基于BIM的地鐵施工設(shè)備物資精細(xì)化管理系統(tǒng)

　　摘要針對(duì)廣州地鐵工程項(xiàng)目中的物資采購供貨時(shí)限長、物資價(jià)格高、響應(yīng)速度慢等問題，研發(fā)了基于建筑信息模型的地鐵施工設(shè)備物資精細(xì)化管理系統(tǒng)，可以滿足建設(shè)方、總承包方、監(jiān)理方等各方協(xié)同工作的需求，提高物資報(bào)審的準(zhǔn)確率，降低施工成本，提升施工過程的信息化管理水平。經(jīng)驗(yàn)證，本項(xiàng)目自主研發(fā)的管理系統(tǒng)大幅了廣州地鐵項(xiàng)目的施工管理水平，并且通過簡(jiǎn)單調(diào)整即可用于其他大型施工項(xiàng)目，有很強(qiáng)的可拓展性。

　　[關(guān)鍵詞]建筑信息模型;設(shè)備物資;地鐵;精細(xì)化管理

　　0引言

　　大型工程項(xiàng)目施工建設(shè)過程中，涉及設(shè)備物資種類繁多，成本占比較大，故如何實(shí)現(xiàn)高效、數(shù)字化的設(shè)備物資管理往往是工程管理的重中之重，也是工程精細(xì)化管理的關(guān)鍵。近年來，面對(duì)城市人口不斷增長的壓力，為解決城市公共交通運(yùn)輸問題，地下軌道交通進(jìn)入了快速蓬勃發(fā)展階段[1]。由于地鐵項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模較大、涉及專業(yè)眾多、施工工況復(fù)雜且施工順序面臨頻繁變更[2]導(dǎo)致地鐵工程的設(shè)備物資管理更加困難。

　　通常情況下，物料在一個(gè)大型工程項(xiàng)目的成本占比可達(dá)0%甚至更多,所以設(shè)備物資管理也是地鐵項(xiàng)目成本管理中的重要環(huán)節(jié)[3]。地鐵項(xiàng)目建設(shè)過程中由于涉及土建、機(jī)電等多領(lǐng)域協(xié)同施工，導(dǎo)致物料種類繁多[4]，傳統(tǒng)的人工填表錄入方式不僅效率極低且出錯(cuò)，容易造成工期延誤或物料數(shù)量不符合生產(chǎn)要求等問題。因此，本文通過引入建筑信息模型(BuildingInformationModeling,以下簡(jiǎn)稱BIM)實(shí)現(xiàn)設(shè)備物資計(jì)劃管控，提高物料管理的準(zhǔn)確率和效率，保證工程項(xiàng)目的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　1基于BIM的設(shè)備物資精細(xì)化管理方法研究現(xiàn)狀

　　1.1BIM技術(shù)

　　BIM技術(shù)即建筑信息模型，是一種新型的信息技術(shù)。該技術(shù)的載體是建筑模型，它可以收集和處理建設(shè)項(xiàng)目的各種信息和真實(shí)數(shù)據(jù)，并通過可視化化的應(yīng)用指導(dǎo)相關(guān)建設(shè)項(xiàng)目的施工和設(shè)計(jì)管理。該技術(shù)主要應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)和管理中，在參數(shù)模型中整合各個(gè)項(xiàng)目的相關(guān)信息，共享和傳遞項(xiàng)目運(yùn)行、維護(hù)和規(guī)劃過程，使技術(shù)人員能夠正確了解建筑全生命期的各類信息，并對(duì)相關(guān)問題制定有效應(yīng)對(duì)措施;對(duì)節(jié)約成本、縮短工期、提高生產(chǎn)效率具有極其重要的作用[5]。

　　國外建筑行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)比較激烈，在部分發(fā)達(dá)國家，IM技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)非常成熟，熟練應(yīng)用IM技術(shù)已成為提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素[4]。我國針對(duì)IM技術(shù)的研究也處在蓬勃發(fā)展階段，許多大型建筑項(xiàng)目，如：國家體育館、青島海灣大橋等工程的施工建設(shè)及運(yùn)維管理中也都應(yīng)用了IM技術(shù)以提升整個(gè)項(xiàng)目的整合度[6]。

