施工阶段基于BIM技术的物资全过程管理
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摘要：物资管理作为项目管理的重中之重，关乎项目盈利与否，但项目物资管理需要处理数据量庞大，管理手续繁琐，项目内部物资管理协同强度大，已成为项目管理中的难点。BIM技术的出现，很好的解决了这些矛盾，依托BIM的数据支持与技术支持，项目物资管理工作效率将得到极大提升，为企业减少管理成本，材料成本，提高资金利用率，进而提升企业的综合实力。
Abstract： Material management is the top priority of project management， which is related to the project profitability. However， the project material management needs to deal with the huge amount of data and complicated management procedures， and the project internal material management coordination strength is big. It has become a difficult problem in project management. BIM technology is a good solution to these contradictions. Relying on BIM data support and technical support， project material management efficiency will be greatly improved for enterprises to reduce management costs and material costs， and improve capital utilization， and thus enhance the enterprise’s comprehensive strength.
关键词：物资管理；BIM技术；施工阶段
Key words： material management；BIM technology；construction stage
中图分类号：TU17 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）22-0073-05
0 引言
近年来，随着技术、管理水平的提高，建设项目工期越来越短，技术难度越来越大，施工企业降低成本、缩短工期、加速资金周转的压力越来越大，特别就地铁项目来说，工程规模大、施工内容复杂、技术难度大、施工交叉多、施工受场地环境影响等因素限制等特点，对施工企业的技术及管理水平提出了更高的要求。地铁安装工程施工过程中，各类设备材料品类繁多，管理难度极大，且现阶段一般都采用人工填表录入管理，效率极低。
建筑信息模型（Building Information Modeling，以下简称BIM）及二维码标签技术的发展为解决物资管理的问题提供了有力的技术支持。基于bim的集成工程图纸等详细信息的工程数据库，是建筑的虚拟体现，形成一个包含成本、进度、材料、设备等多维度的信息模型。目前BIM的数据粒度可达到构件级，可快速准确分析工程量数据，再结合相应的定额或消耗分析系统就可以确定不同构件、不同流水段、不同时间节点的材料计划和目标结果。结合BIM技术，施工单位可以让材料计划、进场计划、消耗控制的流程更加优化，并有精确控制的能力，从而对整个物资全流程管理进行有效掌控。
1 BIM技术在物资管理方面应用现状
1.1 国外的应用情况
国外建筑市场化程度更高，竞争更为激烈，提升本企业的核心实力是国外推动BIM的主要动力。主要发达国家由于BIM技术已经成为设计和施工企业承接项目的必要能力，BIM技术已受到广泛重视，大企业一般均已具备了应用BIM技术的能力。同时，BIM技术的专业咨询公司十分活跃，为中小企业应用BIM技术提供了有力的支持。
结合BIM技术，国外早已实现了无人仓储管理等高新技术。
1.2 国内的应用情况
如今BIM理念正逐步为我国建筑行业知晓。国内先进的建筑设计机构和地产公司纷纷成立BIM技术中心，如清华大学中国建筑设计研究院、中国建筑科华大W建筑设计研究院、中国建筑科学研究院、中建国际建设有限公司、上海现代设计集团等。同时，北京、上海、广州等地的专业BIM咨询公司在建筑项目生命周期的各个阶段（包括策划、设计、招投标、施工、运营维护和改造升级等）都开始了BIM技术的应用。
在物资管理方面，国内尚处在摸索阶段，各大公司都在积极研发试点相应的项目。
