摘要：本课题主要研究以BIM模型为载体，打通设计、成本、招采、施工、运维等整个生命周期的上下游环节，实现BIM应用的最大价值——缩短周期、控制成本、保证质量、提高效率、降低项目风险。主要建立了企业级BIM应用标准，开发了基于BIM的投资决策分析系统、基于BIM5D的多方协同项目管理系统、基于BIM+VR技术的营销展示平台、基于BIM与物联网技术的智慧建造管理系统、智慧运维系统、一体化APP集成系统。真正实现设计、成本、施工相关单位之间的BIM模型共享，彻底解决重复建模、BIM应用割裂问题。

　　关键词：BIM技术；协同管理；建设工程；全生命周期；模型轻量化

　　一、研究背景

　　房地产业作为我国的支柱产业之一，为社会经济的发展与城市化进程的加速做出了巨大的贡献。但与此同时，由于管理方式陈旧、技术手段落后等原因，导致了生产效率低下、资源浪费严重的现象，限制了企业的发展和核心竞争力提升。业主作为项目的投资决策人和全程参与方，也面临着前所未有的挑战，特别是随着房地产开发企业区域化发展和全球化布局的加快，业主方对开发模式和项目组织管理提出了更高的要求。而建筑信息模型（BIM）的出现与发展，为解决这些问题，改善传统项目管理中的弊端提供有效的方法和途径。

　　随着国家对BIM应用的持续推动，BIM技术应用不断深入，设计院、施工单位、咨询公司等建设工程相关方相继开展了不少BIM应用。但由于设计、施工、咨询分属不同阶段或不同企业，BIM应用经常出现重复建模、“各自为政”的割裂局面，即，表现为“碎片化”的BIM应用，很难发挥BIM应用的最大价值。

　　业主作为项目实施的牵头统筹单位，其职责贯穿建设工程项目的整个生命周期，可以很好地规避以上问题，可以说，业主既是BIM全过程应用的直接受益者，也是BIM全过程应用推广的主要驱动力。目前不少业主单位相继展开了BIM全过程集成应用的探索——以BIM模型为载体，打通设计、成本、招采、施工、运维等整个生命周期的上下游环节，实现BIM应用的最大价值——缩短周期、控制成本、保证质量、提高效率、降低项目风险。

　　BIM全过程应用离不开BIM标准以及BIM平台的支持，为了更好地支持业主单位开展BIM全过程应用，本课题展开了BIM标准与BIM平台相关的研究与实践。

　　二、研究思路

　　基于BIM的业主方建设工程全生命周期集成管理系统的项目，通过对业主项目全生命周期管理的需求进行系统分析，并与BIM技术充分结合，开发建设面向业主的建设工程全生命周期的相关管理系统，进一步促进业主方项目管理水平的全面提升。

　　项目从2018年起，开始围绕业主方进行需求调查和分析，对深圳、上海、北京等地区的部分业主单位展开调研分析，了解了行业内不同单位目前的BIM应用现状和未来BIM应用目标，紧接着加大调研范围，邀请全国各地各行业有影响力的17家业主方参与课题研究，调研对象按照投资性质分为政府及国有投资业主方、社会投资业主方和相关研究机构；按业务类型分既有房屋建筑也有基础设施，进行了长达一年的持续沟通交流。

　　秉承标准先行的观点，在多次征求业主方意见的基础下，于2019年8月形成企业级BIM研究标准，并正式对外发布。此外，投资决策分析系统、基于BIM的BIM5D的多方协同项目管理平台、基于BIM+VR技术的方案展示平台和基于BIM和物联网技术的运维管理系统等子系统及一体化APP研发和试运行均于2020年1月前完成，6月通过了第三方测试机构测试。相关系统交付给用户在实际项目中使用后、收获用户的一致好评。

　　三、研究内容

　　（一）基于BIM的投资决策分析系统

　　本子系统是以建设项目投资决策分析为目标，以建设项目工程目标成本的确定和管控为重点，应用BIM和大数据技术实现在项目立项后的投资分析和投资控制，包括以下内容：

　　1、为建设方提供企业标准数据化平台，支持建立和维护企业标准，将相关标准数据化，满足用户自维护和支持和业务信息化的要求，包括：企业清单标准库、清单编制作业模板、技术经济指标体系，以及建立和维护招标清单编制、投资估算、商务标清标规则，及输出格式标准。

　　2、为建设方提供基于三维BIM模型的算量工具软件，利用Revit设计模型，根据国标清单或者地方定额相应的工程量计算规则，直接在Revit平台上完成工程量计算分析，快速输出计算结果，可供计价软件和成本管理平台直接使用。

