朱其義，韓秭婧

（廣西交科集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530007）

0 引言

在國(guó)家“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)”戰(zhàn)略、“一帶一路”倡議及“交通強(qiáng)國(guó)”目標(biāo)的引導(dǎo)下，交通行業(yè)正積極推進(jìn)技術(shù)改革及模式創(chuàng)新。BIM 技術(shù)在國(guó)內(nèi)外工程建設(shè)項(xiàng)目管理中發(fā)揮了積極的作用，其應(yīng)用范圍的擴(kuò)大和研究深度的延伸使工程項(xiàng)目智能化管理水平逐步提高［1］。BIM 技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展還處于初級(jí)階段，在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、核心軟件和人才儲(chǔ)備等方面仍有許多不足之處，面對(duì)迫切的行業(yè)技術(shù)需求，如何將BIM 技術(shù)應(yīng)用于工程項(xiàng)目全生命周期，是交通領(lǐng)域當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。宋戰(zhàn)平等［2］以銀西鐵路環(huán)縣隧道為依托，將BIM 技術(shù)引入隧道工程的全生命周期管理中，為構(gòu)建隧道工程全生命周期一體化管理提供了指導(dǎo)。萬(wàn)世付等［3］從BIM平臺(tái)的比選到工程建設(shè)的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維階段，研究BIM 技術(shù)在隧道工程全生命周期的應(yīng)用路線，并且將其用于實(shí)際工程中。馮瑾等［4］提出基于BIM技術(shù)的橋梁工程全生命周期一體化的技術(shù)框架和一般性應(yīng)用流程，以某實(shí)際工程為例，分階段闡述具體的實(shí)施步驟和關(guān)鍵點(diǎn)。王慶賀等［5］集成應(yīng)用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)及BIM技術(shù)，構(gòu)建適用于橋梁全生命周期的BIM信息管理平臺(tái)，解決了橋梁全生命周期內(nèi)可視化程度低、數(shù)據(jù)信息整合困難等問(wèn)題。目前，交通領(lǐng)域的BIM 技術(shù)研究和成果主要在橋梁、隧道工程領(lǐng)域，在高速路機(jī)電工程領(lǐng)域仍處于理論分析和探討階段。本文對(duì)高速公路機(jī)電項(xiàng)目管理平臺(tái)功能需求進(jìn)行分析，提出一種以BIM 模型為載體，以信息技術(shù)為手段的全面、高效的項(xiàng)目管理體系；設(shè)計(jì)了平臺(tái)的總體框架、技術(shù)架構(gòu)和數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)，并且介紹平臺(tái)的應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用情況。

1 需求分析

1.1 存在問(wèn)題

當(dāng)前機(jī)電項(xiàng)目施工管理過(guò)程存在的問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn)。

（1）施工標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化無(wú)法有效落實(shí)。由于高速公路機(jī)電工程具有多樣性、復(fù)雜性的特點(diǎn)，已有的高速公路土建施工信息化管理系統(tǒng)難以延伸至機(jī)電工程項(xiàng)目，信息化的缺失導(dǎo)致機(jī)電工程管理落后。工程施工參與方多、協(xié)調(diào)量大，物資、設(shè)備等資源投入強(qiáng)度高，文檔、照片等數(shù)據(jù)生成量大，這些問(wèn)題造成施工管理強(qiáng)度高、任務(wù)重，使管理難度不斷增大［6］。

（2）業(yè)務(wù)信息孤島效應(yīng)嚴(yán)重。當(dāng)前，公路機(jī)電項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程的各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)信息化數(shù)據(jù)缺乏有效鏈接，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)不足，一線業(yè)務(wù)人員工作數(shù)據(jù)采集方式缺乏便利性。

（3）缺乏精確、可視、可靠的信息服務(wù)。缺乏對(duì)施工進(jìn)度、施工安全、施工質(zhì)量等問(wèn)題的管理和把控，缺少手機(jī)端與PC 端互通、適應(yīng)多情景使用的信息化管理系統(tǒng)，各個(gè)項(xiàng)目組文檔未能統(tǒng)一規(guī)范，缺少對(duì)項(xiàng)目施工數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、集成與分析等信息化處理的辦法，對(duì)工程實(shí)施過(guò)程的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)缺少可視化的展示手段。