以合肥市地铁1号线项目机电系统总承包工程为例，在整个项目中，设备材料的采购成本几乎占到施工总合同价的50%，可见物资管理是项目实施过程管控的重中之重。
图1所示是一个典型的物资管理流程。
可以看到，物资流程中，物资管理部门需要填写各种表格、流程繁琐复杂、工作重复性高、自动化率低、与其他部门对接频繁。在项目实施过程中，经常出现料不对单，资料落后等等问题。特别是项目前期，物资采购进场阶段，物资部门人员疲于现场收发料，经常无暇顾及资料收集完善。而设备材料出库后的状态追踪也经常被忽略。如何提高物资管理的技术水平及管理水平也就成为项目管理的一个重点及难点。
BIM技术的引入，非常好的解决了项目物资管理的难点。
2.1 基于BIM技术的物资管理组织
BIM技术在施工现场物资管理中的应用，需打破原有的项目管理体系。将BIM技术穿插到工程相关的每个部门的日常工作中去，才能使BIM技术得到比较好的应用效果。
2.1.1 组织形式
图2中是一个BIM技术融合于项目管理的组织形式。
该项目机构与普通项目机构相比的区别主要有：①增加了BIM项目工作站；②建立项目内部数据传递网络；③将BIM数据库内的数据作为项目管理层决策、项目职能部门实施的依据。
BIM项目工作站根据项目管理层的指令创建、修改、维护BIM数据库。
所有部门都使用BIM数据库作为数据来源，打破了之前的部T壁垒，如工程数量清单，随着工程的进展，各部门有不同的需求，各部门经常需要根据自己的需求汇总工程数量清单，部门间沟通稍有不畅，就会造成重复劳动。引入BIM技术，数据库中包含各种基本信息，各部门只需要根据自己的需求将其提取汇总即可，做到数据统一准确。
而项目管理层也可以更直观的取得项目进展的各项数据，及时发现问题，杜绝了拍脑袋断案，提高决策效率及决策的精准度。
2.1.2 物资管理的授权
在BIM技术物资管理流程中，采用金字塔管理分层模式，不同部门不同岗位的人员获得不同等级的授权。如图3所示授权分为三个层次：一级权限拥有指派、收回二级BIM数据管理人员的权限；二级权限负责按照管理层的人员分工对相应岗位人员赋予相应的模型数据修改权限，并根据一级授权人员的指令对整个项目BIM数据库进行创建、维护、管理等工作。三级权限的人员在拥有本岗位相关操作权限。比如，技术管理人员可以录入设备材料的需求到货日期，提交模型修改申请；采购管理人员可以录入设备材料的招投标状态及采购合同信息；仓库管理人员可以录入设备材料的仓储信息，随货资料信息等；现场管理人员可以录入设备材料的安装、调试、验收信息等。
授权管理按照使用类型分，又可分为两类，一级权限及三级权限人员主要是BIM数据库的主要使用者；二级权限人员是BIM数据库的主要建立者、管理者及维护者。
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2.2 基于BIM技术的物资管理所需的工具
BIM技术是一系列软件、硬件、技术、人员整合的一门新兴技术。
硬件方面，需要在常规的项目自动化办公网络的基础上增加物资（仓库）管理工作平台（录入信息，制作二维码标签，扫描标签）、存储服务器（可与办公计算机合并）、图形工作站（项目BIM工作站使用）等设备，图4中是一个完整的基于BIM数据库的项目物资管理网络。
软件方面除了需要应用到时下热门的二维码技术对物资进行全过程可追溯管理之外，还要用到少则几种、多则数十种软件，各种软件都有自己擅长的细分专业方向，对工程物资管理来说目前，国内主流且应用较多的软件见表1。
2.3 基于BIM技术的物资管理流程
物资管理工作贯穿于项目施工全过程，使用BIM技术作为物资管理的核心，提高了物资管理的效率，简化物资管理人员的工作，提升了项目整体物资管理的效率与可靠度。
2.3.1 管理的总体流程
基于BIM技术及二维码技术的物资管理的核心思想是：以BIM物资数据库为统一数据来源，以二维码技术作为信息传递的载体，将物资分劈后的每一批都与唯一的二维码相关联，并将二维码附着在批次上，便于各岗位人员读取确定物资批次，录入相关信息。
物资管理全流程如图5所示。
在物资管理的每个阶段、每个岗位都有不同的工作内容，将工作流程划分四个阶段，分别为采购准备阶段、招标采购阶段、进场入库阶段、出库使用阶段。
2.3.2 物资采购准备阶段
收到项目施工图纸之后，BIM项目工作站人员将图纸全部信息转化为BIM模型，每个构件的属性均被完整录入，并添加物资管理相关的参数以便汇总，从而建立物资材料数据库，数据库构成如图6所示。使用物资设备管理规则将设备材料分劈为一定的批次，分配唯一的二维码标签给各个批次，同时工程技术部门人员根据施工组织计划将各批次设备材料的需求时间信息录入数据库中，准备阶段主要流程如图7所示。
