大型建筑群体数字化协同管理的机遇与挑战

1.基于BIM技术的大型建筑群体数字化协同管理平台研究

制定标准与导则,开展保障体系和项目研究工作机制,有助于建立信息模型、管理信息模型,以及促进平台使用者之间的沟通与共享,是成功推行数字化协同工作与管理的重要因素。

(1)大型项目群体BIM应用标准与保障体系研究。根据大型项目群体的工作特点,由业主方统一制定硬件架构体系、网络拓扑结构及软件应用体系框架标准,同时依据项目群体各协同单位的专业特点开展统一的数据格式、数据交换、数据汇集及数据应用的协同管理保障体系的研究,使各协同面的数据能在统一技术框架中基于BIM技术基础进行碰撞整合,制定工程项目与课题相结合的工作机制(图1-2)。

图1-2　技术路线图

(2)大型项目群体各参与单位基于BIM的协同工作机制研究。研究包含项目各阶段参与单位角色与责任的定义,并基于BIM模式进行工作分解;项目决策过程、实施过程(设计准备、设计、施工和物资采购、监理等)和运营过程的工作流程定义和项目管理机制;大型项目群体中不同业主、不同工程的协同工作模式。

(3)基于BIM的大型项目群体数字化管理协同平台研究。以现有大型项目群体数字化管理平台(如基于GIS的管理平台、基于工作流的管理平台等)为参考,研究将BIM技术与现有管理平台有机融合,形成面向建设单位、设计单位、施工单位、材料供应单位以及其他各相关组织与部门的协同平台体系,研究如何通过BIM技术的引入更进一步强化可行性研究、设计、招投标、维保等各阶段的工作,在BIM与相关技术融合的体系架构中使各建设协同面高效互动及管理协同。

(4)基于BIM的智慧化绿色园区数字化运营模拟平台。以后世博央企总部基地大型项目群BIM信息为基础,提炼模型数据中的运维元素,将其作为管理对象集,在建设期内形成能与设计模型交互的运营组态验证平台,通过加载相关绿色、智能化标准规范体系的规约,进一步验证现有方案的实效性,以便及时调整,同时,与模型数据交互的接口在过渡至运营期内将接收实时数据,实现真实运维模型数据的便捷,实现该平台长效使用机制,使其在服务于建筑生命全过程中做到信息内容的增值,也为全生命周期内园区的高品质管理提供稳定基础。

2.超大项目群数字化多元投资管理

(1)超大项目群数字化投资分摊与控制管理。针对目前后世博央企总部基地地下空间工程的投资主体多、各投资主体对费用分摊原则存在争议这一特点,研发并建立基于建筑信息集成模型的空间管理系统。利用建筑信息集成模型空间管理技术,准确地对各投资主体单位所占工程量及费用进行分摊,使每个数据的准确性、每笔费用分摊的合理性都有据可查,有理可循,最终解决投资分摊难问题。利用基于建筑信息集成模型的项目群和企业级投资管理平台,实现多元投资项目群的投资控制和投资分摊管理;实现项目群工程量、造价的准确快速统计,有效控制造价;实现对过程中签证、变更等资料的快速创建,方便在结算阶段追溯;高效准确拆分不同投资主体、不同楼号的投资完成量。

(2)超大项目群工程量与造价数据共享研究。以三维模型信息集成技术为核心建立工程项目的造价数据共享平台,所有管理人员可以根据权限通过互联网实现远程随时随地根据楼号、时间、工序、区域等多个维度查询项目的工程量、造价数据信息,使材料计划、成本核算、资源调配计划、产值统计(进度款审核)等信息,及时准确地获得基础数据的支撑。数据与图形形成关联关系,对有争议的问题可以快速反查图形、核对数据。

3.超大项目群非统一设计的协调体系研究与应用

(1)建立基于地理信息系统的动态总体规划管理平台。通过建立统一的硬件架构、网络交互拓扑及应用架构,整合地块的遥感、航测数据及地块内建筑信息模型数据,形成面向整个项目群区块、建筑集合地块及建筑单体对象的多维信息管理平台,使该信息全集平台能为要素分析和管理提供完整而实时的数据支持,实现对该地块的多目标开发和规划,包括总体规划、建设用地适宜性评价、建设方案与规划的协调性评价、环境质量评价、道路交通规划、公共设施配置等。同时,平台通过与各协同面的实时交互接口,实时获取各协同面的更新信息,通过规划信息与实时实施、管理信息的碰撞,形成规划与进展跟踪的动态同步平台,使超大项目群各建设单位规划设计能在异步推进中避免彼此的冲突。(www.xing528.com)

(2)超大项目群性能模拟仿真设计技术研究。在数字化园区里利用三维模型开展绿色建筑分析技术,并开展一系列性能化分析(日照、抗震、抗风、交通、疏散、火灾、防汛、节能、环境影响分析等)的集成应用技术。通过超大项目群性能模拟仿真分析,在单个项目施工开始之前就将其最优的规划设计方案遴选出来,使项目建成后既对其周围环境产生的不利影响最小,又能实现单体建筑的使用功能最优;在变更发生时能及时体现每一类变更,并进行相应模拟,对变更作出最优决策。

