工程數據數字化交付解決方案研究

蔡雨芳 嵇曉輝

(1.上海中沐勤建設發展有限公司，上海 200030； (2.上?，F代建筑設計集團工程建設咨詢有限公司，上海 200041)

1 數字化交付及發展現狀

1.1 數字化交付定義

工程數字化交付是將上游環節產生的工程信息交付給下游環節，用以支撐項目建設及管理，確保工程順利實施的活動。工程數字化交付不僅僅是將工程項目全生命周期的數據信息移交給業主，而且還將項目各參與方都視為數字化交付的主要發起人和受益人，通過交付行為提升項目整體的進度、質量和成本把控力度的一系列復雜過程[1]。

1.2 數字化交付內容

工程數字化交付內容包含工程單個階段的成果以及工程竣工時最終的整體成果，具體包括：①合同規定的工程各階段的相關成果，如設計、施工、竣工、運維模型、協同平臺以及相關報告、材料、圖紙等； ②項目驗收需提交的各類工程管理和技術材料[2-3]。

1.3 數字化交付格式

數字化交付包含工程全生命期各個階段的成果，除了用于瀏覽的輕量化通用文檔格式外，一般還需要交付可編輯的原文件格式用于項目歸檔。BIM模型在交付時需要考慮建模軟件的時效性和共通性，除了提交原文件外，還應提供國際通用格式的版本，例如IFC格式等。

1.4 國內外發展現狀

美國國家標準與技術研究院對美國相關建設單位、設計、施工、供應商、軟件商等70家企業進行調研后，發布了《美國固定資產設施建設中相互協作不足所導致的成本分析》報告。報告數據表明在2002年，美國僅在固定資產建設這一領域，就因協作不足引起的158億美元的損失。指出提升項目參與單位間在工程全生命周期項目文檔數字化共享和業務流程管理能力至關重要[4]。美國是信息科技和計算機科技的先進國，也是BIM平臺技術的主要引領國家。近年，隨著信息和計算機科技的快速發展，以建筑信息模型(BIM)平臺為代表的工程建設領域的信息技術革命給數字化交付帶來新的方式。

目前，國內工程項目在各階段，大多通過紙質、U盤、CD、郵件等方式，按照相關的流程實施文檔交付工作。由于工期緊張，相關參與方眾多，以及交付文檔量大、審核流程復雜容易造成交付質量和效率低下的現象。2014年住建部在《關于推進建筑業發展和改革的若干意見》中指出國內應加速推進工程建設領域的信息化及BIM應用。上海市在2014年完成《計算機審圖對策研究》課題后，于2016年率先推進“白圖替代藍圖”試點，實現“設計文件數字化交付”技術創新[5]。

綜上所述，無論在國內還是國外，政府、設計和施工單位都在積極推動基于BIM平臺的工程數字化交付。利用BIM平臺進行工程數字化交付已經愈發成為一種行業趨勢。

1.5 數字化交付平臺

作為數字化交付的重要載體，被稱為數字工程的“最后一公里”的BIM數字化交付平臺是目前行業發展的熱點。數字化交付平臺除了可以實現對交付標準和數據傳遞指南進行整合和定制外，還要具備交付文檔合規性檢驗、存儲、交付、共享、在線瀏覽、溝通協同等功能[6-7]。表1列舉了數字化交付平臺常見的一些功能。

表1 數字化交付平臺功能

數字化交付平臺的建設模式一般主要有三種方式，分別是：建設方主體建設、第三方主體建設和多方主體共建設。具體差異如下：

(1)建設方主體建設，由建設方主導搭建交付平臺，并向項目各參與方提供平臺入口實現文檔的交付，本質上是各方對建設方的交付，不能較好支持項目各參與方間的協同工作。

(2)第三方主體建設，由建設方委托第三方公司或某一參與方為主建設交付平臺，該第三方負責幫建設方收集交付資料，之后再轉交給建設方。該方法適合建設方BIM能力較弱，直接采用第三方平臺的情況。

(3)多方主體共建設，由建設方、設計方、總承包單位、資源單位、軟件公司共同實施和建設共享BIM平臺，各方共同維護和完善[8]。

2 數字化交付關鍵技術思考

2.1 數字化交付物審核

數字化交付物的質量高低將對項目后續工作產生重大影響，因此對各階段交付物的質量管控尤為重要。工程交付文件要在交付前進行充分的校對和校審，確保交付材料質量合格，應有多級校對、校審機制。

然而大型工程項目的交付資料浩如煙海，審核人員的數量和精力有限，無法對每一個模型、圖紙和文檔都進行細致的檢查，因此BIM數字化交付平臺具有自動審核的功能就尤為重要了。

交付成果的自動審核可以分為文檔審核以及BIM模型審核。文檔審核相對簡單，當用戶上傳文檔后，由平臺自動核對文檔的格式、大小、命名編號等內容，這在市場上已經有比較成熟的技術。

