BIM全过程咨询项目实践与探索 ——以某生产基地项目为例
2020-02-04
如何将BIM技术作为项目管理的一种手段落实到项目管理中的重点、难点上,提高项目管理效率, 实现精细化管理目标?本文以某生产研发基地建设项目为例,对如何利用BIM技术参与全过程项目管理展开探讨,分析BIM相关技术在应用过程中遇到的问题和解决对策。作为BIM技术应用于全过程咨询的典型案例,文章对致力于转型升级的相关工程咨询企业有很好的借鉴作用。
一、项目基本概况
1.项目概况
该项目占地约366亩,总建筑面积约7万m 2 ,由1 # 厂房、2 # 厂房、3 # 厂房、产业研发中心、实验室、公寓楼、倒班楼、食堂、锅炉房、配电室、门卫室等组成。
该项目的合同类型为全过程工程咨询合同(包含BIM、监理、造价咨询),总投资约2.6亿元,工程开工日期为2017年1月20日,竣工日期为2017年12月30日。
2.项目特点
该项目招标范围分为两个标段:勘察-设计-施工总承包为一个标段,全过程工程咨询为另一个标段。其中全过程工程咨询标段,主要包括施工图范围内的监理、施工阶段全过程造价、BIM专业咨询服务。项目效果图及实体图见图1。
二、咨询服务组织模式
1.咨询服务的组织模式
该项目采用勘察-设计-施工的EPC模式。针对项目的实际情况采用总控负责人方式进行整个项目的管理,从项目设计阶段即进行工程咨询工作,实行从施工图设计、施工前期准备、施工过程管理、竣工验收等阶段一体化专业咨询服务,根据该项目的咨询内容分设三个专业咨询团队,包括BIM专业咨询团队、造价专业咨询团队和工程监理专业咨询团队,各专业咨询团队分别由专业咨询工程师对该项目的BIM创建与应用、造价、质量、进度、安全、合同及信息进行管理。其组织架构详见图2。
2.咨询服务的工作职责
(1)项目总控负责人工作职责
主持并负责项目的全面工作,包括监理、 造价、BIM专业咨询的全部统筹管理工 作;负责对外协调和处理与工程相关事宜;确定全过程咨询单位内部专业 咨询人员分工及其岗位职责;同时兼任监理专业咨询负责人工作职责。
(2)工程监理专业咨询的工作职责
除了常规监理的工作外,还要核查并协助BIM团队根据变更单完成变更模型 ,使模型与现场保持一致性;对总承包单位的建设工程质量、进度、安全、信息管理的BIM协同监督;核查深化设计模型与二维图纸的一致性;并核查竣工模型与现场、图纸的一致性等。
(3)工程造价专业咨询的工作职责
设计阶段根据BIM专业咨询团队提取的BIM模型工程量进行工程量对比;进行多方案经济对比分析,为建设单位选择最优方案提供相关的经济数据;根据BIM模型提供的工程量进行变更测算(估算)等。
(4)BIM专业咨询的工作职责
搭建BIM管理协同平台,并进行维护和相关培训;创建BIM施工模型,根据项目建设进度更新、维护BIM模型并更新BIM管理协同平台模型信息;参与项目重要施工方案的专题会,根据审批通过的施工方案进行方案模拟和可视化交底动画,并协助施工总承包单位进行交底;组织召开BIM例会或专题会,协助建设单位解决、处理施工过程中 的管理协调问题和技术问题;根据计划进度和实际进度完成进度模拟动画;组织并协助设备厂家进行设备信息录入及二维码信息加载工作;收集、整理现场数据,提交竣工模型。
三、咨询服务的运作过程
该项目咨询服务的运作过程也是基于BIM协同平台贯穿整个建设周期咨询服务的过程,实现了内部、跨部门和项目各参建方工作协同,通过协同平台的建设,实现了信息的共享。
1.设计阶段全过程工程咨询服务内容
(1)设计核查阶段
① BIM咨询的服务流程(见图3)
与以往的纸质办公有所不同的是,该项目各参建方均在一个共同的BIM技术管理协同平台(见图4)上进行协同工作,信息的传递和协调更加快捷与方便。
②BIM模型搭建与核查(见图5)