(3)超大项目群公共地下空间全三维设计的技术与应用。BIM技术在地下空间全三维设计的技术应用体系研究中,建模与工程出图高度同步,提高了设计效率和工程质量;多子项、多专业的协同设计技术,三维设计表达及可视化技术,多专业自动碰撞检查功能,实现多专业设计管线综合及优化;净高(楼梯、走道净高、车库净高等)检查技术,逃生路径自动检查技术,技术经济指标自动统计生成技术,报建、报批图纸生成与成果规范化管理技术,实现BIM场地道路设计、土方统计与分析及市政管网管线综合研究,利用BIM模型开展绿色建筑分析的技术,利用BIM模型开展性能化分析(交通、疏散、火灾等)技术。

按照地下空间与上部建筑的工程划分原则、建筑部位及其权属制定工程量分割界面,制定界面分割原则;对分区BIM模型进行精确工程量统计以及输入数据到工程造价软件中的快捷方法研究。

(4)通过现状建模实现场地配套条件的动态模拟与协调。超大项目群包含许多使用功能独立的单体项目,同时也包含了众多服务于多个项目的配套设施,比如市政管网、道路系统以及在施工过程中会用到的物料堆场等。由于项目在从设计、施工到后期运营维护整个生命周期里会出现各种变更,这些变更可能会使原本合理的配套变得需要动态调整,或者会对其周围已存在的或正在施工的建(构)筑物产生阻碍作用。遇到这种情况,可以利用三维协同技术模拟,分析不同的变更方案对周围配套提出的不同要求以及产生的不同影响。通过可视化技术,直观地看到各变更方案一旦实施将会对项目群产生不同影响,从而选择对工期质量投资以及周围环境产生最小负面影响的合理实施方案,实现多子项、多专业的协同。

4.超大项目群非统一施工的协调体系研究与应用

(1)超大项目群施工进度模拟。超大项目群单体项目数量多,项目信息量巨大。一旦进入大规模施工阶段,使用传统项目管理手段很难了解并控制整个项目群的总体进度。当个别项目遭遇到施工过程中的困难点、新工艺或突发状况时,进度极易失控;特别是一旦项目建设需要占用公共空间和公共资源,更会影响到整个园区的建设进度控制。

通过建立建筑信息平台,编制项目四维(三维+时间)模型进度计划,并利用可视化技术模拟关键工序和相关工艺,各项目建设方及其他参与方可以形象直观地预先了解到施工可能的推进过程,增强对项目进度的把控。通过收集实际项目施工信息资料,并及时更新到协同管理平台,项目管理方可以实时跟踪检查,发现偏差进行诊断并及时采取纠偏措施。在施工阶段可以通过虚拟建造减少现场施工返工,提高施工效率。对于园区道路、管线、场地等公共资源的管理,更需要运用约束理论和关键链进度控制方法,建立信息协同机制并落实到协同平台中,有效降低乃至规避由于单体项目侵占公共资源而影响到园区总体进度的重大风险。

(2)施工过程中变更管理策划。建筑信息模型技术能增加设计协同能力,更容易发现问题,从而减少各专业间冲突。建筑信息模型技术可以做到真正意义上的协同修改,大大节省开发项目的成本。建筑信息模型技术改变以往“隔断式”设计方式,依赖人工协调项目内容和分段交流的合作模式而变成平行、交互的方式。发现单个专业图纸错误的比例较小,设计各专业之间的不协调、设计和施工之间的不协调是设计变更的主要原因。通过BIM应用的协调综合功能可以解决这些问题。

在施工过程中,业主、设计、施工等单位可能会提出变更,但是问题随之而来,比如是否有必要变更,变更之后会不会对其他专业带来影响等问题,通过基于BIM的虚拟施工技术研究,在作出决策前采用虚拟施工演示变更内容,降低了盲目决策带来的损失。而后续一旦变更确定,及时更新BIM模型,保证BIM模型最新,避免了参建各方因图纸版本不同而错误施工,对后续类似工程项目设计和施工提供了理论依据和技术支持。

5.超大项目群非统一施工监督管理的研究与应用

(1)工程监理BIM协同平台。以BIM为核心技术建立工程项目监理管理平台,用于协同建筑工程项目监理过程各参与方以及产生的庞大项目信息。通过对项目实施过程中添加到信息模型中的材料设备信息、工程变更信息、工程实体质量信息验证确认,以及记录监理单位本身工作过程中的平行检测、实测实量等信息,并与设计模型进行比对分析,实现工程项目目标控制的可视化、形象化和数字化。

(2)工程竣工验收BIM应用。通过记录专项验收过程中的实际检测、监测和试验数据,验收视频信息和验收结论,通过记录工程竣工验收过程中有关安全及功能的检验和抽样检测结果信息、观感质量实测实量信息、验收过程的视频信息和验收结论,验证和确认建筑工程是否达到了设计模型所标明的各项要求以及达到的实际进程。

(3)绿色建筑验收BIM应用。建立基于BIM的绿色建筑效能评价分析工具,实现绿色建筑竣工验收阶段对能效测评、室内外通风和自然采光的数据采集和性能分析。通过与设计模型和评价标准的对比分析,给出绿色建筑验收阶段的分项评估结论和星级总体评价,并用图像、图表和三维状态模拟进行表示,实现分析数据的可视化功能。