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基于BIM的建筑工程全生命周期 信息管理研究
發布時間：2022-12-25 11:08
目 錄
摘 要 I
Abstract III
目 錄 V
第一章 緒論 1
1.1研究背景 1
1.2研究綜述 2
1.2.1國外研究綜述 2
1.2.2國內研究綜述 4
1.3研究內容 5
1.4研究的目的和意義 6
1.4.1研究目的 6
1.4.2研究意義 7
第二章 工程項目全生命周期信息管理分析 9
2.1建筑工程項目的參與方及信息分析 9
2.1.1建設項目直接參與方 9
2.1.2參與方之間信息流分析 11
2.2建筑工程項目全生命周期各階段信息分析 12
2.2.1決策階段信息分析 12
2.2.2設計階段信息分析 13
2.2.3施工階段信息分析 15
2.2.4運營管理階段信息分析 16
2.3建筑工程項目信息的特點 18
2.4建筑工程項目信息管理存在的問題分析 20
2.4.1信息管理存在的問題 20
2.4.2導致信息管理問題產生的原因 22
2.5基于BIM的信息管理價值分析 24
2. 6本章小結 26
第三章BIM的全生命周期管理框架構建 27
3.1基于BIM的建筑工程管理框架的總體設計 27
3.1.1構建思路 27
3.1.2管理框架 28
3.2基于BIM的建筑工程管理框架的數據層 29
3.2.1數據存儲 30
3.2.2數據交換 31
3.2.3數據應用 31
3.3基于BIM的建筑工程管理框架的模型層 32
3.3.1設計信息模型 32
3.3.2施工信息模型 34
3.3.3運營管理信息模型 35
3.4基于BIM的建筑工程管理框架的功能模塊層 36
3.4.1施工信息模型功能模塊 39
3.4.2運營管理信息模型功能模塊 42
3.5基于BIM的安全管理體系構建 43
3.5.1BIM技術為關鍵的安全管理模式 44
3.5.2BIM的3D模擬平臺虛擬工程安全施工 44
3.6 本章小結 45
第四章BIM工程全生命周期管理的實施 47
4.1構建網絡協作平臺 47
4.1.1構建網絡協作平臺的原則 47
4.1.2網絡協作平臺體系架構 48
4.1.3網絡協作平臺的功能 49
4.1.4網絡協作平臺的實現 50
4.2全生命周期信息管理體系的建設 51
4.2.1發揮業主的驅動作用 51
4.2.2建立網絡制組織模式 52
4.2.3組織文化建設 53
4.3全生命周期信息管理實施的保障 54
4.3.1人員保障 55
4.3.2軟硬件平臺的確定 56
4. 4本章小結 57
第五章 案例分析 59
5.1前期準備 59
5.2設計環節 60
5.3項目深入環節 61
5.4工程實施環節 62
5.5BIM技術在工程運用中的優缺點討論 63
第六章 結論 65
參考文獻 67
致 謝 71
第一章 緒論
1.1研究背景
建筑業的顯著特征是流動性高、生產工藝流程、工作場所不斷變化、 人員流動大，這些特征說明了這是一個風險高、多事故的行業。在信息 技術快速發展的前提下，通過信息技術為安全管理提供幫助具有可行 性。目前，信息化時代正向世界全面襲來，信息資源已成了全球經濟發 展的關鍵。在很多行業，自人們開始掌握信息技術以來，它成為了提高 生產水平和競爭水平的重要因素。建筑行業是我國經濟發展支柱產業， 承擔著促進社會經濟發展、拉動內需、緩解就業壓力、帶動鄉村經濟增 長的重責［1］。目前我國在建筑業的開支不斷的在增長。2010 年，中國在 建筑項目中投資超過 1 萬億美元，第一次超過美國成為世界上第一建筑 大國。根據全球經濟報告預測，至 2020 年，中國在建筑界的投資金額 將比重擴大至全球五分之一。與此同時，中國在建筑行業中的資源消耗 率也是發達國家的好幾倍，引發了更為嚴重的能源枯竭現象和環境破壞 問題。
面臨建筑行業生產效率不高、資源浪費的情況，國家先后對建筑行 業中的信息化展開了深入的分析和探索，并且深入意識到，建筑行業的 效率的提高，節約的能源，施工項目管理水平的提高都趨向著進行建筑 工程項目的管理，這也是全球大數據高度發展的要求［2］。所以，要運用 科學的信息管理技術和方法，提高建筑業的管理水平，促進建筑業的健 康發展。
在多方參與的整個生命周期的建筑工程項目建設中，由于復雜多樣 的形式產生的信息的類型，數量巨大，在管理過程中屢屢出現溝通不暢、 信息失真、時效性差等“信息孤島”的現象，造成建設項目全生命周期 的信息損失，極其限制著建設項目管理的效率，相比其他產業高效率的 產出，建筑行業愈發呈現出信息量的增加的同時低效率的產出。
當前，信息化建設項目的整個生命周期尚未完全滿足發展現狀的要 求。例如人工智能輔助建筑設計的二維 CAD 繪圖技術已經不能完全適 應建筑工程的復雜要求。當下，要成功實施建設項目，關鍵因素是計算 各方信息交換的效率。出現在項目管理中一系列問題：非人為因素導致 的工期延長、工程量的變更、材料浪費等，這些現在都與各方之間的工 作對接有直接關系。所以，建設項目全生命周期信息管理的核心是建設 項目全生命周期的信息建造、管理和共享環節。
1.2研究綜述
1.2.1 國外研究綜述
建筑信息模型（Building Information Modeling）簡稱BIM概念是美 國“BIM之父”的查克•伊士曼教授率先提出。上世紀70年代，查克•伊士 曼教授論述了這一體系，體現了可視化論述和量化論述，以便提升建設 工程質量和效率［3］。美國工程師杰瑞在21世紀初期的論文中也提及BIM 這一概念，將 BIM 定義為數字形式展開數據交互和彼此操作，體現建 筑流程和設施管理的內涵，讓一線施工人員了解這一模型技術。由此， BIM概念在建筑行業得到認可，并在全球范圍內推廣［4］。
BIM模式被推廣后就變成術界討論的焦點，部分學者對臨時供水模 型及項目空間創作開展解釋，以便在項目施工方案中緩解空間矛盾；也 有研究員對工程中利用4D、5D技術開展施工進度和成本管控，獲取增 值實例研究分析，總結4D、5D技術的集成運用［塚。
如今，BIM技術的運用已經推廣到許多發達國家的政府層次。
（一）美國
美國總務管理局（GSA）保證建設項目的產量，提高本行業的信息 化管理，在21世紀初期推廣3D-4D-BIM方案⑺。該部門還規定從2007 年開始全部中型以上招標工程都須運用 BIM 技術到最終概念表露和空 間劃歸論證中，并接連制定BIM技術使用指針書，以便指示BIM技術 的推廣進步。
對技術的終端檢測和空間模擬計劃驗證是 BIM 技術的主要特征， 基于這一特征，該技術的實踐應用指南也已經發布。BIM技術自本世紀 初為美國陸軍（USACE）采納應用，并由相關單位制定并著力實施符 合美國軍隊系統的 BIM 發展路線規劃。這一實際反映出 BIM 技術在未 來軍事領域建筑發展中的良好前景。在應用層面之上，國家 BIM 標準 也已由美國國家建筑科學研究院制定并頒布實施。
除了聯邦，美國各州也對采用 BIM 技術進行了細致規定，借以推 廣這項技術。威斯康辛州于 2009 年做出要求；德克薩斯州則于同年宣 布 BIM 技術將廣泛應用于政府投資項目之中；俄亥俄州緊隨其后，于 2010 年對該技術的使用進行相應鼓勵和支持。
（二） 英國
據相關調查數據，英國在國家范圍內對 BIM 技術和網絡的使用取 得了明顯進展。數據顯示 BIM 在英國的應用比重在短短兩年時間內 （2010-2012）即由 13%上升到了 39%。為了大力推廣這項技術，英國 內閣于世紀初發布文件，提出為實現信息管理的自動化，最遲至 2016 年要實現全面的三維數據信息協同。
（三） 日本
BIM 技術在亞洲的推廣雖然較歐洲稍慢，但在亞洲的一些后工業化 國家，如日本，BIM技術的推廣也已取得了重要進展。日本由于較早接 觸了 BIM技術，加之其發達的軟件基礎，BIM技術在日本的擴展非常 迅速。本世紀的前十年，日本就有大量企業開始使用并著力推廣 BIM 技術的開發和使用。尤其是在建筑行業之中，BIM技術的使用更為普遍, 也更為成熟。此外，BIM技術的推廣還得到了日本政府的大力支持。如 2010 年日本政府相關部門曾宣布，將在其管理范圍內大力推廣 BIM 技 術。日本的一些專業團體，如日本建筑學會也積極響應，大力推廣 BIM 技術的研發和使用。
（四） 韓國
韓國對 BIM 技術的推動雖然稍微落后于日本，但在亞洲國家范圍 內，由于韓國較好的工業基礎，較成熟的企業經營和管理體制，韓國對 BIM 技術的推廣，也成效顯著。2010 年 12 月，韓國政府相關部門制定 了 BIM 技術推行和使用路線圖，并在此基礎上推出相應的技術應用細 則指南，以期對具體的工程建設實施細化指導。
此外，韓國國土交通海洋部在世紀初相繼出臺了多項旨在推進BIM 技術應用的政策文件，為不同類型的建筑項目和施工單位提供了詳細的 BIM技術使用指南。與此同時，一些建筑行業團體也相繼出臺了政策文 件，鼓勵不同類型的建筑企業和施工單位積極采用BIM技術。
1.2.2國內研究綜述
就我國而言，由于建筑行業起步較晚，相關技術開發和專利應用相 對滯后，BIM技術在我國建筑領域內的應用整體上還處于探索階段。盡 管如此，由于該技術的成熟高效，無論是政府層面還是行業內，我國對 該技術的推廣和普及都是極為明顯的。政府層面，國家住房與城鄉建設 部在 2011年 5 月發布了《2011-2015年建筑業信息化發展綱要》，該綱 要明確指出加快建筑信息管理的數據模擬，實現管理的信息數據協同， 是未來一段時間內我國建筑領域的主要發展趨勢。隨后，住房與城鄉建 設部繼續出臺有關工程建筑項目中大力推進和使用 BIM 技術標準的相 關程序和細則。上述政策文件的出臺，對推進 BIM 技術在我國建筑領 域內的推廣和使用具有重要的意義。
隨著 BIM 技術在中國的推廣，關于該技術在中國的應用研究也逐 漸得到了相關單位和部門的重視。如世紀初建筑研發公司就對 BIM 技 術在中國的應用進行了詳細的調查研究。從該公司發布的研究報告來 看，該公司結合詳細的案例調查，全面分析了中國建筑領域和施工行業 對 BIM 技術引介和使用的相關情況。在分析論證的基礎上，對中國推 進和使用 BIM 技術得失進行了總結，對未來進一步推進該項技術提供 了策略建議。
除了單位的研究，個人對中國使用和推廣 BIM 技術的探討也比較 普遍，成果也比較豐碩。如王廣斌等人基于數理分析原理，在模擬數據 模型的前提下對 BIM 技術使用成本和技術有效性的論證和分析就具有 較強的代表性。這類研究重在探討 BIM 技術在不影響質量的前提下如 何有效減少成本的問題，對節約成本，減少資源和技術資源浪費，都具 有重要的啟發意義。在王廣斌研究的基礎上，何關培進一步探討了應用 BIM 技術實現成本控制，提高施工質量的可行性和具體措施。
與上述視角不同，黃華則提出單個建筑單位在應用 BIM 技術的過 程中雖然能夠節約成本，提高企業管理效率，有效降低技術成本，但要 真正實現 BIN 技術的協同優勢，發揮建筑單位和施工企業的綜合優勢， 實現 BIM 在各建筑單位之間的數據和信息共享，搭建 BIM 技術成本控 制共享平臺，才是實現建筑施工成本控制和質量控制相結合的有效途 徑。