（4）項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)缺乏有效、安全的監(jiān)控手段。機(jī)電項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和人員構(gòu)成復(fù)雜，存在施工地點(diǎn)分散、施工安全管理難、文明施工監(jiān)管難、人員管理難、調(diào)查取證難等問(wèn)題，容易造成安全事故和質(zhì)量問(wèn)題。

1.2 預(yù)期目標(biāo)

針對(duì)以上問(wèn)題，本文提出搭建一個(gè)基于BIM 技術(shù)，以信息化方式為主導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高效采集與統(tǒng)一利用的高速公路機(jī)電項(xiàng)目管理平臺(tái)。平臺(tái)期望實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)如下。

（1）接入BIM 模型數(shù)據(jù)。將BIM 模型數(shù)據(jù)接入研發(fā)的施工綜合管理應(yīng)用系統(tǒng)云平臺(tái)，結(jié)合BIM 數(shù)據(jù)共享及更新、BIM 模型數(shù)據(jù)輕量化等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全生命周期可視化管理。

（2）提供機(jī)電設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā)服務(wù)。研發(fā)基于BIM技術(shù)的公路機(jī)電施工管理系統(tǒng)，適應(yīng)高速公路機(jī)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)和運(yùn)營(yíng)管理的需要，提供定制化開(kāi)發(fā)。

（3）開(kāi)展試點(diǎn)應(yīng)用并形成解決方案。將研究成果應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中，根據(jù)試用反饋不斷完善系統(tǒng)，形成一種高速公路機(jī)電設(shè)備全生命周期管理的整體解決方案。通過(guò)試點(diǎn)效應(yīng)，將成果推廣應(yīng)用到其他項(xiàng)目管理中。

（4）實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)控。通過(guò)集成施工現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，提升工程安全文明施工管理水平，為高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量地完成工程提供先進(jìn)的科技手段和強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

2 平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 總體框架

高速公路機(jī)電項(xiàng)目管理平臺(tái)基于BIM 核心技術(shù)，結(jié)合GIS（數(shù)字化地理信息系統(tǒng)）、大數(shù)據(jù)、5G 網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算、人工智能、北斗導(dǎo)航、數(shù)字孿生等功能要素，提出包含進(jìn)度、綜合、質(zhì)量、安全、檔案、計(jì)量支付、物資、考核等子系統(tǒng)高度集成的項(xiàng)目管理平臺(tái)建設(shè)方案。基于BIM 技術(shù)的高速公路機(jī)電項(xiàng)目管理平臺(tái)架構(gòu)分為用戶接入層、運(yùn)行支持層、數(shù)據(jù)展示層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、中間件支撐層、技術(shù)支撐層、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層7 個(gè)層級(jí)（主要功能見(jiàn)表1），平臺(tái)具有靈活性、易維護(hù)性等特點(diǎn)。平臺(tái)總體框架如圖1所示。

圖1 平臺(tái)總體架構(gòu)

表1 平臺(tái)系統(tǒng)層級(jí)劃分及主要功能

平臺(tái)主要采用B/S 架構(gòu)（瀏覽器/服務(wù)器模式）。服務(wù)端使用Java 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，整體架構(gòu)使用SpringBoot軟件搭建并管理整個(gè)平臺(tái)，以MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，持久層框架使用MyBatis 開(kāi)源項(xiàng)目，服務(wù)器使用Thymeleaf 模板引擎；客戶端采用“HTML + CSS + JavaScript”編寫(xiě)，應(yīng)用bootstrap 做布局，使用bootstrap-table 做表格數(shù)據(jù)展示，系統(tǒng)使用bootstrap-select控件與jQuery插件。

平臺(tái)引入4G/5G 實(shí)時(shí)播放施工現(xiàn)場(chǎng)視頻，監(jiān)測(cè)施工情況；引入BIM 模型建立公路模型，實(shí)現(xiàn)三維技術(shù)交底、可視化進(jìn)度及安全管控、施工人員定位等功能，將施工過(guò)程中的資料與BIM 模型結(jié)合，提供支撐項(xiàng)目工程管理數(shù)字化建造與運(yùn)營(yíng)所需的數(shù)據(jù)支撐及工程應(yīng)用服務(wù)。

