8月26号上午,何威来北京出差,行程安排得很紧,我们没有约正式的饭局,在一家Casolife 咖啡厅简单喝了口茶,聊了两个小时。
何威是业主方,他在华润置地酒店旅游与健康事业部做 BIM 负责人,这次我俩聊的话题,是他深度参与的成都大运会体育公园项目,今年刚刚拿到龙图杯综合组一等奖,而报奖这件事本身,也是他们作为业主方主导的。
跟何威这次聊天,我非常关注的一件事是:在一个冲龙图杯一等奖的项目里,业主方到底看中哪些BIM应用?业主方主导的BIM,和其他项目又有什么不一样的地方?
两个小时聊天结束,何威急着要赶回深圳,我们都觉得意犹未尽,他又邀请我观看了一个月后由数字工程认证联盟主办的「思想午餐」对话栏目 。这次对话栏目的参与方有中国建筑标准设计研究院副总建筑师魏来、华润置地酒店旅游与健康事业部副总经理刘德建,还有参与这个项目的设计公司、软件公司、施工单位等负责人,以及邀请我参加的何威,讨论的内容是这次获奖项目中甲方深度参与的一部分内容。
经过这两次的交流和倾听,我在这个项目里捞出了不少值得思考和探索的点,今天分以下几个方向和你聊:
这次申报龙图杯奖的项目是成都大运会体育公园,它是第31届世界大学生运动会的比赛场馆,也是由多个项目组合而成的综合项目。
其中一座体育场、三个比赛场馆和一个图书馆是华润置地与成都市政府签约代建,还有一个配套的木棉花酒店,是华润置地自建、自持的酒店项目。
需要重点强调一下,咱们今天要聊的内容,绝对不是获奖的项目案例分析,更不是龙图杯报奖指南。
一个报奖光是PPT就有上百页,这个项目还是多个场馆结合在一起的,BIM应用点有几十个,从基础的多专业建模、管线综合、总平布置、钢结构深化、吊装模拟,到进阶的安全模拟分析、成本管理、造价管理、装配式施工、VR与AR应用、3D打印、无人机倾斜摄影、智慧工地等等,在这个项目里都有体现。
比如主体育场顶部的「太阳神鸟」图案,是由12540块彩釉玻璃组成,所有玻璃都是用GH生成尺寸,每一块的尺寸都不一样。为了让一万多块玻璃零失误拼装成功,他们利用三维扫描仪采集现场点云数据,用放线机器人控制安装尺寸,也利用参数化设计实现了材料全过程线上管理,这一个应用点聊起来就挺壮观的。
不过,如果把这些内容一股脑地罗列到一篇内容里,恐怕哪个点都说不透,所以今天的内容还是会跳过这些应用点,挑出几个我们认为比较有启发的方向,展开跟你聊一聊,不仅谈谈用了什么技术,也要说说为什么要用这个技术。
同时,我们也把关注的视野从分散的几个项目,集中到华润置地自建自营的木棉花酒店。
大运会原本定下的时间是2021年8月,木棉花酒店从 2019年11月开挖,到2021年4月精装竣工验收,仅 17 个月的建设周期,这样的项目工期是一天都不能拖的。一般来说类似的项目标准时间是 30 多个月,这个项目比同类规模酒店项目的建设周期短了将近一半。
一般咱们都说,项目时间太紧了,没时间用 BIM,而这个恰恰是一个反例——正因为时间太紧,所以才必须用 BIM 实现进度可控。甚至我们下面要说的一系列操作,都源自于项目对工期的超高要求。
但是,用BIM出图比用CAD要慢,这可不是喊几句口号就能消除的时间成本。这里多出来的时间,一定有其他地方省下了更多时间。
为了达成这个目的,他们做了哪些工作,不做哪些工作?这是今天要破的第一个迷。
