基于BIM的地铁项目基础数据管理方案.docx
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基于BIM的地铁项目基础数据管理方案
基于BIM的地铁项目基础数据管理方案
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2016.12
基于BIM的地铁项目基础数据管理方案
一、背景
建筑业信息化最早由美国学者在1975年首次提出，限于技术未能实现。
我国建设部首次在2003年颁布的《2003—2008年全国建筑业信息化发展规划纲要》中明确要应用信息技术实现建筑业的跨越式发展，建筑业日益进入快速发展水平。
鉴于建筑业的产品单一性、资金大额性、劳动密集等特征，信息化推动难度较大。
但在国家的支持与行业努力下，已取得不错进展。
当前地铁项目的信息化实施是分面实现，即项目参与各方以己方需求为主实现项目的信息管理，例如财务信息管理系统、物资管理系统等在项目日常管理上起到了举足轻重的作用。
但目前存在的问题是各方的资源与信息系统是独立的，即各系统所需数据均需要基层项目管理机构手工录入，且互相之间数据交换困难，从而造成大量基础数据重复录入工作。
BIM能有效解决信息孤岛是建筑业的信息化突破口，他以计算机技术为依托，通过对数据的集成管理工作，实现工程数据的传递和共享。
BIM应用参建方以建设、设计和施工单位为主，其中大型国有企业是BIM技术应用的主要力量。
目前BIM应用的内容以侧重于BIM技术可视化特征的常规应用为主，冲突检测与三维管线综合、虚拟仿真漫游、各专业模型构建、施工深化设计、施工方案模拟等，并逐步进行工程量统计、进度管理、成本管理以及协同管理等方面应用。
国内下一阶段的BIM拓展应用集中在施工现场数据与BIM模型的数据整合，如
（1）BIM与智能全站仪集成应用、
（2）基于BIM的数字化加工集成应用技术、（3）BIM与3D激光扫描、（4）基于BIM技术的智能施工放样等。
此外，外部信息的对接、展示与管理也是当前研究热点如
（1）BIM与无人机巡视与监工技术应用
（2）基于BIM和人脸识别的施工现场安全管理技术（3）BIM与VR等应用，目的是基于信息技术有效提升施工现场工作效率与管理水平。
BIM在运维阶段的应用研究也是未来行业发展的趋势，如
（1）BIM+物联网的设备设施可视化、智能化技术、
（2）基于BIM的空间管理可视化技术、（3）BIM+大数据建筑能耗管理技术等。
BIM技术在我国大型施工企业的应用中，中建应用深度及效益最为突出，为适应BIM与企业管理的结合，国内部分大型企业结合自身特点，制定BIM企业标准，如中国建筑股份有限公司的《建筑工程设计BIM应用指南》和《建筑工程施工BIM应用指南》、万达商业地产集团的《万达BIM模型标准》和《万达构件库（族库）标准》等。
在中建企业内以中建八局和中建三局应用最为成熟，能基于BIM数据实现企业ERP系统的对接。
中铁、中国铁建、中交等都有应用，但应用成熟度及深度不及中建。
数据管理应用方面，中建八局基于Revit建模端开发贴码算量模块，解决模型本地算量问题，实现工程量数据和企业ERP的对接。
中建三局基于BIM模型数据开发“综合管理信息系统”“施工项目现场管理系统”等客户端，对接BIM模型数据，实现企业对项目的远程信息化监管。
其中在技术应用方面，三局和八局的如
（1）BIM与无人机
（2）BIM技术与智能放样、（3）3D激光扫描、（4）BIM与VR等应用均走在行业前列，其他较常规应用点如图纸审核、碰撞检查、管线深化、重难点施工工艺模拟、三维可视化交底、场布模拟及交通导改等方面是基本应用，在应用BIM的项目中均有涉及。
中铁、铁建或中交等企业的BIM应用多依托于本地的BIM软件如选择XXXX、广联达等BIM系统，开始对BIM模型数据的管理与共享如其中工程量统计、进度管理、成本管理等进行摸索应用，并在实践中逐步制定相应规范，如中国铁路总公司开始制订铁路行业的BIM标准、广东制订BIM技术轨道交通标准等，基本能实现较常规应用点的技术应用，且具有一定地投资回报收益。
