姜洪福
中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司311122
摘要：本文首先分析了城市轨道交通工程在建设期存在的主要问题，提出利用BIM、GIS、IoT等数字技术辅助工程管理，根据参建各方职责权限，明确了城市轨道交通工程数字化建设管理平台各子系统研究目标，详细阐述了各子系统业务功能及工作流程，为城轨工程建造过程精细化管控、动态管理、辅助管理层决策、实现全业务、全要素、可视化、智能化管理打下了坚实的基础。
关键词：BIM；GIS；城市轨道交通；建设管理平台
1引言
城市轨道交通在建设期过程中的主要问题在于：1）参建单位多、交界面复杂、协调工作量大；2）建设规模大、基坑深挖、施工工期紧、安全风险问题突出；3）参建人员素质参差不齐、管理水平落后、工程信息化水平低。
为解决这类问题，城市轨道交通工程需迫切得与各数字技术产生融合，以工程为核心，新技术为支撑，将整体行业向信息化、数字化进行升级。以BIM技术为支撑，搭建城市轨道交通数字化建设管理平台，将信息模型作为工程数据基底，提高BIM模型数据承载效能，实现设计施工一体化应用，提升施工管理效率；与GIS技术融合为城市级应用打好数据基础，与IoT技术融合提升抗安全风险能力，与大数据等技术融合让工程数据辅助智能决策。
2研究目标
城市轨道交通工程数字化建设管理系统为城市轨道交通项目建设阶段提供管理工具及方法。主要研究目标包括：
2.1 城市轨道交通建设企业工程数字化建设管理系统
充分利用数字化云平台、数据管理体系、可视化交互技术、IoT技术的集成应用研究成果，创建城市轨道交通建设企业工程数字化建设管理系统，与城市轨道交通施工企业工程数字化建设管理系统相结合，满足轨道项目所涉及的数据管理体系要求。梳理城市轨道交通建设企业的建设管理体系架构，并完成城市轨道交通建设企业的建设管理业务与模型融合、多端融合的应用研究。研究结果需满足轨道项目所涉及的BIM施工一体化应用，实现基于多端BIM模型的进度管理、质量管理、安全管理与盾构管理等功能，为各参建方成本、进度、质量、安全的控制提供有效管理工具，满足其施工全过程的精细化管控和动态管理要求，以达到加快项目进度、控制建设风险的目的，同时提高工程建设期数字化、信息化、移动化管控水平和管理能力。
2.2 城市轨道交通施工企业工程数字化建设管理系统
分析其它施工企业相关的建设管理系统，探讨研究建设真正适用于施工企业项目现场管理系统，研究开发支持PC、移动、PAD多端协同办公的城市轨道交通施工企业工程数字化建设管理系统。该产品通过梳理工地不同类型岗位职责和业务场景，研究提炼适用于工地不同岗位的工作界面；推进将工作计划、工作要求、工作标准、图纸、资料、参考经验根据月、周、日的安排实时推送给每一个现场工作人员；将一线人员的工作信息，工作结果自动采集上传；展开针对性研究，研发自定义化业务流程，旨在强化项目监控管理力度，辅助管理层决策，同时融合BIM技术，促进项目的增产节支和业务的数据互通，同时解决施工项目管理系统应用“最后一公里”的问题。
2.3 城市轨道交通线网级建设管理指挥中心系统
通过指标看板，对项目进度、成本、质量、安全等指标进行宏观管控，以BIM+GIS为数据主要载体，同时结合IoT技术，使现场设备互联互通，进行人材机等各要素管理，实现全业务、全要素、可视化、智能化一张图管理。
3系统功能架构
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平台系统分为PC端、移动端和大屏系统，其中PC端和移动端包含了城市轨道交通建设企业工程数字化建设管理系统和城市轨道交通施工企业工程数字化建设管理系统，大屏系统为城市轨道交通线网级建设管理指挥中心系统，系统兼顾PC端丰富自由的业务内容、移动端便捷化的功能操作以及大屏系统的数据可视化展示效果，在保证数据互通的基础上，多角度加强项目的监控管理力度，辅助管理层决策。
系统基础功能包括综合管理、权限管理、系统管理和模型管理，保障系统基本运行，提供给用户灵活配置；核心功能有进度管理、安全管理、质量管理、合同管理、资料管理等业务模块，是项目管理的核心业务流程模块；其他集成功能包括有视频监控管理、监测设备管理、盾构机管理和穿戴设备管理等智慧工地管理内容，将业务与BIM+GIS、IoT等先进的互联网技术充分融合，为用户提供更加智能、直观、便捷的用户体验。
4平台业务功能
4.1进度管理
施工企业平台用户基于施工企业平台进行工程量清单导入、编制工作任务、任务与模型关联、填写进度计划/实际进度，并发起进度计划审批流程。平台根据预设报表格式生成相应的表单，总包/监理/建设单位管理人员基于建设管理平台进行对施工企业发起的工作任务进行查看，依据工程建设情况实行任务审批。施工企业平台和建设企业平台均可进行查看基于BIM模型的进度展示，并且用户可输出相应的进度报表和计划报表。同时后台可以进行数据分析，根据填报的里程碑时间进度节点，在线网级指挥中心协同以图表的形式展示当前线路和工点的里程牌进度状态。
4.2质量管理
在施工企业平台根据工区分部分项表编制形成质量管理目录树（精确至检验批划分），通过质量管理目录树与模型相互挂接，实现基于模型的质量巡检及质量验收。质量巡检及质量验收发起通过建设企业相关管理人员审核后形成巡检项目列表及验收项目列表，基于项目列表实现待巡检、已巡检、已验收、未验收等项目信息的统计分析，最终在线网级指挥中心系统实现模型及图表的数据展示。