整體而言，就目前來看我國無論是 BIM 技術的實際應用，還是關 于該項技術在建筑領域內的經驗總結，與國外尤其是歐洲發達國家相 比，都還有明顯的差距。歐洲國家，包括亞洲的日本和韓國，由于 BIM 技術推廣較早，技術應用的經驗較為豐富，關于該項技術的探討也已達 到了相當程度。相比較之下，國內對 BIM 技術的研發和實踐層面上的 分析總結則顯得不足。不過盡管國內對 BIM 技術的推廣和研究有待推 進，但隨著我國建筑行業的深入整合，大型、重點建設項目的逐步展開， BIM 技術推廣和關于該項技術的應用研討應該會引來快速發展的新階 段。這不僅是技術發展和應用的規律使然，也是我國建筑領域快速發展 的大趨勢決定的。
1.3研究內容
文章主要分四章進行研究：
第一章：緒論部分，從研究背景入手，然后構架文章主體結構，最 后分析研究目的及意義。
第二章：本章內容包括建筑工程項目全生命周期信息管理分析；建 筑工程項目的參加人和數據研究；建筑工程項目全生命周期分步驟數據 研究；建筑工程項目信息的特點；建筑工程項目信息管理出現的問題及 產生原因；基于 BIM 的信息管理價值分析。
第三章：本文基于 BIM 的建筑工程全生命周期管理框架的架構圍 繞四大方面展開論述：（1）基于BIM的建筑工程管理框架的總體設計;
（2）基于 BIM 的建筑工程管理框架的數據層；（3）基于 BIM 的建筑 工程管理框架的模型層; （4）基于 BIM 的建筑工程管理框架的功能模 塊層。
第四章：本文基于 BIM 的建筑工程全生命周期管理的實施也從四 大方面著手開展：（1）構建網絡協作平臺;（2）構建全生命周期信息 管理體系;（3）全生命周期信息管理的后勤實施保障;（4）利用案例 分析支持理論觀點。
1.4研究的目的和意義
1.4.1研究目的
當前，我國的建設項目數據管理，看似提及到某些管理工具，但項 目工程信息管理的內涵實質卻沒有產生變化。此外，某些管理數據系統 水平更集成化，但集成內容也針對于項目的某一階段信息和功能，不是 針對全生命周期信息的全面集約管控。伴隨BIM理念廣泛傳播，BIM 技術的持續發展，都在理論基礎和技術手段中對建設項目全生命周期數 據管理給予了幫助與支持。
文章闡述了 BIM 在建筑工程數據管理中的核心技術，架構基于 BIM 的生命周期信息建筑工程項目全管理模型，給該模型提出理論支 撐，借助網絡建立一個協作平臺，構建基于 BIM 進行信息管理的虛擬 網絡環境的，里面包含各個項目參與方，方便多方參與者進行信息交流 和互助合作。利用業主驅動功能的發揮、構建網絡制組織結構、構建誠 信合作于基礎的組織文化，供給信息管理組織系統保障，再借助人員培 訓和軟硬件平臺的篩選，在技術角度確保信息管理的具體實施。依此， 建設項目參與者就可應用操作 BIM 在全生命周期信息管理，為數據管 理提供技術指導和目標。
1.4.2研究意義
現代大型建筑工程項目兼具工程復雜,投資大,項目功能要求高以及 全生命周期等特點，工程信息量大,從前期設計,施工建設項目到后期管 理和運行維護工作都非常復雜,基于信息的溝通和項目管理方法的二維 繪圖系列傳統信息方式已經無法滿足現代信息化、智能化建筑工程項目 的要求。
大量的建筑工程項目在實際生活中的實踐證明，信息不能獲得正確 傳遞，傳播延時和信息失真造成工程項目建設成本增長的主要原因，而 BIM技術是基于在工程設計規劃形式合作的信息交互平臺，文檔中心這 一概念構建的全生命周期的信息建設技術，為建筑工程項目的設計規 劃、施工以及運營維護等全生命周期信息有效溝通提供完備的措施保 障，用此彌補解決在建設項目中出現的漏洞的，并且對解決問題的之間 的溝通障礙更專業。
國內基于 BIM 的建筑工程大多是對技術應用的探索，本文提出的 建議對建筑工程設計的 BIM 應用擴展到管理有借鑒意義，能夠練地運 用BIM在建筑工程設計甚至全部建筑項目中的操作。
1.5研究方法
本課題主要采取以下方法進行研究。
文獻研究法。以“建設項目”；“信息管理”；“全生命周期”； “BIM”為檢索詞，在數據庫中檢索相關文獻，對國內外研究現狀和參 考數據的調查和分析，借鑒其相關研究成果。
（2） 調查法。利用人物訪談、問卷調查、實地調研，案例分析等 方法總結國內BIM在建筑工程管理中的應用情況。
（3） 歸納法。綜合上述兩種調查方法，進一步研究BIM在建筑工 程管理過程中的具體應用狀況。
第二章 工程項目全生命周期信息管理分析
2.1建筑工程項目的參與方及信息分析
全生命周期的建設項目參與者有很多，大致分成兩大類：一類是關 聯方，另一類是直接參與方。各個項目參與者的職責和職能在整個建設 項目生命周期中各有區別，所需要數據與信息二者存在著差異。經筆者 研究可知，建筑工程項目參與方主要有下圖中這些，在它們之中用顏色 將其參與情況予以標出（注：陰影為直接參與者，非陰影則在其他項目 參加）。
圖2-1 建設項目全生命周期各參與方
2.1.1建設項目直接參與方
（1）業主方
對工程項目來說其出資自然式業主，因而受益人也是其，進入業主 的視線看問題，不僅要符合業主方的利益要求，也要結合政策法規制度 規定業主方在建設整個生命周期中職責和任務。業主承擔工程項目的協 調，適當處理各方關系的任務，監督合同中規定的任務，督促各，完成 協議、法律、法規的規定，從開始到結束的整個建設項目都充分發揮業 主協調、監督規范的作用。可以說成功的決策水平、協調與項目建設的 業主之間有密切聯系。
（2） 設計單位
業主的意圖通過設計人員通過設計后呈現在設計圖紙中，繼而指導 后續建設活動。這些設計圖紙反映了決策者，在建設的基礎上，用兩階 段密切相關的項目決策和項目建設，同時將擴展到施工階段，對設計更 改、技術更改、施工設計更改或技術更改或許出現的過程。設計單位應 該明確工程項目的規模、使用領域，項目總體投資和質量目標。
（3） 建設單位
建設單位是指將業主的建設實體的生產經營實體納入具體項目。建 設單位使用招投標工程合同，與現存技術、經濟、管理能力、科學的施 工設計、組織、材料、設備、人員和其他資源在限定的時間內按照合同 約定，保質保量的完成施工任務。建設項目全生命周期過程中，建設單 位負責施工階段，在此階段，建設單位需要就工程項目成本控制連同施 工方案的科學度，給予客觀的意見建議，確保項目的實施，實現預定的 經濟收益和生產計劃。
（4） 監理單位
監理單位是工程項目中一個重要組成，其主要工作是充分依據所簽 訂合同以及有關法規等為業主方提供管理咨詢服務。所以為了讓監理單 位更好地發揮出自身作用，它除了需要準確掌握業主方對于工程項目建 設要求以及想法之外，還應當將包括此方面法律法規、圖紙以及技術標 準等資料充分了解，之后幫助各方進行建設項目質量監管、項目進度監 管、項目成本監管、項目信息監管進行統籌，并將它們之間關系予以有 效協調。
（5） 材料供應商
整體項目成本、工期與質量在很大程度上受到施工材料的價格、質 量、交貨日期以及機械設備的組件與性能等因素的影響。在設定工程目 標、采購材料以及供應材料全過程中，需要有效控制材料供應商與制造 廠家，生產廠家和供應廠家影響著建筑項目技術。
（6）運營單位
建設項目開始實施后，要設立相應的部門以確保項目與物業二者在 項目維護、安全以及消防這些日常工作得以有序地開展。另外，還應當 從操作著手開展項目評定工作，這樣一來方能有效地促使其正常運行。 經營單位既能讓業主擔任，也能聘請專業物業單位負責。
2.1.2參與方之間信息流分析
受工程項目建設特性所決定，其施工具有較強持續性，并且貫穿了 生命周期，所有參與者間有緊密的聯系。例如，施工由施工圖設計單位、 施工單位間溝通；施工過程中給相應解釋，互相協商來共同處理。施工 企業的運營管理內容，在設計階段借由建筑師、結構工程師實行設計任 務。下圖展示項目參與方之間的信息交流渠道。只有確實內容，才能保 障項目信息管理的質量和效率。
2.2建筑工程項目全生命周期各階段信息分析
在整個建設項目的全生命周期中，所出現的數據在某一階段不會消弭或 落空，并會在下一階段延續。例如，設計步驟的建設規模，性能和其他 數據，在經營和管理階段的建設維修中繼續使用。所以，負責方在建設 項目不同環節也會有所變化，發生目標也有區別，所以生產和數據的需 求是差別的，某一階段數據能夠用在工作其他環節，因此，在分析信息 時應當在各階段全生命周期來進行，也就是由規劃、設計、施工以及運 營管理等環節著手，對工程項目全生命周期信息的特征進行總結。
2.2.1 決策階段信息分析
決策階段信息分析對象主要是總（階段性）目標、投資以及功能 等內容。這一階段產生數據信息的決定了整個設計工作的脈絡。
（1） 主要工作內容
決策把握著建設項目成功的方向。所以，研究的主要內容涵蓋項 目的決策，整理和分析數據，并撰寫有關研究文件；投資機會研究是確 定投資方向，取得土地；項目可行性研究，工程項目的資金投入；籌集 項目資金渠道；項目投資回報；各階段營銷推廣方案。
（2） 主要信息分析
決策分析必要舉行的工作內容，涵蓋內容有工程項目建設政策、 法令律例、社會保障，項目相鄰交通、醫院和校園周圍環境的數據分析； 產品市場占額和社會需求數據搜集；融資途徑及方式；原材料和設施供 應的篩選；水、電等基建設施建造；核查土地招投標計劃；土地申請相 關資格材料；可行性報告分析；工程信息、投資環境分析、市場調研、 工藝和機械地更新。
（3） 決策階段信息框架
本文用結構圖形式羅列決策階段的信息分析模型，具體見下圖。
2.2.2設計階段信息分析
從筆者研究發現設計階段最主要目的在于保障業主方對工程項目 建設意圖得到滿足，例如擬議項目功能和要求，使其形成模型，從而方 便落實運行。設計工作必要大量專業職員的協同介入，才能確保業主的 意圖最大程序得以實現。
（1）主要工作內容
建設單位進行施工設計；組織招投標；與各單位各部門簽訂各類合 同文件；委托勘探機構探測工程項目；編制施工說明書并落實具體施工 安排；組織建筑設計估算書編制；初步設計技術審查、施工圖審查工作 申領政府管理部門關于施工批復指導的報告。
（2）主要信息分析 設計階段涵蓋對國家和地方政策、法律法規、環境保護等有關信息 分析；招標文件和合同文件的研究；供工程參考的水文地質勘察報告； 測繪調研報告，如地形勘探設計規范、章程和標準；對施工圖設計文件 有審批權的政府有關部門的設計驗證和評審。
（3）本文用結構圖的形式展示設計階段的信息構成，如下圖所示。
2.2.3 施工階段信息分析
由于作業環節需要花費較長的時間，主要需要依靠當地政府、總承 包商、業主、監理單位、設計企業、材料以及設備供應商及其他有關各 方投入大量的人力、財力和物力資源，復雜的工作導致大量信息在同一 時間內產生，需要同時做出許多決策。
（1）主要工作內容 施工階段是建設任務的具體實施流程，涵蓋前期準備、具體實施、 竣工驗收等階段。在第一階段大部分工作內容是先獲許可，再搜集包括 法規與規范這些方面有關資料，并對監理單位和分項目承建方開展篩 選；第二階段的主要工作是開展項目管理；對施工現場經營管理；還設 計材料資源、工程進度、項目成本、建筑質量、安全文明施工等管理。 最后階段，主要完成設備調試、竣工驗收、數據傳輸等。
