基于BIM的地铁施工设备物资精细化管理系统

　　摘要针对广州地铁工程项目中的物资采购供货时限长、物资价格高、响应速度慢等问题，研发了基于建筑信息模型的地铁施工设备物资精细化管理系统，可以满足建设方、总承包方、监理方等各方协同工作的需求，提高物资报审的准确率，降低施工成本，提升施工过程的信息化管理水平。经验证，本项目自主研发的管理系统大幅了广州地铁项目的施工管理水平，并且通过简单调整即可用于其他大型施工项目，有很强的可拓展性。

　　[关键词]建筑信息模型;设备物资;地铁;精细化管理

　　0引言

　　大型工程项目施工建设过程中，涉及设备物资种类繁多，成本占比较大，故如何实现高效、数字化的设备物资管理往往是工程管理的重中之重，也是工程精细化管理的关键。近年来，面对城市人口不断增长的压力，为解决城市公共交通运输问题，地下轨道交通进入了快速蓬勃发展阶段[1]。由于地铁项目建设规模较大、涉及专业众多、施工工况复杂且施工顺序面临频繁变更[2]导致地铁工程的设备物资管理更加困难。

　　通常情况下，物料在一个大型工程项目的成本占比可达0%甚至更多,所以设备物资管理也是地铁项目成本管理中的重要环节[3]。地铁项目建设过程中由于涉及土建、机电等多领域协同施工，导致物料种类繁多[4]，传统的人工填表录入方式不仅效率极低且出错，容易造成工期延误或物料数量不符合生产要求等问题。因此，本文通过引入建筑信息模型(BuildingInformationModeling,以下简称BIM)实现设备物资计划管控，提高物料管理的准确率和效率，保证工程项目的正常运转。

　　1基于BIM的设备物资精细化管理方法研究现状

　　1.1BIM技术

　　BIM技术即建筑信息模型，是一种新型的信息技术。该技术的载体是建筑模型，它可以收集和处理建设项目的各种信息和真实数据，并通过可视化化的应用指导相关建设项目的施工和设计管理。该技术主要应用于工程设计和管理中，在参数模型中整合各个项目的相关信息，共享和传递项目运行、维护和规划过程，使技术人员能够正确了解建筑全生命期的各类信息，并对相关问题制定有效应对措施;对节约成本、缩短工期、提高生产效率具有极其重要的作用[5]。

　　国外建筑行业的竞争比较激烈，在部分发达国家，IM技术的发展已经非常成熟，熟练应用IM技术已成为提升企业竞争力的重要因素[4]。我国针对IM技术的研究也处在蓬勃发展阶段，许多大型建筑项目，如：国家体育馆、青岛海湾大桥等工程的施工建设及运维管理中也都应用了IM技术以提升整个项目的整合度[6]。

　　1.2基于BIM的设备物资精细化管理方法

　　目前我国施工企业的物料管理信息化水平还比较低，缺乏整体系统分析，对物料数量的把控也不到位，容易造成资源浪费，占用企业资金成本[7]。然而，随着IM技术的不断发展与成熟，近年来建筑行业对IM在物料管理领域应用的研究也在逐渐增多，015年，heng等提出了基于BIM的自动物料物流规划管理框架，用于实现高效项目交付，以减少资源、空间浪费[8];2016年，Yu等开发了基于BIM的现场物料供应动态模型，实现了多种信息的整合，施工效率提高了近20%[9]。

　　相关研究还有很多，马来西亚建筑行业近些年的研究方向也逐步聚焦在IM与材料管理集成领域，以期解决项目生命期问题并提升其较其他行业相对落后的信息化管理水平[10]。值得关注的是，目前建筑领域对IM技术的研究多数仍侧重于BIM技术在设计阶段的应用或施工阶段的进度模拟等方面的问题[11]，对物料管理尤其是大型工程项目物料管理方面的研究还不是很多。其中，多数研究只提出了基于IM技术的物料管理流程、优化方法与应用领域，并未真正形成可实现的应用系统[4,7,11,12]。

　　在实际应用方面，何田丰等提出了基于IM与物联网的钢构桥梁跨平台物料管理方法，实现了端、Web端和移动端的物料状态可视化查询[13];重庆轨道号线的二期站后工程采用BIMCC智慧工地系统对工程的机电设备物资进行了精确管理[14]。基于以上研究可以发现，基于BIM的精细化管理可以有效缩短工期、节约人力、优化管理流程、规范施工过程。