该项目在施工图设计过程即介入施工图设计模型的创建,建模过程中将发现的图纸“错漏碰缺”进行记录,汇总至revizto平台并关联到设计单位相关责任人,要求限期回复,限期修改,并对设计的修改回复进行记录。在提高设计质量的同时,通过协同平台最大限度地建立了问题的责任追踪机制,很好地增强了图纸问题可追溯性,也提升了设计阶段工作过程信息的完整性。
(2)设计管理阶段
①方案设计比选
在设计阶段,通过BIM模型建立方案设计模型,并结合建设单位与设计单位的意图,将厂房方案设计模型外立面进行多种创建,协助建设单位在可视化环境下对不同的外立面造型进行选定,同时根据不同的外立面实时提取材质工程量,让建设单位在确定方案的同时进行经济性的对比分析,确定最优方案(见图6)。
②净高分析(见图7)
该项目在倒班楼、公寓楼以及研发中心等需要内装的吊顶区域,提前将机电模型进行管线路由的排布与调整,明确各吊顶区域的机电安装完成后的净高数据,并在监理例会中使参建各方在可视化的情景下进行讨论,便于建设单位提前确定净高方案,并结合建设单位对局部净高要求不足处进行管线调整,得到最终净高数据后提前交付给内装单位,便于内装单位提前设计,确定吊顶高度以及安装检修位置。
③机电管线综合
该项目设计阶段土建模型创建完成后,将设计单位提供的机电图纸首先进行二维路由排布(见图8),根据交叉情况编制机电管线综合优化方案,并确定各区域合理净高数据,将管线综合优化方案以及各区域合理净高数据提交建设单位进行审批,经建设单位同意后,通过navisworks进行机电管线综合碰撞,并根据碰撞情况,结合机电管线综合优化方案进行最终机电管线排布(见图9)。该项目通过BIM机电管线综合优化,提前调整结构开洞位置,避免了施工后期因洞口调整引起设计变更,该部分节约投资约10余万元。虽然经济节约的金额不大,但是项目最大的受益还是体现在过程协调量减少和后期品质体现上。
2.施工阶段全过程工程咨询服务内容
(1)图纸会审与设计交底
图纸会审与设计交底是一项重要的技术准备工作。本项目图纸会审以及设计交底工作均是基于BIM模型的基础上,在可视化环境下进行沟通与协调,各参建单位将设计图纸问题与疑问上传至revizto平台,并与平台中的模型构件进行关联,便于二维与三维的问题定位联动操作,通过revizto平台进行施工图会审与设计交底等工作,很好地提升了工作效率。
(2)施工方案分析与模拟
①钢 结构吊装分析模拟(见图10)
该项目厂房的钢结构吊装部分为施工重点与难点。我方BIM工程师将总承包单位编制的钢结构施工方案通过BIM模型将构件的运输线路,堆场以及安装工艺等通过模型精确表达,并通过midas软件进行相应的施工仿真分析,分析施工及卸载完成后,结构的应力应变,生成施工模拟动画,配合监理工程师对施工中存在的安全作业风险与质量管控点进行分析与预判,确保方案满足可建性的同时,安全与质量同样可控并配合总承包单位结合施工模拟动画的可视化交底。
②土方平衡分析
该项目一期通过造价工程师对场地土方的计算,估算共需回填土方近3万立方米,造价约100万元,经各方讨论提出将一期倒班楼与宿舍楼标高进行调整解决部分土方回填的需求,并且将二期暂未开工的挖方部分也内转至一期。我方BIM工程师建立施工场地模型,对一期部分场地模型进行标高调整,通过布尔运算计算出挖、填的土方量,同时对二期以同样的方式求出开挖土方量,配合造价专业工程师对整个项目的土方进行平衡计算,经测算只需支出土方内转的费用,再买土不到3000立方米便可满足一期填土需要,此方案不但为本阶段施工节约买土费用90余万元,更为二期建设节约外弃土方价值70余万元。同时避免了买土和运土过程产生的环境影响,其经济效益和社会效益得到了较大的价值体现。
(3)施工进度管理
