基于BIM的建筑工程施工質量管理信息集成研究

來源: www.kurvtpc.cn 作者:vicky 發布時間:2019-11-08 論文字數:68955字
論文編號: sb2019101410321228158 論文語言:中文 論文類型:碩士畢業論文
本文是一篇工程碩士論文,本文以質量管理與信息管理的融合為切入點,分析施工質量管理信息資源與信息活動,構建施工質量管理質量鏈模型并選取合適鏈節點,探討基于BIM的施工質量管理信

1 緒論

1.1 研究背景
隨著國民經濟的飛速增長,建筑業取得了空前發展,然而在發展的背后,建筑工程質量問題也層出不窮,越來越多的質量事故屢見報端。在建筑業國際化、復雜化發展的今天,傳統的質量管理方法已經不能滿足新時代下建筑工程施工質量管理的需求,亟需從新的角度出發,用合適的技術、方法提高建筑質量管理效率,以保證建筑質量水平。
1.1.1 建筑工程質量管理水平有待提高 
建筑業在我國經濟社會中扮演著重要的角色,改革開放以來,隨著我國相關經濟制度逐漸趨于完善,建筑行業也取得了前所未有的發展成就。但是在我國建筑業增加值逐年增長的同時,出現了建筑業增加值增速下降的現象,其中建筑工程項目質量問題居高不下是重要原因之一(見圖 1-1),同時顯現出傳統質量管理粗放式管理模式的弊端。正如著名質量管理專家 J.W 朱蘭博士所說,21 世紀是質量的世紀[1]。我國建筑工程項目的復雜化、群體化、規模化的發展趨勢,使得傳統質量管理方法亟需迭代升級以適應建筑業新常態。現階段工程項目質量管理以結果質量控制為主,以驗收質量判定是否合格,忽視了施工過程中人員、信息等其他要素的動態控制,片面的提高成果要求使得質量管理手段的應用缺少科學性與全面性。在建筑業大型化、復雜化、國際化發展的背景下,建筑工程項目質量的有效保證取決于質量管理的理論水平與應用效果,因此需要考慮在新環境下研究行之有效的質量管理方法。

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1.2 問題的提出
在建筑企業追求質量效益集約型增長需求以及建筑業工程信息化研究迫切發展的背景下,建筑業信息化技術手段的科學合理應用將成為下一階段施工質量管理水平提高的重要途徑,但是如何有效協同多項信息化技術手段——BIM、信息集成等,通過對施工質量管理信息的協調管理,以輔助提高施工質量管理水平,將成為關鍵問題。在對施工質量管理現狀分析的基礎上,以關鍵問題為核心,提出以下三個問題: 
(1)信息管理理論如何與質量管理理論融合以指導施工質量管理
質量管理理論是以提高成果質量品質為目標,以滿足顧客需求。在該理論基礎上考慮從信息角度提高施工質量管理水平,需要得到質量管理理論與信息管理理論以及兩個理論融合結果的支持。兩種理論的結合也將為具體實例的研究提供更為合理、科學以及全面的視角,為現有水平的提高給出有力依據。因此本文首要學習與研究兩大理論體系,從中發現重疊及相適應的部分,探討如何結合兩大理論以指導信息化技術在建筑工程施工質量管理中的實施。
(2)如何把握施工質量流與信息流的耦合關系,以輔助分析和優化施工質量管理
理論融合的結果將提供有效的分析視角,但同時需要考慮在該視角下針對施工質量管理現有問題的發現以及分析方法。傳統施工質量管理多從人機料法環等幾個方面評估施工質量管理結果的有效性,而從信息角度出發分析的管理方法不足則發生了研究內容的變化。故而本文考慮從質量與信息兩者之間的關系入手,討論如何在統籌施工質量管理過程中的信息流與質量流特性基礎上,發現與分析施工質量管理水平的優化方向。
(3)BIM 等信息化手段如何協同應用以提高施工質量管理水平
BIM 作為信息集成平臺,為施工階段各參與方信息集成、共享、協同工作提供平臺,輔助和優化質量管理工作。同樣信息集成作為信息管理的指導方法輔助各專業信息間的協同管理。但目前施工行業對 BIM 的理解多停留于計算機模型,對信息集成的理解多桎梏于數據庫基礎的文檔存儲,這一方面是由于現有研究成果較少切中施工質量管理的要害,使得成果應用多停留于表面而難以深入探討,另一方面是由于技術難度的限制使得管理研究與技術研究相脫節,難以互相協同發展。這些問題不僅導致事故質量管理未能信息化、數字化、結構化,同時使得施工管理人員較多忽視了以信息流為基礎的施工質量管理水平的提升,進而難以推動建筑工程質量的發展。
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2 建筑工程施工質量管理信息研究

