海外大型EPC工程BIM数字建造平台建设研究.pdf

84海外大型 EPC 工程 BIM数字建造平台建设研究孙丰茂1 薄志军1 闫腾1 贺英男2 韩芳甲2(1.中国电建集团山东电力建设有限公司；2.青岛鸿利软件有限公司)【摘要】本文针对海外大型 EPC 工程的数字建造平台开展建设研究，通过系统梳理 EPC 工程项目管理体系，综合利用 BIM 技术、物联网、大数据等手段，建设开发 BIM 数字建造平台，为工程项目管理赋能，提高项目管理效率，从而达到降本增效的目的。【关键词】数字建造;BIM 技术;物联网；数字化；海外 EPC 工程【中图分类号】TU712+【文献标识码】BResearch on BIM Digital Construction Platform for Overseas Large-scale EPC ProjectsSUN Fengmao1，BO Zhijun1，YAN Teng1，HE Yingnan2，HAN Fangjia2(1.China Power Construction Group Shandong Electric Power Construction Co.,LTD，2.Qingdao Hongli Software Co.,LTD)【Abstract】This paper conducts research on the construction of digital construction platforms for overseas large-scale EPC projects,systematically reviews EPC project management system,comprehensively utilizes BIM technology,Internet of things,big data，to build and develop BIM digital construction platforms,so as to empower engineering project management and improve project management efficiency,so as to achieve the purpose of cost reduction and efficiency increase.【Keywords】Digital Construction；BIM Technology；Internet of Things；Digitization；Overseas EPC Project收稿日期：2023-08-30作者简介：孙丰茂（1982 年），男，汉族，山东淄博人，本科，高级工程师，主要从事项目管理及数字化管理工作。当前，数字经济已经被列入国家战略，数字经济和实体经济融合进程必将加速，数字化转型则是中国企业的必由之路。随着越来越多的中国工程企业走出国门，特别是走进海外高端市场，更高、更严苛的技术标准和项目管理要求也随之而来。传统的管理模式已远远不能适应项目管理要求，迫使工程企业必须要进行管理模式的创新，而以数字化、信息化、智能化技术，特别是以 BIM 技术、物联网为主要手段所建设的数字建造平台则是更高效的创新方式。1.数字建造平台所急需解决的重点、难点本研究依托中东地区某特大型港务工程，该项目体量巨大，参与主体多，涉及面广，工期紧、任务繁重，不可预见风险多，特别是 2020 年初发生的新冠肺炎疫情，导致项目各项工作受到很大影响。业主沙特阿美石油公司作为世界上最大的石油公司，拥有严苛的标准体系，汇集了 50 多年的设计生产和运行管理经验，形成了自有的庞大标准体系，涵盖项目 EPCO 全过程管理。在项目执行过程中，业主组建了专业团队直接参与项目管理，严格执行其企业标准。在 BIM 技术应用背景方面，本项目是阿美石油公司首个将BIM 具体应用要求列入到合同条款的项目，对项目参建方都将是一个新的挑战。那么，通过建立数字建造平台，我们急需解决什么样的难点、痛点呢。我们的总体原则是：以目标为导向，重在解决现场实际问题。（1）阿美项目管理体系流程、表单复杂，产生大量重复工作。这也是信息化的难点，但也是重要的基础工作。因此，我们希望借助平台，在不改变项目现有管理模式下，将项目数据快速数字化，实现数据有效分析利用。（2）各业务环节数据标准不统一，不利于数据有效贯“新城建”智能建造篇85通。比如材料清单在各个环节流转过程中标准不统一，每个环节独立存在，没有真正意义的贯通。因此，我们希望借助平台，统一从设计到施工的全过程数据交付标准，达成共识，与 BIM 模型融合，实现数据融会贯通。（3）BIM 模型无法有效共享协同利用，发挥最大价值。以往 BIM 模型都由专业设计工程师使用专业软件才能打开，不利于广泛应用。因此，我们希望借助平台，借助 BIM 模型轻量化引擎，实现在网页端快速浏览，并与业务数据融合，实现项目可视化管理。（4）现场资源统计困难不利于合理调配及成本有效控制。高峰期间达到 20000 人之多，且分散在不同的作业区域，无法有效的统计分析。