李久林：实现工程建设中数字化管理

北京城建集团总工程师 李久林

李久林：很荣幸大会给我这么一个机会，让我来跟大家分享一下我们自己在工程建设过程中，我们对于数字化建造，或者信息化管理，或者比较热的BIM这样一个话题，我们的想法和我们一些实践。

我们这个集团是一个以工程承包，房地产开发、设计咨询、城轨交通，包括物业和园林绿化等等这些产业为主导的国有建筑企业。如果大家对这个企业还不了解的话，我可以跟大家汇报一下我们的一些代表性工程，包括国家大剧院、首都机场的二号、三号航站楼，国家体育场、鸟巢、奥运村、国家博物馆以及每年的天安门广场的花坛，以及颐和园、天安门城楼的维修，大家能建立一个概念，还是地产开发商，还有股票是关于地坛板块的。我跟大家汇报一下主题是大型复杂建筑工程的数字化建造，从具体工程项目的实践分享一下我们为什么要做这个数字化或者信息化。

从哪儿说起，从鸟巢开始，因为我本人曾经是这个鸟巢工程的总工程师，昆明机场，这几个工程都是我亲自主持的，再分享一下我们对这块的认识和想法。鸟巢这个工程，在座各位都不陌生，看一下他们的构成，预制的混凝土看台，混凝土的框架结构，我们叫一个网形的看台，能农那9万1千观众，外侧是一个大跨度的空间钢结构，在这个钢结构的话，屋顶的上下表面是ETFE和PTFE的模结构，在鸟巢这样一个工程，了解的朋友可能知道，这样工程的建造是有多技术难题需要解决。我们围绕这样一个工程建造，从数字化的角度做了哪些工作，我们主要从如下六个方面。第一个是三维建膜和仿真分析技术，鸟巢这个工程由于它本身的复杂性，它的造型是完全不规则的，应该说没有限行的结构形式，我们设计单位，中国设计研究院在国内建筑行业首次引入了卡迪压这个软件，用于这个工程设计，这个已经成为非常常用的软件了。对于一个承包商来讲，我们原来想法说把设计院的三维模型拿到施工单位使用，发现是有障碍的，在当时的技术条件下和我们人员了解情况上来讲，没有直接利用它来进行钢结构的放样、加工制造，我们采用了一种方法，就是通过样条函数来拟合它的模型，然后再进行。在整个建造过程，鸟巢到底怎么装，先施工什么，后施工什么，以及到每一个构建的安装，是不是需要工装的措施，以及鸟巢钢结构历时一年的时间，温度对它的影响，包括我们说六万平米、一万四千吨钢结构的卸载，我们怎么来卸，所有这些都是经过全面的仿真分析的一个结果。

第二个工厂化的加工，这个加工我们是在前面的模型的基础上通过这个数控机床，大家能看到这个钢板可以加工成任意一个形状，分解开大概有上万个构建，是个旋转对成结构，只有两根一样的，剩下五千根完全不一样。然后它的测量又是通过了工业测量的方法，我们检验它的精度，我们混凝土的看台采用一万四千七百块，完全工厂化加工的。大口径的管道采用的成品的制造系统，为了闭幕式的需要，采用的是移动草坪系统，需要的时候拉到场内。整个的安装用的是20多台的大型机械设备，这个也是非常有代表性的。我们在安装采用了大型设备的塔吊，在机械化安装方面，最有代表性的还是卸载，我们是在一台计算机的控制下，通过156个千斤点同步卸载，我们卸载的最后结果和理论仿真分析结果偏差只在5%。

要保证这样一个大型工程，是编制结构，在建造过程中没有消化任何空间和余地，我们的测控是需要相应的技术手段，采用了三维激光扫描等等这些技术来保证放样的到位。特别是单个的达到了三百多件，有24个口需要对接，采用激光扫描和地面进行虚拟的拼装，把问题消化到地面。在整个鸟巢建造过程中，有356个传感器，监测着整个状态，实现细节化施工，包括方方面面的传感器。直到今天鸟巢还有一套系统对于风雪和地震的特殊情况。这是我们在卸载的过程中一些监测数据，和我们分析的结果对比。

