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基于BIM的造价管理信息系统研究

来源:赛迪网

(本文已发表于《建筑经济》2017年8月第38卷第8期)

摘要:本文通过分析造价管理信息系统的功能要求,总结BIM在信息系统中的核心作用,充分挖掘二者的内在联系,梳理搭建基于BIM的造价管理信息系统的必要性,从而构建起一个集项目信息管理、BIM5D、协同管理、造价数据积累等功能于一体的信息系统架构,并针对系统内各模块的功能进行分析与描述,指出BIM是搭建造价管理信息系统的有力工具。

关键词:造价管理 信息系统 BIM 数据库

Research On The InformationSystem of Construction Cost Management Based On BIM

Wang Yilei

(Shanghai Jianke Cost Consulting Co., Ltd,Shanghai 200030,China)

Abstract: This paper analyzes the functionalrequirements of the cost management information system, and summarizes the corerole of BIM in the information system. The internal relations between the costmanagement information system and BIM are listed. Moreover, necessities tobuild a BIM-based cost management information system are concluded. Aninformation systems framework is constructed with the functions of projectinformation management, BIM5D, collaborative management as well as cost dataaccumulation, and functions for each module in the system are analyzed. Inconclusion, BIM is a powerful tool for building cost management informationsystem.

Key words:cost management; information system;BIM;database

1  引言

随着我国工程造价行业不断深入的改革,工程造价管理朝着适应市场需要的方向发展,伴随信息技术在工程建设领域的逐渐应用,我国工程造价管理信息化的基本框架已经建立起来,主要体现在以工程计量与计价为核心的工程造价软件的开发及应用、工程造价管理信息网络平台的建立。然而,学者们在长期的研究与实践中发现了工程造价管理信息化建设过程中存在的问题:造价软件智能化水平较低;工程造价信息资源管理缺乏系统性,已完工程项目造价信息未系统利用,信息开发不全面;工程造价信息数据格式不统一,缺乏信息标准;信息采集和处理手段落后,数据资源无法共享等[1]。因此,我国建筑业的造价管理信息化水平仍不高,仅为建设项目造价管理的过程提供了一些工具,而没有为我国建设项目的工程造价管理带来根本性的变革。   

近年来,我国各级建设主管部门、造价行业协会等积极为工程造价管理信息化建设提供指导意见、发布相关制度,大力推进工程造价行业信息化进程。其中住建部发布的《工程造价行业“十三五”规划(征求意见稿)》[2]提出以BIM技术为基础,以企业数据库为支撑,建立工程项目造价管理信息系统。

作为大数据的载体,BIM的出现无疑成为推动建筑业向数字化方向发展的最佳工具[3]。当前,在我国建筑业BIM技术得到蓬勃发展,已经从理论研究深入到项目实践中,从项目的点式运用深入到项目全过程、全生命周期的运用。在此过程中,BIM模型的创建与应用、信息的集成与管理、软件间的兼容问题逐步被解决,越来越多基于BIM的信息管理系统被开发应用。对于造价管理领域来说,BIM技术能够适用统一的数据交互标准、具备精确到构件级的参数信息、保持实时的数据信息更新等,满足项目的精细化造价管理需要,结合Web端信息系统平台,可以使造价管理信息得到有效协同,实现全过程乃至全生命周期的造价管理。本文从BIM技术在信息化系统中的作用着手,论述如何搭建造价管理信息系统架构,同时分析信息系统中各模块的功能,为造价管理信息系统开发者提供依据。

2  造价管理信息系统

实现造价管理信息化的首要前提是将造价管理中的各类信息进行有效的分类。造价管理包含了不同维度的信息集成:不同类型的造价咨询项目的信息集成,为造价数据库的积累搭建渠道、建立规则;每个造价咨询项目各阶段的信息集成,将项目各阶段的信息根据其内在联系整合起来,把握工程造价的规划与控制[4];同一个造价咨询项目不同参与方之间信息集成共享,与不同参与方进行信息数据的共享和协同工作,保证项目信息传递的时效性;系统与软件之间实现信息及操作的集成,保证造价管理信息系统与软件之间能够进行信息数据交互。根据造价管理信息的特点以及分类,造价管理信息系统至少应具备以下功能要求:

1)软件与系统信息交互功能,打通软件与系统的数据传输通道,增强其互操作性,改变以往软件与平台系统无关、相互割裂的局面。

2)系统后台的分析功能,对项目的信息数据根据一定的规则进行梳理、对比、分析和汇总,纳入造价数据库,并提供各类信息的检索、查找功能。

3)数据共享、协同管理功能,为项目不同参与方提供获取业务相关数据信息的渠道,打破信息孤岛,使各项目参与方能够利用有效信息进行决策,同时协同进行造价管理工作。

要实现上述造价管理信息系统的功能,需要做好以下基础工作:

1)为项目涉及到的所有文件进行管理。造价咨询项目常涉及到项目不同参与方提交的各类文件,故文件数量和类型多,信息量大,且格式较为繁杂,因此文件信息的管理至关重要。

2)设立数据交换标准。为信息系统与造价管理软件之间的数据流动、传递建立一套统一的标准,保证系统与软件之间数据交换的过程中关键数据的精确程度。制定统一的信息分类体系和编码体系,以便对信息的存储和读取做出统一安排[7],为数据信息在造价数据库中进行结构化的分析与积累制定规则。

3 BIM在信息系统中的核心作用

建筑信息模型理论与技术的不断发展,为建筑业信息化提供了有力工具。BIM是一个包含丰富数据、面向对象的、具有智能化和参数化特点的建筑设施的数字化表示[5]。以BIM作为构建基础的项目系统可以持续、即时地提供项目各种实时数据[6]。作为整个系统的技术核心,BIM技术在信息系统中能起到如下作用:

1)BIM模型单元的划分、参数化信息的输入都是基于独立的各类建筑构件来实现的,此类特性能满足构件级项目管控的需求。软件可以自动识别BIM模型中的构件属性,根据不同的构件类型及相关信息进行分类后运用模型内嵌的计算规则进行构件数量的计算、统计;其参数化规则能使模型中的构件被智慧化的方式利用[7],且任何信息参数的变化都会即时反映到与之对应的构件上,自动匹配构件参数的同时完成三维模型的调整。

2)BIM适用于多种数据传递、信息交换标准,可在软件及系统中依靠通用协议传递与交流,充分保证信息的准确性与流动性,能够为软件与系统的信息交互提供有效的数据共享基础。这一作用也为系统与第三方插件或软件的集成提供了更多可能性。

3)基于BIM的参数化信息能确保建筑物信息始终集成在三维模型数据库中,系统中各个功能模块都能对数据库中的各类信息进行读取、利用,有利于系统信息的及时传递、管理与整合。三维模型中的任何变化都能在数据库中进行连锁反应,各功能模块调用的数据也是随之变化的。

4)BIM模型包含了项目实施周期内的建筑物的所有信息,所有的数据采集和更改都能集成在一起,能保持项目信息的完整性,数字化信息可以在很长一段时间内进行积累、传递与共享。这也有利于项目各参与方之间在同一个平台上进行信息的传递与共享。

结合BIM技术与造价管理信息系统的特点,建立统一的数据创建、共享和管理的标准,规定统一的数据信息存储标准和格式,能为各类造价管理软件与系统的数据信息交互、系统中造价数据库的各类信息有序的积累、传递、共享提供基础。基于BIM的造价管理在三维模型的基础上加入时间轴和费用轴,也称为BIM5D应用,其能够实现构件级数据信息的实时更新以满足项目全过程的精细化管理需要,实现造价管理的智能化以充分发挥信息系统辅助项目决策管理的主动性。

4 基于BIM的造价管理信息系统4.1系统工作原理

基于BIM的造价管理信息系统是在网络环境中,利用以建筑信息模型为核心的数据中心,在项目实施的不同阶段,通过三维可视化模型获取、整合各类项目造价信息,并进行信息交换、数据分析、协同工作的过程。其中模型中的数据信息按照信息交换标准,由软件传递到系统BIM数据中心,进行分析处理之后供系统各模块进行使用。

造价信息作为系统中的成本数据是赋予在BIM模型中的,除此之外BIM模型中还包含三维图形数据、构件属性数据等。结合造价管理信息系统的功能要求与BIM在信息系统中的核心作用,不难得出以BIM模型为核心的各类数据通过API接口传递到系统BIM数据中心进行汇总、分析和处理,可供系统完成以下几个主要功能:项目文件编码分类管理、BIM5D应用、项目参与各方协同和已完项目造价数据积累(如图1所示)。