　　1.2基于BIM的設(shè)備物資精細(xì)化管理方法

　　目前我國施工企業(yè)的物料管理信息化水平還比較低，缺乏整體系統(tǒng)分析，對(duì)物料數(shù)量的把控也不到位，容易造成資源浪費(fèi)，占用企業(yè)資金成本[7]。然而，隨著IM技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，近年來建筑行業(yè)對(duì)IM在物料管理領(lǐng)域應(yīng)用的研究也在逐漸增多，015年，heng等提出了基于BIM的自動(dòng)物料物流規(guī)劃管理框架，用于實(shí)現(xiàn)高效項(xiàng)目交付，以減少資源、空間浪費(fèi)[8];2016年，Yu等開發(fā)了基于BIM的現(xiàn)場(chǎng)物料供應(yīng)動(dòng)態(tài)模型，實(shí)現(xiàn)了多種信息的整合，施工效率提高了近20%[9]。

　　相關(guān)研究還有很多，馬來西亞建筑行業(yè)近些年的研究方向也逐步聚焦在IM與材料管理集成領(lǐng)域，以期解決項(xiàng)目生命期問題并提升其較其他行業(yè)相對(duì)落后的信息化管理水平[10]。值得關(guān)注的是，目前建筑領(lǐng)域?qū)�IM技術(shù)的研究多數(shù)仍側(cè)重于BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用或施工階段的進(jìn)度模擬等方面的問題[11]，對(duì)物料管理尤其是大型工程項(xiàng)目物料管理方面的研究還不是很多。其中，多數(shù)研究只提出了基于IM技術(shù)的物料管理流程、優(yōu)化方法與應(yīng)用領(lǐng)域，并未真正形成可實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用系統(tǒng)[4,7,11,12]。

　　在實(shí)際應(yīng)用方面，何田豐等提出了基于IM與物聯(lián)網(wǎng)的鋼構(gòu)橋梁跨平臺(tái)物料管理方法，實(shí)現(xiàn)了端、Web端和移動(dòng)端的物料狀態(tài)可視化查詢[13];重慶軌道號(hào)線的二期站后工程采用BIMCC智慧工地系統(tǒng)對(duì)工程的機(jī)電設(shè)備物資進(jìn)行了精確管理[14]�；�于以上研究可以發(fā)現(xiàn)，基于BIM的精細(xì)化管理可以有效縮短工期、節(jié)約人力、優(yōu)化管理流程、規(guī)范施工過程。

　　但目前來看，盡管在施工階段基于IM技術(shù)的物資管理理論流程已相對(duì)完善，可以實(shí)際應(yīng)用的專業(yè)軟件系統(tǒng)卻很少，尤其是在地面軌道交通這類大型工程項(xiàng)目施工領(lǐng)域。因此，研究人員在課題組原有研究[15,16]基礎(chǔ)上研發(fā)的基于IM平臺(tái)的設(shè)備物資精細(xì)化管理系統(tǒng)具有很強(qiáng)的應(yīng)用前景，可以進(jìn)一步提升地鐵等大型施工項(xiàng)目工程的物料管理效率，節(jié)約項(xiàng)目成本。

　　2基于BIM的地鐵施工設(shè)備物資精細(xì)化管理系統(tǒng)

　　2.1系統(tǒng)組織流程

　　2.1.1系統(tǒng)整體技術(shù)架構(gòu)

　　由存儲(chǔ)端、服務(wù)器端、客戶端三部分組成。其中，存儲(chǔ)端數(shù)據(jù)源由設(shè)備物資的進(jìn)退場(chǎng)活動(dòng)文件及驗(yàn)收?qǐng)?bào)告組成，涉及施工過程中設(shè)備物資管理的全流程數(shù)據(jù)。接收數(shù)據(jù)后，服務(wù)器端可通過相應(yīng)引擎及算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上報(bào)、搜索、審批、預(yù)警及指令下達(dá)等功能。經(jīng)處理的數(shù)據(jù)可通過云服務(wù)實(shí)現(xiàn)客戶端的可視化展示與相應(yīng)的功能呈現(xiàn)。

　　2.1.2系統(tǒng)功能架構(gòu)