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2.3.3 物资招标采购阶段
物资采购人员根据准备阶段录入的物资需求时间的优先顺序，结合设备材料的生产运输时间，按急缓程度整理提交物资采购申请，经项目管理层批准后进入采购程序，并将工作的阶段进展结果录入数据库，具体操作流程如下：招标完成后将所招标批次物资的二维码打印出来，将二维码贴于招投标文件上，扫描二维码并录入招投标文件数字版到数据库中，使之与数据库中相应项目自动关联。合同签订之后使用相同步骤将合同信息更新到数据库中。采购审批流程如图8所示。
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2.3.4 物资进场入库阶段
仓储管理人员负责将物资的仓储情况及随货文件等更新到数据库中，具体流程如下，物资到货后，仓储管理人员该批次物资的二维码打印出来，将二维码贴挂于设备材料及随货文件上，扫描二维码并录入随货文件数字版、到货照片及仓储位置信息更新到数据库中，使之与数据库中相应项目自动关联。
个别物资，如电缆等，出库之后没有使用完毕，还需入库保存的，由仓库管理人员按照物资管理规则重新生成二维码，粘挂在物资上，扫描并重新录入。
2.3.5 物资出库使用阶段
目前，施工管理中的限额领料流程手续制度虽然健全，但是效果并不理想，原因就在于配发材料时，由于时间有限及参考数据查询困难，审核人员无法准确判断报送的领料单上的每项工作消耗的数量是否合理，只能凭借主观经验和少量数据大概估计。随着BIM技术的成熟，审核人员可以调用BIM中同类项目的大量详细历史数据，利用BIM多维模拟施工计算，快速准确地拆分、汇总，并输出任一细部工作的消耗量标准，真正实现限额领料的初衷。
在领料流程中领料人根据项目进度计划，提交带有二维码物资领料申请，物资管理部门根据数据库中提取的即将施工区域所需物资清单，并考虑损耗等因素，复核领料计划无误后，将发料指令下达给仓库管理人员，仓库管理人员逐一扫描领料单中的二维码，确认物资存放位置。物资出库时，仓库管理人员及领料人同时扫描二维码，并将带有二维码物资交接单扫描更新到数据库中。领料流程如图9所示。
现场施工结束后，现场管理人员将二维码贴挂与成品上，扫描二维码并拍照，同时，该批物资信息更新为已安装完成。调试及验收后以相同步骤将物资状态更新至数据库中。
3 效益分析
3.1 经济效益
通过使用基于BIM数据库的物资管理系统，实现了项目物资管理的高协同、低消耗、严卡控、精管理，为建设项目直接或间接节约大量资金。
①通过使用基于BIM数据库的物资管理系统，能够精确卡控物资的采购时间，提高资金利用效率。②通过使用基于BIM数据库的物资管理系统的限额领料流程，能够极大的减少材料的浪费，从而节约大量材料成本。③通过使用基于BIM数据库的物资管理系统的协同工作、文档管理和共享机制，降低因打印产生的办公用品消耗和折旧，明显减少了打印纸、打印机的用量，并在提高沟通频率的同时大幅度降低有线和无线终端的通讯量，明显减少传真、长途电话等开支。④通过使用基于BIM数据库的物资管理系统提升了项目人均生产力，从而达成对人力资源成本抑制明显减少人力相关的开支。据国外咨询机构调查，根据使用者的职务和收入情况，可估算出使用系统后带来的平均收益，如表2所示。
3.2 社会效益
通过使用基于BIM数据库的物资管理系统，积极响应国家建筑产业信息化号召，对提升企业技术实力、精细化管理程度有明显的效果。为企业创造效益，树立口碑。
4 结语
BIM技术的核心价值在于，帮我们将工程实体成功创建成具有多维度结构化的数据库的工程数字模型，且数据对象粒度可以达到构件级。实质上BIM就是一个工程的项目高细度的数据库，大幅提升了目管理的数据（计算）能力，让我们具备了项目管理一直需要的强大支撑平台：一是在数据获取上，我们可以随时随地、快速获取最新、最准确、最完整的7D结构化工程数据库；二是在项目协同上，有了创建、管理、共享数据高效协同平台；三是在数字样品上，通过实现虚拟建造，大大缩小了与制造业的差距，在施工中的大量问题，在施工前就得到较好解决。
BIM技术的这些能力和价值，相对以往的项目管理手段，都是前所未有的。可以判定，BIM技术将给施工企业项目精细化管理、企业集约化管理和企业信息化管理带来强大的数据支撑和技术支撑，突破了以往传统的管理技术手段瓶颈，从而带来项目管理革命。
参考文献：
[1]新鲁班.2014年度施工企业BIM技术应用现状研究报告.
[2]李凤春.物资管理在项目施工中的重要意义.中铁二十三局.
[3]关于推进建筑信息模型应用的指导意见.住建部.
[4]上海市建筑信息模型技术应用指南（2015版）.上海市城乡建设和管理委员会.
[5]物资二维码应用方案.天津二十冶建设有限公司.