　　但目前来看，尽管在施工阶段基于IM技术的物资管理理论流程已相对完善，可以实际应用的专业软件系统却很少，尤其是在地面轨道交通这类大型工程项目施工领域。因此，研究人员在课题组原有研究[15,16]基础上研发的基于IM平台的设备物资精细化管理系统具有很强的应用前景，可以进一步提升地铁等大型施工项目工程的物料管理效率，节约项目成本。

　　2基于BIM的地铁施工设备物资精细化管理系统

　　2.1系统组织流程

　　2.1.1系统整体技术架构

　　由存储端、服务器端、客户端三部分组成。其中，存储端数据源由设备物资的进退场活动文件及验收报告组成，涉及施工过程中设备物资管理的全流程数据。接收数据后，服务器端可通过相应引擎及算法实现数据的上报、搜索、审批、预警及指令下达等功能。经处理的数据可通过云服务实现客户端的可视化展示与相应的功能呈现。

　　2.1.2系统功能架构

　　(1)物资进场管理界面功能模块分为三类，导航标题、项目组织结构树和进料计划表单，在项目组织树中可以选择目录树大纲级别或搜索内容;进料计划功能菜单包含数据透视分析工具、创建材料计划、删除信息和导出列表信息。进入到创建材料二级窗口可以添加材料及附件信息，完成后可发送审批。

　　(2)施工设备进场管理包含施工设备的进场和分类管理，用户可进行添加设备并进行进场审批、删除设备信息、导入施工设备清单列表、查看审批记录详情等操作，可快速实现设备进场信息化协同管理。同时设备类型和管理分类可以根据录入的设备名称自动填充，支持设备表中没有的设备类型手动填写。

　　(3)设备物资到场后，由施工方集成商创建到场报审验收表，并选择现场实际进场的设备材料，由监理方进行审核后，确定最终进场的设备材料清单。进场的材料会抽样送检，检验合格后会得到相关材料文件并且需要监理方审核，确保对到场材料的详细记录，并为设备材料的全程跟踪提供数据基础。

　　2.2系统项目应用

　　本系统是依据广州市轨道交通十八、二十二号线工程的实际需求，自主研发的地铁施工精细化管理系统的子系统之一，用于解决地铁施工过程中大量土建、机电设备物资的管理问题。广州地铁十八号线和二十二号线为市域快线，两条线路全长93.1km，是国内首条时速160km的高规格地铁线路，对工期、技术、环保及管理等要求十分苛刻，具有施工标准高、规模大、专业多、工期紧、风险高的特点，需要大量采用新技术、新材料、新工艺、新设备。本项目根据广州市轨道交通施工工程的实际需求，研发了可通过PC端、Web浏览器和移动设备使用的设备物资管理系统，实现了施工项目的高效、精细化管理。

　　2.2.1系统功能实现、设备物资计划报送

　　系统可实现由施工项目的三维BIM模型自动计算工程量清单或集成第三方算量工具，根据项目施工计划，基于创建的BIM模型可导出相应时间节点内所需的构件种类及数目，结合相应物资单价即可推算出所需土建、机电物资的数量及总价。系统支持材料计划单根据BIM模型直接导出;如需手动添加，可点击该窗口中的添加材料按钮可添加材料信息，必填字段输入并确认后可完成材料信息添加。系统实现了物资计划的线上报送及审批流程，根据工程进度信息进行材料计划报送的超前提醒及报送流程审核超时提醒。

　　2、设备物资的进退场报审验

　　设备进场报审只需选择需要进场的设备，即可执行施工设备进场操作，同时可对设备进行删除和编辑操作。点击保存可保存进场设备信息，点击发送进入进场审批流程，设备退场后可通过退场库申请再次进场。物资进场报审需填报进场审批表，当进场报审通过监理审批后，系统同时会发起材料使用审批，等待监理同意。

　　在创建材料进场审批窗口，可下载材料清单模板，将需要进场报审的材料填入表单后上传，系统可自动读取材料清单数据，同时上传该批次下材料的出厂合格证明或第三方检测证明附件后发起材料进场审批流程。用户也可利用手机客户端查询审批状态，进行设备物资进退场申请，更加方便快捷。

