中信工程设计建设有限公司中信数智(武汉)科技有限公司

一、基本情况

（一）案例简介

　　中信智能建造平台是旨在解决建筑行业全产业链高效协同的产业互联网平台，BIM智能构件资源库系统是中信智能建造平台重要组成部分。该系统以统一数据标准将构成建筑物的基本单元(如空调等机电设备)数字化，形成可连接工业生产端的建筑行业标准资源库，从而解决工程建设过程中各阶段产业链割裂、缺少信息共享、缺乏系统性管理和平台支撑的痛点问题，有效提升建筑行业数字化发展水平，推进建筑行业高质量转型发展。

　　图1 BIM智能构件资源库系统示例

（二）申报单位简介

　　中信工程设计建设有限公司成立于2014年9月1日，由中信建筑设计研究总院有限公司和中国市政工程中南设计研究总院有限公司战略重组而成。公司聚焦于新型城镇化和生态文明建设两大领域，为工程项目提供策划、规划、投融资、勘察设计、工程总承包、全过程咨询、运营维护等全过程一体化服务，致力于成为城镇基础设施建设和生态文明领域一揽子解决方案的提供商和行业领导者。

　　中信数智(武汉)科技有限公司成立于2020年11月4日，是中信工程旗下重点科技子公司，是中信智能建造平台的建设者和运营者、中信工程数字化战略转型与科技创新的实施载体。公司致力于构建建筑产业互联网平台与核心生态圈，实现工程建设领域资源高效整合与云化微服务，实现建筑项目全要素、全产业链和全价值链互联互通。公司成立一年以来，汇集各类专业人才，涉及建设工程、互联网通信、软件科技、金融等领域。

二、案例应用场景和技术产品特点

（一）技术方案要点

　　BIM智能构件资源库系统分为：数据层、服务层、数据传输层、应用层4层体系架构(如图2所示)。数据层通过Redis缓存、PostgreSQL数据库、FastDFS文件存储等方式存储构件、设计参数、交易信息、建设数据等结构化和非结构化信息;服务层基于Eureka等微服务组件实现多业务服务的微服务化部署;数据传输层基于网关(Gateway)和Auth鉴权等技术从安全和稳定性方面保障了服务层各业务服务与应用层应用之间的数据传输;应用层以多专业协同设计为出发点、以智能构件库为基础实现了WEB端和桌面端两类应用，WEB端包含了智能构件库、在线招采等门户应用，桌面端包含了PKPM、REVIT等建筑设计客户端。系统架构采用了安全生产网、内部服务网、外部服务网等三网体系结构，实现“网间隔离、网内防护”的统一防护。

　　图2 BIM智能构件资源库系统体系架构

（二）产品特点及创新点

　　1.内置分类编码库，统一构件管理。基于国标《建筑信息模型分类和编码标准》(GB/T51269-2017)，根据我国建筑行业产品划分习惯，新增构件信息表——90表。通过构件分类编码，结合《建筑产品信息系统基础数据规范》(JGJ/T236-2011)和《建设工程工程量清单计价规范》(GB50500-2008)实现几何模型数据与产品基础数据、清单定额等非几何业务数据统一关联，方便不同建设阶段专业技术人员在项目建设过程中快速配置并调用构件数据，完成各阶段业务需求。如图3所示。

　　图3 构件分类编码库

　　2.流程化审核机制，保障入库构件质量。由专业技术人员对上传至平台的构件进行几何表达、参数化、实用性、重复性、信息安全性等多方面审核，做到严格入库管控，确保构件资源质量。如图4所示。

　　图4 审核管理

　　3.建立产品供应商库，打造“买得着”的构件资源库。为智能构件引入真实产品供应商，为每个供应商精心打造宣传页面，可展示企业信息、最新动态、解决方案、商品等内容。采购方可以在网站上获取丰富的供应商及产品信息，进行产品采购方案比选。如图5所示。

　　图5 供应商定制化页面

　　4.基于模型快速算量，辅助造价清单编制。结合第三方BIM算量软件，提取BIM模型数据，形成工程量清单。造价人员通过构件分类编码完善造价属性，与清单定额进行关联，快速生成工程量清单及造价编制文件。通过将BIM技术与清单定额标准相结合，实现了招标采购的周期、成本控制。如图6所示。

　　图6 编制造价清单

　　5.构件招投标线上化，实现工程物资端到采购端。根据招标技术要求(例如：产品参数、投标限额等)智能匹配智能构件库中的产品物资及供应商名录，推动线上招标投标工作。通过智能构件实现端到端采购，改变传统的工程设备材料的多级代理分销方式，形成设备材料供应的直销模式，提高采购效率，透明化招采流程，积累企业信用信息。如图7所示。

