引言

BIMBase是中国建筑科学研究院北京构力科技有限公司精心打造的实现关键核心技术自主研发和安全可控的BIM平台和软件。该平台在建筑、电力、公路、铁路等领域已有广泛应用^[1-3]，也有人对其图形建模能力、渲染优化展开深入研究^[4-6]。本研究将探索BIMBase在建筑全过程工程管理中的集成能力。

东湖实验室项目位于湖北武汉光谷，占地面积约10万m²，由人才公寓、科学装置及相关基础设施组成。项目采用设计牵头的执行建筑师负责制^[7]，由设计师团队承担工程设计、采购和施工管理，设计施工一体化融合度要求高。通过建立基于BIM的全过程工程管理平台，为设计施工一体化协同提供有力支撑。项目选取人才公寓作为试点，全面采用国产BIM软件进行设计、施工及交付。人才公寓采用框架结构，地上四层，地下一层，建筑面积约1.7万m²，如图 1所示。项目探索了自主BIM技术在建筑全过程工程管理中的应用，提高了设计质量以及管理工作效率，降低了项目成本，有力推动了国产BIM软件的发展应用。

图  1  东湖实验室人才公寓效果图

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1.   国产BIM全专业设计

项目使用国产BIM软件BIMBase进行全专业设计，涵盖建筑、结构、给排水、暖通和电气等多个专业，实现多专业协同和一体化集成设计，如图 2所示。

图  2  全专业BIM模型

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2.   基于国产BIM的全过程工程管理平台

中信数智通是中信数智公司基于自主可控BIMBase平台开发的服务于工程项目全过程的工程建设数字化管理平台^[8]。平台基于全过程人、机、料、法、环等要素的管理可视化，同时以质量、安全、进度为关键业务场景实现项目管理规范化，最终实现线上线下全链路协同，构建网页端、移动端和大屏端相互同步的完整体系。

系统整体采用微服务架构设计^[9]，包括基础设施层、核心能力层、业务能力层、数据中心层和数智赋能层。中信数智通系统技术架构图如图 3所示。

图  3  中信数智通技术架构图

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（1）基础设施层

基础设施层包含云基础设施和轻量化引擎。云基础设施提供足够的CPU资源、硬盘资源、内存资源及网络资源等。轻量化引擎采用BIMBase云平台，通过平台提供的外部接口，实现在多端进行模型展示、操作的能力，大大提高了三维渲染效果。

（2）核心能力层

它是业务能力层的基础，通过嵌入核心算法，为业务系统提供核心的功能支撑。在核心能力范围内，系统可以快速、灵活地通过组装和配置的方式实现大部分业务功能，包括组织管理、权限管理、消息中心、文件中心、低代码等。

（3）业务能力层

业务能力层基于核心的低代码能力，实现对项目的全过程工程管理业务，包括项目管理、工作台、综合管理、前期管理、设计管理、人员管理、设备管理、成本管理、进度管理、质量管理、安全管理、文件管理、三维可视、数字交付和可视化业务挂接。

（4）数据能力层

数据能力层基于业务中心，构建统一的数据平台，为数智赋能提供数据能力支持，主要包括数据输入输出模块、数据适配接入模块、数据分析与存储模块。

（5）数智赋能层

基于数据中心，实现多元化和多维度的数字化展示与交付功能。包括数据大屏、驾驶舱、BI看板及数字交付等。

3.   平台应用

3.1   设计协同管理

设计模型通过平台上传至云端，在项目参建方之间进行传递共享，并进行模型版本迭代管理，如图 4所示。通过模型查看各专业碰撞并进行问题批注，优化设计方案，减少在施工阶段的返工和整改。结合便携式移动终端设备向施工方进行三维可视化交底，指导现场按照模型进行施工，降低施工人员对设计方案理解的难度，提高沟通效率，如图 5所示。同时，设计方根据施工现场实际安装情况同步完成模型修正，时刻保证模型和现场的一致性，实现“一模到底”^[10]。

图  4  单体设计模型展示

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图  5  三维可视化交底

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3.2   质量安全管理

利用平台对施工现场进行质量安全检查，通过移动端实时上传与查阅现场质量安全问题^[11]。整改责任人根据照片和模型定位隐患部位并落实整改，保证现场问题及时形成闭环，有效提高巡检的工作效率。通过移动应用与数据分析，为质量安全部门及领导提供直观的现场施工动态及可视化数据分析看板，方便进行施工动态监管，提高质量安全管理水平。质量安全管理如图 6所示。

图  6  质量安全管理

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3.3   进度可视化管理

通过BIM-4D施工进度模拟^[12]，可直观展示整个施工过程。通过计划进度与实际进度的对比，及时分析偏差对项目工期的影响，合理调整资源配置，确保按计划节点完成进度任务，提高项目建设精细化管理水平。进度可视化管理如图 7所示。

图  7  进度可视化管理

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3.4   数字档案管理

平台构建了技术平台级的低代码能力，基于表单和流程引擎匹配项目的各项管理需求和管理流程，实现施工过程全记录和数字化归档^[13]，如图 8所示。数字化档案通过电子方式进行存储、检索和共享，简化了传统纸质档案的管理流程。同时通过快速检索功能，提高了档案利用的便捷性和效率。

图  8  自定义表单

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3.5   项目驾驶舱

基于BIM模型汇集质量、安全、进度及成本等各类业务数据，人员、设备等各类要素数据。经过清洗、加工等方式对数据进行计算和分析，形成数据分析报表和数字驾驶舱，宏观上支持项目建设的战略性科学决策。项目驾驶舱如图 9所示。

图  9  项目驾驶舱

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3.6   数字化交付

以BIM模型为中心，关联空间、固定资产、设施及设备等重要建筑资产，实现多维数据信息的归集和结构化组织，向业主交付一个能够真实反映物理情况的多维数字孪生建筑^[14]。通过数字交付平台可快速定位构件，以三维可视化界面查看建筑的全生命周期数据，为建筑智慧运营提供基础支撑。数字交付平台如图 10所示。

图  10  数字交付平台

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4.   总结

项目基于BIMBase平台打造全过程工程管理平台“中信数智通”，构建了基于国产BIM技术的全过程工程管理应用体系，辅助项目管理方全方位数字化管理，提高工程协同管理水平和协同效率，最终实现高品质数字孪生交付。

（1）实现多层级高效协同

平台构建网页端、手机端和大屏端多端互联互通的体系，满足不同层级、不同场景下的使用需求，有效连通实施人员与管理者，提升沟通管理效率。

（2）提升管理决策科学性

以BIM为数据载体，汇总各阶段、各维度数据，统筹建设过程中的管理要素和生产要素，通过数据分析从宏观上支持项目建设的战略性科学决策。

（3）实现建设全流程“一模到底”

基于平台项目各参与方使用同一套信息模型进行模型共享与传递，并随时保证模型与现场一致，实现模型贯穿设计、施工到竣工的建筑全生命周期，辅助项目全过程建设。

（4）实现基于BIM的数字化交付

通过BIM集成全过程各类业务、管理过程数据，实现建设工程项目数字、实体双空间交付，逐步实现从纸质和扫描电子化向数据化的数字交付转变，为智慧运营提供数字化信息底座。