表：
城市轨道交通项目BIM技术基本应用点
序号
应用类别
应用内容
1
规划方案表现
根据多个备选规划方案建立包含各方案的完整设计信息的BIM模型，创建周边环境模型并与方案模型进行整合，充分表现方案意图，辅助方案决策和协调沟通。
2
管线搬迁与道路翻交模拟
创建包括但不限于施工围挡范围内的市政管线、施工围挡及影响管线搬迁的周边环境模型，分阶段模拟管线搬迁。
搭建道路翻交模型与周边环境模型，完成道路翻交模拟视频，模拟站外交通疏解过程，检查方案可行性。
3
场地现状仿真
创建包括但不限于周边环境模型、车站主体轮廓和附属设施模型，用于检查车站主体、出入口、地面建筑部分与红线、绿线、河道蓝线、高压黄线及周边建筑物的距离关系。
4
管线综合与碰撞检查
在BIM模型中，进行各专业之间及专业内部的碰撞检查，提前发现设计可能存在碰撞问题，减少施工阶段因设计疏忽造成的损失和返工工作，提高施工效率和施工质量。
5
工程量复核
根据招标分项表，提供满足招标要求的土建、机电、装修工程量辅助统计，包括标准构件及典型结构的钢筋用量及含钢量分析。
6
装修效果仿真
对BIM模型赋予材质信息，颜色信息以及光源信息，模拟场景效果，生成效果图。
7
大型设备运输路径检查
基于BIM模型，动态模拟设备的安装、检修路径，优化设计方案。
8
施工进度模拟
将施工进度计划整合进施工图BIM模型，形成4D施工模型，模拟项目整体施工进度安排，检查施工工序衔接及进度计划合理性。
9
复杂工序模拟
对于重要、复杂施工节点，在模型中添加施工设备，结合施工方案进行精细化施工模拟，检查方案可行性。
表：
城市轨道交通项目BIM技术拓展应用点
序号
应用
类别
应用内容
1
人流分析及应急疏散
根据车站内部人员流动行为样本，建立人员流动空间行为模型，模拟车站关键位置如出入口、换成通道等的人员流动行为模式，对隧道内部发生场地阻塞、瓶颈位置进行优化，提高设计方案的合理性。
2
防排烟模拟
基于已有的防排烟模拟软件，针对上海市地区的气候条件，建立地下车站内的热压分布模型，并通过区域模拟和网络模拟，得到车站内最佳的防排烟组合模型以及最佳的人员疏散方案，为完善应急管理提供科学的决策依据。
3
场地仿真点云扫描
为了能更精确更有效率的搭建周边环境模型，应用用点云技术扫描现场。
通过将点云扫描结果生成三维模型，再与车站BIM模型相整合，从而为车站的设计，出入口的设计确定了安全控制要素，提高了设计的准确性。
4
多专业整合与优化
基于车站BIM模型，将FAS、ACS、EMCS、气灭、信号、屏蔽门、通信、动照、给排水9个专业的各墙面箱柜（设备）进行整合，并进行优化，使其满足车站功能要求、装修原则。
5
系统及平台研发
根据项目需求，定制开发了BIM项目协同管理平台、预制构件全生命期信息管理系统及轨道交通运维管理系统。
总的来说，当前国内BIM的应用以民建方面最为成熟，并逐步扩展到交通基础建设行业的应用，这正是当前热点。
由于地铁项目的独特性，BIM技术的推广较为困难，主要原因是地铁项目体量大、涉及专业多、交叉多，且当前市场软件以国外软件为主，本地化和项目针对性较差，拿国外软件强做地铁项目BIM不仅工作量繁杂、且实施应用落地困难。
而国内目前尚无针对地铁项目特点的BIM系统体系，基于此，本方案以建立适合地铁项目管理的BIM系统为目标，分析建立项目基础数据——实体工程数量、清单量、时间进度之间的结构化的逻辑关系，实现对项目管理活动中的基本业务——进度、材料计划、验工计价、施工方案等的业务替代，保证基础数据采集的真实性、时效性，为企业级的管理决策提供数据支持；并为成本管理信息系统、物资管理系统提供中间数据，降低现场数据填报工作量。
本方案同时能为铁路、公路、工民建等领域项目管理信息化提供一定的思路。