　　本系统可实现进场设备物资的线上报检验收流程，确保进退场的设备物资清单及验收记录的线上归档，帮助监理方及施工方减少物料进场相关资料的整理工作，提高相关人员的工作效率。施工设备的报审流程则在进场审批的基础上增添了退场审批模块。同时，系统可将物资相关进场活动文件完整保存下来，为设备材料的全程跟踪提供数据基础，从而实现对监理及施工方的绩效考核，并为供应商的综合评价提供数据依据。

　　3、设备物资的出入库管理

　　系统支持对设备物资的出入库管理，根据施工组织设计及实际现场设备材料的需求情况，系统能够对设备材料到货数量及计划时间进行分析，并结合实际进度及物资消耗情况进行库存预警，当累计入库量累计出库量≤10时显示预警图标，提示库存不足;系统能够动态跟踪不同批次物资进场及现场使用部位的位置信息，并将物资使用部位信息反馈至BIM模型.

　　4、生成设备物资管理清单

　　系统应支持清单的扫码录入、表格批量导入等录入方式，包括但不限于物料到货清单、设备合同清单、资产移交清单等;并且支持关键词检索，实现用户在系统查看自动统计出来的清单实时数据，以此减少人工核算的工作，提高报表的统计效率。

　　2.2.2系统应用效果

　　本系统布局合理，操作简单易懂，响应时间短，功能丰富，可满足施工全过程的设备物资管理需求，大幅提升地铁施工管理水平。系统可将所有设备物资相关文件完整保存下来，为日后查阅，信息追踪提供数据支持。同时，通过地铁信息模型直接导出材料计划清单也可大幅减少人工核算的时间，避免因计算错误造成的资源浪费，节约施工成本;也可以将物资使用部位信息反馈至BIM模型，方便系统根据实际物资使用情况动态调整进度计划。系统界面还可以显示每日预计完成施工量与实际完成量的对比，使工程施工的进度管理更为便捷。

　　3总结

　　目前，我国建筑领域对BIM技术的研究多数仍侧重于BIM技术在设计阶段或施工进度模拟等方面，对物料管理方面的研究多停留在理论阶段，少有实际落地的系统应用。本项目通过自主研发的基于BIM的管理平台及对设备物资管理流程的优化分析，提出的设备物资精细化管理系统是目前国内少有的自主研发的大型工程项目施工精细化管理系统。经过实际工程验证，本系统的设备物资管理流程大幅降低了人为因素导致的资源浪费，很大程度避免了传统管理流程中重复冗余步骤，缩短了项目周期。同时，系统将所有物料管理过程中的文件进行了云端存储，方便对设备材料的全程追踪，比传统纸质文件更加清晰、易保存。

　　此外，系统通过简单调整即可用于其他大型施工项目的物料管理，有很强的可拓展性。后续系统研发会考虑完善以下几点，以提升用户体验：(1)根据材料进料计划自动触发物资进场报验流程，确保及时性，根据后续到货数量直接形成库存量。(2)将施工计划与BIM模型构件关联，平台通过预设的不同材料加工时间和施工计划，提前自动生成材料订单并生成订单二维码发送至工厂。工厂在材料加工过程中将原料、加工工艺、加工时间、检验报告等相关信息补充至订单二维码。材料到达现场后，材料员检查材料质量后通过平台手机端材料报验功能扫描材料上的订单二维码，生成材料进场报验申请，审核相关材料信息完整性并发送至监理员。

　　参考文献：

　　[1]刘亚明浅谈我国地铁的发展历程[J].建筑界,2013,(22):P.1717.

　　[2]夏晴基于BIM技术的地铁项目施工阶段造价控制方法研究[D].广州大学2020.

　　[3]陈巍林卲海根论现代建筑施工材料管理[J].现代商贸工业2009,21(12):2930.

　　[4]王君车俊宝张一帆施工阶段基于BIM技术的物资全过程管理[J].价值工程2017,36(22):7377.

　　[5]张建平李丁林佳瑞颜钢文.BIM在工程施工中的应用[J].施工技术,2012,41(16):1017.

　　[6]张明兔.BIM技术在土木工程中的应用[D].湖北工业大学,2017.

　　[7]赵彬元晓远基于BIM+技术的施工企业物料集成管理研究[J].项目管理技术2017,15(2):7075.

　　作者：张楠，何敏，孙有恒，郭雪卿，胡振中

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