BIM有明确的管理诉求,包括项目的质量、安全、进度、投资等维度,与设计单位、施工单位的技术BIM应用存在本质的区别。BIM技术对业主管控的最大价值在于协同,传统的、孤立的、单向的管理方式得到优化,基于BIM的高效、协同、互联的大型机场项目管理新模式逐渐形成。
在基于BIM的多方协同管理方法研究基础上,研发BIM协同管理平台,为大型机场项目的各参建单位提供协同工作环境。在白云机场T2航站楼项目建设过程中,BIM协同管理平台在设计BIM协同、现场人员管理、进度管理、安全质量管理以及变更管理等方面发挥了重要的作用,有效提升了项目管理的效率以及各参建单位之间的协同。相对于传统的工程管理平台,基于BIM的协同管理平台在管理业务的可视化、管理业务的数据流、各参建单位间的协同效率等方面有了极大的提升。BIM协同管理平台的研发致力于大型机场项目的全生命周期管理,在后续其他工程项目建设过程中,将继续对BIM的业主管理价值进行挖掘,将BIM技术和BIM协同管理平台在大型机场项目业主管理方面的价值最大化。

参考文献
[1]陈继平.机场工程项目管理模式研究[J].科技风,2015, (14):159.
[2]李青蓝.北京新机场工程项目管理系统的设计[J].中国科技信息,2015, (15):145-146.
[3]张云超.基于BIM技术的大型复杂项目协同管理平台研究[J].建筑施工,2016, 38(10):1479-1482.
[4]饶平平,梁晓东,徐明,等.基于BIM的施工信息管理平台的应用[J].土木建筑工程信息技术,2017, 9(3):96-103.
[5]余军,刘占省,孙佳佳.基于BIM的首都机场急救中心专项管理平台研发与应用[J].建筑技术,2017, 48(9):976-979.
[6]王凤起.BIM技术应用发展研究报告[J].建筑技术,2017, 48(11):1124-1126.
[7]陈锋.基于BIM技术的项目协同管理平台的实践[J].中国住宅设施,2017, (2):62-64.
[8]张城俊,业主方的BIM技术应用分析[J].科技创新与应用,2018, (1):154-156.
—作者信息—
杨磊,广东民航机场建设有限公司