2.1 施工質量管理信息特性分析
2.1.1 建筑工程施工質量管理特性分析
建筑工程項目質量管理面向項目各參與方,通過為各方提供建筑工程項目質量領域的專業服務,保證質量目標的實施,進而使得用戶滿意。建筑工程項目的復雜化帶動施工質量管理組織結構關系的復雜化和實施過程的復雜化,施工質量是由多個要素構成,具體表現為“人、機器、材料、方法及環境”,這些要素既具有偶然性又具有系統性,同時在質量復雜系統下各要素協同運作時呈現出個體要素所未曾展現的系統涌現性[78]。在此質量管理理論發展趨勢下,以“六西格瑪質量概念”作為質量目標的管理理論在質量管理領域引發了對于系統管理、持續改進以及基于信息化的管理方式等方面的思考[79]。在該視角下不難發現,施工階段作為一個由多個企業、部門、工種以及龐雜的材料等要素在不同制約條件下綜合協調、協同配合又相互制約的漫長而復雜的過程,其所涉及范圍龐大,包含主體眾多,因此在面向施工質量管理研究前,需要明確研究主體,即從本文信息化的角度對“人、機、料、法、環”做細致界定,具體界定內容如下表所示。

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2.2 基于扎根理論的施工質量管理信息體系構建研究
通過上述理論分析可以發現,基于 BIM 的建筑工程施工質量管理信息集成的研究展開始于對施工質量管理信息資源與信息活動的探討。因此首先需要對施工質量管理信息體系具備清晰、全面的認識,但是通過對文獻綜述的梳理,我們發現在多數研究中對于施工質量管理信息的劃分存在差異,無法提供清晰的理論框架,難以支撐后期研究。因此需要探求一種研究方法,既可以滿足對大量施工質量管理信息進行快速挖掘的需求又可以形成科學規范信息體系。而扎根理論(Grounded theory building,GTB)作為一種對質性資料的研究方式,可以基于已有資料和數據構建逐漸完善的理論體系[88]。通常當現存的理論框架不夠完善,不能提供清晰的理論體系的時候,就會顯示出質化研究的價值。扎根理論的建構是一個系統化并具有探索性的研究過程,通過認知-比較-編碼的過程,打開對于某一概念的初始觀念,不斷發現新的可能性,對獲得的數據中相似或相異的例子進行比較和對照,通過編碼來顯示出一個研究可能的分類狀況,在對數據拆分、構念和整合后逐漸形成理論[89]。扎根理論的研究流程如圖 2-2 所示。