（2）主要信息分析 施工階段中內容通常有：項目情況；國家相關政策法規；工程中質 量控制及相關國家標準的信息分析；掌握工程規劃的工程質量、施工質 量控制措施、質量檢驗結果等信息；搜集工程造價數據，如投資預算指 標；工程項目施工資源方案、預估、建設物料、機器設備價格轉移成本、 員工成本、運輸成本和其他信息；進度控制和施工定額以及其他方面的 建設進度、項目計劃、進度控制措施和記錄；掌握信息管理資料中包括 人員信息、材料來源、設備投資計劃、材料設備采購計劃等所有資源信 息；同時注重外部環境，如外界市場經濟條件中勞動力和材料價格的信 息。
（3）本文用結構圖的形式展示施工階段的信息構成，如下圖所示。
施【•質量合格證書
號位匸程竣I•質量核定表
竣I•驗收證明書
施1】技術資料移交表
施匸項目結算
圖 2-5 施工階段信息框架
2.2.4 運營管理階段信息分析
結合實踐來看，運管最重要工作在于做好工程項目運營與維護，一 個優秀的運管除了能供應優雅舒適的環境給用戶外，還能夠完善建設設 施的使用機能，幫助可持續的應用的落實。
（1）主要工作活動
工程各種設施定期巡檢；施工設施包括電力、供熱、通風、升降梯 設施的日常檢查和維護；簽訂運營合同；保持建筑整潔干凈環境；做好 建筑消防管控；管理設施出租（售）。
（2）主要信息分析 運營管理信息分析對象主要有：備份設備管理平面布局、空間布局 信息；設備參數、運行計劃和性能；建設規模、建設維護的外形尺寸、 材料性能的信息；用于防止各部分施工災害的組件和空間信息的狀態， 包括設備性能，安全逃生路線等信息；用戶界面；運行管理單位規章制 度；日常經營管理單位管理計劃；經營管理單位和業主的物業管理合同 建設施工使用或控制，有關人員付費情況。
（3）本文用結構圖的形式展示運營管理階段的信息構成，如下圖 所示。
2.3建筑工程項目信息的特點
本文通過分析與總結整體工程項目全生命周期中的數據，以及不同 環節、每位介入者間存在聯系的信息與模式可發現，工程項目信息特征 主要如下：
（1）巨大的信息數量
由上文分析中能夠發現各個環節會出現大量的數據，甚至可以猜 測，在時間不斷推移下，建設項目數據呈指數函數方式不斷加大，而相 關負責管理人員不僅要了解我國以及當地相關法律法規、技術標準，還 要全面掌握各類施工信息。不完全統計，伴隨項目的幾何增進，建設項 目信息量迅速增多。一個大型建設項目實施過程中，但是紙質文件的數 量都可以達到幾十噸。盡管人工智能輔助信息管理已經實施，但介于尚 未呈現一致的類別和存儲標準，造成了在管理過程中所收集到的收集無 法通用的情況，導致整體銷量下降。因此，未來研究重點在放在項目信 息管理上［6］。
（2）信息種類多樣，提取與存儲難度大
要想有效管理工程施工信息，則應當要對信息的類型進行可行區 分。在分類時按照其差別來進行，建設項目類型隸屬不同分類［7］。通過 上文的分析，本文根據分階段理論，包含了決策、設計、使用以及運營 等環節的信息管理，需要根據當地政府對信息要求，建設單位、政府部 門、勘察設計、監理公司、施工、管理機構等信息的管理；
依照當局管理目標分類，部門投資節制、進度節制、質量節制、信 息、合同信息管理、危險管理、修建安全信息管理；依據存儲方式的不 同可分為如下兩種類型：①布局信息，該類信息存儲于數據庫中，為管 理提供了極大的便利，作為建設工程產物數據的規則，如規模、投入資 金、施工周期、質量等；②半結構化或非結構化的信息，其主要包含了 項目文件、圖形、相片等多媒體樣式，如各類合同、項目會議的視頻， 建設的視頻，這種信息很難存儲在數據庫，而在這種情況下為了有效保 存往往是放在文檔數據庫之中［8］。一般情況中，百分之八九十的信息均 是存儲在文檔數據庫，而僅有極少數成為結構化信息。但由實際情況分 析來看，結構化信息是其管理重點方向，并且它的手段呈現出非結構化、 高效提取與共享等。
（3）信息源多，存儲分散
從上文論述可知，建設項目信息從業主、設計部門、施工單位、監 理機構、生產商和供應商，運營管理單位，政府等多方共同獲取；也從 全生命周期的工程項目規劃、設計、建設、運行等不同階段取得信息資 料［9］。區別的階段，差異的當事人都會產出自己的信息，帶來信息的采 集和分類的很大難度。結合實踐來看，在其發展過程中受各方影響而產 生了階段差異的信息管理系統。以往信息管理模式常會出現被稱為“信 息孤島”的現象，產生這一現象的原因正是不同的當事人需要根據自身 對于信息管理實際需求而把相關數據存儲到屬于自己的系統之中，這樣 不便于有關資料實現很好地調用和工序，并且能夠保障決策第一時間落 實。
（4）信息的動態性
完整生命周期簡單來說就是工程項目由動工至交付這個過程， 并且信息也是其一個重要組成部分。受到工程項目和時間的推移相 關聯的推移而進行的，所以建筑工程始終處于連續動態信息過程中 ［10］。有永久性的信息和臨時的信息，如建筑檔案資料將一直使用， 但某些法律法規和信息文件在申請完成上一階段將不會繼續使用， 轉而需要新的相關文件。
成本管理方面，比方，一個在建設項目全生命周期的成本管理， 并分為投資估算、設計概算、結算工作圖紙、竣工決算的差別階段 的造價，將加入到信息成本控制相關成本管理信息。動態信息強調 有效信息管理的重要性。
2.4建筑工程項目信息管理存在的問題分析
2.4.1 信息管理存在的問題
從筆者上文以及有關文獻研究可知，在工程項目全生命周期信息管 理工作上主要暴露出了 5 種問題：
（1） 信息共享低效
以往項目管理在 DM、 PM、 FM 模式階段，每一階段的責任人都將 本階段、自身管理目標等看成目的，這樣的后果就是導致項目信息在使 用與共享上有時效性，而不能應用于整個生命周期中，造成在設計、施 工、運營管理階段，溝通變得困難，所以它不是高效的控制和管理，分 散了彼此間的信息，形成“信息孤島”［11］。
以設計階段為例，這一階段的信息主要服務于建筑設計者，在下階 段的項目施工中，運營管理階段是相對獨立的；決策、設計和施工中絕 大多數有價值的業務信息并不一定適用于運用維護，因為它容易造成信 息資源被浪費情況。在實際情況中，信息管理系統主要是針對單一階段 或一個目標，且擁有差異的表達形式和語言，使整個生命周期間信息難 以共享、交流不暢，更不無法充分發揮信息的使用價值，不便個階段間 相關的信息的關聯和互用，容易出現錯誤和變化，將制約項目建設的發 展。
（2） 信息流失嚴重
基于建設工程施工的分離特點和傳統階段性管理模式，當事人在出 現需要干預處理的問題能不能及時解決或面對面溝通解決。在一階段完 成進入下一階段時。總要有新的工作人員參與項目建設［12］。項目建設信 息在整個生命周期的階段和階段間的流動與傳遞，在參與者中的轉移， 將不可避免地導致在銜接處產生大量信息損失，降低工程進行的效率。
紙質數據傳輸錄入模式方式，前提會要求相關操作軟件中已經錄入 大量數據。舉例說明，現場平面布置上第一件事就是需要承建方將施工 方案制定出來，并將包括各種建材、設備等進行布局；運行管理單位還 要二次重新錄入建筑中的房屋布局、建設概況，組件性能。每一環節都 要涉及大量人工手動數據錄入，錄入過程中不可規避錯誤數據產生和有 效信息的丟失。即便有些設計圖紙和其他信息可以通過電子文件形式開 展進行數據傳輸使用，但由于對兼容性問題的要求，會產生某些數據的 不能在同一應用軟件上操作，不可保證信息傳遞的高效，無法避免信息 的損失。
（3）溝通方式落后
目前，信息傳播的媒介，有紙質文檔、電子郵件、傳真等，這些傳 播模式都會帶來溝通成本的增加，并且過程中要通過消耗人物財和溝通 協調來完成，并且不能規避信息傳播和溝通過程產生的錯誤和遺漏情 況，對下階段的工程管理設置更多阻礙［13］。在施工過程中項目變更動輒 成千上百次，每一次的信息變更都不能保證及時公布，并同項目責任人 聯系。
在設計階段，涵蓋建筑結構、水點、暖氣、燃氣等行業，缺乏高效 交流手段，設計師的方案計劃間的不匹配，彼此出現錯誤，發生沖突， 不利于設計后階段圖紙會審，進而延長工程進度。原來的信息傳播方式 基本是一對一的模式，無法實現在一個平臺上多個參與者同時在溝通， 無法實現在項目建設初期的各參與者有關知識、經驗等進行有效地共 享，進而在很大程度上影響到工程項目全生命周期管理效率。
（4）信息傳輸延遲
信息傳輸延遲包括兩大原因：首先是信息傳輸手段單一，介于工程 項目參與方的地理分布分散、消息無法實時傳遞給多人，以施工圖審查 為例，需要協調所有參與者的時間，雖然互聯網和電子通訊工具可以輔 助交流溝通，加快交流速度和空間限制。但是點對點的交流方式，在信 息傳輸和反饋中仍然會消耗大量的時間；其次，在組織層次結構中的每 個參與者，在輸送意圖和反饋信息時的延遲現象最嚴重，我們可以較為 形象地將信息傳輸比喻為一種快速交流方式，尤其為了獲得主管單位建 設項目審批信息，管理機構要耗費大量時間來取得所需的信息［14］。
（5）信息不能有效集成
由于沒有統一的信息平臺建立信息交換和共享，因此在不同時間和 不同的魂夜認識都是基于專業知識和實踐經驗對施工階段的信息管理 軟件進行有效利用。因而兼容性問題和數據格式差異，缺失有效整合， 比如成本管理軟件。由于軟件地運用會造成信息無法得到有效地整合， 而它們往往需要到下一個環節才會被人發現［15］。
因此，發生錯誤后，消耗人力和財力逐步檢索，搜查，修正，這一 流程異常繁瑣。但凡在決策某個階段的發生偏差，會給接下來的每一階 段的后續管理產生損失和管理困難；由于 CAD 技術不存在和建筑元素 中的關聯性，在一個變化的平面使用 CAD 軟件修改，剩余部分仍要人 工修訂，如若編輯失誤會出現不同的角度視圖中畫面不一致的低級錯 誤。由于此種失誤會對工期和成本產生影響，甚至蔓延至整個建設工程。 各自專業依賴不同的實施階段之間的信息需要進行高效整合，就面臨多 次錄入數據，這意味著大量的人力物力的耗費。并且不能規避錯誤信息 的產生，且在建設項目信息在全生命周期內無法對其進行精準把控，無 法調整與更改有關信息。
2.4.2導致信息管理問題產生的原因
（1）項目縱向溝通方式 項目縱向溝通是導致信息傳播延遲的原因之一。垂直傳播是參與者 在組織結構的層次中，按部就班自上而下的傳達命令和指示或自下而上 通過層層結構獲得答復。這種垂直溝通方式使得各種命令為傳達過程中 不能得到及時的反饋，不利于主管領導和下屬機構之間的協調溝通，這 種方式在一定程度上會導致信息傳輸的延遲，從而引發相關信息管理問 題。不僅不利于自身發展，還將削減其他參與者的能動性，不利于工程 建設的發展和實現建設項目整體目標［16］。
（2）項目過程分裂 生命周期通常包含了工程決策、設計、建設、運營與管理等環節， 而且不同環節其權責劃分有所差別。在以往，大部分建設項目管理都是
采取這一模式。在中國，建筑業起步晚，所以在管理方式沒有做到與時 俱進。但伴隨建筑規模的擴大，傳統的管理模式，如:DM （開發）、PM （項目管理）、FM （設施管理）在現代建設項目發展進城中已經顯示 出其滯后性。信息化建設在建設項目生命周期中的出現，會引起對如何 保證信息溝通的高效率的相關思考，同時也對建筑工程項目管理提出來 更高的時代要求。
