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BIM和IPD管理模式在城市轨道交通工程中综合应用研究

2018-05-18  浏览次数:766
核心提示:摘要:由于城市轨道交通工程项目的特点,在传统工程项目管理模式中,存在着管理分散、信息离散、沟通效率低、建设与运营脱节、孤岛效应强、工程质量难以管控、返工多、变更多、超概预算、工期延后、安全事故时有发生

摘要:由于城市轨道交通工程项目的特点,在传统工程项目管理模式中,存在着管理分散、信息离散、沟通效率低、建设与运营脱节、孤岛效应强、工程质量难以管控、返工多、变更多、超概预算、工期延后、安全事故时有发生、受贿腐败等问题,难以达到工程项目的预期目标。以集成3D设计、MIS、GIS等功能的BIM(Building Information Modeling)建筑信息模型作为系统平台,以具有“精益建造”与“协同合作”的IPD(Integrated Project Delivery)集成项目交付作为管理模式,实时动态的搜集、分析、共享信息,为各参建方提供管理及决策支持,实现“所见既可建”的目标。

关键词:城市轨道交通;工程项目管理;BIM;IPD

1、城市轨道交通工程项目特点及传统管理模式问题

1.1、城市轨道交通工程项目特点

在技术方面,外部存在着受外部城市环境影响多、土建工程施工安全风险源多等特点;内部存在着工程质量标准高、运营维护性强、交通与建筑结合紧密、工程投资额度大、技术专业种类多、设计图纸数量多、交叉施工多、管线碰撞冲突多、工程界面接口多等特点。

在管理方面,外部存在着社会关注度高、监管部门多、与市政工程协调多等特点;内部存在着参建单位及人员多、管理层级多、专业性岗位多等特点。

1.2、传统管理模式问题

在传统管理模式中,至始至终以业主方为中心驱动工程项目管理。但由于各参建方存在着为实现各自利益最大化的想法,至始至终存在着“零和博弈”,根本无法做到基于工程项目整体目标的管理及决策,造成各参建方投入大量的人力成本和时间成本,通过频繁的召开和参加会议,拟定和出台大量文件,以推进工程项目建设工作开展。因此造成管理分散、信息离散、沟通效率低、建设与运营脱节、孤岛效应强、工程质量难以管控、返工多、变更多、超概预算、工期延后、安全事故时有发生、受贿腐败等问题,难以达到工程项目的预期目标。特别是在PPP类工程项目中,业主方一般都没有实际权利以控制工程项目的整体目标。


图1. 传统管理

2、基于BIM的系统平台

BIM(Building Information Modeling)建筑信息模型,是以三维数字技术为基础,通过集成工程相关信息数据,建立数字化的三维模型,其包含与几何图形有关的数据模型和与管理有关的行为模型,两者通过逻辑关联可以模拟演示工程施工,其具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等特点,目前国内外常用的有Autodesk的Revit、中国建科院的PKPM、广联达、鲁班、Tekla、Solibri、MagiCAD、Bentley等软件。 

 
图2.三维线路的BIM设计


图3.管线碰撞冲突检查

该系统平台集成3D设计、MIS(信息管理系统)、GIS(地理信息系统)等三个主要功能。并能在PC电脑、平板电脑、手机等Windows、Android、IOS各系统下运行该系统平台。

(1)通过3D设计功能,对城市轨道交通工程模型实现固化,可视化显示工程成果,实现“所见既可建”。对土建工程中隧道、桥梁、车站、轨道等构件进行施工动画模拟以指导现场施工,还可通过标准化设计,开发相应的模型,进而指导装配式建筑构件的生产和安装;对机电工程中供电系统、通风系统、消防系统、通信系统、信号系统等各个系统的设备厂家型号进行信息录入;对车辆工程中车体、转向架、受流装置、缓冲装置、制动装置等各个零部件进行信息录入。此外,将各个系统、部位、节点等与相关的设计规范、施工规范、验收规范、合同文件、工程量清单、预算造价信息等进行逻辑关联,而且对某一个构件的修改都将引起与之有关的所有信息进行智能协同修改,以实现同时设计、同时施工、同时管理的三同时目标,还可做到管理有理可依、工作有据可查。

