施工阶段BIM模型协同管理的组织设计

(1)施工阶段BIM协同方法

①建立BIM组织结构和系统使用制度

建立基于BIM的管理体系,项目相关单位(业主方、监理方、咨询方、分包方等)纳入平台统一管理,明确岗位、工作职责;统一建模、审核、深化、设备、维护等标准;制定并规范BIM应用各流程;监理例会制度、检查制度等。

需要说明的是,尽管BIM应用价值最大化的理想状态是所有项目参与方都能够在各个层次上使用BIM,但是必须同时看到BIM应用的另外一些特点:由于BIM技术推广初期受各种条件的限制,BIM应用的各个层次不是能一步到位的,也不需要一步到位;BIM应用既不需要在一个项目里实现各个层次,也不需要一个项目的所有参与者都同时使用;项目参与方中有一个人使用BIM就能给项目带来利益,只进行某一个层次的应用也能给项目带来利益。施工BIM应用宜覆盖工程项目深化设计、施工实施、竣工验收与交付等整个施工阶段,也可根据工程实际情况只应用某些环节或任务。

项目成员的职责并不会因为BIM而变化,但成员之间的关系和工作方式却会发生变化,甚至可以是很大的变化。例如,传统的项目成员之间更在意各司其职,各自都有自己的工作目标;采用BIM技术后,更重视协同作业,把项目的成功作为成员共同的目标。而且由于BIM技术的跨组织性,使项目成员的工作不再是按顺序进行的,更多的工作可以并行开展。应用BIM的目的不是为了使工程项目的建设工作更复杂化,而是为了找到更好地实现项目建设目标的办法,高效优质完成工程项目,满足建筑业客户的需求。

②构建施工BIM协同平台

要建立基于互联网的BIM模型数据存储和交换方式,其中,BIM模型数据存储和交换有文件方式、API方式、中央数据库方式、联合数据库方式(Federated Database)、Web Service方式等,在上述方法里面,前两种方式从理论上还可以在非互联网的情形下实现,而后面三种方式则完全是以互联网为前提的。例如,美国BIM标准关于BIM能力成熟度的衡量标准中根据不同方法划分为十级成熟度(其中1级为最不成熟,10级为最成熟)。其中,在十级BIM实施和提交方法中只有1～2两级属于单机工作方法,3～4两级属于局域网工作方法,而5～10级都属于互联网工作方法;互联网应用的水平越高,BIM的成熟度也越高。

在互联网的基础上,施工企业应构建企业级/项目级BIM协同管理平台。尽管BIM技术推广的初期,很多企业是选择单项目、使用单机的BIM软件(或在局域网内协同共享)作为试点进行BIM应用,这种单机(或局域网)的工作方式、单项目的BIM应用模式无法发挥BIM模型可以把项目全生命周期所有信息集成为多维度、结构化数据模型的能力,随着BIM技术的深入应用,企业总部集约化管理模式将取代项目部式管理模式,成为主流的管理模式,构建企业级BIM协同管理平台是BIM发展的方向,项目各相关方在施工BIM协同管理平台中协同工作、共享模型数据。

企业级BIM协同管理平台必须具有以下模块:权限管理模块可以实现人员信息录入、信息管理和操作授权;信息集成功能可以实现图纸、资料、照片等施工资料的上传并与模型构件相关联;数据分析模块可以快速分析阶段性人材机数据、多工程造价数据并对数据进行统计、汇总、报表设计;图形模块可以实现虚拟建造演示、可视化沟通交流技术问题、可视化技术交底等功能;各相关方应根据BIM应用目标和范围选用具备相应功能的BIM软件。管理系统及其配套客户端软件具有强大的信息采集、集成和数据分析功能。

与设计阶段的协同平台构建不同,设计阶段协同平台管理的是不同专业设计师正在建立(设计)的项目模型,需要强大的图形编辑功能;而施工阶段协同平台管理的是已经经过深化设计、专项方案制定和优化后的施工过程模型,不再需要经常修改模型(有设计变更时在设计软件中修改模型,在施工协同平台更新修改后的模型即可)。构建BIM协同平台的目的是为了共享经过深化设计的施工工作模型,平台的使用人员是以用模和集成施工阶段信息为主,系统用户可以通过客户端软件在模型中插入、提取、更新和修改信息,以支持和反映其各自职责的协同作业。系统客户端软件不需要模型编辑功能,需要的是与模型构件相关的信息编辑功能、数据分析功能和图形(施工工艺)显示功能,包括上传与施工模型匹配的图纸资料、施工过程中产生的材料、设备、施工技术资料、现场质量、安全资料等信息并与模型关联,进度数据与模型关联,通过PC端、平板电脑、智能移动终端等可以实时上传和调取数据。