华润置地在做这个项目之前,已经有了一些积累,从 2018 年开始就把 BIM 应用到项目中,从最早的深圳罗湖木棉花酒店,再到北京新机场项目,主要是点状的尝试,没有实现全链条的BIM应用。在这个项目里,他们是第一次从设计到施工再到物业管理,把 BIM 全链条地用起来。
木棉花酒店项目和其他项目相比,有个很大的不同:它用于现场的BIM模型是出在正式施工图之前的。
以往他们的项目做BIM,都是施工图出来之后再建模,或者模型与图纸并行,等有了施工图再施工。但对于这个项目的建设周期来说,这么做是来不及的,BIM不仅帮不上忙,还会拖慢周期。
所以,当木棉花酒店的室内方案设计单位拿出扩初方案的时候,他们马上就开始了 BIM 建模工作,模型完成之后先做方案渲染。
这个阶段的渲染不是为了美观好看,而是联合施工单位一起,把项目准备采购的材料的真实材质,扫描进来做渲染,并且集合所有顾问的力量去评审和讨论材质、灯光的问题,渲染也只在这个阶段才做,后面绝不会再浪费施工单位的人力去做渲染动画。
大家没有意见之后,再报领导去确认方案。效果确认之后,所有精装图纸直接从模型导出,交到施工方手里。因为设计的材料都已经直接反映到效果上,实际施工的时候变更会很少。
这里面业主方很激进的一个做法,就是精装现场按BIM模型导出的图施工,而不是按正式蓝图施工,整体的施工时间不等报审,现场施工和报批是同步推进的事情。
但要知道,图纸无论有多少错,它可是盖着章有法律效应的,而模型一旦出错,或者模型没错、现场土建产生了施工误差,后面一系列的动作就都是错的了,那没有签字盖章的模型,谁来为错误负责?
对于这个项目来说,点云扫描不是众多应用点中凑数的一个,而是在整个项目的顺利推进中起到了灵魂的作用。
原来各个专业的图纸到现场施工的时候,出现不匹配的问题很常见,而这个项目的重点就是每一层施工完之后都要做土建点云扫描,把现场所有的土建结构尺寸数据全部收集回来跟模型去对,然后手工调整模型。
出现现场与模型不一致的情况要和设计方案单位对,如果设计单位没有意见,就按模型来调整新方案,如果不能调整方案,就需要拆改现场。
这样一个模型,就作为一个基底,其余全部专业都基于它去做进一步的调整。最终项目的土建、机电和精装模型合到一起,就是一个确实能指导施工的模型了。
在模型与现场一致的前提下,施工单位基于模型,把材料拆分下单,所有的瓷砖和木饰面没有现场加工的,都是工厂加工,直到现场安装。
实际上,木棉花酒店深化设计的过程,就是 BIM 建模的过程,BIM 是辅助深化设计工程师完成本职的工作,在专业角度上来说它被弱化了,这两条线没有互相脱离。
接下来,在施工安装的时候,怎样保证现场与模型一致,这是个和点云扫描逆向的过程——放样机器人。
以前的项目,工人用的是人工的五步放线法,拿着皮尺量,本身就存在误差,在把大空间拆分成若干小空间的时候,又会因为人为操作不稳定再次出现误差。
现在他们用的是放样机器人来放线,基于现场定位标靶坐标系,导出BIM放样控制点文件。首先机器本身的精度就比手工测量要高,更重要的是这种方式可以重复、可以检验,这次是这样做的,下一次重复同样的步骤都能实现精准的复制,实现数据从模型到现场的精确可控。
通过点云扫描和放样机器人这两个技术,与BIM建模、真实材质渲染的结合,他们分别实现了三步操作:
这样,在基层施工的同时,面层的材料下单工作是完全可以开展的,相当于把审图跟现场结合的时间给抢到了。
举个例子,之前正常做宴会厅,大量的铝板和不锈钢不能在现场切割,而现场的钢结构做完之后会有伸缩变形,这些变更是不会落实在最终的施工图里的,所以不仅要等图纸,还要等现场施工测量完才能给金属材料下单,整个时间要七八个月。