而BIM模型的審核在技術上較為復雜，通常是將設計規范和BIM標準中規定的一些硬性條款轉化為機器能夠識別的語言來實現自動對模型的校核。目前這類軟件工具在市場上還不多見，較為成熟的也大多為外國軟件，與國內審核標準水土不服，比如芬蘭的Solibri model checker、新加坡建設局的無紙化設計審批CORENET系統等。近期，湖南省住建廳針對施工圖設計階段的BIM模型開發了一套BIM審查系統，是國內為數不多的可以依據設計標準對BIM模型進行自動審核的軟件工具。

交付平臺自動化模型審核技術的應用有助于進行模型規范和工程規范審核，提升數字化交付質量。

2.2 BIM模型輕量化引擎

數字化交付物上傳到BIM平臺后，平臺除了要能查看各類office文檔和CAD圖紙外，非常重要的一項功能就是BIM模型的輕量化瀏覽。

現在越來越多的BIM平臺是基于B/S架構，用戶在網頁端就能直接訪問平臺并進行各項操作。BIM模型的網頁端輕量化瀏覽是這類平臺需要重點解決的技術難題。

BIM輕量化引擎一般是基于WebGL標準在網頁端進行BIM模型的快速渲染和展示。模型輕量化的方案很多，比如可以將BIM模型通過平臺專門的插件進行“瘦身”，形成大小只有原來十分之一甚至幾十分之一的數據包，將該數據包上傳到平臺發布后即可在網頁端利用算法進行拼裝和加載，實現模型的輕量化瀏覽。

2.3 數據安全管理

數據安全對于數字化交付平臺而言是重中之重。對于交付物的安全管理，可以從三個方面來進行管控。

首先是平臺服務器部署方式的選擇。平臺的云端服務器一般有兩種部署方式：公有云和私有云。私有云在數據安全上有很大的優勢，但是價格較貴，且管理復雜，維護成本高。公有云搭建成本更低，部署靈活，后期維護簡單，但是數據安全性上相對差些[9]。公有云的服務商很多，考慮到一些工程項目的數據保密要求，建議盡量采用國內的云服務供應商進行云平臺的搭建。

第二點是平臺人員權限管理。通過對各項目參與人員的操作權限進行嚴格區分和規定，保證交付物只能被選定的目標用戶所接收和查閱，其他人員無權進行修改和刪除等操作。

第三點是文檔版本管理和版本回溯的功能。在平臺使用過程中，每次上傳的文件都應該由平臺自動設置版本號進行記錄和保存。如果用戶出現誤刪文件的情況可以通過版本回溯的功能追回原來的文件，保證交付物數據的安全可控。

表2 數字化交付平臺審核功能

3 基于BIM的工程數字化交付平臺

基于BIM的工程項目數字化交付平臺，除了能滿足常規的文檔合規性檢驗、存儲、交付、共享、在線瀏覽、溝通協同等功能外，應注重易用性。確保平臺用戶不用經過繁雜的培訓也能夠輕易掌握在線查閱BIM模型，借助平臺工具或瀏覽模型發現問題并與相關方進行溝通。

目前國內外已經有不少較為成熟的數字化交付平臺。國外方面，比如BIMX、Aconex、Project Wise、Autodesk A360、Revizto等等。但是部分平臺的功能還是局限在傳統的文件管理協同和電子交付的功能上，對于三維BIM模型的展示能力不足。而Autodesk A360、Revizto等平臺對基于Revit建模的BIM模型支持較好，但服務器在國外，不太滿足國內項目對工程數據安全性的要求。國內方面，商業化的數字交付平臺非常多，比如廣聯達的協筑云平臺、魯班BIM系統平臺、大象云等等，除了這些專業的軟件廠商外，很多建設單位、咨詢公司、施工單位等都開發定制了適用于自己項目交付需求的BIM平臺?？傮w來說，國內外的數字化交付平臺的研究開發呈現出一種百花齊放的態勢。

基于BIM平臺的工程數字化交付加強了不同專業和不同參與方之間的協同，使得交付更加順暢高效。本章以上?，F代建設咨詢公司研發的AEC-BIM交付平臺為例，通過其在徐匯區某新建中學項目中的使用情況來展示基于BIM的工程數字化交付平臺的一些典型應用。

3.1 合規性核驗

傳統工程交付的成果多為紙質圖紙和報告等內容。交付文檔的審核要點主要有三點，分別是完整性、準確性、合規性。BIM模型存儲的信息更加詳盡，其邏輯關聯性更明顯，審核的工作量和難度都有所增加，表2展示了BIM平臺在某學校項目中的合規性審查的具體審核內容及審核過程中BIM模型常見的一些問題，具體如下：