第六个跟大家分享的是我们信息化技术，在鸟巢这样一个工程的建造过程中，我们的政府，因为这是政府管理的工程，对我们建造信息的管理提出非常高的要求，如何满足这种高精度的管理的要求，比如高精度到什么程度，作为总承包商管理到每一块钢板，每一条焊缝和每一个焊工，今天在座有很多同志是搞地产的，或者搞业主单位的，就是你要求你的承包商，你的建造单位要管理到什么精度，我们在鸟巢建设的时候就要达到这样一个精度。所以在这里在这个项目上建设了五个信息化平台系统，包括OA系统，13路的视频监控系统。我们还开发了一个多参与方的一个协同工作，网络平台系统。为了对钢结构进行管理，加工单位都在浙江、江苏，一千六百公里以外了，如何和我们现场进行协同，我们开发了这样一个协同管理系统。最值得和大家分享和汇报的是在这个项目上开发了一个4D管理系统，这样一个系统实现了施工的进度、资源、长度的动态集成管理和可视化的模拟。

应该说鸟巢在这方面的实践，实际上今天在讲BIM，那时候不知道，还没有这个概念，但是我们要做这样一个工作就要满足我们管理的需要，刚才我们讲卡迪亚的建膜、4D，实际上在BIM中，是很重要的一个方面。卡迪亚是3D建膜应用非常普遍的一个软件，鸟巢之后我们又在其他的大型工程上进行了实践。

第一个就是昆明机场，是全国第四大机场，我们把4D施工管理推广到了昆明机场的机电工厂，应该说机场的机电工厂在我们的建筑工程里面它的复杂性是有代表性的，这是我们的一个验票的地方，托运行李的地方的模拟。同时我们已经把它做到了运维系统，今天所使用的有一部分是我们开发的运维系统，这是把BIM和GIS进行了有机的结合。另外开发了一个知识管理平台，为我们进行智慧的方向进行努力。应该说我们昆明机场为什么要做这些东西，一方面我们有了技术储备，我们有这个条件往前走，第二个就是非常偶然的一次机会，是我们在向我们的业主方汇报我们这方面技术积累的时候，他们的总指挥非常感兴趣，说你们这些东西都没跟我们汇报，说赶紧拿过来，我们一起开发，一起研究，当然是在以前工作基础上又做了很多研究工作，所以这个研究成果也获得了科技进步奖。实际上推动这个项目的应用，还是我们的业主单位，是我们的建设指挥部，他们推动这个应用的。而且不仅施工建造中得到应用，在今天也得到应用。

宜家这个项目因为是在大兴那儿，完全由外方投资、管理的项目，将来也是他们持有的物业。这个项目也是在我们商务谈判过程中我们偶然介绍到了这方面的技术积累，非常感兴趣，所以作为我们投标的一个条件，要求总承包商必须完成整个工程的4D系统的建设。在这个过程中，我们除了实现BIM的建膜，那么这个建膜我们发现了五千多个碰撞点我的同事曾经跟我建议，说千万别把五千个都给，给两百个就行了，要不我们怎么能盈利，我觉得我们还是把这些问题及时的反馈，然后把这些问题及时的消化掉。可能很多同志听了前一段王石先生讲万科的例子，2013年151亿的利润，如果把这些变更，把这些错落空缺消化掉可以净增加70个亿，应该说现在的BIM技术为我们提供了这样一个条件和基础。

而且我们把我们的4D系统和项目管理系统，如果你是业主，我们和你的管理系统融合也是完全没有问题的，可以实现数据的双向结合。从鸟巢，从昆明机场等等这些项目的实践，我们已经做到了广域网，另外应用的范围做结构工程到机电工程，到运维为全生命期打下基础，从维度讲，也不光光是4D，是不是5D就好，因为我现在听到有7D、8D，是不是加1D好多少，我觉得咱们更多的还是解决问题为主。