项目文件编码分类管理是项目文件输入系统时的基础工作,系统为不同项目各类文件按规则进行梳理,使文件在系统中传输、调取时能够被有序识别;BIM5D应用是基于BIM的造价管理信息系统中的主要功能,能够完整实现造价项目全过程的精细化管理;项目参与各方在系统中能够进行协同管理是采用BIM技术进行造价管理的附加功能,始终集成在不断更新的三维模型中的项目数据信息能够被赋予权限的参与方即时获取;项目造价数据积累是造价管理的最终价值体现,项目的造价数据在系统中是与三维模型进行集成且永久可追溯的。以上主要功能在系统中相辅相成,共同组成了当前基于BIM的造价管理工作的核心内容。

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图1 系统工作原理

4.2系统架构

系统提供标准的客户端/服务器(C/S)访问方式,以高性能的方式(稳定性和速度),满足企业内部用户的日常文档共享和管理的需求,同时也应提供浏览器/服务器(B/S)的访问方式,以便捷的方式满足项目管理人员、外部参建单位的需求。两种访问方式基于相同的数据库,保证了数据的完整性和一致性。B/S的访问方式应提供强大的访问功能,包括安全身份认证、文件修改、流程控制、查看历史记录、批注等。同时,系统可实现将项目周期中各个参与方集成在一个统一的工作平台上,从而改变了传统的分散的交流模式,实现信息的集中存储与访问,从而缩短项目的周期时间,增强了信息的准确性和及时性,提高了各参与方协同工作的效率。

在C/S和B/S结合的两种模式中,系统的架构根据内容及功能的不同大致分为三层:操作层、应用层和数据层(如图2所示)。

1)操作层,即用户访问系统的操作界面。企业内部用户可通过客户端登陆访问系统进行项目文档共享、造价数据查询等操作,而项目管理人员可通过浏览器访问系统进行项目造价管理的操作包括与外部参与方进行协同管理。

2)应用层,即各类服务器的应用。在这一层中,系统通过BIM技术与其他技术相结合来实现造价管理的各项功能。数据信息根据一定的分类标准、交互规则经过在不同服务器中不断存储、传递、分析、整合、共享等操作来实现系统中不同功能模块的运用。在本层可利用API接口实现软件和系统的信息数据交互。

3)数据层,即系统后台的数据库。只要将包含成本信息的BIM模型上传到系统服务器,系统就会自动对文件进行解析,同时将海量的成本数据进行分类和整理,形成一个多维度的、多层次的,包含三维图形的数据包,存储在本系统中的BIM数据中心。BIM数据中心只按照一定的信息分类方式分类存放稳健的属性、状态、历史记录以及文件储存位置等结构化的属性信息,而作为非结构化信息的物理文件本身则存放在服务器上文件目录结构内。

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图2 基于BIM的造价管理信息系统架构

5  系统各模块及其主要功能

根据搭建的系统架构,在目前市面上运用较广的Bentley协同管理平台ProjectWise的基础上进行二次开发的基于BIM的造价管理信息系统主要包括以下四个功能模块:项目信息管理、造价数据库、BIM5D及协同管理。其中BIM5D具体又包含BIM模型浏览、合约管理、投资控制、结算审核的功能。项目信息管理是系统运行的基础,BIM5D及协同管理是项目全过程应用必不可少的工具,而造价管理所产生的成果效益及价值则最终体现在造价数据库中。

5.1项目信息管理 

项目信息管理是项目实施的基础。该模块主要对项目相关的各类文件信息提供存储、共享功能,文件在这一模块进行分类上传、流转、下载和归档。文件的分类管理能让信息获取更为简便,通常按照功能和习惯分成不同的组合,并以文件夹及子文件夹的层次结构方式来组织。进行文件编码管理,为项目中每个文件按照一定的编码规则进行唯一的编码,方便管理与查找、检索。实施文件权限管理与版本管理,赋予项目不同参与方不同的系统使用权限,保证所有用户使用一致且正确的文档。在这一模块中实现完整的范围权限控制和文档的条理性与可控性。