一是模型規范審核方面，BIM平臺提供交付文檔的標準模版和指南，涵蓋命名、內容、范圍、精細度、信息屬性等具體規定。用戶在進行成果交付時，平臺可以根據用戶的角色來判斷交付文檔的名稱、內容、信息量和精細度的正確性，并給予相關提示。

二是工程規范審核方面，平臺可以支持部分標準自動審核，如提交的材料不符合相關技術要求，系統會進行提示，該標準在獲得管理員同意的情況下可以進行定制和調整。

3.2 存儲、交付與共享

項目從前期規劃設計、施工到運營，相關方很多，不同主體間的項目文檔如圖紙、報告、照片等， 提資和共享往往需要通過建設方來協調，將圖紙、報告、文檔等數據信息傳遞給其他單位時，容易產生項目信息溝通不及時，溝通信息成本高等問題[10]。

BIM平臺可實現各類工程資料的匯總、分類、存儲和共享，可根據每個項目參與方的職責設立專屬的文檔目錄，各方可以自由查閱和修改自己所屬的文件夾資料，其他參與方查閱時需要得到管理授權才能以只讀的方式查閱，這樣既保證了文檔的安全性，又能實現了工程數據的交付和共享。

圖1展示了BIM平臺在某學校項目的數據成果交付過程中的應用情況。在該項目中，各參與方每階段的工作成果都通過BIM交付平臺進行成果存儲和交付。平臺自帶文件版本管理的功能，可以追溯同一文件的歷史版本，保障了在實際項目中文檔數據的安全。此外，在文件共享方面，利用平臺人員權限管理的功能，保證有權限的用戶才能訪問和分享相關的文件。

圖1 存儲、交付與共享

3.3 在線瀏覽

BIM平臺應該支持在線查閱DOC、PDF、AVI、DWF、MP4、BIM輕量格式文件。單機平臺的BIM對計算機軟硬件要求相對比較高，涉及軟件版權和操作培訓等問題，不利于在工程中大面積推廣使用。BIM交付平臺則支持基于B/S瀏覽器進行輕量化模型查閱，讓交付的模型審閱變得簡單，可大幅規避排查交付文檔中的“錯、碰、漏、缺”問題，減少后期的變更。

圖2展示了BIM平臺的模型輕量化瀏覽功能。平臺通過算法將原來BIM模型的體積進行壓縮和瘦身，保證用戶可以在網頁端流暢地瀏覽模型并進行操作互動。用戶在平臺上既可以查看模型構件信息，也能使用剖切框查看建筑物內部情況，便于項目各參與方對交付成果的快速查看和審核。

圖2 在線瀏覽

3.4 溝通和協同

當代工程項目規模和復雜性逐漸提升，通過傳統CAD圖紙和紙媒圖紙檢查問題對技術人員的技術和人力投入要求都很高，部分問題需要多人商議解決，人員受時空制約因素大； 借助BIM交付平臺可以輔助項目各方快速協調解決交付過程及交付成果中發現的問題。一般根據問題復雜程度可以分為兩種情況：一是簡單問題，可采用討論組的方式在線進行小范圍問題討論，討論不僅可以通過文字還可以通過模型和文件的視圖以工作任務發送給相關工程師，由相關工程師負責解決和答復問題，討論的過程和記錄將被保存下來，后期可以回溯。二是相對比較復雜的問題，可借助BIM平臺的問題表單應用，將發現的問題通過標準報表發送到平臺中，報表中將明確責任方、參與方以及問題整改時間節點； 問題相關方可在BIM平臺上對就提出的問題進行討論，并最終將整改措施及整改結果發布在平臺上。問題發起人對整改結果進行復核，通過后可進行問題閉環并歸檔。

圖3 溝通與協同

圖3展示了在某學校項目中問題閉環的流程圖。在BIM交付平臺部署初期便將這些事先規劃好的工作流程內置到平臺當中，保證在成果交付時一旦發現問題，即有標準的解決流程供各方參照和遵循。

3.5 大數據整理分析

工程項目全生命周期要生成巨量的信息和數據，基于BIM的工程數據交付平臺可以對上述的各項應用生成的數據進行集成。在此基礎上，實現對項目分階段、分層級、分專業的分析，將各項數據通過圖表、表格的形式進行直觀的反映，并實現對未來情勢進行預判，通過科學數據指導未來其他類似項目的實施和決策。

4 總結

在過去粗放式發展模式下，工程建設各相關企業交付行為形式化嚴重，導致工程全過程中大量有價值的數據無法采集、積累和共享。而隨著基于BIM平臺的數字化交付方式的逐步推廣和普及，將在很大程度上幫助項目管理者解決項目管理層面繁雜、各方信息孤島嚴重、項目建設信息管控滯后等問題。

無需質疑，基于BIM平臺的工程數字化交付必將成為工程項目建設的主流趨勢。在促進建筑信息化的同時，幫助工程建設的各參與方實現多階段、多層級、多專業項目精細化管理，提高工程整體數字化交付質量和效率。