　　(1)物資進(jìn)場(chǎng)管理界面功能模塊分為三類，導(dǎo)航標(biāo)題、項(xiàng)目組織結(jié)構(gòu)樹和進(jìn)料計(jì)劃表單，在項(xiàng)目組織樹中可以選擇目錄樹大綱級(jí)別或搜索內(nèi)容;進(jìn)料計(jì)劃功能菜單包含數(shù)據(jù)透視分析工具、創(chuàng)建材料計(jì)劃、刪除信息和導(dǎo)出列表信息。進(jìn)入到創(chuàng)建材料二級(jí)窗口可以添加材料及附件信息，完成后可發(fā)送審批。

　　(2)施工設(shè)備進(jìn)場(chǎng)管理包含施工設(shè)備的進(jìn)場(chǎng)和分類管理，用戶可進(jìn)行添加設(shè)備并進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)審批、刪除設(shè)備信息、導(dǎo)入施工設(shè)備清單列表、查看審批記錄詳情等操作，可快速實(shí)現(xiàn)設(shè)備進(jìn)場(chǎng)信息化協(xié)同管理。同時(shí)設(shè)備類型和管理分類可以根據(jù)錄入的設(shè)備名稱自動(dòng)填充，支持設(shè)備表中沒有的設(shè)備類型手動(dòng)填寫。

　　(3)設(shè)備物資到場(chǎng)后，由施工方集成商創(chuàng)建到場(chǎng)報(bào)審驗(yàn)收表，并選擇現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)場(chǎng)的設(shè)備材料，由監(jiān)理方進(jìn)行審核后，確定最終進(jìn)場(chǎng)的設(shè)備材料清單。進(jìn)場(chǎng)的材料會(huì)抽樣送檢，檢驗(yàn)合格后會(huì)得到相關(guān)材料文件并且需要監(jiān)理方審核，確保對(duì)到場(chǎng)材料的詳細(xì)記錄，并為設(shè)備材料的全程跟蹤提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

　　2.2系統(tǒng)項(xiàng)目應(yīng)用

　　本系統(tǒng)是依據(jù)廣州市軌道交通十八、二十二號(hào)線工程的實(shí)際需求，自主研發(fā)的地鐵施工精細(xì)化管理系統(tǒng)的子系統(tǒng)之一，用于解決地鐵施工過程中大量土建、機(jī)電設(shè)備物資的管理問題。廣州地鐵十八號(hào)線和二十二號(hào)線為市域快線，兩條線路全長93.1km，是國內(nèi)首條時(shí)速160km的高規(guī)格地鐵線路，對(duì)工期、技術(shù)、環(huán)保及管理等要求十分苛刻，具有施工標(biāo)準(zhǔn)高、規(guī)模大、專業(yè)多、工期緊、風(fēng)險(xiǎn)高的特點(diǎn)，需要大量采用新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備。本項(xiàng)目根據(jù)廣州市軌道交通施工工程的實(shí)際需求，研發(fā)了可通過PC端、Web瀏覽器和移動(dòng)設(shè)備使用的設(shè)備物資管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了施工項(xiàng)目的高效、精細(xì)化管理。

　　2.2.1系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)、設(shè)備物資計(jì)劃報(bào)送

　　系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)由施工項(xiàng)目的三維BIM模型自動(dòng)計(jì)算工程量清單或集成第三方算量工具，根據(jù)項(xiàng)目施工計(jì)劃，基于創(chuàng)建的BIM模型可導(dǎo)出相應(yīng)時(shí)間節(jié)點(diǎn)內(nèi)所需的構(gòu)件種類及數(shù)目，結(jié)合相應(yīng)物資單價(jià)即可推算出所需土建、機(jī)電物資的數(shù)量及總價(jià)。系統(tǒng)支持材料計(jì)劃單根據(jù)BIM模型直接導(dǎo)出;如需手動(dòng)添加，可點(diǎn)擊該窗口中的添加材料按鈕可添加材料信息，必填字段輸入并確認(rèn)后可完成材料信息添加。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了物資計(jì)劃的線上報(bào)送及審批流程，根據(jù)工程進(jìn)度信息進(jìn)行材料計(jì)劃報(bào)送的超前提醒及報(bào)送流程審核超時(shí)提醒。

　　2、設(shè)備物資的進(jìn)退場(chǎng)報(bào)審驗(yàn)

