基于BIM的工程项目管理信息系统设计构想
随着全球化、知识化和信息化时代的来临，信息日益成为主导全球经济的基础。在现代信息技术的影响下，现代建设项目管理已经转变为对项目信息的管理[1]。传统的信息沟通方式已远远不能满足现代大型工程项目建设的需要，实践中许许多多的索赔与争议事件归根结底都是由于信息错误传达或不完备造成的[2，3]。如何为工程项目的建设营造一个集成化的沟通和相互协调的环境，提高工程项目的建设效益，已成为国内外工程管理领域的一个非常重要而迫切的研究课题。
目前在信息系统理论研究方面，国内绝大多数研究将焦点集中在整个系统构架的理论研究上[4]。我国建筑业的信息化，充其量是为建设项目管理的过程提供了一些工具，而没有为我国建设项目管理带来根本性的变革。国外项目管理信息系统集成化程度较高，但也只是几个建设过程信息的集成、功能的集成，并不是完全意义上集成化的项目管理信息系统，如图1。近年来，作为建筑信息技术新的发展方向，BIM从一个理想概念成长为如今的应用工具，给整个建筑行业带来了多方面的机遇与挑战。
1.基于BIM的工程项目管理信息系统整体构想
1.1建筑信息模型
建筑信息模型（BuildingInformationModeling，BIM），是指在开放的工业标准下设施的物理和功能特征，及其相关的项目生命周期信息的可计算或可运算的表现形式。BIM以三维数字技术为基础，通过一个共同的标准，目前主要是IFC（IndustryFoundationClass），集成了建设工程项目各种相关信息的工程数据模型[5]。作为一项新的计算机软件技术，BIM从CAD扩展到了更多的软件程序领域，如工程造价、进度安排，还蕴藏着服务于设备管理等方面的潜能。BIM给建筑行业的软件应用增添了更多的智能工具，实现了更多的职能工序。设计师通过运用新式工具，改变了以往方案设计的思维方式；承建方由于得到新型的图纸信息，改变了传统的操作流程；管理者则因使用统筹信息的新技术，改变其前前后后工作日程、人事安排等一系列任务的分配方法。
在实际应用上，BIM的信息技术可以帮助所有工程参与者提高决策效率和正确性。比如，建筑设计可以从三维来考虑推敲建筑内外的方案；施工单位可取其墙上参数化的混凝土类型、配筋等信息，进行水泥等材料的备料及下料；物业单位则可以用之进行可视化物业管理等。基于BIM的项目系统能够在网络环境中，保持信息即时刷新，并能够提供访问、增加、变更、删除等操作，使建筑师、工程师、施工人员、业主、最终用户等所有项目系统相关用户可以清楚全面地了解项目此时的状态。这些信息在建筑设计、施工过程和后期运行管理过程中，促使加快决策进度、提高决策质量、降低项目成本。
1.2基于BIM构建的工程项目管理信息系统的优势分析
传统的建设工程项目管理信息系统，由于工程管理涉及的单位和部门众多，信息输入只能停留在本部门或者单体工程的界面，常常出现滞后现象，难以进行及时整体工程的相互传输，阻碍了整个工程的信息汇总，必然形成信息孤岛现象[6]。基于BIM构建的工程项目管理信息系统除了具有传统管理信息系统的特征优势外，还能满足以下要求：
（1）集成管理要求。随着工程总承包模式的不断推广和运用，人们越来越强调项目的集成化管理，同时对管理信息系统的要求也越来越高。如：将项目的目标设计、可行性研究、决策、设计和计划、供应、实施控制、运行管理等综合起来，形成一体化的管理过程；将项目管理的各种职能，如成本管理、进度管理、质量管理、合同管理、信息管理等综合起来，形成一个有机的整体。