2.2 功能要點(diǎn)

高速公路機(jī)電項(xiàng)目管理平臺(tái)的目標(biāo)是對(duì)機(jī)電項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程的全生命周期進(jìn)行信息化、智能化的管控，系統(tǒng)主要包括11項(xiàng)功能（如圖2所示）。

圖2 平臺(tái)功能流程

（1）BIM引擎。以BIM模型為載體，實(shí)現(xiàn)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)共享和更新，實(shí)現(xiàn)機(jī)電項(xiàng)目全過(guò)程BIM 可視化標(biāo)準(zhǔn)管理，為高速公路機(jī)電系統(tǒng)提供精確、可視、可靠的信息服務(wù)。服務(wù)內(nèi)容包括BIM 模型查看、BIM計(jì)劃模擬、BIM 進(jìn)度演示、項(xiàng)目漫游、施工動(dòng)態(tài)、危險(xiǎn)源定位、人員定位、施工指導(dǎo)。

（2）數(shù)字駕駛艙。數(shù)字駕駛艙模塊是由平臺(tái)中樞算力、BIM 引擎、數(shù)據(jù)可視化引擎共同支撐，通過(guò)整合、分析平臺(tái)內(nèi)大量的、多維度的數(shù)據(jù)，統(tǒng)一展示公路機(jī)電工程實(shí)施過(guò)程的業(yè)務(wù)全貌，實(shí)現(xiàn)協(xié)同數(shù)據(jù)化、在線化、智能化，使管理層和決策層者可以掌握最新資料，全面、準(zhǔn)確、直觀地了解工程情況，通過(guò)分析、比較做出科學(xué)的決策和判斷，由此提升工程管理水平。

（3）進(jìn)度管理。實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目進(jìn)度的管理，利用平臺(tái)通過(guò)工單形式對(duì)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程進(jìn)行精細(xì)化把控。具體流程：項(xiàng)目經(jīng)理管控施工清單、制定計(jì)劃，劃分任務(wù)下發(fā)給各項(xiàng)目專工，負(fù)責(zé)的專工接受任務(wù)后繼續(xù)對(duì)任務(wù)進(jìn)行細(xì)化，并且根據(jù)實(shí)際計(jì)劃和實(shí)施條件形成工單派發(fā)給勞務(wù)人員，勞務(wù)人員完成工單后由項(xiàng)目專工審核，最終形成完成記錄。該環(huán)節(jié)可通過(guò)手機(jī)端與PC端搭配使用，可加快數(shù)據(jù)的采集工作。

（4）物資管理。倉(cāng)管員通過(guò)系統(tǒng)查看并填寫(xiě)出入庫(kù)記錄，在月底盤(pán)點(diǎn)時(shí)填寫(xiě)盤(pán)點(diǎn)記錄，實(shí)現(xiàn)公路機(jī)電項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程的物資管理。同時(shí)，系統(tǒng)具備物資調(diào)撥及庫(kù)存臺(tái)賬管理功能，可加強(qiáng)物資現(xiàn)場(chǎng)管理，幫助企業(yè)建立標(biāo)準(zhǔn)的物資信息庫(kù)，對(duì)內(nèi)部物資基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的編碼、分類，以便進(jìn)行集采、查詢、統(tǒng)計(jì)分析等，實(shí)現(xiàn)采購(gòu)物資橫向和縱向立體化對(duì)比分析及對(duì)物資的全面監(jiān)督。