由于该项目是一个厂房项目,尽快投产产生经济效益是本次进度管控的目标。依据施工总进度计划、月进度计划、周进度计划中的作业工期、各工序间逻辑关系、资源配置、成本估算及预算设定等条件,再结合BIM模型中的数据、工程量等可以逐一估计作业时间及各工序间逻辑关系是否可行。再利用BIM5D等软件进行精细化施工模拟,可以提前找出施工方案和组织设计中的问题,进行修改、优化,实现高效率、优效益的目的。
(4)施工质量与安全管理
①通过BIM协同平台对现场的质量管理
该项目涉及专业多,项目结构复杂,通过施工图与BIM模型相结合的方式进行图纸审查,更易直观地发现图纸中存在的“错、漏、碰、缺”等问题,不仅能节约时间,更能全面、精准地把问题标注在模型上,并形成统计表,请设计确认,在施工前加以解决,降低返工成本。如:通过BIM模型核查公寓楼走廊中间的消防管道按原设计标高敷设,将导致管道出现穿梁问题,原设计重新校核将吊顶高度重新调整,通过降低吊顶高度既避免了消防管道穿梁问题,又不影响使用功能(见图11)。
该项目的安全与质量现场管理工作是由监理工程师通过Revizto管理协同平台移动端进行工作,监理工程师或者建设单位工作人员发现质量或安全问题时,通过平台移动端进行现场拍照后与模型以及图纸进行关联,提交给 施工总承包单位的相关责任人,并明确修改时限,施工总承包单位修改完成后,通过平台拍照记录提交至全过程咨询单位或者建设单位工作人员进行确认,经现场复验后关闭问题。通过线上质量与安全留痕管理与责任追踪机制及平台的安全质量问题数据汇总,建设单位、全过程咨询单位、施工总承包单位也更好地就不同类型问题进行分析与总结,很好地实现了项目建设单位对安全、质量的要求。
②虚拟施工交底指导——三维可视化
针对技术方案无法细化、不直观、交底不清晰的问题,解决方案是:应改变传统的思路与做法(通过纸介质表达),转由借助4D虚拟动漫技术呈现技术方案,使施工重点、难点部位可视化、提前预见问题,确保工程质量。
(5)施工成本管理
该项目的成本管理除常规全过程造价管理工作外,其基于BIM的成本管理主要体现在部分结构工程量核查、多方案经济测算等方面。
①钢结构及异型构件工程量清单复核管理
该项目一、二号厂房为钢结构,在钢结构设计图纸的基础上通过Tekla建立钢结构设计模型,并将钢结构设计模型进行碰撞检查与验算,结合钢结构施工方案进行钢结构模型的深化,根据钢结构深化设计模型生成图纸,指导后期钢结构施工。并以此深化完成的模型进行工程量清单的生成,与造价人员编制的钢结构工程量清单进行核查与比对,误差率大约为1%-2%,施工总承包单位通过核查模型后,确认采用我单位建模输出的工程量作为最终工程量。
该目的研发中心的外墙为异型结构,采用常规算量软件或手工算量误差加大。本次通过BIM模型对异型部位进行工程量输出,工程量的计算效率更高且更为精准,大大缩短了争议的解决时间。
②进度款审核与管理
该项目共计11个单体工程内容,结构类型涉及钢结构、框架混凝土结构等,单体多、内容复杂、工期紧,当达到施工条件时,基本上是同时启动施工,在每月的进度款审核与管理工作当中,采用传统计量方式进行审核,既要复核现场实际情况,又要进行每个单体工程当月所完成内容的计算,工作量很大,极易造成进度款审核工作滞后,从而影响资金支付和工程进度。采用了BIM模型,根据工程进度计划表,提前对每月计划完成工程量进行了分解,在每月的进度款审核时,根据实际完成进度在BIM模型上进行调整修改后,在可视化的情景下,可快速地提取当月实际完成工程量,再辅以传统计量,针对重点部位进行重点复核,可高效率地完成每月进度工程量的审核确认,同时又高效率地推动进度款审核与管理工作。
③多方案经济测算