（2）全寿命周期管理要求。全寿命管理理念就是要求工程项目的建设和管理要在考虑工程项目全寿命过程的平台上进行，在工程项目全寿命期内综合考虑工程项目建设的各种问题，使得工程项目的总体目标达到最优。反映在管理信息系统建设上，就是管理信息系统的建设不仅仅是为了工程项目实施过程，同时应考虑管理信息系统在工程竣工后纳入企业运行阶段的应用，这样既可以满足业主实际工作的需要，又为业主、最终用户、承包商、分包商、监理机构、施工方等提供了一些后期总结数据。
2.基于BIM的工程项目管理信息系统的架构及功能
2.1工程项目管理信息系统架构
系统采用B/S（Browser/Server）结构，用户通过Web浏览器，访问广域网即可实现信息的共享。大多数事务通过服务器端加以实现，终端和服务器以及终端之间通过网络的连接，数据可以得到即时的传输和集成加工。这样的系统架构分为3层：即操作层、应用层和数据服务层，如图2所示。
第1层是操作层，也叫用户界面，供终端用户群（包括业主、设计单位、总承包方、分包方、施工方、最终用户等）通过网络提供的浏览器，用户群在网络许可范围内（专线，VPN，甚至整个广域网），通过Http网络协议，经过身份识别，并进行相应操作权限赋权后进入系统，进行相关操作。
第2层是应用层，将管理信息系统应用程序加载于应用服务器上，通过中间件接收用户访问指令，再将处理结果反馈给用户。
第3层是数据服务层，通过中间件的连接，负责将涉及数据处理的指令进行翻译和处理，如读取、查询、删除、新增等操作。
其中，数据流同步触发器是一个实现BIM的重要组件。在系统数据库进行实现的时候，该触发器是加载在数据库所有数据表空间上的一个应用程序。利用该组件，当前端应用程序发出任何操作指令（如检索、增加、删除等），同步触发器就可以将各数据库进行集成后，反馈给相应操作用户。在普通信息管理系统中，因为没有利用该组件对所有数据库的数据进行集成，所以系统无法提供各数据
2.2工程项目管理信息系统模块及其功能
基于项目集成化和全生命周期管理的理念，工程项目管理信息系统共分为9大模块，如图3。
（1）项目前期管理模块。主要是对前期策划所形成的文件进行保存和维护，并提供查询的功能。
（2）项目策划管理模块。在这个模块当中，最重要的是编码体系和WBS。编码体系一旦定下来，是不可以更改的。每一项工作的编码都是唯一的，一个编码就代表了一项工作。在项目管理过程中，网络分析、成本管理、数据的储存、分析、统计都依靠编码来识别，编码设计对项目的整个计划及管理系统的运行效率都有很大的影响。
（3）招标投标管理模块。对工程招投标而言，只要模拟相关招投标法规定的程序即可。另外，对招标投标的管理应该根据工期计划和采购计划，合理安排招标的工作。
（4）进度管理模块。该模块的主要组成部分有工期目标和施工总进度计划，单位工程施工进度计划，分部（项）工程施工进度计划，季度、月（旬）作业计划等。此外，该模块还应能提供进度控制的分析方法，如网络计划法、S曲线法、香蕉曲线法等。
（5）投资控制管理模块。项目总投资确定以后就需按各子项目、按项目实施的各个分阶段进行投资分配，编制建设概算和预算，确定计划投资，进而在工程进展的过程中，控制每个子项目、每一阶段的实际投资支出，确保项目投资目标实现[2]。投资控制模块就是为实现这一目标而设立的。投资控制模块可用于制定投资计划，提供实际投资支出的信息，将实际投资与计划投资的动态跟踪比较，进行项目投资趋势分析，为项目管理人员采取决策措施提供依据，同时还应具备提供S曲线法、香蕉曲线法等投资控制的分析方法。
（6）质量管理模块。质量管理是一个质量保证体系，包括设计质量、施工质量和设备质量，是通过以验收为核心流程的规范管理，它主要通过各种质量文档的分类管理来实现。质量控制模块是用于对设计质量、施工质量和设备安装质量等的控制和管理，它的功能是提供有关工程质量的信息。另外，还提供质量控制的分析方法，如排列图法、因果分析图法等。