5.2造价数据库

在系统中进行造价数据的分析与积累,主要功能是将已完成项目的建筑物造价相关信息从BIM数据中心中进行提取,包括但不限于:工程特征、施工组织设计、工程变更资料、图纸、BIM模型、全过程造价管理成果文件等,系统针对落实到单个构件的造价数据按照可设定的规则进一步归纳分析,形成不同类型的具有参考价值的造价指标数据,多项目积累形成造价数据库,提供类似项目造价指标在线检索查找、下载查看历史项目数据等功能。

5.3BIM5D

在这一模块中,基于BIM模型进行项目造价管理即进行BIM5D应用。项目中传递的数据都能在模型中找到依据,有利于造价信息的统一管理。

1)           BIM模型浏览

提供BIM模型浏览功能,集成全专业模型,并以模型为载体,关联项目的成本、进度等信息,用户可以随时随地快速查询三维模型及相关信息,能实现按时间、区域、不同专业多维度展示模型、检索与统计模型相关联的数据。

2)           合约管理

在三维模型上能按照不同维度分类显示建筑物设计变更位置,挂接相关变更信息,展示BIM模型计算的变更工程量,同时能与合同内模型及相关信息进行对比,根据一定的规则生成简要的分析结果。

3)           投资控制

通过插入进度计划和资金流动计划,以及动态的施工进度模拟来实现对项目建设过程项目资金的动态模拟与监控,合理控制各阶段的造价管理目标,便于工程进度款的结算以及项目整体成本的把控,用户可按进度查看工程的量、价变化情况,实现项目多维度的动态监控。

4)           结算审核

为项目结算提供多维信息。在三维模型上区分已结算和未结算部分,并带有相对应的成本属性,生成各类对比报表,最终形成附带结算成本数据的结算模型。结算数据在项目结束时自动输出到造价数据库模块中,造价数据库根据相关规则进行分析整理,以便未来检索。

5.4协同管理

协同管理功能可确保项目信息传递的准确性、及时性与可追溯性。BIM模型是项目实施全过程的信息枢纽,项目各参与方使用同一基础数据模型,而有关数据信息的任何变动都是共享的,且留有记录的。只需为项目各参与方提供各类权限,被授权人员可以随时随地获取最新最准确的数据。改变点对点沟通方式,实现一对多项目数据中心,减少各参与方间的协调沟通问题,提升协同管理效率。该模块可保留与外部BIM协同平台的接口,避免在同一项目中出现重复协同工作。

6  结语

造价管理信息化已成为我国工程造价行业可持续发展的必经之路。以BIM技术为基础,搭建造价管理信息系统,可充分利用BIM与信息系统的内在联系,通过吸收BIM的技术特性解决当前造价管理信息化中的关键问题,提供多维度多视角的信息支持,改进信息采集方式,实现软件与系统的的集成,加强造价信息管理系统性,提高造价管理智能化水平,满足项目造价管理、各方协同、数据积累等各项需求。随着未来BIM的持续发展以及建筑业的技术革新,对造价管理信息化系统的研究将会促进造价管理模式的优化,必将在我国工程造价行业产生深远影响。

参考文献:

[1]竹隰生,彭金平. 我国工程造价信息化建设的障碍及制度保障体系[J]. 工程管理学报,2015,02:22-26.

[2]住房城乡建设部标准定额司.工程造价行业“十三五”规划(征求意见稿)2016

[3]王婷,肖莉萍. 基于BIM的工程运营管理信息系统架构研究[J]. 建筑经济,2015,05:107-109.

[4]王英,李阳,王廷魁. 基于BIM的全寿命周期造价管理信息系统架构研究[J]. 工程管理学报,2012,03:22-27.

[5]赵红红,李建成.信息化建筑设计 [M].北京;中国建筑工业出版社,2005:1-10.

[6]陈彦,戴红军,刘晶,成虎. 建筑信息模型(BIM)在工程项目管理信息系统中的框架研究[J]. 施工技术,2008,02:5-8.

[7] C Eastman,P Teicholz,R Sacks,K Liston.BIMHandbook: A Guide to Building Information Modeling for Owners, Managers,Designers, Engineers, and Contractors[M].John Wiley & Sons, Inc.,2011:1-24.

本课题受资助于上海市经济和信息化委员会课题“上海建科工程咨询有限公司技术中心能力建设项目”(编号:沪创新J-2014-05)

 

作者:上海建科造价咨询有限公司 王艺蕾



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