做一个承包商来讲，我们看大型建筑工程的发展趋势和面临的一些问题，我这里列出的是大家相对了解的大型工程非限行化的趋势，我们在座的，如果大家注意到长沙有一个梅溪湖项目，那个形态更复杂，应该说也是建筑工程的发展趋势。如何解决这种非常复杂，非常不规则建筑，精确实现意图，那么需要信息化的支撑。再一个绿色的需求，应该说现在低炭已经成为全社会的工程，怎么成为它的建造，实际也需要信息化的支撑。还有一个是工厂化的趋势，工业化的趋势，同样的鸟巢，之前有一个慕尼黑的体育场，这个我看过，它的钢结构、膜结构除了这些之外，混凝土结构的看台、楼梯、柱子很多都是共享化了，因此它的建造速度更快，也给我们提供了很好的样板。

我们现在面临哪些问题?我个人认为有这么几个方面，一个是我们现在在信息化实践过程中，我们存在的大量的重复建膜，底层数据不同意，参建方之间无法实现信息的共享和协同，到现在为止还是割裂的，设计院的模型不给施工单位，总而言之现在大家是分开了，经常面临着重复的，而且同时做完了东西并不是一致的，而是割裂的。

第二个就是我们工程项目中大量的人才物的信息并没有实现真正的信息化，我们建筑业的信息化一直轰轰烈烈，但是在最基础的信息的录入环节上，我们实际上还是在一个一个表现，给我们工程项目管理人员，这个系统我们要填一个表，项目有一个系统要填，公司来要填，就是大量的重复性的工作，实际上你做这种信息化，还不如把管理人员放上去呢，花大量精力在电脑平台上录入，这是我们现在一个瓶颈的障碍。

还有一点，以项目为载体的这种信息化的建设和应用，应该说它缺乏一种顶层设计和可持续性，一个项目几百万，有的上千万，我们这样一个投资，在这个项目上，我们项目把管理的一个精髓，就是根据项目的需求来组织资源，一旦项目完成以后就解体了，我们这些软硬件投入，尤其信息化建设过程中形成的知识，得不到有效的利润和进一步挖掘，这是我们现在很大的一个问题。

趋势这块，简单谈一下一个不成熟的想法，一个认为BIM出现，它为我们实现建设工程各参与方和我们打通提供一个根本性的基础，我们无论是城市的信息化也好，到了我们建筑本身，就描述不下去了。有了BIM，大家现在了解我这个建筑物可以实现真正的信息化，那么你有了这个东西以后你做智慧城市的建设也好，你真正底层的数据有了。再一个就是我们参与方之间的，说话的基础有了，我们在鸟巢和参与方协同的时候，立足点是以工程建设资料作为我们协调的一个数据基础，怎么办?这个东西，我们需要业主、监理等等这个工程资料是需要存下来的，大家需要签字的，这个东西应该是有意义的，所以以这么一个东西作为协同，今天我们大家知道BIM为我们提供了更好进行分享和协同的一个基础。

第二个综合应用云计算、物联网、大数据等信息华技术向建筑工程智慧建造迈进。

第三个有了BIM以后，加上我们企业信息化系统，特别是现在云等等这些新的现代技术的一个发展，就为我们根据项目的管理的需要，项目的情况进行了信息化管理的资源，特别是实行总部为基础的这种管理，我觉得打下了一个基础，我觉得从长远的看，我们怎么发挥总部在这个经济化管理上面的作用，这块我觉得为我们提供了一个基础。

最后一个，基于互联网思维的商业模式和产业模式的变革，我最近也越来越得到了很多同行他们的一些观点，我也强化了我这个认识，我觉得互联网这个东西对制造业，对我们传统商业的冲击，对我们建筑业，对我们房地产，因为我们房地产同样也是有自己的产品，房要销售出去，我们同样要有产品加服务，我们将来是不是服务的分量更加高等等，我觉得对于一个企业的商业模式，以及对我们的产业模式可能会带来很大的冲击。我想就跟大家分享这么多，