　　設(shè)備進(jìn)場(chǎng)報(bào)審只需選擇需要進(jìn)場(chǎng)的設(shè)備，即可執(zhí)行施工設(shè)備進(jìn)場(chǎng)操作，同時(shí)可對(duì)設(shè)備進(jìn)行刪除和編輯操作。點(diǎn)擊保存可保存進(jìn)場(chǎng)設(shè)備信息，點(diǎn)擊發(fā)送進(jìn)入進(jìn)場(chǎng)審批流程，設(shè)備退場(chǎng)后可通過退場(chǎng)庫申請(qǐng)?jiān)俅芜M(jìn)場(chǎng)。物資進(jìn)場(chǎng)報(bào)審需填報(bào)進(jìn)場(chǎng)審批表，當(dāng)進(jìn)場(chǎng)報(bào)審?fù)ㄟ^監(jiān)理審批后，系統(tǒng)同時(shí)會(huì)發(fā)起材料使用審批，等待監(jiān)理同意。

　　在創(chuàng)建材料進(jìn)場(chǎng)審批窗口，可下載材料清單模板，將需要進(jìn)場(chǎng)報(bào)審的材料填入表單后上傳，系統(tǒng)可自動(dòng)讀取材料清單數(shù)據(jù)，同時(shí)上傳該批次下材料的出廠合格證明或第三方檢測(cè)證明附件后發(fā)起材料進(jìn)場(chǎng)審批流程。用戶也可利用手機(jī)客戶端查詢審批狀態(tài)，進(jìn)行設(shè)備物資進(jìn)退場(chǎng)申請(qǐng)，更加方便快捷。

　　本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)進(jìn)場(chǎng)設(shè)備物資的線上報(bào)檢驗(yàn)收流程，確保進(jìn)退場(chǎng)的設(shè)備物資清單及驗(yàn)收記錄的線上歸檔，幫助監(jiān)理方及施工方減少物料進(jìn)場(chǎng)相關(guān)資料的整理工作，提高相關(guān)人員的工作效率。施工設(shè)備的報(bào)審流程則在進(jìn)場(chǎng)審批的基礎(chǔ)上增添了退場(chǎng)審批模塊。同時(shí)，系統(tǒng)可將物資相關(guān)進(jìn)場(chǎng)活動(dòng)文件完整保存下來，為設(shè)備材料的全程跟蹤提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)理及施工方的績效考核，并為供應(yīng)商的綜合評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

　　3、設(shè)備物資的出入庫管理

　　系統(tǒng)支持對(duì)設(shè)備物資的出入庫管理，根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)及實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備材料的需求情況，系統(tǒng)能夠?qū)υO(shè)備材料到貨數(shù)量及計(jì)劃時(shí)間進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)際進(jìn)度及物資消耗情況進(jìn)行庫存預(yù)警，當(dāng)累計(jì)入庫量累計(jì)出庫量≤10時(shí)顯示預(yù)警圖標(biāo)，提示庫存不足;系統(tǒng)能夠動(dòng)態(tài)跟蹤不同批次物資進(jìn)場(chǎng)及現(xiàn)場(chǎng)使用部位的位置信息，并將物資使用部位信息反饋至BIM模型.

　　4、生成設(shè)備物資管理清單

　　系統(tǒng)應(yīng)支持清單的掃碼錄入、表格批量導(dǎo)入等錄入方式，包括但不限于物料到貨清單、設(shè)備合同清單、資產(chǎn)移交清單等;并且支持關(guān)鍵詞檢索，實(shí)現(xiàn)用戶在系統(tǒng)查看自動(dòng)統(tǒng)計(jì)出來的清單實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以此減少人工核算的工作，提高報(bào)表的統(tǒng)計(jì)效率。

　　2.2.2系統(tǒng)應(yīng)用效果

　　本系統(tǒng)布局合理，操作簡(jiǎn)單易懂，響應(yīng)時(shí)間短，功能豐富，可滿足施工全過程的設(shè)備物資管理需求，大幅提升地鐵施工管理水平。系統(tǒng)可將所有設(shè)備物資相關(guān)文件完整保存下來，為日后查閱，信息追蹤提供數(shù)據(jù)支持。同時(shí)，通過地鐵信息模型直接導(dǎo)出材料計(jì)劃清單也可大幅減少人工核算的時(shí)間，避免因計(jì)算錯(cuò)誤造成的資源浪費(fèi)，節(jié)約施工成本;也可以將物資使用部位信息反饋至BIM模型，方便系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際物資使用情況動(dòng)態(tài)調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃。系統(tǒng)界面還可以顯示每日預(yù)計(jì)完成施工量與實(shí)際完成量的對(duì)比，使工程施工的進(jìn)度管理更為便捷。