而这个项目里,因为有了点云扫描加BIM模型的校审,工厂直接拿着模型去生产,生产材料的时间和现场施工的时间几乎是同步的,再依靠放样机器人,实现现场安装零偏差。
实际上,对于材料厂来说,加工师傅其实看着有尺寸信息的三维图更好加工,他不需要经过审批签字的那个二维图纸,甚至有的工人拿到图纸还要自己翻成三维模型。
从这个角度看,有一些传统规定是落后于时代的,而只有作为项目主导的甲方,才能在一定程度打破这种传统。
当几个技术分别能落地应用的时候,就会在意想不到的地方产生新的化学反应——当然,每个技术都不能有明显的短板,这个新反应才会显现出来。
在木棉花酒店里,这个化学反应就是大幅度的户型优化。
华润置地以前做酒店或者住宅都存在一个问题,每个房间的部件尺寸都不一致,这给生产效率和成本带来了很大的负面影响。总结起来有三个原因:
➤ 首先,因为建筑设计本身的原因,比如之前建造的北京新机场项目,因为扎哈的双曲线设计,导致400多间酒店房间全都不一样。
➤ 其次,因为主体结构本身的施工误差在图纸上不体现,提前测量规划也不太现实,只能是做到哪一步再临时修改。
➤ 最后,施工现场做精装的尺寸也是不可控的,基本上现场做出来差个三五公分也就那样了,业主管不了。
很多时候现场做出来有误差,到底是主体结构的问题还是二次结构的问题,前面没法预测,到了后面因为没有依据,也很难说清楚,也不可能让精装单位给拆了重新装,时间和成本就在这个过程中浪费了。
你看,这几个问题,正好可以用点云调模型、BIM深化设计、放样机器人施工来解决。
木棉花酒店一共有三百多间客房,楼层设计是波浪形的,所以在设计阶段每个客房都是不一样的尺寸,这一层管道和下一层的位置很可能对应不上,房间里又有大量的斜梁,施工时偏差个零点几度就能差出十几公分去,房间的异形会导致管井、精装和机电等专业施工非常困难。
于是,户型标准化就又是一个省钱、省时间的发力点了。
这件事华润已经在之前的几个项目做了技术积累,当时北京新机场项目就把400多个户型优化成40多个户型。这次的木棉花酒店项目,他们还是在BIM模型上做了大量的尺寸调整,把351间客房优化到33个标准尺寸。
首先是把所有房间尺寸尽量统一到一个标准尺寸,实在无法统一的,把异型的尺寸放到卫生间等不太重要的区域,把大片区标准化,这样,对应房间的机电管道、饰面、隔断、镜子等等,就都能最大可能地优化工厂的批量加工、生产和安装。
设计团队在户型优化的过程中,会根据现场实际的土建尺寸做一遍调整,把已经存在的误差吃掉,给施工单位做参考。正式安装之前,则是由精装的施工队伍针对尺寸、节点和排版再次进行深化,然后再到现场放线。
比如有些房间的镜子是严丝合缝卡在两个隔断之间的,必须要在隔断安装好之后,现场测量尺寸才敢去生产这面镜子,前后要耽误一个多月。而户型标准化工作完成之后,再结合现场点云扫描和基于BIM的机器人放线,就可以精确控制镜子的尺寸,在隔断施工前就完成镜子的下料定制。
以前他们做的项目,基本上现场都是人等材料,这个木棉花酒店算是第一个材料等人的项目。人工成本省了,材料损耗低了,整个工期也快了,这些都是实打实的价值输出。
当我们看一个案例项目的时候,总会看里面用了某某技术,达成了某某成果,但如果我们回到项目的开始,它真实的逻辑应该是:谁主张用什么技术,为什么要用起来,其他人怎样配合?