　　图7 线上招投标

（三）市场应用情况

　　BIM智能构件资源库系统已在国家网络安全人才与创新基地、清水入江三期项目、某实验室项目中应用并取得明显成效，项目设计变更明显减少，管理效率显著提升，有效节约成本的同时提高了项目数字化水平，成为行业数字化应用典范。

三、案例实施情况

（一）工程项目基本信息

　　国家网络安全人才与创新基地项目位于武汉临空港经济技术开发区，总建筑面积达150万平方米，主要建设内容有公共建筑部分(网络安全学院、网络安全研究院、培训中心、展示中心、发布中心)、国家人才社区、临空港新城道路与地下管廊部分、绿化景观与湿地公园工程部分。项目采用政府与社会资本合作(PPP)方式运作，总投资约101亿元。项目2017年9月启动，截至今日，展示中心、网络安全学院、培训中心陆续投入使用。

（二）应用过程

　　依托中信智能建造平台，BIM智能构件资源库系统贯穿设计、招采、施工、运维四个阶段(全专业数字化设计、招采阶段采购管理、施工阶段建管赋能及施工管理、运维阶段智慧运营)，是网安基地项目全过程数字化运用的基础设施。为网安基地项目减少设计变更、提升管理效率、有效节约成本起到重要作用。如图8所示。

　　图8 产品全局图

　　1.设计阶段全专业数字化设计

　　(1)建筑方案设计。精细化的建筑结构一体化设计，网状结构支撑同时是建筑表皮，满足高品质展厅无柱大跨度的空间要求，形式即功能，美观大气，经济节约。如图9所示。

　　图9 方案设计

　　(2)参数化优化设计。项目双曲面幕墙建设成本和运营成本过高，在不影响整体效果的同时，如何控制造价是设计需要重点考虑的问题。项目以智能构件库系统为支撑，通过构建标准参数化构件，按照视距边缘7米外范围设计要求，优化控制屋面幕墙双曲面构件数量，在最初设计方案基础上，将约1300平方米双曲玻璃优化为单曲玻璃。通过优化，幕墙专项最终节约245.05万元。如图10所示。

　　图10 参数化设计

　　(3)基于BIM的建筑绿色性能分析。依托BIM技术，通过中信智能建造平台多源异构数据处理能力，快速对接第三方分析计算软件，减少为日照、风环境、热环境、声环境等性能指标建模的时间和成本，为建筑性能分析的普及应用提供可能性。如图11所示。

　　图11 建筑性能分析

　　(4)全专业正向设计。智能构件资源库系统可以提供满足全专业BIM正向设计需要的三维可视化表达和二维出图表达的构件。项目采用精细化的结构设计，通过模型细化钢结构节点生成标准构件，通过构件生成加工图纸，直接进行工厂化加工，现场拼装，极大的提高了施工的精度和效率(如图12所示)。基于中信智能建造平台，通过在第三方商业软件商集成智能构件资源库系统插件，实现在线化的机电设计(如图13机电设计1所示)，通过BIM可视化和可协调性，在设计阶段最大程度优化管线走向，减少对建筑美观的影响(如图14机电设计2所示)，避免空间冲突(如图15机电设计3所示)，减少在施工图完成后出现大量项目变更，提高项目建设效率和品质。

　　图12 结构设计

　　图13 机电设计1

　　图14 机电设计2

　　图15 机电设计3

　　(5)标准化成果交付。设计BIM交付物主要分为两个部分：由三维信息模型生成的二维平面图纸和包含设计信息的三维信息化模型。依托BIM智能构件资源库系统，项目交付模型数据标准统一，为项目建造传递更多有效的项目信息，更清晰直观的反映设计和施工意图，提升现场施工的工作效率奠定坚实基础。如图16所示。

　　图16 标准化成果交付

　　2.招采阶段采购管理

　　(1)工程量统计。BIM智能构件资源库系统提供标准统一数据源，结合第三方BIM造价软件快速提取项目工程量，并将工程量清单导入云端平台(注：“织巢鸟”为中信智能建造平台招采子系统模块)，协助项目招采成本控制。如图17和18所示。

　　图17 工程量提取

　　图18 工程量清单导入云端平台

　　(2)基于构件的在线招采。借助BIM智能构件资源库系统，项目管理方完成基于中信智能建造平台的在线招标采购工作。通过将BIM技术与清单定额标准相结合，实现招标采购的周期、成本控制;利用BIM技术产生的实物量清单，结合BIM智能构件和“数智招采系统”，实现基于构件的在线招标采购。“数智招采系统”实现线上招采全流程，系统支持公开招标、邀请招标、竞争性谈判、竞争性磋商、询价采购以及单一来源采购等采购方式，实现招标采购业务线上化管理。采购各节点可管可控，对关键节点信息实现存储、展示、交换和同步;采购全过程留痕可追溯，对业务结果数据和资料进行汇编归档。如图19和20所示。

