【www.zhangdahai.com--可行性研究报告】
雷 娟 韩志超 杨国威 韩 羽
(1.北京构力科技有限公司，北京 100013；
2.中信建设有限责任公司，北京 100027)
随着新技术的发展，通过信息化手段管理项目成为项目管理中的新趋势，BIM技术的出现给项目管理带来了管理模式变革。近年来，国家加大钢结构发展力度，相继出台支持政策，推动钢结构行业提速发展。
将BIM技术应用到钢结构工程项目管理中，通过构件数据和业务流程驱动BIM模型的显示方式，在管理平台中展示设计、生产和施工等不同阶段钢结构构件信息，实现项目管控重点内容的可视化和精细化管理是一种新的尝试应用。通过集成BIM+GIS技术，搭建B/S端架构体系的项目全生命期管理平台。利用BIM轻量化服务处理Tekla、Revit等模型文件，转换矢量数据为信息化表单数据，解决了钢结构设计图形信息、模型信息与钢结构管理平台的业务数据集成问题，实现钢结构工程从设计、深化、加工、到运输、安装、运营的项目全生命期管理。通过打通项目不同阶段的数据孤岛问题，实现钢结构构件信息可追溯性和可维护性管理，提高钢结构工程科学管理水平。
北京铁路枢纽丰台火车站改扩建工程是国家重点工程建设项目。该项目位于北京市丰台区，坐落在西三环和西四环之间，是北京地区规划“四主四辅”八个铁路枢纽站中的重要站房。站房总建筑面积39.88 万m2，站场规模设计为17台32线。
丰台站建筑造型采用平屋面带柱廊形式，地上建筑设计为四层，地下三层，采用高架车场和普速车场双层车场设计。丰台站建成后将承担京广、京九、京原、京沪普速线，丰沙、京广高铁等线路始发终到作业，形成地面公交、道路交通、轨道、高铁等交通设施融为一体的新型综合交通枢纽[1]。
作为国家重点工程项目，把控整个建造过程、保证构件的质量安全、打造全过程的质量保证体系是政府和总包方在管理过程中遇到的难点和痛点。为了适应客户需求，中铁建工集团有限公司(以下简称中铁建工)与北京构力科技有限公司(以下简称构力)一起打造了设计、生产、施工一体化的BIM+GIS钢结构全生命期管理平台，将信息化、BIM、物联网、GIS、移动应用等技术融入其中，实现了项目的提质增效、节约成本、缩短工期及数字化交付等项目管理目标。该平台于2019年11月正式上线使用，为丰台站项目的顺利建设保驾护航。
丰台站项目建设过程中面临建设规模大、施工组织难、进度要求紧、技术难点多等问题。采用传统的施工作业及管理方式(二维蓝图交互、交底、审核)会造成如下问题：一是工作量巨大；
二是图纸错误事前无法发现，造成返工，延误工期，成本增加；
三是管理事务繁杂多变，无法寻找事务的规律性变化。鉴于传统施工管理模式的不足和缺陷，丰台站项目建设中采用了钢结构全生命期管理平台管控项目。通过管理平台自动拆分BIM设计模型为单个构件BIM模型，并自动生成单个构件设计图纸和清单信息，实现BIM模型数据与业务管理数据的无缝对接，便于生产加工过程中的生产计划制定和下料排版[2]。通过从项目深化设计模型直接获取生产构件的构件模型、构件详图、零件图等信息，直接指导构件的生产与安装[3]。通过生产管理数据、施工安装数据与BIM模型的互通互联，实现项目管理的可视化、标准化、信息化。
2.1 BIM设计在钢结构项目关键节点展示应用
钢结构全生命期管理平台实现选择任意构件，可浏览该构件相关的设计、加工、运输、安装等不同阶段的业务过程信息，实现构件的全生命期的可视化和可追溯性管理[4]。
管理平台以时间轴为主线，在项目关键节点上显示构件属性信息和业务信息，构件经历的不同阶段信息通过分类信息页在不同页面展示。主页面的BIM模型用颜色区分每个构件在关键节点下的实际或计划状态，对于已经完成的时间节点，可以查看该节点相关的施工影像视频，为项目管理者动态展现项目重点时间节点的设计、生产、施工信息，便于管理者及时掌控项目情况[5]。图1为关键节点数据展示中的BIM应用。
图1 关键节点数据展示中的BIM应用
2.2 数据编码标准在BIM数据协同中的应用
丰台站工程体量大，钢构件加工工作由江苏沪宁钢机股份有限公司(以下简称沪宁)和中国二十二冶金集团有限公司(以下简称二十二冶)一起承担钢构件加工任务。这两家公司分别有自己的专业加工团队，有自己的加工过程管理软件，也有自己专门的深化详图设计人员，深化模型由两家公司详图设计人员分别制作完成。丰台站钢结构管理平台研发中遇到的首要问题是将分属江苏、河北两地的两家钢结构公司的深化模型数据在同一个平台中有机结合并展现，将两家公司钢构件加工过程信息在统一平台中展现和进行管控。