华润置地作为甲方,认为BIM不是一个BIM中心、几个工程师就能推进的事情,而是要让设计方、施工方、甲方设计管理部、工程管理部等部门里具备BIM能力的人都参与进来。
而要让所有人的工作形成合力,就需要一个属于甲方自己的平台。
华润置地从2018年就开始研发自己的平台,第一版做出来并不算成功,很多数据都是凌乱的,没有标准化的数据模式,到了2019年又重新写了一年,才有了现在的成果。
它是把所有参建方全都集成进来的统一平台,从华润总部,到项目业主,再到设计方、施工方,都在里面基于BIM统一工作。底层是通过解析几种主流建模软件的格式,生成一个结构化的数据集,再通过轻量化的三维引擎,在应用层面把数据展示出去。
平台研发的一个重点是轻量化引擎,因为项目上需要全员配合用BIM,但成本上考虑不可能给所有人买一台高配电脑,而且对于大部分人来说,并不需要打开建模软件。
木棉花酒店里光是室内设计的图纸就有70多个版本,用传统方式管理起来会特别乱。平台首先带来显而易见的好处是,所有文件都在同一个地方管理,不会出现图纸版本不一样的问题。任何一方上传了资料,所有人都会收到通知,不会出现有人不知道资料更新这件事,能否看到相关的资料取决于每一方的不同权限。
整个项目会涉及到六十多个专业,一套图纸需要很多人去审核,审核的流程本身就很花时间。以前大家全凭想象去确认设计意图,审起来还是比较痛苦的。现在可以通过平台实现多专业协同,不仅是不同专业的设计之间,也可以和其他参建方进行信息交流。
基于模型的轻量化图形和远程协作,只是平台的基本功能,华润置地的平台没有止步于此,而是进入了编码这个深水区,用更精确的手段来操盘整个项目的进行。
他们基于国标GBT51269做了一套企业BIM的分类和编码标准,主要改进了表14(元素)、表15(工作成果)、表30(建筑产品)三张表,在建模的时候就把整套编码体系嵌进去。
因为项目中有Revit、Sketchup等多种软件参与,华润没有选择万达建立族库的形式来输入编码,而是先做数据库,再通过授码器,以插件的形式把编码写到模型构件里。
这里面对国标编码表最重要的改进,是结合港式的清单算法,把编码从一层改为了两个层级。和国标清单算法区别在于港式清单是全费用清单,包含人材机、管理费、利润、规费、税金等全费用,任何一个工作都是通过材料费加人工费形成一个工作内容,最终的量可以基于模型,通过编码完整地体现出来。
因为华润一直不用定额,用的是清单制发标,施工单位依据清单来报价,所以BIM与编码可以在平台里起到核心的作用,模型的工程量可以衡量模型本身的质量,并且进一步作为一切工作质量的保障体系。
拿精装专业来说,传统的装修,最简单的墙面就是一个白色的石材,没有BIM的时候,即便设计用其他三维软件做了效果图用的模型,但现场到底需要多少材料、需要订购多少片板、成本多少、损耗多少、利润多少,都是负责人对着厚厚的一本图纸,一点一点查、一点一点算的。
这项工作一般都是连夜加班做,往往负责人对图纸的理解和计算的水平,就决定了这个项目未来的成本控不控得住,利润够不够。
华润开发的这套系统,模型里面都有了材料信息,点击一个白色的石材,可以把整个酒店里所有这个编号的石材全都单独显示出来,然后就可以一键导出,所有材料都在一张表格体现。
导出的时候,表中的大项和小项已经按区域列出来了,精装施工单位拿着这个成果去跟材料商谈,材料用量的多少大家很清楚,供应商也能根据现场用量多少、库存多少来报价,也能很大程度避免因为后期尺寸变化的退换货扯皮。
在施工的后期,对于材料的定制需求也比较多,一个酒店大堂里有不锈钢、木材、石材等材料,很多设计阶段没有考虑的材料分层问题,在BIM深化设计的时候就考虑怎样把这些定制材料合理拆分,把不同材料的尺寸用量发给不同的供应商。
对于施工方来说,那些工艺复杂、材料昂贵的地方,并不担心材料商报高价,只要事先能说清楚,该拆分的地方拆分明白,后期不要变更扯皮,成本就可控。
进度计划方面,平台也是通过编码表直接生成进度计划,它和原来编完计划再挂接信息到模型上的方式不一样,是通过定制后的编码表格,把轻量化之后模型的量全都提到平台上来控制。
华润根据以往的酒店建设经验,建立了一个标准功效库,根据平台里上报的每一道工序的工人数,可以得到一个基本天数,最终汇总看工期能不能满足要求,如果不行,就回到模型上去做调整,通过这样的流程来得到一个包含机械和人工的施工进度计划。