本文采用扎根理論來分析施工質量管理信息體系與集成需求出于四個方面的考慮:(1)施工質量管理信息目前存在信息體系不夠完善,需要更為與時俱進的理論更新,符合扎根理論的“構念形成、詳盡闡述及精細改良現有理論”的研究價值和研究目標[91, 94];(2)施工質量管理不同主體、主體間不同層級對于施工質量管理信息內容的看法有較大的差異,需要進行訪談得出研究結果;(3)施工質量管理信息涉及到業主、施工單位等多個項目參與方,同時信息與成本管理、進度管理等管理領域產生的管理信息有大量交集,具有相當的復雜性;(4)施工質量管理信息對于項目各參與方而言,都是保密數據和敏感信息,信息壁壘成為集成管理受阻的主要原因之一。基于現有研究狀況、信息獲取難易度以及信息內容復雜程度等方面的考慮,以扎根理論為研究手段對現有施工質量管理資料展開質化研究,其主要原因在于扎根理論不同于傳統的“假設-演繹”方式,而是從經驗資料的基礎上構建理論,通過尋找反映系統本質的核心概念,然后完善概念間關系并建構相關的社會理論[92],適合缺乏理論解釋或現有理論解釋力不足的研究領域,迎合了施工質量管理信息研究目前對于的信息體系具體化以及信息內容完善化的研究需求。
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3 施工質量管理質量鏈模型構建與分析 ........................... 35
3.1  建筑工程施工階段質量管理質量鏈模型構建研究 .......................................... 35
3.2  施工質量鏈模型質量管理水平評價研究 ............................. 40
3.3  施工質量鏈模型信息協同度評價研究 ............................. 54
4 基于 BIM 的施工質量管理信息集成方法研究 ......................... 65
4.1  BIM 及信息集成理論 .................................... 65
4.2  基于 BIM 的建筑工程施工質量管理信息集成功能需求分析 ......................... 70
4.3  基于 BIM 的施工質量管理信息集成功能模塊研究 ......................................... 76
5 基于 BIM 的建筑工程施工質量管理信息集成應用實證分析 ........................... 103
5.1  項目概況 ............................ 103
5.2  基于 BIM 的施工質量管理組織研究 ............................. 104
5.3  基于 BIM 的建筑工程施工質量管理信息集成具體應用 ............................... 106

5 基于 BIM 的建筑工程施工質量管理信息集成應用實證分析

5.1 項目概況
A 項目為一棟六層廠房,建筑結構形式為鋼筋混凝土框架結構,總建筑面積21252 平方米,建筑高度 23.9 米,整個建筑由一個公共過道(共性空間)將各個不同車間,各工種串聯起來,組成一棟單體建筑。項目合同工期 730 個日歷天,根據現場實際情況構建 BIM 三維模型如下圖所示。

本項目工程體量大,工程復雜,部分區域涉及二次設計,利用傳統的質量管理方式開展施工質量管理活動,容易造成施工質量管理信息協同困難而產生質量問題,影響工程質量及工期。本項目由于在施工階段開始時才引入 BIM 技術輔助施工管理,原計劃項目制定“黃山杯”等優質工程獎項作為建設工程質量目標,但考慮到已實施部分,因此本項目 BIM 管理工作需要對項目已有各工作制度進行調整,逐步將本文研究成果融入現有施工質量管理體系之中。
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6 結論與展望

6.1 研究結論
本文以施工階段質量管理為研究對象,從質量管理信息的角度入手,研究施工階段質量管理的信息體系以及信息流動,構建施工質量鏈模型的基礎上優選施工質量鏈節點,通過對施工質量管理過程中質量流與信息流耦合作用的把握,討論基于 BIM 和信息集成手段的優化方法,以期提高施工質量管理水平。本文的主要研究結論如下:
(1)明確了施工質量管理活動信息資源及信息活動
本文以建筑施工質量管理信息的特點為切入點,通過對施工現場的資料文檔信息以及專業人員的訪談資料,以扎根理論為研究手段提煉并形成了施工質量管理信息體系。同時在此基礎上結合 IDEF0 模型構建了施工質量管理過程中的信息流模型,探討了施工質量管理過程中的信息資源及信息活動,明確了施工質量管理信息的內在屬性。
(2)構建并分析了施工質量管理質量鏈模型
基于對施工質量管理信息資源及信息活動的把握,結合質量鏈理論構建了施工質量管理質量鏈模型。基于此模型,以價值工程思想為指導,從施工質量管理水平和信息協同程度兩個層面對各鏈節點綜合評價,擇優選取了合適施工質量鏈節點,為 BIM 等信息技術的優化研究提供著力點。
(3)提出基于 BIM 的施工質量管理信息集成方法
在 BIM 理論和信息集成理論的指導下,以施工質量鏈模型為研究對象,分析已選節點信息流動的共性并形成信息集成需求,在此基礎上結合數據挖掘、軟件二次開發等手段,設計施工質量管理信息的存儲與檢索、指導信息管理、施工質量數據記錄以及質量交互信息管理等幾個功能模塊的應用思路并研究其實現關鍵技術,以優化各節點施工質量管理信息協同程度,提高施工質量管理水平。
參考文獻(略)

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