此外，借助于项目信息管理平台积累的项目工程数据尤其是指标数据等，可为后期同类型或类似工程决策提供参考，如建设单位有大量工程造价数据后可按需要对不同层次的工程项目价格进行快速估算，为投标前的项目评估提供参考等等。
二、系统数据信息收集与管理
当前地铁工程项目的基础数据大多掌控在基层人员手中，原始数据按照既定形式收集并进行层层反馈，工作量繁杂且数据信息不全面；另一方面，高层或决策层对项目基础数据掌控不直接，一旦有特殊的数据需求迟滞反馈时间较长，辅助决策效果不佳，而这正是当前行业现状。
基于此，本方案为实现后续功能应用中对所需数据的多种调取与管理，要提前对项目的基础数据方面收集和录入进行限定分解：
2.1.制定项目工程产品WBS分解结构标准
本方案以地铁项目的工程项目特点及过程数据出发，根据现有实体工程项目经验结合国家标准、考虑项目的普遍性与特殊性等建立相对稳定、统一的项目实体工程的WBS分解结构标准，定义项目实体工程的工程类别、单项工程、单位工程、分部工程、分项工程、工序。
通过基础数据组合与统计能够满足项目各参与者的需求，并可为后期不同项目的分项工程、工序在工效、资源配置、施工质量等方面的比对、统计分析提供数据支撑。
WBS分解标准是根据地铁工程项目实际需求进行编制，参考分解主体与细分程度将WBS分解标准分类并对设置标准化编码，包括实体工程基础库分解标准、实体工程库分解标准和实体工程工序分解标准。
【分解标准待提供】
a）实体工程基础库分解标准：
1.实体工程基础库是依据《建设工程分类标准》GBT50841-2013，按照路基、车站、区间、其他等分类录入各项单位工程及特征里程，建立起一个工程项目的基本组成和空间位置关系。
2.对同一个里程范围内有不同的分部工程的情况，可以按里程建库，表达为同一个里程范围内有若干分部工程项目。
尤其如区间内联络通道、竖井等。
b）实体工程库分解标准：
1.对实体工程基础库按标段、单位工程、分部工程、分项工程、工序进行划分后，就形成实体工程库。
编码暂定为20位，依次为项目工程/标段/单位工程/子单位工程/分部工程/子分部工程/分项工程/子分项工程/工序/二级工序/三级工序，每级编码各两位。
2.标段划分是为甲方和集团公司对全部工程进行管理设置，标段编码的字段应能表达本工程全线各标段的划分顺序、集团公司对本标段在全集团内的编码顺序以及其他各方的管理需要。
3.单位工程库是根据验标和施工任务划分对某一标段内的工程进行的划分。
4.划分的过程是分阶段、由不同的单位完成的。
其中标段由建设单位划分，单位工程至工序由施工单位根据项目管理的不同阶段逐步深化。
c）实体工程工序分解标准：
1.工序是清单量分解后的最小计量单元，是现场工序管理的依据，和面向劳务队伍验工拨款的最小单元。
2.工序包含清单量分解的工序节点，又比清单量分解更为具体、详细。
工序库既要满足清单量分解需要，还要满足生产管理需要。
此外，考虑到为下一步其他建设领域应用预留空间，系统支持的分解层次可达到构件层级，如长沙地铁5号线朝阳站站房A出口地下一层的1#楼梯TB1。
2.2.设置组织机构和岗位
在本系统中设置组织机构模块，对承建单位的组织机构名称进行编码表示，树形分解表明各机构的层级关系及逻辑关联，如下图所示：
组织机构说明：
1.组织机构库为树形结构，组织机构采用固定编码表示，每一层级编码3位，无下层结构仅表示到本层，故集团公司机构编码3位、分公司机构编码6位、工区项目部机构编码为9位以此类推。
2.组织机构信息应完整，包括机构常用信息如机构全称、负责人、负责人电话、办公室、办公室电话、调度、调度电话等。
3.组织机构库可设置管理员权限支持自主设置，根据需要分解为公司组织机构库、劳务队伍库、管理人员库、劳务人员库。
在组织机构人员部分，在前述组织机构编码库的基础上区分不同部门、岗位的人员进行不重复编码，为方便组织人员的调配与管理，并能支持自主编辑人员属性包括姓名、性别、身份证号码、职务、学历、专业、职称、工作年限、工作履历等等。