建設項目施工具有一定的系統性，由開始到竣工投入使用都是一個 整體，每一環節都不能有斷裂，要相關聯系。所以，確保施工項目的有 效開展，要基于項目管理生命周期標準要求滿足施工的概念，從生命周 期的角度，從規劃的早期發展，協同設計與管理崗位的操作和維護，而 不是在一個特定的運行和發展的重點，將受到整體工程系統影響的其他 環節以及發展忽略，這無疑對整體工程的利益極為不利［17］。
（3） 信息集成技術不夠先進
論述發現，傳統的管理方式，在各個環節難以實現信息共享，進而 會致使“信息孤島”或信息丟失等情況發生。信息的原有價值會有所流 失，如施工、設計運行等管理階段，信息溝通的滯后或缺失會導致在全 實現生命周期的過程中的資源浪費。沒有高效的信息技術來創造、管理 和共享是信息管理問題產生的根本所在。
施工項目管理軟件重點在于管理質量、進度等某一項內容，受到不 同軟件借口以及各類數據標準的限制，無法在各類軟件中貢獻數據，更 是難以高效整合全生命周期的信息。建設項目信息管理為一些應用軟件 提供了強大的資源整合平臺，但是這仍然不能解決上述問題，在滿足全 生命周期信息管理的信息集成上在有明顯的不足之處。
歸根究底導致以上問題出現的原因在于沒有先進的信息集成技術。
（4） 缺少協同工作平臺
由建設項目開始至結束全部環節即為建設項目全生命周期，這是一 個信息貫穿的過程。建設項目參與者眾多，地域分布廣泛，使信息溝通 成本大但效率低下，或在同一專業不同專業間的相互作用，信息溝通不 及時、信息傳輸延遲等現象［19］。信息管理的探索以想象力的產生、項目 管理對信息管理的目標和協同工作為重點。雖然很多設計單位，建設單 位都均有一套自成體系的局域網，能夠使企業內部文件信息交換，但功 能不夠齊全，最關鍵在于難以有效融合各方面的信息以及實現信息共享。
當前倡導各方參與項目支出，利用參加人員的技術與經驗來進行決 策參考以及設計，但因為缺乏協同工作平臺，這一概念難以完成。在傳 統情況下，設計階段和施工階段的問題不易被發現，從而增加了建設投 資的成本，也會導致工期的延誤。
2.5基于BIM的信息管理價值分析
BIM 屬于一種數據模型，從性質上說，它是一種三維數字化設計模 型，由于有效利用三維立體技術，該模型具有“可視化”的特點。BIM模 型主要為設計師、建筑師、水暖電工、承包商、開發商等專業人士提供 科研合作平臺的可視化仿真和分析平臺，利用項目設計的三維數字模型 幫助實現施工過程的全程監控和管理［20］。
施工單位采用 BIM 的中期目的是縮短和簡化工程在設計、施工等 過程中時間成本，有效節約成本和資源，減少環境污染。可以說很大程 度上， BIM 模型的使用和推廣是可持續發展理念的重要體現。也正是因 為這個原因，自上世紀七十年代 BIM 思想誕生之后，僅歷經短短 40 年 的發展， BIM 模型已逐漸成為施工過程中聯合建設的焦點。通過分析可 以看出，建設工程項目信息管理問題的主要成因是四個方面綜合作用的 結構，包括項目縱向溝通形式、項目過程中的碎片、缺乏先進的信息集 成技術，缺乏協同工作平臺。 BIM 作為一種新的觀念和技術，可以規避 當前信息化建設中出現的問題，確保了整個生命周期信息的高效管理， 為整個工程項目的生命周期管理提供了一種可行的手段。基于 BIM 的 信息管理，確保了信息的跟蹤、存儲、管理和共享的高效性，保證了不 同方間信息的建設，不同階段中傳遞不泄露［21］。概括而言， BIM 在建筑 和施工過程中的信息化管理價值主要體現在以下幾個方面：
（1）實現關聯修改
放棄點圖設計的 CAD 形式，直接開展三維可視化設計，并根據實 際施工和環境需要對施工生產進行平縱立體斷面，是基于 BIM 技術的 軟件開發的重要特點和優勢。基于 BIM 技術的軟件開發的這種優勢有 利于改變傳統工程設計由于設計變更而導致的人力、財力、時間的浪費。 基于 BIM 軟件提供了自動坐標變化，在發生任何變化時可以在整個項 目協調、自動平、立面及剖面視圖可以自動修改，不同專業之間的關聯 修改［22］。總之，BIM軟件開發的各種優勢可以有效消除各種專業人士間 的協調不暢，節約人力和物力成本，同時也可以優先提高設計質量，確 保施工目標的實現。
(2)減少了信息的重復輸入 在設計和施工過程中，在對施工項目進行結構分析、能量分析中，
涉及大量的數據信息，由于工程和管理主體的多元化，數據信息重復輸 入的問題常常在所難免。但區別在于，BIM是一個數據載體，它與各方 的信息集成，減少在各個軟件之中相同工作的相關人員重復輸入的信息 的情況，也在減少數據中由于人為失誤而產生的錯誤。基于 BIM 技術， 可以對信息的提取和復用的多次輸入，前一階段的信息不會在傳輸或更 改的過程中遺漏丟失。BIM的關聯修改功能是其被廣泛應用的又一個原 因。關聯修改能夠有效確保信息的準確性和一致性，減少資源消耗。總 之，BIM模型的本質特點就在于提高建設工程各參與單位之間、不同的 施工階段之間信息和數據的共享率。
(3)實現了各參與方協同工作
BIM 模型可以有效實現信息的交互管理，從而實現項目不同類型的 參與者協同工作°BIM模型這一目標的實現主要基于向各參與方提供網 絡協作工作平臺。BIM網絡協作平臺是基于網絡實現各方協同工作，以 確保信息共享，進而提高信息和數據利用率的重要途徑。在建設工程項 目信息管理的整個生命周期，項目各參與方可以通過網絡平臺協同工 作，為項目的合作伙伴，為各種形式的文件傳輸，施工質量、進度、成 本管理目標等監督管理
(4)自動化程度提高
在施工之前,BIM虛擬施工使用過程中，可能存在預測風險的可能。 施工過程中，可以基于 BIM 技術的進度計劃、成本計劃、優化施工方 案，控制施工的全過程，提高和保障施工質量，消除施工中的問題隱患， 降低返工率，在有效實現施工過程的三維模擬中提高施工項目的自動化 程度。
（5） 支持運營維護活動 以往的信息管理，側重于在設計和施工階段，確保信息和數據的分
離。這種形式常常會導致施工開始之后，設計和施工階段的信息相互分 離，難以實現共享和運營維護。基于 BIM 的信息模型有效克服了傳統 信息管理的弊端，實現了不同階段信息和數據的整合。在運維階段將 BIM 模型與樓宇維護管理軟件相結合，實現后期運維可視化和智能化。
施工過程中，傳統的施工方法和管理技術，針對設計和施工階段的 信息利用不充分，數據信息利用率低。基于 BIM 進行生命周期信息管 理，有效解決這一問題，可最大化地提高建筑信息的利用率，兼容運營 過程中的維護，有效避免由于施工過程的細分而導致的后續信息利用率 低的問題。
（6） 實現了數據互用
全生命周期理論是標準模式的核心和立足點，因此立足于 BIM 的 各種應用軟件技術，一般都堅持標準格式的數據模型。這其中最具代表 性的就是 IFC 數據交換標準。所以基于 BIM 的數據存儲，在信息管理 的過程中交換和共享，可以順利的實現數據之間的調用，互操作，降低 數據互操作的成本，避免了傳統數據交換中“信息孤島”問題的產生。
2. 6本章小結
本章是對整個建設項目生命周期的信息化管理進行分析，基于 BIM 是信息化管理的基礎。首先對建設項目的參與者和信息流進行分析，并 在信息分析、生命周期等不同階段的建設項目，總結了信息化建設和當 前的建筑信息管理問題的特點；對信息管理存在問題的原因進行分析總 結，并解釋了基于 BIM 信息管理，為日后的信息管理夯實了堅實基礎。
第三章BIM的全生命周期管理框架構建
3.1基于BIM的建筑工程管理框架的總體設計
建設項目全生命周期的信息管理，是在完整的生命周期中對各種信 息和數據進行整合。這種信息的管理方式能極大地促進建設項目的發 展，使其達到預期的目的和得到可持續的應用。高效的信息管理是對信 息的建設、管理和共享進行有效的操作，而 BIM 則是這其中的關鍵。 前文論述中所提出的基于 BIM 信息管理框架的建設項目全生命周期的 這一概念和構想，它能為整個建設項目的信息化管理提供相關的理論依 據。
3.1.1 構建思路
一個建設項目，它關聯到眾多的參與者，如業主、設計單位、材 料供應商、管理部門、施工單位、政府的信息管理部門、財務部門等這 些組織和個人。由于涉及面廣和信息交流的復雜性，在這些組織和個人 的溝通交流和相互協作的過程中勢必會產生出龐大的信息和數據，而是 否對這些信息和數據進行有效的管理則關系到整個建設項目的成功。在 傳統的信息管理的體系中，人們對信息的管理是雜亂無章、混亂不堪的， 信息的利用率極低，這給很多建設項目帶來了巨大的麻煩和困擾。所以， 本文所提出的基于 BIM 的信息化管理建設的核心概念框架是一種與傳 統的信息管理體系不同的新型信息管理體系，它通過在不同階段使用不 同的 BIM 信息集成的方法的方式，實現了信息管理工程建設的項目生 命周期以及信息的傳輸和共享。而基于 BIM 的建設項目全生命周期的 信息化管理體系主要體現在以下三個方面：
(1)數據問題
在建設工程項目信息管理整個過程中，各種形式的信息在信息管理 軟件中的參與方式不同，如何實現利用和共享 BIM 信息與數據，避免 同一信息重復輸入如何確保不同階段產生信息和數據的應用程序能得 到可持續的應用以及如何才能準確的提取到某一信息和數據？這就需 要建立一個基于 BIM 的信息管理框架和數據庫，這是系統性工程。
（2） 信息模型
信息存儲的場所是數據庫，而信息的載體則是信息模型。隨著工程 建設項目的不斷推進，大量的信息數據會被存儲在數據庫中，如何做到 有效的存儲信息和確保各種承載著不同專業類別的信息的排列有序？ 這就需要在不同階段的生命周期中，根據不同的 BIM 應用信息模型， 提取相關數據的前一階段的信息模型，然后不斷的擴展集成，從而建立 一個全生命周期的信息模型。
（3） 功能實現
對信息進行存儲和管理，最終目的是使信息得到高效的利用，促進 建設項目的發展。而如何讓信息的功能最大化是一個擺在我們面前的現 實性問題，所以在設計階段，我們就對基于 BIM 的模塊的主要功能進 行了結構性的分析和碰撞性的檢測。這樣一個經過了檢測的新型信息管 理模型，能夠使信息的功能得到最大化的實現。
3.1.2 管理框架
根據前文中所構建出來的信息管理框架，我們對該基于 BIM 信息 管理框架的建設項目全生命周期作了如下圖示。該框架主要由功能模 塊、模型層和數據層三大部分組成。中央數據庫囊括在數據層中，它涵 蓋了所有建設項目在存續階段中所產生出來地全部信息，而借助中央數 據庫，我們可以實現在差別階段進行信息的傳遞和使信息在各方參與者 之間得到傳遞與共享；模型層則是整個管理框架的最主要部分，它的功 能是實現數據層和功能模塊層的有效銜接，能將兩者相互連接起來；最 后的功能模塊層是整個 BIM 全生命周期在不同階段中的最主要的應用 程序，其中的每一個應用程序都是一個子 BIM 模型。在施工建設的過 程中，人們可以根據施工管理的目標與需求的不同，對功能模塊進行略 微的調整和擴展［24］。
圖 3-1 基于 BIM 的建設項目全生命周期管理框架