　　3、为建设方成本一线人员提供成本业务执行平台，包括：招标清单编制、投资估算、商务标清标、指标分析计算等功能。

　　4、为建设方管理层提供投资决策分析平台，提供综合查询、成本数据在线浏览等功能，为决策分析提供技数据支持。

　　5、为建设方提供成本知识库管理平台，采集各阶段成本数据，实现结构化存储，实现数据共享和为后续业务提供数据支持。

　　（二） 基于BIM5D的项目建设管理系统

　　本子系统主要以BIM模型为基础，从设计协同管理，进度、质量、安全管理到成本管理，实现了三维可视化管理以及动态成本管控。充分发挥BIM技术的可视化、模拟性、协调性、信息关联性的优势，实现工程项目建设各方、各环节之间的信息共享和协同办公，减少变更、缩短工期、提升质量、控制成本、降低项目风险，包括以下内容：

　　1、实现项目全生命周期的各类文档进行分类存储、归档、在线查看，并实现文档的版本管理，以及项目各阶段设计成果文档的下发。

　　2、基于总控计划、实施计划实现进度任务的分配、提醒、填报及预警，并与BIM模型关联实现三维模拟化的进度展示及进度预警。

　　3、实现质量问题的发现、处理、复核与关闭的闭环管理，并通过三维可视化技术展示质量问题分布、处理情况并进行问题预警。

　　4、通过预设安全巡查点，实现安全巡查、巡查问题发现与处理、并进行复核与关闭，以及日常安全问题的闭环管理，并通过三维可视化技术展示问题分布、处理情况并进行问题预警，以及图表分析巡查情况。

　　5、通过合同管理、进度款管理、结算管理、变更管理、签证管理、甲供材管理、供应商管理以及进度产值分析等模块，实现了项目的成本管控。

　　6、通过BIM模型的数据集成能力，结合项目进度计划等信息，推演项目建造过程，包括建造过程中形象进度、里程碑节点展示、施工难点视频展示，以及成本变化曲线分析。

　　（三）基于BIM与物联网技术的智慧建造管理系统

　　基于BIM与物联网技术的智慧建造管理系统，通过物联网实现对工程建设现场的人、机、料、发、环各要素的状态的实时监控，进一步提升安全管理、降低项目风险。主要包括：

　　1、劳务实名管理：通过指纹/人脸识别等手段实现对施工现场人员的管理，包括施工人员进出数据统计和分析以及支持实名制数据信息集中查询等。

　　2、车辆道闸监控：道闸监控子系统通过车牌识别实现出入场监管，并自动记录出入场时间。

　　3、地磅监控：通过监测工地入场材料的数量，从而杜绝材料缺漏、材料不符等情况的出现，从整体上提升现场管理效率。

　　4、临边防护：实现在临边危险区域的自动检测和报警，对违规行为及时发出警报提醒，以便能有效防止人员未经允许闯入设定防区。

　　5、塔机监控：支持实时、全过程以及不间断地对塔机进行自动监测，能有效避免塔机超载、群臂作业碰撞等问题。

　　6、基坑监测：对深基坑的围护结构、顶部水平位移、深层水平位移、立柱顶水平位移、沉降、支撑结构内力、维护桩内力和锚索应力等数据实时监测。

　　7、扬尘噪音监测：支持对施工现场的PM2.5、PM10、噪声、风速、风向、空气温湿度等数据的实时采集和传输，并能据此及时做出决策以便确定现场智能喷淋系统开启喷淋操作，保证工地空气质量达标。

　　8、视频监控：通过在多个地点布设监控摄像头，实时集中监控施工现场施工情况，并通过网络把视频传输到监控中心或移动监控终端进行播放和画面呈现。

　　（四）基于BIM+VR技术的营销展示平台

　　基于BIM+VR技术的方案展示平台，为快速创建符合各阶段应用要求的BIM模型、为建设各方对建设方案充分沟通、快速决策提供技术支撑。

　　该平台可提供良好的沉浸式环境，包含用于项目展示和人机交互的物理硬件，以及由一系列相关硬件组成的硬件平台系统，如沙盘形式、投影方式、VR（虚拟现实）、AR（增强现实）、三维画面呈现形式等，基于真实数据建立可以在任意位置、以任意视角浏览的3D模型,向客户360全景展示项目的细节，甚至包括内部结构和管道等隐蔽工程，提升客户满意度。