因此我们希望利用智能传感设备及移动端等手段，及时有效掌握现场资源情况，为资源优化提供决策依据。2.数字建造平台的建设思路针对以上分析的项目管理特点及难点、重点，我们计划以系统总结项目标准体系和管理体系为切入点，将体系固化到数字建造平台中。同时，综合运用“BIM、云、大、物、移、智”等数字化技术，研发基于 BIM 技术、物联网等技术的数字建造平台，来实现项目管理的数字化、信息化、智能化。主要建设思路如下：（1）结合集团、公司现有的标准体系以及业主项目建设标准体系，从项目自身出发，建立一套合理、成熟的 EPC 项目管理体系。（2）结合形成的 EPC 项目管理体系，与项目各业务部门进行全业务链条的需求调研，形成 BIM 平台、智慧工地平台的需求分析说明书。（3）调研 BIM 轻量化引擎技术，将 BIM 模型与 BIM管理平台、智慧工地平台相关业务进行有机融合。（4）开发建设 BIM 平台、智慧工地平台，完成数字建造平台部署上线。（5）持续应用 BIM 平台、智慧工地平台，形成项目知识库、经验库。3.数字建造平台的建设目标平台建设首先要基于项目实际情况，再者才能考虑为项目赋能，达到提质增效的目标。（1）必须要基于项目 EPC 管理体系建立，尽量不增加项目工作量，目的是进一步提升和规范项目的管理。（2）平台要基于 BIM 轻量化技术建设，将项目管理要素与 BIM 模型相融合，实现项目管理信息的可视化管理，为项目部提质增效。（3）平台建设要在顶层设计上充分考虑普适性应用，除满足国王港需求外，后续经过简单的改造升级即可在公司其他类型工程上快速推广应用。（4）通过智能巡检、人员定位、机械定位、AI 视频识别等功能对施工运维区域严格把控，提前预警告警，提高施工作业的安全性。（5）智慧工地中的 GPS 定位监测、用电分析等功能，可以综合分析机械在场区内的分布情况和工作效率，以及分析用电峰谷值,从而提高设备利用率。（6）通过机械定位、智能巡检、智能考勤等系统运用，大幅提高人员机械的调度效率，提高现场管理能力和综合工作效率。（7）通过智慧工地系统对场区资源的综合分析与监控，增加项目管理经营手段，实现经营效率的提高。（8）提高自动化投入率，通过智能巡检、智能预警、无感知考勤、电能分析等手段提高工作效率，增加现场有效人工时，实现降本增效。4.数字建造平台的主要建设内容本项目为特大型港务工程，建筑设施数量众多，功能相对独立，具有唯一的代码（Facility ID）。因此，我们计划借助 BIM 轻量化引擎实现 BIM 模型的轻量化展示，并且以“建筑设施 Facility ID”为核心编码贯穿所有业务，与 EPC项目管理业务充分融合，能够更加直观的反映出项目管理的各项属性，采用移动端应用辅助，实现管理活动可视化，达到“所见即所得”的可视化效果。“新城建”智能建造篇86“新城建”智能建造篇我们通过研究以沙特阿美项目管理体系、标准为核心基础，以 BIM 技术平台为载体，将研究沙特阿美管理体系中设计、采购、施工流程以及进度、质量、安全业务与 BIM技术相融合，建立了基于 BIM 技术的项目 EPC 数字化管理系统，能够有效覆盖工程建设的主要管理维度，同时结合以现场智能硬件为基础的智慧工地平台，丰富项目管理平台数据收集方式，以期为项目管理提质增效助力，创造更高的管理价值。4.1 主要建设内容数字建造平台的主要建设内容分为决策分析管理、BIM模型管理、设计管理、采购管理、调试管理、进度管理、质量管理、安全管理、物流管理、仓储管理、文件管理、资源管理、成本管理、资产管理等模块，涵盖项目管理 EPC 全过程管理要素。4.2 项目管理模块建设内容通过深入研究项目管理体系内容，我们系统分析了阿美项目与其他项目的区别，将本项目有代表性的管理特点与数字建造平台结合，建设了适用于项目管理方式的 EPC 数字化管理平台，这也是与其他 EPC 管理平台明显的特点。举例如下：（1）进度管理方面：阿美公司通过进度测量管理系统PMS 来管控项目进度，此系统是基于 EXCEL 表格，逻辑复杂，运行缓慢，不利于管理以及进度数据的快速统计分析，且无法形成结构化的数据发挥更大的价值。基于此，我们通过对其内部逻辑进行系统分析，整理出其关键要点，将PMS 与 BIM 管理平台数据打通，一方面保持项目原有的工作习惯，另一方面将所有关键指标内置 BIM 管理平台，可以进行多维度快速统计分析。（2）指标管理方面：在阿美项目管理体系中，项目 PQI（项目质量指数）、PSI（项目安全指数）是其非常关键的两项项目评价体系，阿美公司通过选取一些关键性的质量、安全指标来评估其承包方履约合同要求的能力，以及用来反映出项目发展的健康状态。因此我们深入研究两项体系内容，提取其中关键指标，分别在质量管理系统、HSE 管理系统完成了项目 PQI、项目安全 PSI 功能开发，并且形成了月度的 PQI、PSI 趋势图，横向对比来体现项目发展的健康状态。（3）质量验收管理方面：阿美制定了按照分部分项工程整理成的标准的 ITP（检验计划）表格，并且要求承包商提前 24 小时提交 RFI（质量验收申请）报检申请。