最终的进度计划、模型和工程量三者是互相挂钩的,在平台上点击进度计划的条目,相应的模型构件会高亮,相应的量也会显示出来。
这里BOX给你总结一下,华润置地的平台,轻量化协同是最直接的功能,编码是底层支撑,工程量是串起整个项目控制的枢纽。
有人说,一个项目BIM做的好,最大的受益者是甲方。
对华润置地来说,让所有参与方用BIM、上平台,核心就是要实现两个目的:短期让项目可控、长期服务于运营。
➤ 短期项目可控,就是把原来线下的管理模式线上化了。
比如施工日报,以前线下的时候都要施工单位填写,然后发到甲方的微信群,而现在是基于计划条目,施工方直接在线上填施工日报,所有人在平台里都可以看今天的施工是什么进度。
以前的施工日报可能到了甲方项目部就截止了,现在他们在总部也能直接看到不同项目施工的具体状况,可以跟计划做对比,甚至可以在长期的项目积累中找到更优的方案。
再比如问题追踪,以前施工和甲方没有一个发现问题和解决问题的闭环过程,而现在通过平台,甲方和监理可以把发现的问题分配给施工方,施工整改处理完之后再由甲方和监理确认,这才算是问题闭环了。同样施工单位也能发现设计的问题、关联移交单位的问题,通过一系列的分配和确认实现闭环。
➤ 长期服务运维,则是让数据积累下来,发挥更长远的价值。
平台只是数据的容器,想要发挥价值,业主方从一开始就需要明确知道数据的不同功能。
以前的图纸和表格,在项目结束之后都是躺在硬盘里、不可复用的沉默数据。所以在这个项目里,华润置地一方面要求施工最终提交的数据必须真实,另一方面自己也要做数据清洗。
平台中的每一个构件都有自己的编码信息,实际使用的时候根据这些编码信息给数据做筛查归类标签,不同标签的数据分别进入业务平台、项目管理平台,最后当建造过程完成之后,这些数据会再经历一轮清洗,打包进入运维管理平台。
建筑本身的运行维护,需要大量的设备数据。建筑维护是一个长期的事,设备损坏、更换,都需要相关的数据。
比如,就在木棉花酒店交付之前,酒吧有一块弧形的石材损坏了,他们直接在平台里调取这块石材的编号,对应的尺寸、位置和联系方式都有,他们只要给厂商打个电话,厂商也不需要重新到现场测量,直接按照系统里的规格重新生产一块就可以了。
短期来看,些数据本身可以存储在一张表格里,不用平台也能找得到,但将来施工方离开了,不再对项目负责了,甚至业主方的人员也更换了,那时候能够把相关数据和三维空间直观地关联到一起,快速让新的负责人找到数据,就显得很有价值了。
此外,这些数据还会与IoT数据结合,进入到华润自己的酒店运维系统,所有酒店项目的EHS、能效能耗、资产都能实现集中管理,这些IoT设备都是在施工阶段安装完毕,现场实际位置与模型位置一一对应。
除了酒店设施的运维,在面向酒店客户的运营方面,华润置地也做了很多相关的研发工作。比如人脸识别自动开电梯、用微信当钥匙开门、客房电视音响的智能联动等优化体验的服务,还可以把用户的消费习惯等数据存储下来做精准用户画像,提升长期的定制服务能力。不过这部分动作和BIM本身的关联性不高,这里就不展开多说了。
总体上来说,很多运营工作并不是非要有BIM模型不可,不过BIM是一个衔接建设和运维的开端,也是保证运维基准数据准确的手段。这反过来也要求甲方从源头开始就控制每个环节的数据是准确的,任何一个环节的脱节都会导致最终的数据是废的。
那这个控制有没有成本?当然有,而且成本还不低。怎样让这个成本值回票价?就是要在建设过程中产生我们前面说到的所有价值和收益。
另外,数据还有一个隐性价值,是这几年才被一些相对高端的甲方所关注的toG服务。拿这次的项目来说,在成都推进智慧城市的大背景下,华润集团与成都市政府签订了协议,整个东安湖项目的所有数据会移交到成都智慧城市大脑中,而政府会在这个项目的代建协议中给华润置地很多政策优惠和扶持。
聊天的时候何威和我说,有些项目甲方并不清楚用BIM到底做什么,也不管合作单位具体怎么用,只是为了评奖,让参建方堆各种应用点,这样给合作方额外带来很多工作量,怨声载道是一方面,关键是出不了有用的东西。
而华润置地作为甲方,所做的事叫做 BEP(BIM execution plan)。从一开始制定编码、平台和建模标准的时候,就对 BIM 的效益做好预判,要用 BIM 干什么、达到什么样的程度,从一开始就做好了详细的计划,不当甩手掌柜。
