基于大数据架构的全过程工程咨询项目管理平台

【摘要】本文针对全过程工程咨询这一业务模式，提出了新一代工程项目智能管理平台的功能和架构。平台基于项目全过程管理的要求，通过数据管理技术，将不同专业的图纸、模型、三维扫描数据、工程管理数据、文档进行高效的组织。基于大数据平台的数据分析技术，实现工程项目进度、质量、安全等的优化管理。我们的产品原型证明通过新型平台，可以连通从设计到施工交付的数据，在项目中深入利用BIM模型的价值，同时为工程项目参与各方提供可靠的信息，使得系统的事务处理效率得到显著提高。未来可通过多项目的数据集成和分析，并结合自动化运维技术，为工程项目全生命周期价值最大化创造条件。

【关键词】BIM;IFC;全过程工程咨询;大数据

全过程工程咨询是指承接建设方的项目整体委托，对项目从可研、规划设计、采购、施工到最终交付的各个阶段进行把关，确保项目的进度、质量和成本得到有效管理，实现项目投资回报的最大化的模式。相比传统的建设模式，全过程工程咨询具有专业性强、责任明确、项目跟踪有效控制、协调方便等优点，已经在越来越多的大型项目上广泛采用，也是现阶段国家力推的工程项目建设模式之一［1］。

作为全过程咨询单位，不仅需要跟踪施工进度并对工程的各类问题进行处理，同时其服务还包括了可行性研究阶段，在设计施工阶段进行整体协调，并一直支持项目交付甚至运维。全过程咨询单位与施工单位如总包的工作差异，还体现在管理的信息类型不同和管理方式不同。相比总包和其它施工单位，全过程咨询单位更多的是需要对工程进度、费用等主要节点进行把控，并组织协调多方合作解决问题，收集包括监理工程文档、各类资料以确保项目整体有序高效开展。

近年来，随着施工技术的发展，施工管理信息化系统已经逐步得到了应用［2-5］。特别是一些管理单位在信息化系统中融入BIM技术，实现了可视化和现场协调能力的提升。另一方面，市场上的产品对于BIM技术的应用局限在土建算量，进度跟踪等几个方面。由于系统框架的限制，当前信息化系统没有从整体上去进行全过程工程项目的数据采集和管理，这导致了信息和数据的分散和隔离，也限制了管理的深度和灵活性。对于全过程咨询单位，相比工程人员、物料库存等，更重要的是提升对工程项目的把控能力，实现如进度实时调整，基于BIM模型的统计和分析，提高效率等，这些均需要对信息化系统进行有针对的架构重建和开发。

本文提出新一代的全过程工程咨询平台，以数据信息采集为手段，利用最新的信息化技术，将BIM模型、GIS、电子文档、图纸、现场数据进行融合，实现以上管理目标。平台利用数据仓库技术和分布式存储的大数据技术，将多个项目的BIM模型整合在一个统一平台上，形成一个图纸和模型的整体系统，并结合3DGIS技术形成大规模多项目展示能力。通过组织过的BIM数据库索引，去连接现场图片、三维扫描数据、文档信息等，实现综合管理和自动化分析的功能。针对国家标准和国际工业基础类数据标准，对BIM模型进行数据提取，实现了数据的深入利用，为工程项目实时的调优和问题解决提供依据，以支持工程建设项目管理向智能化转型。

本文第二部分说明了全过程工程咨询平台的主要模块和其功能;第三部分说明了核心的图纸和BIM模型管理协同功能模块;第四部分说明了平台对多种来源数据的集成，以及基于云管理框架下，实现关键的项目进度、质量、安全、费用等的管理;第五部分对平台在实际工程项目中的应用进行了说明，并通过评测证明了平台的数据管理能力优势;第六部分对全文进行了总结。

全过程工程咨询平台的功能模块主要包括微服务基础架构、BIM+GIS大数据仓库、一体化项目管理、内容管理等。以下分别说明其内容，重点与现有的施工管理系统进行比较，突出其技术方案特点和主要优势。

1.1微服务基础架构

全过程工程咨询的工作覆盖了从可研、设计、施工、竣工交付的各个阶段。传统的方法是采用一台或几台服务器，运行相应的软件。对于大量项目涉及到的多家参与单位，数据量不断增加，给服务器管理和资源管理带来了不便。基于目前的云计算模式，我们实现了可承载海量数据的软件平台，结合底层的数据库管理技术，可以灵活、有效地配置不同阶段的工具和系统服务。如图1所示，整个系统功能被分解为BIM+GIS数据平台、项目管理、内容服务三大模块，其中每一模块内部又由多个功能子模块组成。通过微服务标准化端口访问将这些功能连接在一起，不同项目、不同阶段的用户可以灵活采用。相比一般的云计算虚拟机，以微服务模式启动的功能以秒级计算，同时为高可用、可扩展性提供了良好的支持［6-7］。

1.2BIM+3DGIS模型数据仓库

BIM模型在工程项目管理中起到关键的作用，是工程数据的核心。传统的BIM模型应用主要土建算量、可视化、质量安全定位等，数据层面的管理能力较弱。全过程工程咨询平台采用国家BIM标准、参考国际上通行的IFC标准实现对构件数据的解析［8］，从而将工程BIM构件的各类信息，尺寸、材料、性能、安装位置等信息进行关联和整合，实现模型的查询、抽