钢结构全生命期管理平台以构件为主线管控数据，构件统一编码是解决问题的关键，江苏、河北两家公司的构件编码规则最初是各自设置，互不相同。为了实现不同模型在同一个平台中融合展示，首先需要统一两家公司的构件编码标准，根据钢结构行业特点，采用有含义的字符设置，将构件编码规则设置为多段式，每段有固定含义，由区域、定位、构件类型、分段分节、顺序号等组成，便于解析和应用，图2为构件编码规则示例图。在统一构件编码规则后，又制定了统一的建模标准，专业命名标准、构件类型标准等[6]。在这些标准规范的应用下，不同公司的BIM模型通过钢结构管理平台的模型组装功能可以任意组装为新的模型在平台应用展示，实现了BIM模型的统一管理和查看。
图2 构件编码规则示例图
管理平台通过构件编码与二维码技术结合，实现一物一码，通过进度管理、智慧工地、质量追溯、智能建造等板块数据，管理钢结构项目全过程信息，实现每个构件有唯一生成的二维码标识信息，并与BIM模型建立一一对应关系，通过BIM模型可以实时管控构件生产施工情况，图3为组装后项目模型展示不同阶段数据。
通过扫描二维码，可以实时查看来源于不同软件的构件设计信息、加工信息、材料信息等，通过分析图表、图片、视频等多种形式展示项目情况。
图3 组装后项目模型展示不同阶段数据
2.3 项目现场中的BIM应用
项目现场管理工作的重点是管理项目进度、质量和安全问题，借助BIM技术可以提升并改变传统管理方式。平台通过BIM模型信息和进度信息对应管理，将实际进度与计划进度对比管理，实现可视化的进度模拟展示。在实际进度和计划进度对比功能中通过设置不同颜色，直观展现当前工程超前或滞后的构件信息(超前以绿色显示，滞后以红色显示)[7]。
管理平台将构件全生命期分为设计阶段、生产阶段、物流运输阶段、现场安装阶段和施工完成阶段五个阶段，不同阶段设置不同颜色，以五种颜色(灰、黄、蓝、粉、绿)驱动模型显示，实时记录构件实际状态。同时关联BIM模型中构件信息，通过模型中构件展示颜色不同，直观查看构件所处的生命期阶段及其各阶段属性信息[8]。管理平台中可以查看模型构件的最新状态信息，获悉构件处于的阶段信息和环节信息，并能够查看构件的历史信息和相关记录文件[9]，图4为进度管理中的BIM应用。
管理平台实现了在BIM模型中记录和标识质量问题所在的真实位置，改变以往质量问题只是信息描述，无法准确定位的问题。通过BIM模型可以查看质量问题发生的具体位置，提升项目质量管理效率。
通过建立施工项目场地BIM模型，在真三维BIM模型中记录和标识安全检查问题所发生位置，同时集成应用视频监控技术，改变传统安全管理方式，有效控制安全风险[10]。
图4 进度管理中的BIM应用
2.4 项目管理中的BIM+GIS应用
管理平台实现了基于BIM+GIS技术的智慧工地平台集成应用。通过在BIM+GIS场景中随时随地地查看智慧工地动态信息，如视频监控、环境监测、劳务数据及基坑监测点数据等，实现工程管理的可视化、智能化。
管理平台实现了BIM+GIS一体化协同管理，实现GIS大场景浏览与BIM小场景浏览的无缝转换。管理平台中航拍GIS地理信息数据与BIM模型数据集成展示，并与第三方工具软件建立实时数据互联互通接口，实现在GIS地理信息浏览时，可以查看塔吊BIM模型，点击塔吊可以查看塔吊实时运行信息，实现以BIM为核心的多元管理平台，图5为BIM+GIS与智慧工地平台集成应用。
图5 BIM+GIS与智慧工地平台集成应用
通过采用BIM+GIS技术，集成视频监控技术，实现项目场地三维环境浏览，实时查看模型信息，可以自动选择跳转到相应视角的摄像头，实时查看项目真实场景，实现远程管控项目。
通过钢结构全生命期管理平台建设，改变钢结构施工项目原有的人工管理的传统模式，使得不同业务之间协同能力得到加强，数字化管理水平得到较大提升，同时规范了业务管理，提升了企业竞争力。通过管理平台的使用，项目建设过程中节约了人员成本，减少了不同参与方的沟通成本，提高了工作效率。钢结构全生命期管理平台的搭建与应用，完善了中铁建工现有技术体系，填补了公司钢结构管理中的技术空白。
北京铁路枢纽丰台火车站改扩建工程在项目管理中应用BIM技术来提升管理效率，有效推进钢结构BIM全生命期的智能建造，实现“精品工程、智能丰台”的目的。
目前，北京丰台站项目是在设计、施工阶段深入应用了BIM技术，随着项目建成投入使用，设计施工阶段的数据应如何为后期运维服务，还需在实践中不断探索和尝试。
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