整个模型和信息的生产,要严格遵照一个标准化的流程,从建模工作开始的那一刻,每一个尺寸、每一条信息都有它将来明确的去处。
另外,在「用BIM」这个前提下,不让参与方各自重新造轮子。
很多项目都是设计出一个模型,算量出一个模型,施工再出N个模型,而木棉花酒店是一个模型从设计到施工再到算量,所有人都在这个平台里一点点去深化,互相传递信息。
这里的「互相」两个字很重要。作为业主方,华润置地不希望信息单向传递、一次性使用,算量做完深化,信息要回到平台给施工,施工做完深化,信息要回到平台给运营,这样才能最大程度减少重复建模工作,让流程不在任何一个地方「断」掉。
再比如,华润置地并不要求各施工方做基于BIM的施工模拟,因为这件事本身就要牵扯到关联单位的变数、设计方案的变更等等问题,各家自己去做的话,基本上很难保证按模拟施工,还会浪费很多人力。
同样的精力,不如省下来在业主方的平台里、按照多方配合制定的整体计划,每一方的BIM工作量变少,整体效果反倒更好。
一个项目从上到下百十家企业,整体的「BIM环境」,决定了这个项目最终BIM应用的质量。大家都能认可这样的工作环境,都去关注新的协作方式,慢慢的才能发展出稳定的合作模式。
何威说,工程项目的降本提效,只是甲方的目的之一,甲方更重要的角色是新规则和玩法的促进者。
一个项目的BIM要用好,不是单纯地往下施压,逼着所有人用,那样一定会「上有政策、下有对策」,而是要让所有的参与方从自己的需求出发,比如业主方的需求是缩短工期、提高质量,设计方的需求是节省画图人员、提升设计质量,施工单位有自己的成本和质量需求。
而面对这些需求,业主方要站在全局来思考事情,因为一旦过分关注于某一个环节,比如方案设计或是现场施工,就会发现有些技术投入很高,但短期内有没有太大收益,大家都会站在自己的角度不愿意去做多余的工作。
像是我们前面说到的,现场基于BIM模型施工和图纸报审过程同步进行,再比如基于模型量控制项目预算和进度,这些都必须是甲方主导、各方配合才可能实现的事儿。
同时,通过模型和信息的共享,很多企业和员工是不需要重复生产信息的,他们只要进入这个环境,按照规则使用信息就好,甚至都不需要建任何模型。
有趣的是,当甲方主导一个项目全面使用了BIM之后,所有参建方都会发现自己在里面获益了。每一方都在其他人做的「多余」工作中得到了好处,这是个一加一大于二的过程。
拿施工方来说,项目盈利是最起码的要求,原本施工和甲方是一对长期的博弈关系,施工方最希望项目不可控,才能在灰色地带赚取利润,可甲方也不傻,就拼命压缩不可控的空间,反倒是搞得大家都很难受。既然现在做了BIM,就要在材料可控、工期可控、拆改可控这几个方向上争取最大的利益。
木棉花酒店的精装施工方,通过平台和编码的支持,对供应商的控制能力大大增强,光是材料成本就节省了10%到15%,这可是实打实的利润。
业主方在项目中占主导地位,这不假,而想让事情推进得更顺利,让计划更完美地执行,「共赢」这个听起来有点虚的口号,确实是摆在新技术时代所有业主面前的一个大课题。
那天在咖啡厅聊到最后,何威和我讲了一个很有趣的洞见。他说,从工程的角度来看,中国的业主大体上分为三类。
一种很像是政府单位,主营业务不在建设方面,也不是很懂,他们只关注成本计划和工期,只要乙方能按照成本准时交付,业主对建设的过程不太关心。
另外一类业主是一些大型地产商,比如华润、万科、龙湖,他们有很强的设计和施工管理能力,同时也会积极接触新技术来深度介入工程项目管理。
第三类业主是像万达、恒大这样的业主,他们的特点是深度介入设计流程,用高度标准化的设计来实现项目的高周转和高复用。
目前地产的黄金二十年已经过去了,甲方面临着管理层面的数字化转型,不同类型的业主,在面对数字化转型这件事做出的选择也不一样。未来的乙方服务的甲方不一样,在BIM和数字化方面要做好的准备也会有很大区别。
今天的分享就到这里了,希望能给你带来一些启发和思考,有态度,有深度,BIMBOX,咱们下次见!
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模型是一切的基础,这模型精度也是高得离谱