(2)通过MIS(Management Information System)管理信息系统功能,对工程建设过程中的所有信息进行实时收集、汇总、分析、共享,各参建方录入各自工作信息。其中,业主方录入行业法律法规、合同文件、管理要求、需求标准等,设计方录入设计规范、技术标准、工程图例等,监理方录入验收规范、工地会议纪要、巡检记录等,施工方录入施工规范、质量自检记录、设备材料信息等,监测单位录入监测数据、监测日志等。
对于运营维护,在工程项目竣工交付前,由各参建方将所有材料及设备的种类、型号、品牌、厂家、供应商等信息录入系统平台,建立运营维护的数据库,其包含设备使用手册、运行参数、保养周期、备品备件库存等逻辑关联信息。此外,再通过搜集、分析运营维护的信息和数据,可核算运营维护成本,可根据客流量调整行车计划,可及时更新列车运行信息、机电设备状态记录、财务状况等信息,为运营维护提供全面的技术与管理支持,并生成信息积累,以新建线路提供经验数据。 


图4.车站设施设备信息管理平台

(3)通过GIS(Geographic Information System)地理信息系统功能,通过移动终端,在施工过程中,在工程现场任意位置,查阅该位置的工程建设信息,实时动态的掌握和了解工程建设的预期目标和已完成目标等,通过工程实体与3D模型的比对查找问题、差异等,以及时进行质量整改、目标修正、工程变更等。在运营维护中,在隧道、区间、车站的任意位置,查阅该位置的土建设施与机电设备使用情况、工作状态等信息,以及时进行维护维修。


图5.移动终端登录系统平台

3、IPD管理模式

IPD(Integrated Project Delivery)集成项目交付,该模式从前期的规划设计到中期的施工建造再到最终的竣工交付,通过“信息集成”,让各参建方“协同合作”,实现“精益建造”的目标。英国政府商务办公室(UKOGC)研究表明,采用IPD模式可节省高达30%的成本。

(1)信息集成。集成个人、组织、流程、知识、技术、经验等,通过各参建方早期介入,在初期把各自的知识、技术、经验充分共享,从而一方面减少错误发生概率,另一方面提高建设的整体执行效率。

(2)协同合作。通过各参建方之间的协同合作,组建基于信任、协作、信息共享的组织构架和管理体系,共同完成整体目标制定,使各参建方利益趋于一致,进而降低甚至消除建设风险,而不是转移风险。

(3)精益建造。通过各参建方风险共担、利益共享,形成激励奖惩机制,如采取发现问题加分、解决问题加分、隐瞒问题扣分、不及时解决问题扣分等考核办法,使各参建方利益完全与工程项目的整体目标相关联,最大程度的减少返工和浪费、降低造价、缩短工期,达到最优整体目标。

通过深度融合BIM系统平台与管理体系,构建适应城市轨道交通的IPD管理模式,以达到工程项目目标不因参建人员水平素质差异而改变。


图6.基于BIM的管理

4、结论与展望

4.1、结论

综合应用BIM和IPD,通过开发3D设计模型,关联全生命周期数据、标准化构件生产安装,优化人力资源配置、构建协同合作关系,实时动态的搜集、分析、共享信息,为各参建方提供管理及决策支持,实现“精益建造”的目标,实现建设与运营的无缝对接。 


图7.BIM系统平台开发流程

图8.基于BIM的IPD管理模式的作用

4.2、 展望

目前,BIM和IPD在国内尚在起步阶段,全国还没有统一的标准和规范,应用的案例也不多,国内仅有北京、上海、西安、深圳等地铁公司有应用,但主要集中在车站机电工程管线碰撞冲突检查及设计图审查。该模式的应用,还需要业主方来牵头驱动,把各参建方有效的整合集成,统一工作标准与管理模式,提高工作效率,实现精细化管理目标。 

参考文献:
[1] 马智亮,张东东,马健坤.基于BIM的IPD协同工作模型与信息利用框架[J].同济大学学报(自然科学版),2014(9).
[2] 蔡蔚.建筑信息模型(BIM)技术在城市轨道交通项目管理中的应用与探索[J].城市轨道交通研究,2014(5).
[3] 王淑嫱.业主驱动模式下BIM项目的应用研究——以某地铁BIM项目为例[J].建筑经济,2014(8).
[4] 胡振中,陈祥祥,王亮,余芳强,王兴坡.基于BIM的机电设备智能管理系统[J].土木建筑工程信息技术,2013(1).
[5] 徐韫玺,王要武,姚兵.基于BIM的建设项目IPD协同管理研究[J].土木工程学报,2011(12).

 
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