表：
组织机构人员编码规则及位数
编码类别
组织机构
部门
岗位编码
人员编码
位数
随组织机构级别确定
2
2
3
组织机构、岗位和权限相对固定，并允许各层级的自定义修改。
具体岗位人员根据项目实际情况录入，并支持动态调整。
1].建设单位录入每个标段的承建单位。
2].每个承建单位录入本标段的组织机构。
3].承建单位根据项目进展逐步补充细化组织机构库。
2.3.数据信息录入
2.3.1.建立项目工程产品清单（实体工程库）
对单项工程按照项目工程产品WBS分解结构标准进行拆分。
并根据各单位的工作职责分别确定划分内容。
1].建设单位或集团公司（局级公司项目部）根据工程项目特点建立标段、划分单位工程，并录入各项单位工程特征里程，确定对应空间位置关系。
2].承建单位（局级公司项目部或分公司项目部）按照单位工程、分部工程、分项工程、实体的层次对本标段工程进行分解，并按工序拆分，建立实体工程库。
2.3.2.导入或建立项目工程量清单库
建设单位或集团公司（局级公司项目部）根据招标文件工程信息在项目工程产品清单（实体工程库）的建立项目工程量清单库，并录入对应条目的清单工程数量信息。
2.3.3.录入实体工程数量
承建单位各工区项目部根据各自管辖区域，录入实体工程量信息。
各参建单位负责及时把设计变更数量录入到实体工程数量库内。
另外，实体工程数量可根据项目的不同阶段分为施工图设计数量、施工图核对数量、施工图现场核对数量、实际完成数量、验工计价数量、结算数量等。
项目工程产品清单（实体工程库）还支持录入机械设备、人工信息，可根据项目管理精细程度选择使用。
2.3.4.指定清单量和项目工程产品清单的对应关系（清单数量对应关系库）
建立前述实体工程量信息与分项工程和工序库条目的对应关系，并完成清单数量对应关系的建立。
2.3.5.人员信息录入和岗位的匹配
1].建设方完善本单位组织机构人员信息，开放对应承建方组织机构人员信息录入端口，邀请承建方人员完善组织架构及人员信息。
2].承建方录入本标段的组织机构人员信息，暂按局级、三级公司、工区的层级关系划分，根据机构等级、岗位角色及工作职责分配权限。
同时开放已签订合约的作业层机构人员信息录入权限。
3].作业层人员根据施工方发出的信息录入邀请，完善人员信息；若尚未确定对应人员，可确定在实际工程确定后，逐步完善，最终作业人员信息需挂接到工程作业区间及工作内容及工序。
说明：
人员机构的信息查看权限按需开放，可向下开放一层或两层，越级不能查看。
如本平台上工区级技术人员不能查看建设方或局级单位人员信息。
人员单独一个库，人员信息条目满足项目管理的查询、履约、考核需要。
人员信息录入的同时，给予分配相应的岗位。
建设方可根据合同要求设置岗位任职条件。
2.3.6.组织机构和项目工程产品清单（实体工程库）的匹配
建立起组织机构后，根据不同层级的管理权限，分层级和项目工程产品清单的相应层级匹配。
2.3.7.进度信息关联与录入
根据项目的不同阶段，进度信息包括：
合同工期、工筹关键节点工期、指导性施组工期、实施性施组工期、年度施工进度计划、季度施工进度计划、月度施工进度计划、考核节点，实际完成时间等。
1].建设单位或承建单位（公司项目部）单项工程合同工期。
2].承建单位（公司项目部）录入单位工程工筹关键节点工期、指导性施组工期、实施性施组工期，承建单位（工区项目部）年度施工进度计划、季度施工进度计划、月度施工进度计划、考核节点等，并关联到项目工程实体。
3].在项目进行过程中，承建单位（工区项目部）现场技术管理人员根据作业层（架子队或施工班组）实际情况录入实际进度及工序相关作业人数、设备，核算对比计划产值计划；也可由作业层（架子队或施工班组）自主录入实际进度及工序相关作业人数、设备。