　　3總結(jié)

　　目前，我國建筑領(lǐng)域?qū)�BIM技術(shù)的研究多數(shù)仍側(cè)重于BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段或施工進(jìn)度模擬等方面，對(duì)物料管理方面的研究多停留在理論階段，少有實(shí)際落地的系統(tǒng)應(yīng)用。本項(xiàng)目通過自主研發(fā)的基于BIM的管理平臺(tái)及對(duì)設(shè)備物資管理流程的優(yōu)化分析，提出的設(shè)備物資精細(xì)化管理系統(tǒng)是目前國內(nèi)少有的自主研發(fā)的大型工程項(xiàng)目施工精細(xì)化管理系統(tǒng)。經(jīng)過實(shí)際工程驗(yàn)證，本系統(tǒng)的設(shè)備物資管理流程大幅降低了人為因素導(dǎo)致的資源浪費(fèi)，很大程度避免了傳統(tǒng)管理流程中重復(fù)冗余步驟，縮短了項(xiàng)目周期。同時(shí)，系統(tǒng)將所有物料管理過程中的文件進(jìn)行了云端存儲(chǔ)，方便對(duì)設(shè)備材料的全程追蹤，比傳統(tǒng)紙質(zhì)文件更加清晰、易保存。

　　此外，系統(tǒng)通過簡(jiǎn)單調(diào)整即可用于其他大型施工項(xiàng)目的物料管理，有很強(qiáng)的可拓展性。后續(xù)系統(tǒng)研發(fā)會(huì)考慮完善以下幾點(diǎn)，以提升用戶體驗(yàn)：(1)根據(jù)材料進(jìn)料計(jì)劃自動(dòng)觸發(fā)物資進(jìn)場(chǎng)報(bào)驗(yàn)流程，確保及時(shí)性，根據(jù)后續(xù)到貨數(shù)量直接形成庫存量。(2)將施工計(jì)劃與BIM模型構(gòu)件關(guān)聯(lián)，平臺(tái)通過預(yù)設(shè)的不同材料加工時(shí)間和施工計(jì)劃，提前自動(dòng)生成材料訂單并生成訂單二維碼發(fā)送至工廠。工廠在材料加工過程中將原料、加工工藝、加工時(shí)間、檢驗(yàn)報(bào)告等相關(guān)信息補(bǔ)充至訂單二維碼。材料到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，材料員檢查材料質(zhì)量后通過平臺(tái)手機(jī)端材料報(bào)驗(yàn)功能掃描材料上的訂單二維碼，生成材料進(jìn)場(chǎng)報(bào)驗(yàn)申請(qǐng)，審核相關(guān)材料信息完整性并發(fā)送至監(jiān)理員。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]劉亞明淺談我國地鐵的發(fā)展歷程[J].建筑界,2013,(22):P.1717.

　　[2]夏晴基于BIM技術(shù)的地鐵項(xiàng)目施工階段造價(jià)控制方法研究[D].廣州大學(xué)2020.

　　[3]陳巍林卲海根論現(xiàn)代建筑施工材料管理[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)2009,21(12):2930.

　　[4]王君車俊寶張一帆施工階段基于BIM技術(shù)的物資全過程管理[J].價(jià)值工程2017,36(22):7377.

　　[5]張建平李丁林佳瑞顏鋼文.BIM在工程施工中的應(yīng)用[J].施工技術(shù),2012,41(16):1017.

　　[6]張明兔.BIM技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用[D].湖北工業(yè)大學(xué),2017.

　　[7]趙彬元曉遠(yuǎn)基于BIM+技術(shù)的施工企業(yè)物料集成管理研究[J].項(xiàng)目管理技術(shù)2017,15(2):7075.

　　作者：張楠，何敏，孫有恒，郭雪卿，胡振中

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