　　（五）智慧运维系统

　　智慧运维系统主要是以BIM技术和物联网技术为基础，实现对工程设备设施维护保养以及建筑物空间、运行环境实时监控管理。主要包括：

　　1、日常值守：为监控中心值班值守人员提供快速服务，以便实时监控综合管廊设备设施、人员安全、事件管理并及时处理管廊的各类信息。

　　2、日常巡检：包括：巡检计划、巡检日志、巡检报告、设备保修、维修派单等工作，对工作内容做记录，并和手机APP配合完成日常工作。

　　3、应急指挥：应急预案管理、应急调度管理、报警处理、应急演练、应急物资专家管理、应急事件归档。

　　4、报警管理：按每条管廊显示每个路段的入侵数据，按每条管廊统计管廊内运行的设备故障数；以虚线的形式来展示一周内的设备工作总数的和，可直观看到每条路的报警数据。

　　5、行政管理：主要包括组织机构和人员信息管理；管廊基础信息管理，和入廊管理；设备设施管理，备品备件管理和应急物资管理；知识库管理；办公联络；周报管理。

　　（六）一体化APP

　　一体化APP通过移动端集成BIM模型展示、数据采集、流程审批等功能，实现各方轻松移动办公。

　　四、创新点与特色

　　（一）通过企业标准数字化，解决市场化定价模式成本自动测算问题

　　将企业标准数字化，直接应用于招标清单编制、投标报价、成本测算业务中；使用历史成交项目的定标价、合同价，及市场价格波动要素，自动测算标前估算成本；解决了知识积累和企业标准持续完善的痛点，实现了在成本业务执行过程中，建立结构化成本数据和提取指标等关键数据，为后续项目和标准完善提供了数据支撑。

　　（二）应用大数据技术，解决清标、定标难的业务问题

　　系统实现了自动化智能化清标，通过采用核对、比较、筛选等方法对投标文件 进行数据分析，自动找出投标文件中可能存在的疑议或者显著异常的数据，输出投标人需要澄清的清单；利用硬件特征码、报价近似度分析，自动识别围标、串标嫌疑；从造价汇总、分项报价等不同工程投资维度分析投标报价的合理性，辅助业主判断不平衡报价；自行设置对比基准列，实现标底、供方报价、最低价/次低价自动组合等选择方式，对供方报价数据进行多维度的对比分析；依据自定义的评标报告模板和相关规则，自动生成评标报告。

　　（三）BIM模型算量技术

　　实现了基于BIM模型的全专业工程量自动计算，即，直接利用BIM模型（无需借助其他平台导入导出转化、不存在模型丢失问题），通过模型映射将其转换为算量可识别的构件类型，结合清单定额库中的计算规则，完成对模型构件实物量做法量的计算。计算获得的算量结果可直接查看报表或导出接口文件实现与计价软件、BIM5D软件的无缝对接。

　　（四）三维模型轻量化技术

　　通过对三维模型、二维图纸等文件进行轻量化转换后，可实现无插件安装即可快速浏览等操作。

　　分布式云端自动BIM模型轻量化，支持BIM模型格式多（多达60多种）、压缩比高（可达95%以上），并可实现无损轻量化（数据100%保留）。同时支持跨平台操作（包括：Window、Linux、Mac、Android、ios等）。

　　五、成果市场推广应用前景分析

　　本课题最大特点是以成本为核心，真正实现设计、成本、施工相关单位间的BIM模型共享，彻底解决重复建模、BIM应用割裂问题。

　　为发挥BIM应用最大价值，充分考虑了设计的龙头作用，一方面将后续成本要求通过BIM标准提交给上游设计建模团队，另一方面借助“设计、成本一体化”的理念，通过构件库将设计、成本关联数据进一步系统梳理、并进行适当定制开发，进一步实现设计BIM模型与成本数据的自动匹配，为实现“一键算量”和基于BIM模型的动态成本管控创造了条件。

　　本课题涉及的BIM平台、BIM算量以及设计、成本一体化方案已在万达、恒大、碧桂园、金地、华润、万科等多家业主单位实际项目中使用。大家普遍认为：BIM平台的使用确实能加快业主方、承包商、监理方、咨询方等各参建方之间的沟通与协同，提高沟通效率。实现项目管理信息化、标准化、精细化、可视化、协同化，减少设计变更、提升工程质量、控制项目进度和建设成本，降低项目风险，达到了预期的效果。

　　目前，BIM正以其在建筑领域无可替代的优势成为全球建筑行业的主流技术和应用方向,BIM具有信息集成性、人工智能化、可视性等特点,它不仅给传统建筑行业带来新的机遇和挑战,也必然会改变我国工程项目管理集成度低、信息共享度低的传统模式。

　　近年来，国内BIM技术的推广和发展逐步加快，越来越多的业主开始尝试在项目管理过程中运用BIM技术进行管理工具和模式的变革，业主将从全新的管理方式中获益。从业主的角度出发，重点研究业主在建设工程全生命周期项目管理过程中使用BIM技术的情况，为业主掌握BIM技术提供帮助，这将进一步促进我国建设项目管理理论及BIM技术实践运用的发展，产生积极的社会和经济效益，具有广阔的推广前景。

　　六、实施成效

　　本课题项目于2021年5月完成验收，得到了验收委员会专家的一致认可,认为该项目完成了计划任务书规定的研究内容和考核指标，达到了国内领先水平。