(2)施工BIM协同应用流程

具体到施工BIM协同应用流程方面,宜分贯穿施工全过程的整体流程和不同专业、不同阶段、不同层级的详细作业流程等几个层次编制^[10]。

①在设计贯穿施工全过程的BIM整体应用流程时,宜描述不同专业、不同岗位在整个施工过程BIM应用之间的顺序关系、信息交换要求,并为每项BIM应用指定责任方。例如,施工BIM应用整体流程图,如图8-8所示。

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图8-8　施工BIM应用整体流程图

②在详细流程中,宜描述BIM应用的详细工作顺序,包括每项任务的责任方,以BIM应用流程图形式表达BIM应用过程、定义BIM应用过程中的信息交换要求;明确BIM应用的基础条件,本书以深化设计BIM应用流程、基于BIM技术机电管线优化流程图、基于BIM技术资料管理流程图(图8-9、图8-10)为例,举例说明各项施工过程BIM应用流程设计的方法。

图8-9　施工阶段深化设计BIM应用流程

图8-10　基于BIM技术机电管线优化流程图

施工BIM协同管理的组织与流程设计,要明确项目相关各方的施工BIM应用责任、技术要求、人员及设备配置、工作内容、岗位职责、工作进度等。各相关方应基于BIM应用策划、建立定期沟通、协商会议等BIM应用协同机制,建立模型质量控制计划、规定模型细度、模型数据格式、权限管理和责任方,实施BIM应用过程管理。

(3)组织与合同结构的变化

前面讲述了基于BIM的工作流程,强调了项目参与方早期介入项目会给项目带来很多收益。所有类型的承包商应用BIM都会获得比使用二维图纸更多的收益。所有项目团队一起讨论项目的可建造性、成本、施工计划等会使项目的受益惠及所有的参与方。这种基于BIM的集成化协同工作的工作方式将会在未来得到广泛应用。

当然,新的组织方式需要新的合同来鼓励项目团队间的紧密合作和信息共享,并共同分析协同工作所带来的收益。同样,新的合同中将重新定义风险的承担方式与收益的分配方式,因为提高协同工作的水平需要各方在时间上进入项目更早,因此收益也需要和传统的方式有所区别。一些思想先进的业主已经在有些项目上开始试用新的合同。详见第七章(7.3.4节)的内容。

美国总承包商协会2006年出版了《承包商应用BIM指导手册》(AGC 2006),报告是根据美国承包商应用BIM的第一手经验撰写的,报告比较了承包商使用二维图纸转化成三维模型与直接从设计方那里继承的3D模型在应用效果上的区别。该报告指出熟练的建模人员可以用1到2周的时间帮助承包商将设计方案由2维图纸转成3D模型,费用大约为施工成本的0.1%到0.5%。在管理责任方面,该报告指出:不管是用二维图纸进行设计还是用BIM进行设计,项目各团队所需要承担的责任并没有发生变化,关键的问题是各方能理解信息模型的内涵并能正确使用其中的信息。

该报告还提出:承包商需要注意的是项目建设过程中的协同工作并不是应用BIM附加的任务,不管在什么时候,它都是工作中的核心任务。现在,BIM的应用可以加强这种合作,如果应用得体,它将会减少项目的成本和时间。问题的关键不在于是否需要应用BIM,而是在多大程度上应用它。基于BIM的合作可以加强项目各方的交流和沟通,减少项目的风险,承包商有义务对各种应用过程进行评价并将评价结果以定量的方式通知业主和设计方。

作为施工阶段的主要协调人,总承包商有责任在施工阶段鼓励各分包商应用BIM,并为他们提供便利条件。恰当和合同语言能够鼓励信息的开放和共享,因此需要在这方面进行进一步的研究。但新的合同语言并不会改变各方之间的关系和所需承担的责任。举例来说,如果设计方同意了某一方提出的电子文件,但这份文件中本身有错误,那么设计方所需要承担的责任和他同意纸质文档的责任没有任何区别。

尽管该报告没有提出应用BIM所需要的具体的合同变化,但它提出各方共同工作的基础应该是BIM模型,这就意味着各方都需要访问模型并对自己完成的模型部分负责,该报告指出模型应该能够跟踪和记录所有的更改记录。