BIM与企业资源计划系统ERP

发布时间:2011-02-11 21:43:18 来源:《施工技术》
摘要:

[摘要]当前工程项目精细化管理最大难题在于:一是难以实时提供项目管理各条线所需的基础数据;二是各条线工作协同困难。随着数字建造核心技术———3D建模和3D计算技术的成熟和实用化,以建筑

       [摘要] 当前工程项目精细化管理最大难题在于:一是难以实时提供项目管理各条线所需的基础数据;二是各条线工作协同困难。随着数字建造核心技术———3D 建模和3D 计算技术的成熟和实用化,以建筑信息模型(BIM) 为交互对象的数字建造技术越来越得到广泛的应用,ERP 与BIM结合应用将为提高工程项目管理水平创造巨大价值。

       [关键词] 工程项目管理; 建筑信息模型; 数字建造系统; 建筑工程数据管理; 建筑工程生命周期管理; 工程基础分类; ERP

        据美国劳动局、商务部报告,在过去40 年中,美国大多数行业已经极大地改进了生产效率,生产率几乎翻了一番,而建筑业的生产效率反而在下降。而国内建筑业劳动生产率虽然从数据上看近20 年大幅增长,但主要原因是物价水平上涨,机械设备化率提高带来的。从管理的角度看生产力水平依然很低,管理粗放,进度成本控制困难。前些年由于定额计价造价水平较高,项目部成本压力较小。随着清单报价规则(最低价中标) 施行,成本压力越来越大,精细化管理势在必行。

       建造阶段承包商进行精细化项目管理,最大困难在于: ①缺乏有效的工具和方法为各条线提供实时工程基础数据,如项目经理经营决策、人机物资源计划、仓库限额领料、物料采购各个环节往往因预算部门不能及时提供基础数据,很难做到事前控制; ②缺乏有效的工具和方法为各条线提供最有效率的协同作业方法,工程变更和现场技术文件发布相当频繁,数据、信息的传递不能实时同步,沟通协调成本高,因此发生差错、延误工期现象非常严重。

       当前承包商提高项目管理水平试图从流程管理和借助ERP·MIS 信息系统加以解决,就近10 年的发展来看,效果还是不太理想。原因在于所有的项目精细化管理都要以工程实物量数据为基础,且要实现实时的四算对比,即中标价、设计预算、施工预算(计划消耗) 、实际消耗的实时对比,才能找到问题和漏洞。流程管理和MIS、ERP 显然都无法解决好这个问题。另外,国内项目管理流程规范化程度很低,一个大企业各项目管理流程差别也较大。因此很难培育出一个成熟的工程项目管理MIS、ERP 市场和好的产品。

        以3D 建模、3D 计算为核心的数字建造技术是通过建筑信息模型(BIM, building information model) 的建立,实行从招投标开始至工程建成全过程以工程数据管理(BDM,building data management) ,为项目管理各条线提供实时准确的基础数据,使项目管理事先控制能力和共享协同能力得到提高。


        1  数字建造关键技术
         数字建造技术的核心理念在于创建一个工程信息模型(BIM) ,它可以记录下工程实施过程中几乎所有的数据。数据一旦与工程信息模型构件相关联,创建以后就可以被实时调用、统计分析、管理与共享。

         这就需要一种建立建筑信息模型(BIM) 的强大工具,方便、快捷地创建BIM。近年来,随着计算机软硬件技术的发展, BIM 建立工具有了突破性进展。Autodesk 的Revit 、鲁班算量软件都是典型代表。一个成熟的BIM建立工具需要有以下几方面成熟的技术:

1) 3D 建模技术 BIM建模技术必须针对建筑工程开发,要达到非常高的易用性,否则无法推广。
2) 3D 实体计算技术 工程管理需要的数据为实物量,工程构件纵横交错,必须要计算出实物量才有意义,体积、面积、长度均如此。因此首先BIM的数据应是可运算的系统,能像人脑一样知晓各构件之间空间关系。其次要用大规模布尔算法,因工程规模越来越大,布尔算法对CPU、内存资源需求十分惊人,研发高效率算法、增量计算技术十分重要。
3) 3D 数据基于Web 传输技术 BIM 建立在工程现场服务器(Server) 中,为扩展应用价值,实行协同作业,分享BIM数据必须实行远程(Web) 调用。3D 图形数据量巨大,如何达到较好的用户体验,成为一个重要课题。3D 数据压缩与Web 传输技术至关重要。

          2  数字建造系统( DCS) 完整描述(见图1)
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        数字建造系统(DCS) 以存放BIM的工程数据管理(BDM) 服务器为核心, 可通过局域网或Internet 与项目部各管理岗位相连。工程开始前,由专门授权的项目技术人员建立初步的BIM,随着工程的建造过程,BIM 创建的数据量逐步增加,管理和共享的数据量也越来越大。各项目管理岗位都可以实时调用最新的BIM数据,用于项目管理所需。应用方式非常类似于人们常用的搜索引擎Google 。举例说明: 铺地毯班组领10 楼地毯材料时,仓库发料员在终端PC 上输“10 楼地毯”,系统将列出详细数据表汇总数、各房间用量,并可查询分布图形。DCS 系统创造数据和分享数据的权限通过系统授权来实现,以免造成数据流混乱和泄密。