（7）合同管理模块。工程合同管理是对工程项目中相关合同的策划、签订、履行、变更、索赔和争议解决的管理。合同的控制信息包括：合同当事人、标的、数量和质量、工期、价款或酬金、履行的地点、期限和方式、违约责任、风险分担、争议解决等，可通过不同归口进行相应的操作。其中，变更管理分模块是合同管理模块中的重要部分。
（8）物资设备管理模块。针对工程项目不同阶段和状态，对具体的物资和设备进行输入输出调用的管理，并采用相关的分析方法，如ABC法等。
（9）后期运行评价管理模块。主要是反映项目运行以后的状况，也对反映工程项目整体管理工作的数据进行汇总，为业主、最终用户、承包商、分包商、监理机构、施工方等提供了一些后期总结数据。
3.基于BIM的工程项目管理信息系统的运行
基于BIM模型的工程项目管理信息系统的运作，就是用户通过局域网（乃至整个互联网范围内），向系统服务器发送查询、信息变更等操作请求，由系统根据该用户所有权限的定义，按操作方式、用户权限等的差异，从系统数据库服务器中集成其所需，从项目前期至检索的时点的所有相关工程项目信息。以文字和2D或3D图纸的形式，由系统应用服务器进行界面组织，集成反馈给用户，供用户进行相关操作，如图4所示。基于BIM模型的信息管理系统在项目全寿命期内的具体运作如下：
（1）项目前期、策划阶段。此阶段主要利用项目前期管理模块和项目策划管理模块，可以在系统形成一个3D模型，前期参与各方可以对该三维模型进行各方面的模拟试验，进而做出可行性判断，设计方案的修正。由于数据的集成共用，最终可以得出理想、设计精准的项目3D模型、前期文档、平面设计图纸等一系列的成果。
（2）项目招投标阶段。此阶段主要利用招标投标管理模块，可以进行一些基于网络的开放性操作。将项目前期形成的若干成果进行适度公布，并组织公开招投标。招标单位可以在一定程度上，规避投标单位由于对项目理解误差造成的费用和时间的损失，还可以避免一些串谋、权力寻租等行为的发生；投标单位也可以从这些开放性的集成文件里，做出合理、准确的标案，而且各方都可以基于一个公正合理的平台进行竞标。当最终标案经过系统公示产生后，将招投标文件输入系统，形成产生项目合同依据的有效电子文档，并以此产生项目的总承包等一系列合同文件。招投标过程中信息流动状态改变如图5所示。
（3）项目施工阶段。此阶段利用质量、进度、投资控制模块，对所有系统模块（此时系统所有模块才全部参与运作）进行有效控制。在该过程中，随着项目的进展，将产生各种合同文件、物资采购及调用记录、合同及项目设计等的变更记录以及施工进度，投资分析图等一系列系统文件。在有效的系统使用范围内，项目参与各方可以随时调用权限范围内的项目集成信息，可以有效避免因为项目文件过多而造成的信息不对称的发生。
（4）项目运营阶段。在运营管理阶段主要利用后期运行及评估模块，可以及时提供有关建筑物使用情况、入住维修记录、财务状况等集成信息。利用系统提供的这些实时数据，物业管理承包方，最终用户等还可对项目做出准确的运营决策。
4.结语
BIM是建筑工程信息化历史上的一个革新。通过建立基于BIM的工程项目管理信息系统，使计算机可以表达项目的所有信息，信息化的建筑设计才能得以真正实现。系统可以实现项目基本信息管理、进度管理、质量管理、资金管理的整合，通过管理和利用项目统计数据，挖掘数据的潜力，发挥其决策支持功能；系统可以为行业规划与决策提供多维的信息支持，突破项目信息管理的传统方式。随着BIM的发展，不仅仅是现有技术的进步和更新换代，也将促使生产组织模式和管理方式的转型，并长远的影响人们对于项目的思维模式。