BIM专业咨询团队将管线综合排布好后,由造价咨询专业团队对多方案进行测算、对比,找出不同方案之间金额的差异及原因,进行指标分析,并从造价角度向建设单位提出合理化建议,形成《经济分析报告》。本项目将研发楼、地下室的强弱电、通风等进行管综优化后的造价与施工图预算对应的造价金额进行对比,并分别从造价、项目品质等多维度进行对比分析,使项目的价值最大化。同时,通过BIM模拟对总平布置、厂房外立面选型等多个方案进行对比,快速输出工程量并出具造价分析,为项目业主决策提供了宝贵的数据和时间节约。
(6)合同与信息管理
实际工程应用中信息管理主要体现在两方面:一是工程资料信息。项目的每个阶段都会产生大量的工程资料,涉及很多工程资料的查阅。通过BIM的云平台,建立标准的资料归档目录,然后在施工阶段根据实际情况上传相应资料信息从而使工程资料归档电子化,大大提高资料的管理和查询效率。二是模型信息。传统的施工图纸不能 直接反映构件的详细参数信息,而通过BIM模型可直接在模型视图上查看某块构件的具体参数(如混凝土的强度、标高、尺寸、变更信息等)。
通过相应数据的录入能准确实现后期实时查看与调取,并保证资料的及时性、完整性、可追溯性,为工程后期审核及运维提供技术上的保障。
3.竣工阶段全过程工程咨询服务内容
该项目提出区别于传统的智能化及机电的建设方案,希望通过建设一套更为智慧、有效的综合管理平台,将智慧机电管理、高效园区运维、绿色节能运营、安防安保管理、对外宣传展示等多种角度的系统及管理需求进行一体化整合,使多系统在同一平台进行呈现,实现数据交换与联动的智能化。在项目施工阶段,我方就和建设单位多次沟通,使其认识到数据的价值与重要性,根据后期使用要求我方提出了基于BIM技术的运维管理方案,结合BIM技术建立云数据中心,将模型信息与BIM管理协同平台信息整合形成企业数字资产。
四、咨询服务的实践成效
1.全过程咨询应用成效
(1)工作效率的提升
全过程咨询项目服务周期较长,且内部涉及不同业务板块的专业咨询人员较多,通过BIM管理协同平台很好地协调了内部的不同专业咨询人员的信息沟通,使得内部的工作效率得到了较大的提升。同时BIM模型在可视化的环境下,建设单位方、施工总承包方的工作和沟通效率也得到了较大提升,各参建方的工作生产信息也做到很好的信息集成。
(2)有效避免资源的浪费
BIM的工作原理实质上就是虚拟建造,通过BIM模型的创建,将图纸问题在施工前暴露出来并进行集中解决,避免施工现场的返工造成的资源浪费。在图纸保持可建性的基础上,结合BIM模型生成工程量进行经济性分析,确保项目投资更为科学合理。监理与造价工程师都基于BIM技术对重要施工方案进行经济分析,其中仅土方平衡一项,就为两期的工程建设节省投资约160万元。
该项目设计阶段累计发现碰撞点6000余个,通过碰撞点整理出来的图纸问题200余个,均在设计阶段提前进行了解决,避免施工阶段因图纸问题 引起设计变更,经我方造价专业咨询人员测算,该部分节约投资约150万元。
(3) 机电管线综合带来的诸多益处
应用BIM技术进行机电管线综合是目前最为广泛的应用点之一,确实对项目的整体品质及工期管理有所受益。该项目的地下室、地上部分的管线综合优化,配合总承包单位的统筹安排,BIM技术逐渐得到了建设单位的认可。但是机电管线的综合优化对直接成本的节约影响较小,在成本节约方面的闪光点不突出,不过通过机电管线的碰撞检查、优化排布,使整个项目的观感很漂亮,品质得到了提升;各专业间在施 工中协调工作量减少,工期得到了控制。但是,不管从方案选择效率还是工作方式,在实际工作中还有一定的争议。通过多个项目的总结得出,要想做好这项工作,咨询单位仅有BIM技术人员参与是远远不够的,必须要有懂现场施工的技术人员协同工作,才能使该项工作落地并得到受益。
2.“BIM + ”技术与咨询企业转型升级的思考