项目各层级采用多级进度累积滚算算法，依据工程量清单的树型结构，滚动计算各级进度计划的启止时间：
分部工程的计划开始日期，由其包含的分项工程中最早计划开始日期获得。
分部工程的计划完成日期，由其包含的分项工程中最晚计划完成日期获得。
单位工程的计划开始日期，由其包含的分部工程中最早计划开始日期获得。
单位工程的计划完成日期，由其包含的分部工程中最晚计划完成日期获得。
单项工程的计划开始日期，由其包含的单位工程中最早计划开始日期获得。
单项工程的计划完成日期，由其包含的单位工程中最晚计划完成日期获得。
建设项目的计划开始日期，由其包含的单项工程中最早计划开始日期获得。
建设项目的计划完成日期，由其包含的单项工程中最晚计划完成日期获得。
三、建设方应用功能
3.1.权限管理
本系统采用权限方式对承建单位及组织人员信息进行管理，根据组织机构树形层级关系与岗位角色设置权限。
每级组织机构有一个管理员，负责上下层级权限管理与本层机构人员数据权限分配，管理员的权限由被辖上一层级的管理员设置，建设单位的管理员为超级管理员。
图：
本系统组织机构模型示意图
管理人员负责对本层组织机构的创建与管理，分别根据组织机构情况设置部门及对应岗位，岗位人员的设定应符合设置的岗位要求，可根据人员属性字段设置限制条件，如职称、工作年限、学历等。
图：
分公司组织人员机构设置举例
基于项目建立的人员库按照层级关系或工作联系建立基础数据提取调用权限，在满足各部对数据要求提升协作能力，同时增强建设方对数据的管控能力。
3.2.库管理
库管理包括组织人员机构的管理与实体工程基础库、实体工程库和实体工程工序库等的管理，管理的基本操作包括：
1.库管理应该为一个单独的模块，支持数据的导入或自主输入。
2.能够方便的对上述各种库条目进行增加、删减、合并、拆分，变更编码。
3.编码变更后所有相关的库内编码相应的更新。
4.系统能够根据编码的字段抽取相应的单位工程、分部工程、分项工程、工序信息，或者根据单位工程、分部工程、分项工程、工序信息查找对应的编码字段。
5.库的修改建议来源是多方面的，主要是各项目在实际使用过程中根据需要提出。
3.3.字典管理
为了更好实现系统内各模块数据的集成，在本系统设置的数据字典功能。
在数据字典模块中，用户可根据企业自身实际需求，对系统数据字段或属性值等进行维护，亦可对数据表显示位置的设置及表字段、员工的操作权限的设置。
3.4.报表管理
信息录入有固定的规则，因此可根据关键字段或参数属性值等生成所需报表。
建设方可根据需要抽取字典内的字段灵活定义报表，系统相应的抽取信息形成报表。
报表管理支持字段扩展和数据的二次加工计算，先实现固定报表，后续考虑自定义扩展。
图：
分区、分层工程量汇总表
3.5.进度管理
建设方在项目建设过程的有效管控是保证项目按期完成、合理安排资源供应、节约工程成本的重要途径，但是现在多数地铁项目的进度控制并不理想，究其原因，首先是地铁项目体量大、施工环境复杂、不可控因素多，其次进度计划编排考虑的不周全、材料进场不合理、工程窝工返工等也是导致项目管控复杂的重要原因。
在本方案中，通过本系统的项目进度管理模块，可实现对项目实际进度的有效掌握，一方面能对建设工程进度有良好的监督作用，另一方面避免项目工程款结算时各方不必要的的扯皮。
进度管理可实现的功能：
a）根据进度计划找出关键线路和关键节点；
b）对实际完成进度和计划进度进行比对，列出超前或滞后的天数；
c）评价实际进度对关键线路、关键节点工期的影响；
d）根据实际进度情况调整总体施组安排，并更新关键线路和关键节点。
图：
项目虚拟建造进度展示
建设单位可根据系统平台直接了解项目进展，审查施工单位编制的施工总进度计划，年度、季度、月度和周作业计划等并控制其执行。
3.6.设计变更数量管理
基于协调管控模块可发布变更文件或声明，对此类文件可做集中资料管理。
可对设计变更数量做管理，并按一定逻辑关系分组分类管理。