4.3安全管理
在施工企业建设管理系统中上传监测点及风险源等信息，并可与模型进行挂接，形成交互展示。通过系统可实现检测日、周、月、季、年等周期检测报表自动输出，并根据检测内容实现一键输出监测分析报告。通过系统实现风险的分级评估并采取相应的处置措施，当监测数据或风险等级超过预设值时可实现安全预警。各施工标段监测及风险信息在建设企业平台上可实现汇总及统计分析，最终将统计分析结果在线网级建设管理智慧中心系统中进行汇总展示和分级展示。
4.4合同管理
在建设企业平台，以标段为单位进行总包合同、标段合同信息的录入和维护，并管理整个项目的合同管理目录树，施工企业平台从建设企业同步合同管理目录树和标段合同信息。在三维沙盘和二维GIS地图中，施工企业可以将分包合同的支付信息与整个标段的模型进行挂接。
建设过程中需要请款时，在施工企业平台发起支付申请，该支付申请会出现在建设企业平台，由建设企业进行审批，审批完成由财务部门支付后通过支付管理登记支付信息。施工企业收到款项后，在施工企业平台中进行收款登记。
在建设企业和施工企业管理平台中，都具备统计分析功能，建设企业平台从线网和多个标段的角度对合同中各项指标进行统计分析，施工企业从单个标段角度对合同中各项指标进行统计分析。
在线网级指挥中心处，通过多种图表展示多个线路、各个标段的指标。
4.5智慧工地管理
在施工企业建设管理系统中预先录入人员、机械、材料等相关管理数据，通过现场布设的IoT设备进行现场数据的采集，通过有线网或无线网络传输至管理系统并进行数据分析，实现在施工企业建设管理系统中进行展示及相关报表输出。同时将各施工标段所有数据归集至建设企业建设管理系统中进行数据汇总和分析，实现在建设企业建设管理系统报表输出功能，最终将统计分析结果在线网级建设管理智慧中心系统中进行汇总展示和分级展示。
4.6模型管理
模型管理主要是对BIM模型进行轻量化发布，解决模型容量、模型属性、安全加密、版本管理等问题。用户通过在线下对项目模型进行相应的轻量化处理，通过平台实现对模型的发布。其他参与方可通过平台对模型进行查看。
除了在平台上实现对模型的发布以外，模型关联模块还要实现，基于模型关联业务表单和相关属性。用户通过其他功能模型与模型的关联，通过模型可以查看相关的信息，如选中模型某一构件，关联安全隐患表单。
将工程信息模型在线下通过软件进行轻量化发布，施工企业用户，通过平台功能模块对模型进行上传，后台对数据进行分析，在平台上进行展示，并将模型推送给建设企业和线网指挥中心。同时施工企业和建设企业可对模型进行属性关联，并推送至指挥中心。
4.7资料管理
资料管理是集文档数字化和文档多维度查询为一体的工程资料库管理模块，提供包括技术文档、质量文档、管理文档等文档资料的自动归集管理及智能检索查询功能，通过规范的文档管理流程有效提升工程资料管理效率，并能通过权限控制管理文档对不同用户的可见性。
作为建管平台的重要组成部分，资料管理将各参建方移交的图纸、模型、报告、视频、照片等工程资料以电子文件的形式自动分类归集，储存于工程数据中心，由系统实施统一编码管理，对文档进行整理、分类，建立科学合理的文档目录。
各参建方共同进行资料管理，施工企业平台和建设企业平台都具备该功能并实现资料共享。
4.8综合管理
4.8.1工作报表
工作报表涉及项目开展过程中的各种工作周报、月报、工作联系单、会议纪要等各种报表，项目开展过程中。相关用户可进行填报与查询导出，按参与单位又可分为施工报表、监理报表和建设报表等，满足不同参与方在项目建设过程中对质量、安全、进度、合同等各方面的过程把控。
4.8.2公共信息
公共信息针对项目开展过中发布的项目告示、标准、新闻、公告、通知等方面的管理内容的发布，该部分内容为项目通用性文件，各参建单位用户通过该功能模块进行文档查阅和发布。
4.8.3权限管理
通过角色帮助实现用户的权限管理，一个用户可拥有多个角色。从单个用户、角色、部门等多个角度实现权限的管理。
权限分成数据权限和功能权限：数据权限指的是用户对平台中的项目、合同、文件等数据的访问权限；功能权限管理指的是用户对每个模块拥有的增、删、改、查以及其他操作权限，用户具有相应模块的操作权限，才会在菜单栏中看到相应的菜单。
4.9系统管理
系统管理主要实现组织机构、人员信息的管理，以及活跃用户统计、应用操作日志等与业务无关的功能。
5结论
本文以城市轨道交通工程在建设管理过程中的需求为导向，通过研究建立城市轨道交通工程数字化建设管理平台，固化参建各方管理标准、制度、流程，打通各单位信息通道，消除信息孤岛，实现基于工程数字化技术体系的工程建设管理要素和管理组织的集成管理。研发了一系列面向城市轨道交通工程施工建设管理所需的业务模块，内容包括进度管理、质量管理、安全管理、合同管理、智慧工地、资料管理、移动端现场管理、指挥大屏等，涵盖工程建造施工全过程，实现了工程信息统一储存、高效同步共享、保障工程建设过程的精细化管控。
参考文献：
［1］ 刘光武.城市轨道交通BIM 应用研究与实践［M］.北京：中国建筑工业出版社， 2016
［2］中国城市轨道交通协会信息化专业委员会.中国城市轨道交通行业信息化发展蓝皮书2019［R］.2018
作者简介：
姜洪福（1981 -），男，高级工程师，研究方向：BIM应用、工程数字化管理系统