全过程工程咨询的开展,BIM在其中的优势逐渐凸显。作为涵盖造价、项目管理、工程咨询、监理等业务的综合性咨询企业,其全面的人才结构为企业进行以投资为主线的全过程咨询服务奠定了基础。如果项目策划是BIM应用的开 始阶段,运营维护是BIM应用价值的体现,而做好施工阶段的BIM应用是成就这一切的基础。当前我国建设管理的现状是这几个阶段是由不同的咨询单位在实施,切断了数据传递之路。全过程工程咨询的推广,最终会杜绝数据的孤岛,形成最终的共享、共赢,作为建设项目全过程的参与者,咨询企 业的转型升级也是时局所迫,基于以该项目为试点,对于助力咨询企业的转型升级有了少许思考。
(1)全过程工程咨询项目管理人才的培养和体系建设
虽然目前国内工程咨询在专业化程度、服务理念、复合型人才等方面与国外部分知名咨询企业仍有不小的差距,但是打破传统板块间的多层级管理和各参与单位间的分头管理,推行以一家单位完成或牵头完成、组建项目总负责人牵头的咨询团队对整个项目从投资决策到竣工验收进行统筹策划和管理的全过程咨询服务,是适应现阶段市场和行业发展的最佳咨询模式。因此,不管是国家层面的政策鼓励,还是企业自身的需求,人才的引进和培养,辅以薪酬激 励和股权激励留住人才,是目前工程造价咨询企业进行全过程工程咨询最为紧迫的任务之一。工程造价咨询企业在对外组织模式变化的同时,要调整企业内部的组织架构、协同标准,要构建自身服务清单、技术标准、管理标准、流程体系,要通过案例及相应数据将项目咨询价值的理念进行全员普及,并选择或开发适用于项目管理的信息化平台,为开展全过程工程咨询提供有力保障。
(2)BIM设备成本投入的建议
由于目前市场上BIM技术用到的各项设备比较多,VR、点云、无人机、高配电脑等等,成本投入较大,因此在初期项目收益不高的情况下,需要投入大量人力、物力,购买BIM相关软件和研究相关技术经费成本较高,使公司面临较大压力,建议电脑可以高中低梯次配置,其他设备可在市场租用,并通过租用的设备来掌握相关技术,极大地减轻资金成本。
3.全过程咨询应用的不足
(1)基于BIM技术的工作环境不成熟
现阶段BIM无相关统一的标准,造价软件与BIM软件在数据信息上还 不能完全互通,数据不能直接引用,特别是在工程量的计算上,目前大部分BIM软件还不能计算钢筋工程量,同时在计算的规则和构件的划分上与清单和定额还存在很大差异。软件技术不成熟的同时,基于BI M技术的行业标准也相对缺乏,从模型的创建、审核到应用,行业尚未有较通用、统一的工作标准,前期的BIM结合造价和监理、并管控施 工以及协调建设单位、设计环节进行了大量的工作摸索。
(2)项目各参建方的BIM应用经验能力不足
四川地区的BIM技术发展起步相对较晚,各参建方BIM应用实践经验也相应地较少,由于缺乏基于BIM技术统一应用的环境基础,导致各参建方水平参差不齐,加之我们自身对BIM技术的认识还存在一定的误区,使得部分BIM应用没有发挥出最大价值,BIM技术虽然解决了一些工程重点、难点,但是通过BIM技术提高各方的沟通、协调的意识仍显不足,项目前期的沟通与协调方式还是较为传统,价值也没有得到充分体现。
(3)全过程工程咨询的行业标准不统一
国务院办公厅于2017年2月21日公开 发布《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见》(国办发〔2017〕19号文)作为先行指导意见,随 后住房和城乡建设部于2017年5月2日发布了《关于开展全过程工程咨询试点工作的通知》(建市〔2017〕101号文),全过程工程咨询的相关政策相继出台。由于该项目于2017年1月份开工,相关的政策和标准均未出台,全过程工程咨询尚属初期阶段,由于国内全过程咨询的行业标准不统一,BIM数据标准的不完善对运维数据的传递的影响等,该项目只是开启了BIM+全过程工程咨询探索之路,并通过总结经验教训,找出自身的不足,不断摸索与创新,为后续的全过程工程咨询项目的实施打下了坚实的基础。
作者:陈 敏 周江峰 周春娇
作者单位:四川良友建设咨询有限公司
来源:《招标采购管理》