我们将标准的 ITP 表格及 RFI 模板内置 BIM 管理平台，形成格式化的数据，实现了验收过程的信息化，同时可在平台中快速导出 RFI 清单，并与阿美的质量管理 EPMS 系统快速对接。（4）采购管理方面：通过分析阿美采购管理体系中MTO、PO信息，我们将采购催缴整个业务流程（内含IK采购、JV 采购）纳入 BIM 管理平台，可从采购合同签署后进行全过程跟踪管理，实现了采购催缴的全过程跟踪管理。（5）不符合项管理：阿美对承包商的不符合项（NCR）控制要求非常严格，不符合项（NCR）必须在规定的时间内关闭，同时不符合项（NCR）状态清单以及关闭情况在每周的质量会上双方就关闭状态进行讨论。针对不符合项（NCR）关闭时效性要求，我们在 PC 端和移动端同步开发了质量不87“新城建”智能建造篇符合项（NCR）管理功能，在 PC 端可以快速批量导入不符合项（NCR）信息，在 PC 端和移动端均可以关闭不符合项（NCR），可快速导出阿美需要的信息提交阿美审阅。同时我们开发了不符合项（NCR）统计报表，可按时间段筛选得出不同标段、不同专业、不同状态的不符合项（NCR）总数、关闭数、剩余数、关闭率等关键指标。（6）安全分析管理方面：阿美安全标准要求高，通过JSA（作业风险识别）制度，对每个施工步骤进行风险识别判断、分析，对作业活动进行风险控制，确保安全施工。我们在平台中根据施工计划，快速识别施工活动中潜在的风险，并且与建筑物 ID 相关联，通过 BIM 模型可视化技术，将安全风险点在 BIM 模型中直观的展示。可以做到提前预警并提出预防措施和行动方案，更好地预防了安全事故的发生。（7）文件管理方面：阿美项目文件管理的特点是使用传递单管理，文件种类多，较为分散，虽然能够保证文件的传输正确性，但是不利于文件的分类管理。我们结合阿美文件目录结构，总结完成了项目文件管理目录树，建立了函件管理功能，并且根据相应规则建立项目传递文件管理机制，极大的提升了项目文件管理工作效率。4.3 BIM 轻量化引擎BIM 轻量化引擎是 BIM 轻量化应用的重点。引擎的优劣就直接影响平台的使用效果，因此我们充分调研了国内多家主流做 BIM 引擎的公司，最终选定了自主可控的引擎工具，并将其与平台做了深度融合，在加载速度、功能建设、操作体验及视觉效果方面均有着良好的表现，主要体现在以下几方面：网页手机，轻松浏览：在网页端及手机端，无须借助安装其他专业设计软件，都可以快速查看项目模型，便于工程师在现场通过三维模型与实体建筑对比分析。功能丰富，操作简捷：轻量化引擎的功能很丰富，操作简洁高效。如：细节查看、立体测距、自由剖切、标签、视点等功能。按需集成，任意组合：模型集成方面，能够按需集成，任意组合。能够将不同格式、不同专业的模型快速整合在一起形成集成模型，便于碰撞检测等；模型与图纸，二三维联动：针对正向设计的模型与图纸，可实现精准联动，解决设计院提供的图纸和模型不能直观对比展示的问题。进度 4D，直观展示：在进度 4D 方面，实现了单体模型的计划进度与实际进度的对比展示，以及差异分析。4.4 智慧物联应用建设内容（1）人力资源管理系统采用 RFID 射频识别技术，通过无线网桥进行远距离数据传输，有效解决了因施工场地大、安装位置分散造成的布线难道大、成本高和上万人考勤费时的问题。自动判断人员进出记录，按时间段生成考勤报表。基于项目定制公司组织架构，可通过 EXCEL 批量导入全部人员信息，根据导入信息自动生成人员国籍、工种、年龄等信息统计。（2）机械管理与定位监测系统机械管理与定位监测系统采用了 RFID 射频识别与车辆分析摄像机、GPS 定位器，可统计、查验区域内的车辆信息，计算车辆运行时长、环境参数，并可实现对大型机械车辆的实时有效监督，为降本增效、资源合理调配提供有效解决方案，并形成历史数据。（3）能源监控系统利用智能传感器将现场柴油发电机控制器实时采集的电压、电流、油压、水温、转速、负载输出等信息收集至智慧工地平台，实现实时在线对发电机的管控和及时预警。在保证现场用电安全的同时，为项目用电成本控制提供依据。并可在紧急情况下，可实行远程停机。（4）施工隐患识别通过与 BIM 模型的结合，根据施工计划，识别施工活动中潜在的危害，利用 BIM 模型可视化特点，提出预防措施和行动方案，预防安全事故发生。（5）混凝土全过程监控管理由于本项目混凝土数量达到 200 万方以上，且场区面积大，现场机械车辆数量多，内部道路复杂，给混凝土运输造成了很大难度。通过数字建造平台与物联网技术相结合，可实现混凝土从生产到浇筑的跟踪管理，同时，结合大体积混凝土温度监测系统，可实现全过程信息化管理。5.结语该平台目前已经在本项目得到的良好应用，且得到了业主方高层领导的充分肯定，具有一定的行业示范效应，赢得了国际客户的尊重与信赖，进一步提升了中国企业在海外的品牌影响力。在国务院国资委主办的首届“国企数字场景创新专业赛”中荣获一等奖。数字化转型是大型工程企业的发展必由之路，数字建造平台则是其关键工具，其核心根本是企业和项目管理能力的提升，只有将二者充分结合起来，才能发挥更高的价值，更好的为项目赋能，为企业赋能。