3.2基于BIM的建筑工程管理框架的數據層
BIM數據庫是數據管理框架的一個重要構成部分。該數據庫包含建 設項目數據等眾多重要信息。基本數據和擴展數據是構成該數據庫的兩 個重要方面，其中前者作為一個信息模型，主要是用數字進行幾何或物 理特性描寫描述；后者是不同的技術水平、管理水平和原始文件的經濟 模型數據，這些往往是結構化和半結構化數據［25］。
實現不同階段信息在數據庫中的同時提取時 BIM 數據庫建立的重 要目的。從這個角度來說，該數據庫等同于一個信息存儲平臺。在這個 平臺中，平臺的對應方可以根據施工項目數據和施工實際需要進行項目 分析和評估［26］。BIM數據庫中信息的使用基本上屬于單向的，后續的使 用者和參與者只需要根據自己的需要提取信息。BIM數據庫的這個特點 可以有效減小財力浪費，節約信息和技術成本。
總而言之，從業主、設計方、施工單位、運行單位、監理單位等角 度，上述分析綜合了眾多參與方，分析過程中涉及的信息量大、來源多， 同時數據表現形式各有不同。這種分析的優勢在于實現存儲和數據信息 的有效率共享，以此實現建設項目全生命周期的數據層的關鍵環節。在 這個基礎上，數據層的存儲、交換、應用的三個功能才可能實施。
3.2.1 數據存儲
對施工項目過程的全程分析，主要在于實現合理的將這些數據進行 管理和存儲，以利于后續的應用。由于工作活動和信息的不同階段會有 不同的目標，不同的階段，有許多種類的項目信息分類標準，如財產的 分類，根據目標分類，據消息人士透露，根據分工水平等劃分。以下信 息來自信息分類的內容。
根據內容特點，綜合上文分析，數據庫的存儲功能主要涵蓋以下項 目信息：一是宏觀信息，比如，各級政府部門出臺的相關法規、技術標 準和規范；二是經濟信息，如項目投資、材料成本、市場價格；三是環 境數據信息，如自然環境和公共安全，土地周邊配套設施；四是商業信 息，如各類合同、工程索賠資料；五是工程施工和測量信息，如項目的 描述，設計圖紙和其他技術數據和資料；六是管理信息，管理信息主要 由項目的參與者和組織者的相關數據構成。
以上六大類信息，不僅在內容上有明顯不同，即使在形式方面也各 有特點。內容方面的差異自不待言，形式方面則包括不同表示方式的數 字，表格，文件，圖紙，照片，視頻等。從這個特征得出，上述六大類 信息具各自的功能和作用。正是這種功能和作用的不同使得由這些信息 組成的數據庫在工程投資控制、質量控制、進度控制等方面能夠發揮重 要作用。
總而言之，根據上面描述的特點，數據存儲過程中需要多方面考量 數據的形態性、階段性、目標性等不同特性。在此基礎上才可能實現有 效的數據存儲。而實現數據檢索的最終的目標是確保其他參與者或工程 施工參與人可以輕松地在數據庫中實現數據和信息共享查詢。
3.2.2 數據交換
從通俗的角度上講，數據交換即BIM軟件與BIM數據庫之間的數 據交互的過程。在工程施工過程中，大量的信息和數據基本都是由模型 提供的，但由于軟件之間相互的兼容性等問題，仍有來自不同專業的軟 件，由于專業的界分而難以實現相互之間的信息和數據共享。由此，根 據不同的實際情況，實現工程參與者信息和數據之間的無障礙溝通和交 流就成為 BIM 數據層的功能之一。
實現信息和數據的無障礙溝通，必須實現信息和數據交換的渠道的 通暢。軟件工具在這里面扮演著及其重要的作用。目前，一般的慣例是 遵照國際合作聯盟（IAI）數據的IFC標準格式，借以實現數據和信息 的無障礙流通。IFC標準格式可以在不同軟件之間實現相互兼容。這個 功能的實現得益于兩者間具有共同的溝通語言。IFC的最終目的是實現 不同專業應用軟件之間信息有序共享。從目前的使用實況來看，IFC標 準格式的功能實現還有待完善和加強，但其在數據存儲和交換方面的優 勢已得到大家認同［27］。總而言之，以 IFC 標準格式為基礎建立數據標準 溝通模式，可以有效解決信息化管理過程中的一系列問題和困惑，最終 實現施工過程中項目的管理的優化。
3.2.3 數據應用
數據應用的基本功能在于實現對相關信息的使用，這種使用是在數 據層上對數據進行的查詢和加工關于數據應用主要從兩點考慮：
（1） 對于參與人員來說，在訪問BIM數據庫中的數據時，第一步 是驗證個人身份信息，在權限通過審核以后，需要定義參與人員對不同 權限的數據信息，以保證各類數據的更新、正確、刪除等。
（2） 如需更改數據，參與者要在權限范圍內進行操作，其中包括 數據的正確驗證、錯誤信息刪除、相關內容補充擴展，還能將數據及時 反饋給其余參與人，更新至 BIM 數據庫中，即保證了數據的準確性和 又不會造成信息更新延遲。
3.3基于BIM的建筑工程管理框架的模型層
在基于 BIM 項目建設的生命周期信息管理框架中，模型層因不同 的 BIM 應用需要，從數據層獲取信息，相關子信息模型、功能模塊層 起著核心作用。在這一整個過程中，BIM對整合BIM生命周期的各個 階段有著重要作用。建設項目全生命周期管理將業主或房地產行業以及 他們的位置作為側重點并以此來看整個生命周期，進而對整個項目的綜 合效益進行有效分析。設計階段、施工階段和運營階段這三個階段將最 大限度的發揮 BIM 的優勢。本文將從設計信息、運營管理信息和施工 信息三大模型的層面來建構BIM管理框架模型。
3.3.1 設計信息模型
設計階段作為后續階段的基礎以及整個生命周期的初期建設項目， 在這一階段有大量的信息將會被創建，而且會吸納許多不同的專業人員 參與其中。主要包括結構工程師、室內設計師、造價工程師、建筑師、 水暖和電工工程師等。因為不同專業的人員從屬的部門不同，這就決定 了建筑信息的共享和使用對個人和部門的重要性。
設計信息模型是在后期階段 BIM 模型的基礎上進行的，這一階段 由不同的專業設計人員組成:結構模型——由結構工程師設計；水暖電 模型——由水暖電工程師設計；建筑模型——由結構工程師設計。下圖 展現了設計階段各步驟間的信息流向和傳遞途徑，三個模型整合后構成 BIM 模型的基礎，即設計信息模型。后續類似模型集構建時就能直接提 取相關數據，減少重復輸入次數，提高建筑信息的利用率。
圖 3-2 設計信息模型形成示意圖
（1） 建筑模型
設計師通過三維幾何數據的結構組成來完成BIM技術的建筑模型。
BIM 技術的建筑模型對每個建筑的空間分布規模、空間拓撲關系、基本 對象模型（墻、柱、梁、板等）和真正的性能外觀進行集中的表達。因 此，建筑模型是建立在每個組件的幾何信息和各個構件的基礎之上的。
（2） 結構模型
結構模型是指結構工程師從建筑師創建的建筑結構中提取軸網的 體系結構模型，并從組件的信息，如大小，到數據的輸入和強化，如數 據的物理性和功能組件的性能，以此建立一個以結構分析為特征的結構 模型。結構模型從力學的角度對建設目標和建筑建筑產品進行分析，根 據分析結果來調整所需材料和各個部件的數據要求，分析出數據與數據 之間的各種計算關系。以分析結果為基礎，在符合結構安全需要的基礎 上對數據進行整合，由此對相關聯的數據進行轉換，確保數據信息的同 步更新。
（3） 水暖電模型
充分考慮設備和管道的安裝、維修、更新等要求是該模型設計過程 中所需考慮的問題。在這一模型中，水、暖、電氣設計人員首先對空間 數據和其他相關數據進行處理和提取，再根據技術標準，總體設計規范 要求，輸入相關的計算模式，以此確定設備類型。
3.3.2 施工信息模型
人工智能建筑管理系統作為大多數施工企業的輔助工具，在許多方 面都發揮著重要作用。如成本控制、文檔管理、建筑規劃、調度、分包 商和供應商的管理等。人工智能在時間管理的應用和進度管理方面存在 一些不足，即它還需要模型軟件設計的相關數據，這樣在消耗大量時間 的同時也增加了成本。當前，將 BIM 技術應用到施工階段，這一技術 在管理目標和功能模塊的基礎之上會直接對決策和設計階段的 BIM 數 據信息進行實施，從而，在進度上擴大優質資源信息。上述拓展信息儲 存在數據層中，從而構建完善的施工數據模型。這一模型內容由兩部分 組成:
（1） 基本信息
對整個生命周期不同階段的基本信息的需要是構建建筑信息模型 的基礎。設計階段由不同專業的設計師所創建的基本信息，主要是指建 筑產品的相關屬性，如結構、大小、規模、成分、布局、設備等，并對 建筑或輪廓指令的相關描述。
（2） 擴展信息
擴展信息在對基本信息進行分析的基礎上，可能會增加信息化建設 管理目標。信息設計施工方案、調度計劃、成本評估、質量驗收、安全 信息、資源整合等。建筑信息模型以擴大基本信息和信息的集成為主要 特征，各種管理活動以該模型為支撐。
3.3.3 運營管理信息模型
運營管理實際上是對建筑和設備的維護管理。所以原始設計圖紙、 施工信息是運營管理進行的根本。基于各種智能物業管理系統中的建設 信息不能直接使用運行階段的設計，投入成本過高，可能會造成大量人 力，財力的消耗和信息的延遲和缺乏。基于 BIM 的全生命周期的信息 管理建設項目可以不再借助傳統的設計圖紙、竣工圖紙和文件，而且以 視覺模型來反映建筑物的真實狀況，在這一模型中，各種所需的相關信 息都會在后續管理的過程中得到。
BIM 的操作管理信息模型，在地理位置的規劃，在每一個施工階段， 規模、設備、信息、空間布局、建筑規模都是至關重要，對建筑信息的 連續、高效使用密切相關，能在一定程度上規避故障信息丟失的問題。 基本要素、共有的基本信息和擴展信息是管理信息模型的三大組成部 分，信息的每一部分內容如下：
（1）基本元素
基本要素是指作業管理對象的主要信息，包括:建筑實體信息，如 梁、柱、墻、板等；以及設備管線信息、資產評估、對象編號和分組等 信息。
（2） 共有的基本信息
基本信息融入整個建設項目生命周期的各階段，每個階段中所形成 的信息在 BIM 模型中可直接提取，不必反復進入。這些信息包括:結構 性能、幾何尺寸、建筑性能相關數據分析等。
（3） 擴展信息
擴展信息適用范圍是改善設施的性能。基于運營和維護階段要達到 的目的，對管理者或用戶信息在基本信息上加以擴展。這些信息包括： 入住率、資產管理、運行水平、檢測和維修計劃等等。
3.4基于BIM的建筑工程管理框架的功能模塊層
功能模塊層是通過 BIM 在工程項目管理中的操作，自動計算并分 析結果，同時反饋到相應數據庫及模型內容中。專業數據會被存儲在數 據庫中，便于以后的使用，和當事人的查看，提高信息的使用率，有利 于項目利益最大化。
（1）管線碰撞檢測
管線碰撞檢測指對建筑結構、構件、機械設備、暖氣水電管線等的 零件和設備的檢查，確保其不會出現現交叉碰撞。因為各專業工程師是 不同的個體，在設計過程中會發生專業工程師設計的管線相互交叉碰撞 問題，故此，必須在出圖之前進行檢測。
通常，管線碰撞檢測會在施工前將設計師集中起來進行溝通，根據 設計師的施工圖進行比對再進行適當調整，如果某個地方的管線有碰撞 的可能，那么就找到有可能發生碰撞的管線的位置，找到位置后進行修 正。通過這種模式檢測，一些碰撞可能無法發現。同時在這種模式中， 圖紙就可能無法發生關聯變化，使得圖紙更正不及時，其中的管線碰撞 問題直到施工時才被發現，既增加了成本，也延誤了工期。