（5）質(zhì)量管理。通過(guò)質(zhì)量指導(dǎo)、質(zhì)量培訓(xùn)、質(zhì)量規(guī)格技術(shù)表、質(zhì)量抽檢、工序驗(yàn)收、勞務(wù)隊(duì)評(píng)分、質(zhì)量評(píng)分、質(zhì)量知識(shí)庫(kù)等方面的管理，實(shí)現(xiàn)公路機(jī)電質(zhì)量全過(guò)程管理。利用移動(dòng)端實(shí)現(xiàn)移動(dòng)質(zhì)量巡檢，質(zhì)量員在系統(tǒng)上填寫(xiě)施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量隱患，項(xiàng)目專工完成隱患整改后在系統(tǒng)上填報(bào)整改內(nèi)容，項(xiàng)目經(jīng)理在系統(tǒng)上確認(rèn)質(zhì)量隱患整改情況。這一流程提高了檢查信息反饋的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。

（6）安全管理。在安全管理知識(shí)體系的支撐下，對(duì)日常安全管理事項(xiàng)進(jìn)行管控，包括安全指導(dǎo)、安全培訓(xùn)、安全日志、安全罰款等功能。安全員在系統(tǒng)上填寫(xiě)施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的安全隱患，項(xiàng)目專工完成隱患整改后在系統(tǒng)上填報(bào)整改內(nèi)容，項(xiàng)目經(jīng)理在系統(tǒng)上確認(rèn)安全隱患整改情況。同時(shí)，利用智能設(shè)備采集施工現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，通過(guò)動(dòng)態(tài)檢測(cè)手段，對(duì)安全關(guān)注點(diǎn)進(jìn)行智能預(yù)警，減少安全事故的發(fā)生。

（7）計(jì)量支付管理。計(jì)量員和支付員通過(guò)系統(tǒng)獲取項(xiàng)目完成記錄信息，使用計(jì)量管理與支付管理功能，對(duì)項(xiàng)目計(jì)量、項(xiàng)目勞務(wù)、設(shè)備結(jié)算的相關(guān)表單進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)計(jì)量支付管理過(guò)程的規(guī)范化。具體包括主合同和子合同維護(hù)、項(xiàng)目的清算臺(tái)賬、銀行賬戶余額、收款清單匯總、項(xiàng)目預(yù)付款、中期計(jì)量維護(hù)、計(jì)量開(kāi)票登記、回款到賬登記、計(jì)量回款清單查詢、其他收入登記、合同支出、其他支出、支付計(jì)劃制訂、項(xiàng)目押金登記、銀行保函登記收回。

（8）人事考核管理。在平臺(tái)中建立組織結(jié)構(gòu)、設(shè)置組織關(guān)系，包括項(xiàng)目班子成員組、職位和崗位體系等；實(shí)現(xiàn)對(duì)員工檔案信息、項(xiàng)目間人員調(diào)動(dòng)信息的管理；實(shí)現(xiàn)員工工作內(nèi)容填報(bào)、員工考核評(píng)分、員工評(píng)分統(tǒng)計(jì)匯總等功能。

（9）檔案管理。實(shí)現(xiàn)檔案資料上傳、在線填報(bào)、簽批、組卷歸集等功能。資料員可通過(guò)系統(tǒng)上傳資料、歸檔材料、組卷材料等。

（10）綜合管理。結(jié)合手機(jī)端與PC 端，通過(guò)信息化的手段支撐項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的其他管理環(huán)節(jié)，例如項(xiàng)目部每日打卡、項(xiàng)目日志填報(bào)、項(xiàng)目日志記錄、項(xiàng)目人員考勤、人員動(dòng)向、視頻監(jiān)控、路線定位、每日?qǐng)?bào)餐、訂餐記錄、訂餐統(tǒng)計(jì)、車輛管理等功能。

（11）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及分析引擎。存儲(chǔ)由進(jìn)度管理、計(jì)量支付管理、物資管理、質(zhì)量管理、安全管理、檔案管理等上游業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，使用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)這些業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析，加以理解和消化，以最大化地開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)的功能，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的作用；同時(shí)，為下游的BIM 引擎、數(shù)據(jù)駕駛艙業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3 成果應(yīng)用

高速公路機(jī)電項(xiàng)目管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了施工項(xiàng)目管理全過(guò)程的管控，提供的應(yīng)用場(chǎng)景如下。

