基于大數據架構的全過程工程咨詢項目管理平臺
2021-07-20
來源:《土木建筑工程信息技術》作者:潘多忠、程嘉、余淵
【摘要】本文針對全過程工程咨詢這一業務模式,提出了新一代工程項目智能管理平臺的功能和架構。平臺基于項目全過程管理的要求,通過數據管理技術,將不同專業的圖紙、模型、三維掃描數據、工程管理數據、文檔進行高效的組織。基于大數據平臺的數據分析技術,實現工程項目進度、質量、安全等的優化管理。我們的產品原型證明通過新型平臺,可以連通從設計到施工交付的數據,在項目中深入利用BIM模型的價值,同時為工程項目參與各方提供可靠的信息,使得系統的事務處理效率得到顯著提高。未來可通過多項目的數據集成和分析,并結合自動化運維技術,為工程項目全生命周期價值最大化創造條件。
【關鍵詞】BIM;IFC;全過程工程咨詢;大數據
引言
全過程工程咨詢是指承接建設方的項目整體委托,對項目從可研、規劃設計、采購、施工到最終交付的各個階段進行把關,確保項目的進度、質量和成本得到有效管理,實現項目投資回報的最大化的模式。相比傳統的建設模式,全過程工程咨詢具有專業性強、責任明確、項目跟蹤有效控制、協調方便等優點,已經在越來越多的大型項目上廣泛采用,也是現階段國家力推的工程項目建設模式之一[1]。
作為全過程咨詢單位,不僅需要跟蹤施工進度并對工程的各類問題進行處理,同時其服務還包括了可行性研究階段,在設計施工階段進行整體協調,并一直支持項目交付甚至運維。全過程咨詢單位與施工單位如總包的工作差異,還體現在管理的信息類型不同和管理方式不同。相比總包和其它施工單位,全過程咨詢單位更多的是需要對工程進度、費用等主要節點進行把控,并組織協調多方合作解決問題,收集包括監理工程文檔、各類資料以確保項目整體有序高效開展。
近年來,隨著施工技術的發展,施工管理信息化系統已經逐步得到了應用[2-5]。特別是一些管理單位在信息化系統中融入BIM技術,實現了可視化和現場協調能力的提升。另一方面,市場上的產品對于BIM技術的應用局限在土建算量,進度跟蹤等幾個方面。由于系統框架的限制,當前信息化系統沒有從整體上去進行全過程工程項目的數據采集和管理,這導致了信息和數據的分散和隔離,也限制了管理的深度和靈活性。對于全過程咨詢單位,相比工程人員、物料庫存等,更重要的是提升對工程項目的把控能力,實現如進度實時調整,基于BIM模型的統計和分析,提高效率等,這些均需要對信息化系統進行有針對的架構重建和開發。
本文提出新一代的全過程工程咨詢平臺,以數據信息采集為手段,利用最新的信息化技術,將BIM模型、GIS、電子文檔、圖紙、現場數據進行融合,實現以上管理目標。平臺利用數據倉庫技術和分布式存儲的大數據技術,將多個項目的BIM模型整合在一個統一平臺上,形成一個圖紙和模型的整體系統,并結合3DGIS技術形成大規模多項目展示能力。通過組織過的BIM數據庫索引,去連接現場圖片、三維掃描數據、文檔信息等,實現綜合管理和自動化分析的功能。針對國家標準和國際工業基礎類數據標準,對BIM模型進行數據提取,實現了數據的深入利用,為工程項目實時的調優和問題解決提供依據,以支持工程建設項目管理向智能化轉型。
本文第二部分說明了全過程工程咨詢平臺的主要模塊和其功能;第三部分說明了核心的圖紙和BIM模型管理協同功能模塊;第四部分說明了平臺對多種來源數據的集成,以及基于云管理框架下,實現關鍵的項目進度、質量、安全、費用等的管理;第五部分對平臺在實際工程項目中的應用進行了說明,并通過評測證明了平臺的數據管理能力優勢;第六部分對全文進行了總結。
1全過程工程咨詢平臺的架構
全過程工程咨詢平臺的功能模塊主要包括微服務基礎架構、BIM+GIS大數據倉庫、一體化項目管理、內容管理等。以下分別說明其內容,重點與現有的施工管理系統進行比較,突出其技術方案特點和主要優勢。
1.1微服務基礎架構
全過程工程咨詢的工作覆蓋了從可研、設計、施工、竣工交付的各個階段。傳統的方法是采用一臺或幾臺服務器,運行相應的軟件。對于大量項目涉及到的多家參與單位,數據量不斷增加,給服務器管理和資源管理帶來了不便。基于目前的云計算模式,我們實現了可承載海量數據的軟件平臺,結合底層的數據庫管理技術,可以靈活、有效地配置不同階段的工具和系統服務。如圖1所示,整個系統功能被分解為BIM+GIS數據平臺、項目管理、內容服務三大模塊,其中每一模塊內部又由多個功能子模塊組成。通過微服務標準化端口訪問將這些功能連接在一起,不同項目、不同階段的用戶可以靈活采用。相比一般的云計算虛擬機,以微服務模式啟動的功能以秒級計算,同時為高可用、可擴展性提供了良好的支持[6-7]。
1.2BIM+3DGIS模型數據倉庫
BIM模型在工程項目管理中起到關鍵的作用,是工程數據的核心。傳統的BIM模型應用主要土建算量、可視化、質量安全定位等,數據層面的管理能力較弱。全過程工程咨詢平臺采用國家BIM標準、參考國際上通行的IFC標準實現對構件數據的解析[8],從而將工程BIM構件的各類信息,尺寸、材料、性能、安裝位置等信息進行關聯和整合,實現模型的查詢、抽
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