       3  数字建造系统( DCS) 应用价值
3.1  将2D 交互方式进化到3D 交互方式传统通过二维(2D) 图纸和文件的交互方法有交互效率低、容易发生错误、信息不全面、关联信息调用困难、设计数据无法运算等弊端。基于BIM的DCS 系统
能很好地解决以上问题,将三维工程问题真正从二维交互方式进化到三维交互方式。对一个工程部位很容易从各个角度查看,三维构建关系一目了然,交互效率极高,也不易发生理解错误,不光可以看到图形数据,构件的属性数据都可方便调出。同时对BIM中的数据进行各种自动计算,为用户提供结果报表。
3. 2  实现了工程信息的集成(见图2)
二维范围表达的工程含义相当有限,大量设计思想、工程实施要通过缺少关联关系的二维图纸、技术文件来表达,表达难度大,沟通成本高,生产效率低,往往为解决某个问题调用大量文件资料,计算过程中发生差错较多。基于BIM 的工程数据管理(BDM) ,很好地解决了这个问题,不论一个构件关联多少属性数据文件,都很容易实现实时调用。如质检中发现10 楼防火门闭门器有问题,可在查询界面中输入“10 楼防火门”几个字,相关属性资料即被全部调出,并有详细3D 图形。
3. 3  实行实时项目协同作业
以往的项目管理各条线协作模式基本处于点对点沟通协作模式,杂乱无序,信息传递效率低、差错多、成本高,在线协同模式的建立大大改善了这一问题。
3.4  为ERP 实时提供各条线数据,实行项目管理的事先控制项目成本管理的关键在于实时掌握基础数据,过程中能进行实时四算对比,分析出问题,从而解决成本漏洞隐患,基于BIM的DCS 系统提供了这种能力。当材料员进行采购时,能得到最新工程量清单,工程中存在大量变更,数据是动态的,这样可以避免采购量出错引起的损失。

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      限额领料管理在项目上几乎无法实现,最主要原因是仓库发料员不能轻易得到实时的实物量数据,最后导致用了再说。很多大型施工企业,20 年前,已将限
额领料流程建立和完善了,但并没有被真正执行,几乎所有项目整体上都是事后补单,实物量数据无法实时计算分享是一个重要原因。
  项目经理的经营生产决策同样基于基础数据,工期排定,人、机、物调度均以工程量数据为基础决策,实时得到,对快速决策和决策准确性起到关键性作用。
如图3 所示。

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3.5  虚拟建造
在BIM基础上进行扩展,对技术措施方案(大型施工设备、脚手架布置等) 建模,加上BIM的时间维,形成4D·BIM,可以进行全建设过程虚拟,对施工技术方案的评价、现场交底、招投标技术方案表现带来价值。
       

 


   4  数字建造技术应用现状
           2002 年开始,Autodesk 提出BIM概念,随后提出工程生命周期管理(BLM) 概念。国内数字建造技术(DCT) 近几年才真正兴起,由鲁班软件率先提出和定义概念。
4. 1  建造业文件传递标准
IAI(国际协同作业联盟www. iai . org) 开发出了一套数据模型的数据标准IFC ,用来描述建造产业中3D建筑构件之间协同运作的机制与内容。IAI 是国际标准组织( ISO) 的分支单位。IFC 系统既是一套数据呈现标准,也是一套档案格式,其原则是将建筑建造3D 模型与图形等数字构件视为真实世界的构件来定义,目的是让建筑上的CAD 使用者能在不同软件间交换设计数据(BIM) 。
4. 2  国外厂商与应用介绍
几家国际软件厂商巨头对IFC 的支持有过摇摆的过程,建立自己为主的行业事实标准是软件巨头的努力目标。面对复杂的工程实际情况,一家企业难以胜任,近阶段,部分国际软件厂商提高了对IFC 的支持力度。
4. 3  国内厂商与应用介绍
国内厂商在BLM的建造阶段做出了出色的业绩,特别是鲁班软件、PKPM等软件公司在基于BIM的工程量计算领域取得较大进展,已发展有数万用户,并有大量成功案例。虽然目前国内厂商推广领域仅限于工程量计算,为项目管理提供工程量清单,但同时也为全面数字建造系统的推广应用打下了良好的技术储备和市场基础,为数字建造系统创造价值和培育市场找到了切入点。
鲁班算量产品主要基于AutoCAD 平台,通过自主开发图形识别技术,能非常好地利用AutoCAD 原始数据,创建了能让普通工程技术人员掌握的建模交互工具,能高效创建3D·BIM,建立了构件属性数据库,管理关联的构件属性数据。
         5  BIM( DCS) 与MIS、ERP 的联合应用
         二者最终会走向融合。DCS 为项目MIS、ERP 系统提供基础数据,二者数据整合可使项目信息系统真正实现四算对比,使项目成本处于真正的可控状态,从而避免ERP 成为空中楼阁。如图4 所示。
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           6  结语
BIM与ERP 的结合应用,将非常深远地影响建筑业发展。中国具备最好的数字建造技术发展市场条件,全体厂商、用户、政府主管部门应共同努力,通过强强联合,推动数字建造技术的发展,让中国尽早步入数字建造新时代。

参考文献:
[1 ]  丁士昭. 建设工程信息化导论[M] . 北京:中国建筑工业出版社,2005.
[2 ]  王要武. 工程项目信息化管理[M] . 北京:中国建筑工业出版社,2005.
[3 ]  赵红红. 信息化建筑设计[M] . 北京: 中国建筑工业出版社,2005.
[4 ]  中华人民共和国建设部. 建设科技“十一五”规划[ S] . 2006.2008