在后续的应用中，会展开对比变更前后的模型工程量及费用文件的管理和数据调取。
3.7.验工计价管理
经过前述对工程项目的分解，对工程实际施工状态进行核定后，有进度和工程清单的支持，在项目经理部层面可实现验工计价表的生成。
此外，质量检查结果与项目工程产品清单的挂接，并质量奖罚金额与项目工程产品清单的挂接，可生成实际验收产品的验工计价费用。
相应的，建设方可对已完实体工程量的验工计价情况进行标记、统计。
3.8.资金管理
由于有进度和工程清单的支持，系统可生成产值计划曲线，根据产值计划曲线，可为资金计划管理提供必要的数据支持。
如按月度提取计划成本与实际成本，对比偏差，结合材料、人力资源、机械等消耗，为分析偏差产生的原因和针对偏差采取相应措施提供依据。
图：
某单位工程时间、造价示意
3.9.人员履约管理
基于承建方组织人员机构的数据信息完善情况，建设方可对项目经理部的实到人员信息和履约要求的岗位任职要求按照设定的阈值进行筛选比对，对人员履约情况进行统计分析。
3.10.质量安全管理
系统可支持的质量管理内容有：
检验批资料的填报（比较复杂，可分期开发），质量现场检查记录，质量检查结果与项目工程产品清单的挂接，质量奖罚金额与项目工程产品清单的挂接。
系统可支持的安全管理内容有：
软件根据条件，自动识别危险源。
对一、二级风险源与项目工程产品清单挂接，根据施工进度安排提示月度安全检查重点工位和内容；安全现场检查记录，安全检查结果与项目工程产品清单的挂接，安全量奖罚金额与项目工程产品清单的挂接。
施工现场的质量安全监控可通过远程视频监控辅助开展，另外基于系统平台的质量安全管理通过手机端以照片+描述的方式反馈现场的问题并上传至云端，使建设方能方便直接的实现对现场质量安全问题的管控。
图：
质量安全管理流程
图：
项目质量安全问题一览
3.11.视频监控挂接
基于视频监控与系统平台的挂接可使建设方或施工方管理者快速了解现场进度、质量、安全概况，实现各方在一个平台上对场地设备、材料管控监看、文明安全施工的有效监管，做对到现场施工动态信息即时掌握。
图：
平台端查看现场情况
3.12.安全专项施工方案管理
首先将所需要编写的安全专项方案与项目工程产品清单挂接，根据方案编制、审核的一般时长和施工进度计划，就可生成方案编制计划。
将编制完成的施工方案上传至本平台的资料管理平台，可实现各方对施工方案资料的查看与管理。
此外可设置施工方案清单与时间节点列表，并自动标注已上传与未上传的施工方案，同时核对施工方案的上传是否及时。
对未上传的，可设置提醒，主要功能如下所示：
图：
安全专项施工方案管理
3.13.协同管理
基于本系统平台，可实现各参建方统一管理，提升业主协调管控能力。
基于平台发布重要事项，可直接关联到责任人，各方反馈信息也可在平台上形成记录，消除单线练习，便于业主方的统一管理和监督。
3.14.设备运维资料管理
可实现的功能：
1.设备运维资料的上传并挂接到设备，资料包括设备基本信息、合格证、检验报告、验收单等；
2.设备维保信息记录，在设备的后期运营过程中关联设备维保负责人并对位置变迁、设备当前运行状态、养护计划、检修情况等进行记录、统计分析，提升设备维保管理水平。
3.此外，可根据具体需求添加设备更换申请、购置设备报批等功能安排。
3.15.技术层面的应用
3.15.1.采光模拟
可导出系统的三维数据模型至其它能耗模拟分析软件，在此软件中可以设置周边遮挡建筑物，结合构件的物理属性等，分析建筑物内部自然采光模拟分析，包括能够分析室内灯具等设备对室内光照的影响等。
3.15.2.车站内应急疏散分析
根据车站三维模型，明确出入口信息、疏散宽度，能够确定疏散路线、疏散顺序、疏散引导人员设置地点等，规划合理的应急疏散方案。
并基于系统平台可进行简单疏散方案的模拟与可靠性验证。
四、施工方应用功能
4.1.权限管理
在建设方的授权下，对本标段相关工作进行权限的设置。
4.2.字典管理
在建设方
升级会员 