基于 BIM 創建管線綜合碰撞模型，首先，可以首先改變相關，確 保設計變更信息的及時傳遞；其次，綜合管線碰撞模型包含更多信息的 參數化三維模型的實體對象，組件之間的沖突，設備、管道直觀地呈現 在這里，以確保工程師可以準確地發現問題，并及時修正。
管線綜合碰撞檢測主要從設計信息模型出發，針對碰撞檢查中需要 的空間數據，以及建筑結構、結構構件、設備、配件、管道等的尺寸、 坐標及型號等幾何數據。將上面提取的數據轉化為子系統，基于此系統， 然后輸入相應的測試指標、規范要求或經驗數據等，這一子模型主要用 于碰撞檢測。在檢測過程中，會發生沖突，根據相應的調整及時確保設 計不會發生碰撞。其BIM模型碰撞檢測流程詳見下圖。
圖 3-3 基于管線碰撞檢測子模型的碰撞檢查流程
（2）建筑性能分析
現代的建筑一方面要符合現代設計和功能的的要求，還開始注重建 筑質量功能的提升，與此同時提倡綠色建筑，強調對能源和資源的使用 進行控制。因此，需性能分析軟件對建筑進行性能分析，掌握建筑的各 項性能指標。傳統的能量的分析需要人工輸入部件的幾何尺寸，需要的 功能，如信息。在分析相關建筑性能時，使設計信息發生了變化，因此 要求重新調整，費時費力，很容易出錯。
基于 BIM 技術，能量分析只需調用信息即可在設計信息模型中直 接進行，減少信息的重復輸入。同時由于對 BIM 相關函數相同，使設 計變更的同時，性能分析也將發生變化，自動化程度和相關性顯著縮短 建筑性能分析的周期，為業主提供更專業的服務，保證決策的正確性和 有效性。基于BIM的建筑性能分析流程如下圖所示。
（3）成本估算
CAD 技術只能繪制圖形，無法計算信息量，所以需要根據文件的 輸出來衡量工程量。正因為這樣，一些專門的工程造價軟件應運而生， 雖然可以實現自動統計的數量，但在此前提上需要人工輸入CAD圖紙, 重新輸入數據到工程造價軟件。傳統的純手工計算，不僅需要很多人同 時輸入，出錯后還不易糾正。因此使用工程造價軟件，雖然計算速度提 高，但如果設計變更，仍需要不斷更新輸入數據，相關性不不高影響著 自動化程度難以達到理想的效果。
BIM 信息集成，使 BIM 數據庫包含了建設項目信息的各個方面， 可以提供各種成本估算所需的信息。由于減少了重復輸入，應用程序可 以快速計算出 BIM 軟件的相應成本和數量，進行方案的比較和修改， 實現對成本的有效控制。還提供 BIM 修改功能，通過查驗修正，確保 各類工程原始數據及新增數據的及時更新，內容準確。成本估算功能模 塊構成如下圖所示：
3.4.1 施工信息模型功能模塊
（1）場地管理
現場管理是對施工現場的合理布置，主要工作是控制網絡的現場測 量、建筑朝向和排列，施工道路、建設管道、水電設施建設，建筑材料 的方法和調度等，確保施工有序開展。
通過 BIM 模型，現場負責人員可以便捷地向其他方展示和解說場 地布置及建設現狀，抑或是場地規劃調整細節，從而將點線溝通增加陳 點線面立體溝通，更好完成交流，將施工過程由產生的變更對而產生的 對于全生命周期的工程管理的影響降到最低。
（2）資源管理
資源提供項目實施所需的物質準備，因此對資源的科學管理是項目 順利實施的保證。現實情況中“資源計劃”的關鍵是明確物資材料需求 的數量與時間計劃。資源計劃主要指材料、設備等物資的采購計劃。傳 統模式中，由現場負責人員依照項目實施方案，計算物資需求的數量和 使用時間，編訂資源計劃，并伴隨項目的實施推進持續完善和細分。
信息模型可根據工程建設的進展，以及資源的使用，如資源需求計 劃自動生成，可似乎是每個時間段的動態可視化，各類施工資源過剩， 采購計劃的使用，便于管理者管理資源。
（3）進度管理
工程規模與施工過程的復雜度緊密相關，施工是一個動態的、階段 性的過程，所以施工進度管理也需要時刻監控。在這一時期，建設項目 進度管理工具以甘特圖和網絡圖為主，這已被施工人員廣泛采用，但是 難以實現可視化，不能將時間和建設環節聯系起來，更不能清晰地顯示 各種復雜的關系，最關鍵的施工動態過程還不能清楚呈現。
圖 3-6 進度管理功能模塊圖
（4） 施工過程模擬 施工過程模擬是一種仿真技術，在建設項目施工階段，利用 BIM
技術進行模擬具體施工操作，借此模擬施工過程中可能出現的問題。這 一技術在復雜的大型工程應用廣泛。利用這種模擬，可以針對施工進度、 資源和信息等方案規劃進行調整，合理的管理和掌控進度、資源，為施 工建設設計優化方案，然后結合可行性試驗制定施工仿真的施工方案， 能夠預防事故的發生，提高整個施工質量和保證施工的安全，減少返工。 實現施工過程的可視化仿真。利用 BIM 模型可以對重點和難點施工工 序編制可行性模擬運行，施工方借此對施工方案進一步修正和優化。
（5） 施工安全監測 施工安全歷來是責任大于泰山，但施工安全監測和預警辦法不夠健
全，存在大量安全隱患。基于 BIM 模型，在施工環節就提前將建筑安 全信息嵌入至構建的施工數據模型中，構建施工安全子數據模型，對施 工的所有環節的安全進行監控。施工安全子信息模型動態管控項目過程 和施工安全。這一模型中的安全信息數據還同攝像機、傳感器相結合， 及時傳輸至軟件。對施工過程實時開展安全監測、分析和評判，對潛在 安全隱患提前干預，并將其納入 BIM 數據庫，為管理者們搜索相應解 決方案。施工安全監測功能模塊組建如下圖所示。
圖 3-7 施工安全監測功能模塊圖
3.4.2運營管理信息模型功能模塊
（1）設施管理
傳統情況下，設備的結構、設施等資產信息應該進行操作開始時， 通過人工寫入到相應系統，這樣易產生輸入錯誤。BIM運行后，BIM模 型中就涵蓋了較多的建筑數據，可以完全導錄至操作管理信息模型和相 關管理軟件中，有效節約了各種資源。通過 BIM 模型可以記錄各種資 產的數量，位置，用途，性能等信息，方便查詢，為了提高設備的使用， 結構狀態的判斷，編訂系統的維修方案，增強設備的使用效果，縮減維 修經費和能源消耗。
結合專業建筑性能分析軟件，對使用功能，建筑的維修、改造、擴 建、重建計劃，以提高建筑整體性能。
（2）用戶管理
在運營管理階段，BIM可以同步記錄用戶信息，值機人員和能力， 訪客來往記錄，房屋空置率，可租售的面積，商場可以記錄具有租賃分 布面積、承租人或單位信息。定時查看用戶數據能夠提升建筑物運行流 程中管理水平和整體收益率。
（3） 空間管理
基于BIM模型的操作單元或屬性能夠實現對空間使用結構的記錄。 空間管理有效協助建筑者優化空間布局，滿足用戶對空間的功能需求和 設計需求。BIM模型對空間設計、變更請求有重要意義，滿足用戶對現 有的空間布局變更的需求，編訂合理的空間分配方案，有效利用空間資 源。
（4） 災害防護
災難發生之前，虛擬現實漫游技術和相關的災害分析軟件基于 BIM 提供災害分析技術，可以對災難發生的整個過程進行演習，從而分析事 故原因，制定防災計劃，和最佳疏散災害和保護計劃。基于視覺的參與， 使客戶和救援人員更容易理解建筑的災害急救計劃。
災害發生之后，BIM模型可以將最有效的信息提供給救援人員，救 援人員根據災害發生的環境、建筑的結構、組成和空間狀態信息、性能 信息設備、最佳逃生路線等信息，立即進行救濟，極大縮短急救時間和 傷亡。
3.5基于BIM的安全管理體系構建
確保項目安全的核心是在工程項目施工期可以有效地分辨潛在會 造成事故安全的漏洞，并合理性編訂安全防范方案。基于 BIM 技術讓 各方參與者在項目開展前進行3D交互型工程項目全過程模型。
3.5.1BIM技術為關鍵的安全管理模式
項目管理者基于BIM技術構建的安全管理模式，能夠更精確地識 別隱形安全隱患，更直接地判斷辨別施工現場的風險，編訂更科學地的 安全防范方案，以便有效完成和提升決策能力。并且，借助這一技術在 工程項目中動態分辨現場安全隱患，并實時整合施工計劃。
3.5.2BIM的3D模擬平臺虛擬工程安全施工
由于BIM技術構建的3D平臺能夠實現可視化對整個工程的施工過 程中的安全管理可以是可視化管理，使得項目使用者能夠在實施前了解 后續工作的要求及責任，保證安全管理流程能序管控，依據項目計劃推 動有組織的安排，可以掌握現場的物料使用狀態，管理現場的安全施工 環境，提升流程管理的可預見能力，進一步完成施工流程的有效交互， 高效地推行評估施工方案，查找漏洞、分析問題，給予建議，真正落實 BIM 技術對安全管理的控制性能。
3.6 本章小結
本章介紹了基于 BIM 的建設項目生命周期信息管理框架的構建。 首先在分析信息管理框架的基礎上，設計出邏輯框架。隨之落實數據交 換，數據的存儲和對數據層的分析三個層次的具體應用；其次介紹了設 計信息模型、施工階段、管理階段和運行數據模型；最后，闡述了 BIM 在建設項目全壽命周期階段中的應用。
第四章BIM工程全生命周期管理的實施
4.1 構建網絡協作平臺
項目建設環節，建筑生命周期不同的格式以及如何實現交流與溝 通，保證有效的溝通，以及應用信息的集成與共享。如上文所述，要避 免信息管理問題，應建設項目數據管理網絡協助平臺的全生命周期。這 是利用人工智能和信息處理技術的技術。在整個項目生命周期中，工程 參與者在虛擬網絡環境中互助信息交流與合作［30］。從網絡協作平臺的構 建原則、體系結構、功能設計和平臺四大層面最終實施平臺的構建。
4.1.1構建網絡協作平臺的原則
（1）實時性原則
確保每個參與者可在任何時間地點獲取所需信息，讓項目參與者身 臨其境。建設項目和每個進程的實際狀態，可以隨時通過網絡平臺清楚 地顯示出來。強化信息的合作與共享，消除信息傳遞錯誤，提高信息管 理質量。通過協調，在問題萌芽階段，立刻處理，確保項目成員擁有很 強的的工作能力和地位。
（2）流暢性原則
由于 BIM 軟件的發展還沒未構建完整的體系，所以在建設項目生 命周期的過程中開展信息交換，大多數軟件還不適應 IFC 數據通用數 據。網絡協助平臺，需要能夠提供支持IFC之間的數據交換的軟件，以 確保 BIM 體系的基礎上的信息溝通和分享。
（3）安全性原則 因為建設項目的多主體性，參加的項目區建設的范圍是不同的， 必須要建立訪問權限和嚴格的安全措施，防止非法用戶的入侵，保 證信息安全，確保各方利益不受網絡的虛擬環境而產生危險。
4.1.2網絡協作平臺體系架構
網絡協助平臺，借助人工智能和信息技術，實現工程參與者信息互 換和虛擬網絡環境構建的共享，應該說這是在工程項目管理領域中適用 的電子商務平臺。因此，網絡協助平臺體系結構需要秉承開放性、模塊 化、系統化的特征。具備現在其他平臺的特點，并以此為基礎構建新的 網絡協助平臺體系結構，如下圖所示。
下文對組建網絡協作平臺體系架構的各個層次逐一論述。
（1）參與方軟件交互層
由于基于BIM信息管理框架的上層功能模塊建設項目全壽命周期, 每個模塊是BIM在工程項目管理中的應用，通過相應的BIM軟件來實 現的，所以參與者的軟件功能模塊交互層管理框架［31］。參與者軟件交換 層是面向施工項目管理的需要，按照項目管理目標的不同，可以采用不 同的 BIM 軟件集成、實施階段管理或目標管理，在這一層的設計，應 考慮相應的軟件接口，提高軟件結合的能力和可擴展能力。
（2）參與方管理層
為每位參與者提供協助的工作環境，兼具個性化信息需求的界面。 基于 Web 的管理平臺可以相互溝通和交流。相應的技術工具是項目信 息門戶。