（1）過(guò)程管理。提供工程實(shí)施階段、工程項(xiàng)目竣工驗(yàn)收階段的過(guò)程管理（主要包括項(xiàng)目施工過(guò)程中的進(jìn)度、質(zhì)量安全、物資、計(jì)量、支付等方面），以及項(xiàng)目施工過(guò)程管理中涉及的日常申報(bào)資料及竣工驗(yàn)收資料的管理。

（2）BIM 應(yīng)用體系。提供設(shè)計(jì)“BIM+工程資料”“BIM+進(jìn)度”“BIM+安全”等可視化管理，在前期的項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，提供BIM 模型建模，搭建BIM 應(yīng)用體系，將BIM 引入項(xiàng)目管理過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)“BIM+可視化工程管理”的理念。

（3）決策引導(dǎo)。集合項(xiàng)目施工過(guò)程的進(jìn)度、質(zhì)量、安全等數(shù)據(jù)，讓所有項(xiàng)目數(shù)據(jù)形成統(tǒng)一的閉環(huán)。通過(guò)項(xiàng)目數(shù)據(jù)綜合分析，項(xiàng)目管理者看到的已經(jīng)不是簡(jiǎn)單、無(wú)關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，而是具備決策意義的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)使項(xiàng)目管理者對(duì)項(xiàng)目有全方位的了解。

（4）數(shù)據(jù)可視化。使用同一展示界面，統(tǒng)一展示項(xiàng)目中各版塊的執(zhí)行情況及當(dāng)前狀態(tài)。展示界面富有科技感，圖表和數(shù)據(jù)表達(dá)清晰，通過(guò)BIM 模型配合地圖，能夠直觀地展示空間和位置關(guān)系。

（5）報(bào)表規(guī)范化。在項(xiàng)目管理中，經(jīng)常需要編制各種項(xiàng)目匯報(bào)資料及項(xiàng)目報(bào)表，需耗費(fèi)大量的人力統(tǒng)計(jì)和抄錄數(shù)據(jù)。在高速公路機(jī)電項(xiàng)目管理平臺(tái)，施工周/月報(bào)表可由日常上報(bào)數(shù)據(jù)自動(dòng)匯總，形成匯報(bào)材料。施工日志、安全日志由施工人員或項(xiàng)目管理人員每日編寫(xiě)，通過(guò)施工日志可快速地了解施工人員的工作狀態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文研究設(shè)計(jì)的基于BIM 技術(shù)的高速公路機(jī)電項(xiàng)目管理平臺(tái)，其設(shè)計(jì)思路是針對(duì)工程項(xiàng)目管理業(yè)務(wù)，提出以項(xiàng)目管理為核心，以合同、進(jìn)度過(guò)程控制為主線，以質(zhì)量、安全管理為目標(biāo)，以信息技術(shù)為手段，綜合應(yīng)用各種方法和技術(shù)，形成一個(gè)全面、高效的項(xiàng)目管理體系。目前，該平臺(tái)已應(yīng)用于某公司多個(gè)高速公路機(jī)電項(xiàng)目，通過(guò)對(duì)項(xiàng)目建設(shè)階段施工信息的有效管理和整合，解決了機(jī)電項(xiàng)目建設(shè)中信息孤島的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)參與方信息共享、多方協(xié)同的功能。平臺(tái)綜合應(yīng)用各種方法和技術(shù)，完成機(jī)電項(xiàng)目全過(guò)程BIM 可視化標(biāo)準(zhǔn)管理，實(shí)現(xiàn)各生命周期數(shù)據(jù)共享和更新，提高了生產(chǎn)效率，改善了項(xiàng)目管理者的體驗(yàn)，將高速公路機(jī)電項(xiàng)目信息化管理提高到國(guó)內(nèi)一流水平。下一步將繼續(xù)延伸平臺(tái)應(yīng)用范圍的深度和廣度，優(yōu)化及豐富數(shù)據(jù)的采集手段和融合手段，構(gòu)建多維度、綜合性的數(shù)據(jù)融合的數(shù)字信息化平臺(tái)，使客戶的項(xiàng)目管理實(shí)現(xiàn)提質(zhì)、增效、降本，不斷保持和提升平臺(tái)的適應(yīng)性及創(chuàng)新性。