　　图19 自动读取BIM模型参数及实物量

　　图20 网安基地项目在线招采

　　3.施工阶段建管赋能及施工管理

　　通过智能构件，我们除了将工程信息数字化、在线化，还将对项目资料的管理从文件级深入到构件级，大幅度提升项目管理的综合能力。

　　(1)施工深化设计流程。在设计阶段，通过制定能够用于后续施工深化的建模原则，通过深化设计BIM模型达到施工阶段应用的目的，从而实现高效的信息传递，实现BIM全生命周期应用的价值。如图21所示。

　　图21 施工深化设计流程

　　(2)BIM三维交底及现场安装。基于BIM模型技术交底，有效提高了工作效率以及交底内容的直观性和精确度，施工班组也能很快理解设计方案和施工方案，保证了施工目标的顺利实现。如图22所示。

　　图22 BIM三维交底及现场安装

　　(3)BIM设计与构件生产。利用BIM模型进行钢结构深化设计，通过软件自带功能将所有加工详图(包括布置图、构件图、零件图等)利用三视图原理进行投影、剖面生成深化图纸，图纸上的所有尺寸，包括杆件长度、断面尺寸、杆件相交角度均是在杆件模型上直接投影产生的，通过深化设计产生的加工数据清单，直接导入精密数控加工设备进行加工，保证了构件加工的精密性及安装精度。如图23所示。

　　图23 BIM设计与构件生产

　　(4)基于互联网的EPC管理。利用基于BIM全过程信息模型和智能构件的建管应用进行数据集成，将进度、成本、质量信息进行一体化整合，项目信息基于同一基础模型进行集成、积累和共享，构建虚拟建造和智慧管控体系。如图24所示。

　　图24 基于互联网的EPC管理

　　4.运维阶段智慧运营

　　以“智能+营运”为目标，搭建智慧运维管理系统，进行智能运维管理和数据可视化展示，实现数据的协同，管理的协同，智能运维的协同。包括对设备数据信息标准化、设备编码、各子系统数据集成及调试等工作。智慧运维管理系统实现了智慧运维全覆盖，兼容各类系统，不受制于设备供应商，便于维护拓展，避免重复投资。其包含以下各子系统。如图25所示。

　　图25 运维阶段智慧运营

四、应用成效

（一）为企业或工程项目解决的实际问题

　　BIM智能构件资源库系统为工程项目全流程数据打通、推进数字化管控提供一种新途径，让项目全过程管理逐渐透明化、精细化，让项目数据价值化，有效解决设计过程中各阶段产业链割裂、标准缺失、信息隔绝、管理系统性缺乏等问题，具体体现为：

　　1.让设计可见，依托BIM智能构件资源库形成统一标准，融合BIM技术、信息化技术应用到工程设计过程，真正实现数字化设计和交付。三维可视化与数据的标准化，支撑设计阶段的高效决策，提高设计效率。标准的数据体系有利于数据的向下传递，避免不同阶段信息传递的丢失和断层。

　　2.让管理可控，依托BIM智能构件资源库系统与线上招标采购系统，实现招标采购的精准管控。融合中信智能建造平台开展EPC项目管理，以数字化方式协助EPC方、设计方、施工方、运维方进行全过程管理，突破传统经验决策体系，做到“心中有数”，让管理可控。

　　3.让交付可用，以最终运维为目的开展数字化设计及建设实施，可在前期做好充分沟通，减少阶段过渡时的重复工作量，降低建设成本。并以中信智能建造平台的智能构件为数据载体与信息传递核心，有效保障各阶段交付成果能顺利过渡至下一阶段，实现全流程数据打通，让每个阶段的交付真实可用。

（二）应用效果

　　项目采用“投建营”一体化的建设模式，合作期15年(3年建设期+12年运营维护期)，全社会资本投入。得益于BIM智能构件资源库系统及中信智能建造平台的创新科技模式，项目双曲面幕墙建设成本和运营成本过高的问题得以解决，幕墙专项最终节约245.05万元，整体项目从立项到建成，只用了两年半时间，为国内同类园区高品质、高效率建造提供了经验借鉴。

　　执笔人:

　　中信数智(武汉)科技有限公司(胡继强、王胜明、郑莹)

　　审核专家:

　　陈顺清(奥格科技股份有限公司，董事长、教授级高工)

　　魏来(中国建筑标准设计研究院，副总建筑师)