（3）參與方信息交互層
參與者信息交互層是數據存儲、交互和分享的信息環境。針對整個 生命周期的信息庫管理，信息交互和存儲給予平臺支持。舉例說明，設 計階段所使用的信息在施工階段應用 BIM 數據庫來完成信息管理的操 作。交互層搭建著信息和軟件交互窗口，方便相關軟件及時提取需要數 據，并開展相應的分析、評價和管理。
4.1.3 網絡協作平臺的功能
網絡協助平臺是構建 BIM 模型在建設項目信息管理中運用的一個 互動平臺，實現各方之間的協助工作，完成數據傳遞并分享全生命周期。 所以，網絡協作平臺兼具三項基礎功能：BIM數據庫管理，網絡協同工 作，成員信息交流，每項基礎功能都可細劃為更具體的功能模塊。下面 介紹一下三項基礎功能：
BIM 數據庫管理
主要包含數據信息的儲存、備份。行使數據庫的功能，如刪除、 篩選、擴展，同時兼具數據提取和交易的操作等功能，也涉及保存 數據的開發與同步更新的項目。
（2） 網絡協同工作
主要包含在線相關問題的交流討論，實現網絡會議、視頻會議、電 子郵件等方式，對設計階段的相關意見完成交換，實現協同設計，施工 圖審查，實現相關各方的協調會議。
（3） 成員信息交流
主要涉及參與者登錄權限、基礎信息管理；參與信息發布的建設； 新的信息發布和在線接收提醒業務；各種數據、文件的協同工作網絡， 文檔、視頻信息共享等。
4.1.4 網絡協作平臺的實現
對網絡協助平臺的研究可知，網絡協助平臺是分離各方在工程項目 時間、空間和實施組織中的活動，整個生命周期工程項目的數據傳遞、 交互和分享，完成建立分布式虛擬環境的目標。網絡協助平臺的功能目 前在理論應用中論述，具體的實施仍是技術問題，但其理論基礎上要求 從下述三個方面來確保網絡平臺的運行：
（1） 應用PIP實現遠程協同工作
PIP（Project Information Portal）是指項目信息門戶，是網絡協助平 臺的技術關鍵。PIP是單一入口，用于建設項目各方之間的信息分享和 通信，是基于信息網絡平臺的協助工作［32］。作為完成網絡協作平臺的 核心工具，利用個性化的用戶權限和界面布置，用戶界面建立了一個安 全高效的信息交流環境。項目參與者的時間分散，地域交錯，PIP作為 運行網絡協助平臺的核心工具，除了要適用網絡協助平臺組建計劃的總 體目標和性能，還應隨實際情況，設計更詳細的功能，進一步適應工程 項目信息管理的全生命周期的要求。PIP應用信息化建設項目流程大大 提升信息化處理效率，減少由于重復信息輸入造成的成本浪費，保證對 BIM 模型的全生命周期的構建。
（2） 使用中間件完成多個系統的集成
BIM 在工程項目信息管理中的應用是不同系統和應用軟件的關鍵 阻力。中間件這一軟件的運用能夠消除這些阻力，實現在不同系統間、 不同信息源間的多項操作，尤其是IFC中間件與標準兼容，整合能夠協 助網絡協作平臺，最大限度擴大網絡協作平臺的整體效果。
（3） 使用分布式信息庫系統開展數據管理
基于分布式信息庫的工程項目信息管理，所有數據都儲存在一個中 央信息庫中，稱為 BIM 信息庫，這是終極信息模型的工程項目，包含 完整的建設數據。訪問信息庫的不同方，用戶經過直接訪問信息庫訪問 所需數據，可完成數據的交互和分享。基于分布式信息庫系統，是理想 化的信息協助技術。換而言之，每一參與方都建立自己的信息庫系統， 伴隨項目的實施，參與方都持續同 BIM 中心信息庫交流數據，并不斷 改進中心數據庫中的數據。
4.2全生命周期信息管理體系的建設
基于 BIM 的工程項目全生命周期信息管理的成功應用要遭到諸多 因素的影響，而建筑信息系統的組織管理是成功的關鍵技術。下述從工 程項目的業主方、項目參與者之間的虛擬組織模式和組織文化等多個方 面闡述基于 BIM 系統實施管理體系構建和信息安全管理的建立。
4.2.1 發揮業主的驅動作用
作為項目投資人，業主也是 BIM 最終獲益人，有責任和義務承擔 BIM系統在工程項目管理中的發起者、組織者的角色［33］。所以，BIM 項目業主需要發揮關鍵作用，通過對信息管理的整個生命周期的推行， 由參與各方的合理組織與分配驅動，保證既得利益的獲取，又完成全生 命周期的管理目標。
業主活動應在工程項目全生命周期始終活躍。作為工程項目的最大 受益者，業主應該參與信息交互全過程，采取相應措施，確保其他參與 者之間在進行信息平臺交流中保存獨立的意識。
（1） 經濟措施
業主方作為基于 BIM 信息管理最終獲益者，建設基于網絡平臺的 溝通方式時，應承擔經濟成本，不僅緩解其余參與方在經濟中的阻力， 提升其余參與方的積極性，同時，促使業主更好的發揮其整體的協調作 用。
（2） 合同措施
工程建設項目的參與者之前的交流協助平臺大多是借助網絡協助 平臺開展的，所以要保證溝交互的順利進行，對項目參與者的權利責任 要求相對嚴苛。業主方有責任和義務明確的責任和制度，這種權利的實 施要通過簽訂合同來實現，確保合作的順利進行。
（3）管理措施
構建項目管理系統，核實基于網絡協作平臺的信息交互內容，明確 責任和權利，約束各方關系的形成。只有各方遵循項目管理制度，營造 有益的管理環境和有效的信息溝通渠道，通確保基于 BIM 的信息管理 實現預期目的。
4.2.2 建立網絡制組織模式
基于 BIM 的工程項目信息管理涉及到多個參與者，這些參與者所 在的區域相對分散，而且參與者的溝通和合作是基于網絡虛擬環境進行 的。在開發的項目中，一些參與者進入，一些參與者退出，即組織系統 是不斷變化的，基于上述特點，應建構滿足信息管理系統的網絡化組織 模式。
網絡制組織由兩個部分組成：一些是項目管理成員，另一些是項目 成員。項目管理的成員是由幾個對 BIM 應用、網絡協作平臺、建筑工 程管理熟悉的物業管理人員組成，在整個網絡系統中的組織通過人工智 能網絡對地理坐標中的參與者進行協調和控制，維護和管理整個網絡協 作平臺。剩余項目的參與人組成項目成員，根據每人在項目管理中的作 用，在項目中設置相應權限。網絡制組織模式區別于傳統的項目組織模 式，其突出特點有以下幾點：
（1） 參與方地位平等
在虛擬網絡環境中，參與方要互相信任，并在此基礎上完成各類信 息的交互和共享，共同使用全生命周期的數據，協助完成工程建設項目 的實施。
（2） 組織結構扁平化
扁平化組織結構有效減少傳統垂直溝通模式中的信息拖延問題，加 快審批意見獲得，保證通知單等文件的迅速傳達。
（3） 具有動態中，一直有參與項目的參與者，陸續也有參與者退 出。由于組織人員不斷變化，所以動態聯盟的形式才能確保參與者間的 長期高效合作，達成穩定的關系。
系統的網絡組織模式兼具虛擬組織特征，同時也是參與者搭建組的 信息系統，其網絡圖形如下圖所示。
圖 4-2 基于網絡協作平臺的網絡制虛擬組織
4.2.3 組織文化建設
當前的熱門項目管理模式，主流趨勢是設計+投標+施工（DBB）、 設計——施工（DB）和CM管理模式，這些模式中參與者與受益者置 于相反位置，即參與者的目標和工程總目標是產生矛盾沖突的。這樣的 情況時常出現，即項目的目標沒有達成（如投資超過預算），但其中某 一參與者的目標成功實現（如施工方獲得利潤），這是傳統項目管理模 式的最大弱點之一。同時在傳統的項目管理模式下，每一個參與者都只 將自己的目標作為合同中規定的內容，如項目設計不是施工方關注重 點，施工方不了解設計單位意圖，所以設計漏洞或缺陷等到施工正式開 展才能被發覺，耽誤工程工期、影響施工質量和耗費更多成本。所以依 據網絡制組織模式和網絡協助平臺的特點，對組織文化建設提出以下要 求：
（1） 信任文化 因為各方都是基于網絡合作平臺進行溝通和協調，從而要求參與者
之間形成信任、平等、協調的關系，建立合作的氛圍，所以應該在信任 的基礎上構建一種組織文化。企業中心文化，包含項目各方的共同利益， 以共同依賴和信任的組織文化為基礎，以保證整個生命周期數據的高效 和確切，在錄入的過程中，傳輸，共享，每個參與者負責創建自己的數 據庫，同時負責項目資料錄入。參與者要信任基于 BIM 的信息管理， 通過網絡平臺的協助交互樹立和諧氛圍和共同文化，尋求穩固的合作， 促使項目信息管理的構建和推動。
（2） 利益趨同
業主方作為驅動者，肩負構建組織文化的責任和義務。首先應建立 總體目標以上所有項目的價值理念，當事人服從項目總目標的每一個參 與者的利益，只有每人都對總目標認可并努力后，才會具有平等合作的 關系，營造相對平衡的狀態，從對立走向統一的狀態，充分發揮各自在 項目實施積極的合作能力。
（3） 溝通文化
從上述分析和論述中得出結論，建設項目信息管理的關鍵環節是進 行高效溝通。在建設工程項目信息管理的組織，有各種形式的溝通，正 式的，非正式的，垂直的，水平的，不管什么形式，溝通是信息傳遞的 過程的紐帶、是有效地收集、領帶傳輸、共享信息的步驟，有效。因此 應注重交際文化的組織，要充分發揮網絡平臺的溝通渠道，構建和完善 BIM 模型的全生命周期，充分利用基于 BIM 的信息管理能力。
4.3全生命周期信息管理實施的保障
網絡協助平臺的構建和組織體系的架構，是理論層次論證了基于 BIM 的工程項目信息管理可操作性，在具體實施中，還應當從參與者的 責任、硬件和軟件方面研究論證。
4.3.1 人員保障
（1）明確參與方職責
創建 BIM 模型 BIM 是對工程項目信息管理的整個生命周期的核 心，上文的討論表明，BIM模型的形成是一個不斷整合的過程，如何保 證在建構BIM模型的過程數據提取和輸入的準確性，確保能在BIM中 集成需要的信息，落實信息管理的構建和維護，各方在工程項目中明確 責權。利用業主作為 BIM 應用總協調，參與階段負責制來確保信息的 高效傳遞，提高建設項目信息管理的效率。
1.業主總協調
業主既是投資者，也是建設項目的最大獲益人。所以，業主作為 BIM 應用協調方，參與項目的整體運作，履行監督權利并規范 BIM 操 作流程，確保每個參與者建立符合相應標準的 BIM 模型的應用，以及 基于 BIM 技術的相關應用，各方的既得利益的合理組織與分配，確保 對信息管理的全生命周期目標的實現。
2.階段責任制
由于對BIM模型創建的建設項目全壽命周期的積累和更新，所以， 不能由一方成立，作為設計師只對設計工作階段熟知，對施工階段是工 作不了解，所以對 BIM 的應用亦是如此。前期規劃、設計、建設、運 行和維護等各步驟，理應由業主、設計者、建設方、物業管理構建分階 段的 BIM 模型，即作為階段責任方，按照合同要求，法律、法規、政 策、標準和管理，隨時根據信息集成和管理BIM模型的工作。
3.其他參與方配合制
不同階段責任方不同，BIM和其他一些參與者，包括生產商和材料 供應商和政府部門等。這一階段的責任方和其他參與者應當在 BIM 模 型中進行數據的提取和輸入，及時發現在這個階段中出現的問題，并將 問題反饋給該階段的責任方，由責任方出面解決這些問題，并將處理后 的結果反饋到BIM模型中。
（2）加強人員培訓
BIM 的信息管理可以說是一種理念，一種新的問題解決方式，可以 在相應的子模型中，去分析建筑工程的性能，進行碰撞檢測和對設備進 行管理。由于涉及到很多的 BIM 軟件操作，項目參與者不僅要對相關 的 BIM 軟件非常熟悉，還需要掌握人工智能及網絡設備，所以要從下 述兩方面對建設項目的參與者進行培訓工作。
1.BIM軟件與PIP及相關信息技術的培訓正逐步應用于建筑項目管 理中，將給建筑行業帶來技術革命。對于大多數建設項目參與者而言， 可能 BIM 技術還比較陌生，對參加人員進行相關的軟件項目培訓很有 必要，培訓內容可以分為BIM軟件知識，BIM應用軟件，PIP應用，人 工智能網絡知識、辦公軟件和基于網絡通信工具的使用等幾個方面，其 中有關BIM軟件和PIP培訓可以委托相關專業機構代為培訓。
2.在建設項目全生命周期的信息管理對 BIM 技術的介紹后，信息管 理主要是基于網絡環境的，有關當事人不用面對面溝通和協調，將顛覆 原來的溝通方式，因此參與人應熟知和掌握基于網絡合作的信息平臺管 理流程。同時，要強調信任文化、共同利益匯聚于 BIM 模型的重要性， 確保參與者能夠一致對外，實現各方利益的平衡。
4.3.2 軟硬件平臺的確定
通過 BIM 的工程項目信息管理，能夠提升軟硬件技術的革新。其 中，搭建網絡協作平臺的軟硬件，對軟硬件的選擇對信息的存儲、訪問、 參與者之間的高效通信起著關鍵作用。
參與者必備的硬件設備,如計算機、局域網、外部部聯系的網絡設備， 以確保網絡協作BIM平臺的運行，從而確保網絡通信和交流順利進行, 計算機的通信線路設備能夠滿足要求的 BIM 數據庫容量的選擇，也應 適應各方參與者的提供的各種形式信息集成和互助平臺，這一平臺要能 夠在信息規模、數據標準和網絡協作的需求建設項目信息的要求［34］。
軟件的篩選同基于BIM軟件的應用和PIP產品選擇一致。BIM模 型的構建和應用在絕大程度上依附BIM軟件。BIM軟件產品不止一個, 有多種類型，如圖 4-3 所示。選擇 BIM 軟件時，需要考慮數據標準與其
他軟件接口的兼容性。PIP的選購一般由業主牽頭或承擔，因為業主是 最終受益者，有利于減緩參與者抵抗其他使用PIP的產品時，調動積極 性。選擇的PIP產品，要保證安全可靠，幫助用戶不斷調整和改進，滿 足建設規模、市場需求的內涵要求。歐特克公司的Buzzsaw是PIP產品
4.4本章小結
本章介紹了 BIM 的具體操作流程，在前文構建信息管理框架的基 礎上，借由網絡協作平臺，信息組建，數據管理等三方面論述了基于 BIM的信息安全管理的實施。平臺的分析是從對網絡協作平臺建設的目 標系統的結構、功能和實現四個方面開展；主要從驅動功能的業主信息 管理系統，網絡組織的模型，組織文化建設三個方面開展；最后闡述了 信息安全管理的實施是從軟件硬件平臺和人才等方面實施保障。
第五章 案例分析
以筆者所在貴州建設職業技術學院新建綜合樓項目為案例，分析
BIM 技術在實際建筑工程中的操作運用。
5.1 前期準備
工程項目運用 BIM 技術對綜合樓施工開展下述多個討論研究，最
后依照結果在符合規劃要求的前提，確立了建筑位置及外觀。
（一）復雜的施工現場錄制為數據模型，引入流體動力軟件研究模 型。研究結論為，施工場所風速偏低，雖然環境符合建設標準，但不便 于建筑過渡季的自然通風。
圖 5-1 BIM 模型施工場所環境模擬
（二）通過上述模型，再次開展太陽輻射分析。得出結論，施工現 場受到四周其他建設物遮擋，太陽梯度分布現象顯著，冬季尤其突出。
M
夏季 春秋季 冬季
圖5-2 BIM模型日照分析
（三）通過以上步驟操作，幫助綜合樓規劃更合理布局。結合模式 分析結果，設計者對施工場所全面分析概括，并依照建設標準、工期要 求等多要件，確定更科學的建設外觀，也對后期工作的開展給予優化方 案。
5.2 設計環節
相較傳統設計環節，采用 BIM 技術，能夠使得設計效果更高，并 且為優化設計編制量化信息和技術更新，把可持續運行和耗損低的理念 融入到軟件運用中，并借助專業軟件完成與 BIM 模型的互動。工程在 設計環節基于BIM技術完成了空間架構、風格優化等任務。
（一）本建筑物是作為綜合辦公室大樓使用。所以在空間架構中要 求各工作部門的職能區分和銜接有條不紊。在設計環節通過數據模型對 整個結構研討并迅速獲取平面空間布局信息，在建立空間架構的通過基 于 BIM 技術完成了信息與模型的及時交互整合，高效地提升了設計環 節的效能和質量。
（二）在接下來的設計任務開始前，基于 BIM 模型錄入數據，對 建立的模塊開展耗能計算，給予符合可持續發展的規劃建議，在設計環 節制定更有針對性的方案。例如，日照分析可以獲得建筑物各立面的墻 窗比例值；風環境模擬，可以對建筑物窗戶開設位置、風速、風壓獲得 數據。這樣的設計方案才會滿足工程前期定位，不會產生施工過程中施 工內容和結構的重大調整。
5.3 項目深入環節
在這一環節突破原有模式的限制，基于BIM技術在3D狀態下開始 建造設計，在實施環節和信息交互中有顯著改觀，有效提升設計效率和 質量。并且，配合分析軟件的便捷操作，能夠伴隨施工進度，對工程項 目的科學結構、通風狀況、物料性能、保護結構等多個方面開展分析， 按照結構對照BIM模型再修正，不停豐富和修正模型。
（一） BIM技術的3D設計運用在建筑物的空間構建效果非常好， 二維環節中存在的漏洞和被忽略的環節可以做到精細化應用，以便提升 建筑質量。舉例說明，樓梯的中空部分一般會存在設計遺漏的問題，在 二維環節中不能確定空間標尺，學院通過對建設模式反復分析，對類似 空間開展精細化構建，極大地提升了空間利用效率。
（二） 3D設計步驟也完善了每一專業的協調配合程度。在前期把 圖紙設計環節推前，對復雜密集管道線路綜合布控，估計及預留鋪設位 置。對比二維設計模型中每一專業各自為政的局面，雖然會組織審核但 也不會出現全部碰撞點，導致許多漏洞延續到施工環節，基于 BIM 技 術的 3D 模型，能夠高效完成每一專業的協助，更新傳統設計程序，將 此綜合內容推移，完成設計環節并實時處理交叉碰撞問題，縮小后期的 工作量效果。
（三）利用 BIM 模式設計建筑方案的深入可持續研究分析，制定 節能舉措和能源再利用方案。舉例說明，在這一環節對 BIM 模式開展 全局研究，獲取風環境信息，再依照設計方案組織建筑物內部氣流組織 研究，給予優化。在墻壁上適合位置增設通風窗，通風通道設置在東、 西方位的單位中，保證每一位置都能流通暢通。或者，基于 BIM 模式 利用分析軟件收集建設單位頂層太陽輻射數據，分析太陽能平衡，制定 太陽能集熱器確立計劃。
5.4 工程實施環節
在本工程中，根據設計施工圖標準在軟件默認項目文件中的標高式 樣、尺寸標注式樣、語言描述、線型線寬、對象內容等開展規定確定， 編制符合自身的 BIM 規范。實現二維施工圖能夠利用 3 位數字模型打 印，借助每項專業軟件的輔助交互，完成最終成圖的任務，高效便捷地 達到設計要求。基于BIM技術的3D模式研究分析，可以將復雜的空間 框架呈現的更飽滿，打破限制，圖像呈現生動清晰。
圖5-3 BIM模型生成二維圖紙
5.5 BIM技術在工程運用中的優缺點討論
綜合樓建設項目的操作中，基于 BIM 技術的運用，把每項數據項 目內容錄入BIM模式，將其與數字化技術整合，完成該技術的3D建設 設計結構。在設計的每一環節都高效借助 BIM 技術的優點，開展討論 模擬指導，最大限度完成協調共建的結果，完成 BIM 技術在全生命周 期中的完全涵蓋，以便提升全局設計效果、提高設計質量的任務，高效 完成建筑和營造能力。
借助該工程的才做，實際分析了基于 BIM 在建筑工程項目中全生 命周期的運用，且在傳統模式中增添了各方參與者的信息交互，帶動協 同合作。而且在工程中 BIM 在建筑工程項目中全生命周期的運用關鍵 部位、信息交互形式、有待研究的任務、多方協同模型都作了深入的討 論，在確定任務要求的前提下，羅列概括了基于 BIM 技術在工程項目 全生命周期中信息管理的流程。對現今的主要 BIM 工作和分析工作的 綜合運用技能全方位分析，使其能力獲取極大提高，為日后的工程全方 面開展奠定基礎。
第六章 結論
信息化建設項目全生命周期內要高效解決建設工程項目中亟待處 理的難題。本文研究的內容是工程項目信息管理，對搜索到的數據進行 處理，對建設項目生命周期階段的信息特征展開分析，概括了工程項目 信息管理和存在其中的問題，以及產生這些問題的原因，基于項目的 BIM在建筑全生命周期信息管理研究。主要有以下結論：
（1） 基于BIM建設項目全生命周期信息管理框架。這一框架由數 據層、模型層和功能模塊構成。數據層是在一個中央數據庫的 BIM 信 息，完成雙方的信息交互、數據存儲和數據應用；模型層是核心層的信 息管理框架，涵蓋數據模型的設計、施工和運行管理的信息模型；功能 模塊層由BIM在施工項目管理應用結果分析將被儲存在BIM數據層的 應用，以操作于管理信息系統的下一階段。
（2） 研究了用于BIM信息管理的網絡協作平臺的構建。網絡協作 平臺，確保 BIM 的建設，信息管理的實時暢通，基于合作平臺的網絡 安全架構；信息交互層、管理層、參與方軟件交互層三部分組成；其基 本功能是：BIM數據庫管理、協同工作、信息交流的成員，但只有在理 論上是把從項目信息門戶的具體網絡方向的基本功能，協同平臺的中間 件軟件，分布式數據庫系統的實現。
分析了信息管理網絡 BIM 協同平臺的支撐結構。網絡協作平臺， 保證 BIM 的建設、信息管理的實時性和通暢度，基于合作平臺的網絡 安全架構；信息互動，管理，參與軟件的交互層三部分組成；其基本功 能是：BIM數據庫管理、協同工作、信息交流的成員，但這只是理論層 面的，從項目信息門戶，網絡的特定方向的基本功能，協同平臺的中間 件軟件，分布式數據庫系統的實現。
（3） 開發信息管理系統，提供基于BIM的數據管理。組織體系 建設主要涵蓋三方面：表現擁有者的效果，建立網絡組織模式。項
目業主作為投資人，也是最終獲益人，有作為擁有者施展 BIM 在工程 項目管理中角色的責任和義務，發揮積極的推動效果；網絡系統模型， 參與的基礎上滿足基于 BIM 信息管理建設項目的網絡合作平臺通信， 因此應該在平等、信任、合作的基礎上建立組織文化，讓與會者同意， 保證參與者的利益，體現在所有的價值觀，注重組織文化傳播的重要性。
（4）基于BIM的信息管理實現需要受到人員、硬件和軟件的保護。 具體實施中，應該首先明確參與者的責任，通過利用業主的全面協調， 階段責任制等參與制度，確保BIM信息的一體化，BIM模式的建立； 項目參與者不僅應該學習相關的 BIM 軟件，而且還應該熟知人工智能 和網絡計算機技術，需要完成工程項目參與者的培訓活動；最終完成軟 件和硬件篩選工作，這是實施基于BIM建設項目信息管理的基礎。
全壽命周期的建設項目管理和技術是一個加上是困難的話題，它代 表了一個發展趨勢，是整個建筑的發展方向。從建設項目全生命周期的 角度對BIM技術的應用進行分析，并提出了國內BIM應用、存在的問 題及解決方法，預計將引導越來越多的專業人員關注 BIM 技術，使用 BIM技術在國內的研究和實踐提供參考。
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