钢结构全生命周期信息化管理应用（一等奖）

中建钢构有限公司华中大区 

前言

中建钢构有限公司（下称“中建钢构”）是中国建筑股份有限公司旗下集研发、设计、制作、安装、检测业务一体化发展的大型全产业链钢结构专业集团,是国家高新技术企业,是国家建筑钢结构工程制作、安装定点企业和中国建筑金属结构协会副会长单位，经营区域覆盖全国27个省、自治区、直辖市，并进入了港澳、南亚、中东、北非市场。创造了国内钢结构施工史上“最早”（深圳发展中心大厦）、“最高”（上海环球金融中心）、“最大”（中央电视台新台址主楼）、“最快”（广州国际金融中心）的业绩。

面对新形势，中建钢构正按照“产业一体化、产品多元化、业务国际化”和“区域化、标准化、信息化”的发展思路，向着打造全球最具竞争力钢结构产业集团的企业目标而不懈努力。

一、选题理由

1.钢结构行业现状

近年来，国内的钢结构建筑业取得了突飞猛进的发展，钢结构建筑如雨后春笋般不断涌现。武汉中心、绿地中心、天河机场、世茂龙湾等一系列钢结构建筑在江城耸立，钢结构正以其绿色、环保、低碳、抗震等诸多优势加速替代传统建筑工程产品。

2.企业管理存在的问题

目前，设计与施工等领域的从业人员面临的主要问题有两个：一是信息共享，二是协同作业。建筑工程的设计、施工与运行维护过程中信息应用交换不及时、不准确的问题造成了大量人力物力的浪费，这一现象已经在过去几十年内的无数工程项目中深刻地反映了出来。虽然已经引入了计算机信息技术对工程项目进行辅助管理，但由于各辅助软件之间无法实现数据的共享，软件之间无法相互服务，使得信息脱节、重复工作量巨大，影响了项目各参与方、各专业之间的协作效率和质量。钢结构全生命周期信息化管理的核心价值之一就是解决了工程信息共享问题。

当前，国内的钢结构加工企业大多沿用传统的钢结构制作管理模式和工艺。传统的钢结构制作管理，主要依托于会议、函件、检查等方式，存在信息未能有效共享，部分管理部门职责划分不清，交叉管理和重复统计时有发生，出现问题后相互推诿责任，车间工人劳动效率量化管理程度不高等诸多弊端。往往会出现天天统计仍然难免疏漏，辛苦工作仍然效率不高，频繁检查仍然车间管控力度不高的尴尬局面。与汽车、船舶等其他制造行业相比，传统的钢结构制作管理集成化程度不高，这就制约着钢结构加工行业的产能和效益，制约着钢结构制作的产业化发展，要改变现状，就要革新管理模式，并结合设备改造与工艺革新，不断提高钢结构制作的智能化管理水平，加快产业升级的步伐。

为满足钢结构行业信息化管理的发展需要，以及对钢结构项目管理模式进行优化升级，中建钢构以BIM技术作为突破口来提升企业的管理水平，在钢结构设计、采购、制作、安装全过程中运用信息化手段进行管理，从而解决在钢结构建造全过程中工程各方在信息共享和协同工作方面的问题。

3.钢结构全生命周期信息化管理的研究意义

钢结构全生命周期信息化管理的应用，将使当前钢结构建造进入综合信息化管理模式，在建造全过程中依托信息管理平台，各职能部门更加高效的进行协同作业与信息交互，实现了产业管理方式的跨越式发展。

从现实意义来看，迅猛发展钢结构建筑业迫使制作、安装向自动化、工业化、信息化、集成化的方向发展，钢结构工程绿色、低碳和节能的优势，将逐步替代传统的混凝土、砌体等结构形式。由于传统管理模式难以满足钢结构行业发展的规模与需求，这就促使我们必须进行信息化技术研究与管理技术创新，创造核心价值。

从长远意义来看，国内外建筑市场非常广阔，同时我国建筑施工企业的整体创新能力还有待加强，这就需要保持不断开拓创新的思维，不断吸取其他相关行业的思路和经验，加快整个建筑工程行业信息化、工业化的发展步伐。

从发展趋势上看，在钢结构企业实施建筑钢结构信息化管理模式的应用和发展，依托全生命周期信息化管理，提高生产效率，增强项目管控力度，是提高钢结构工程的智能化管理水平、加快产业升级步伐的关键举措。

二、成果内涵

三、成果效益

1.钢结构行业现状

近年来，国内的钢结构建筑业取得了突飞猛进的发展，钢结构建筑如雨后春笋般不断涌现。武汉中心、绿地中心、天河机场、世茂龙湾等一系列钢结构建筑在江城耸立，钢结构正以其绿色、环保、低碳、抗震等诸多优势加速替代传统建筑工程产品。

2.企业管理存在的问题

目前，设计与施工等领域的从业人员面临的主要问题有两个：一是信息共享，二是协同作业。建筑工程的设计、施工与运行维护过程中信息应用交换不及时、不准确的问题造成了大量人力物力的浪费，这一现象已经在过去几十年内的无数工程项目中深刻地反映了出来。虽然已经引入了计算机信息技术对工程项目进行辅助管理，但由于各辅助软件之间无法实现数据的共享，软件之间无法相互服务，使得信息脱节、重复工作量巨大，影响了项目各参与方、各专业之间的协作效率和质量。钢结构全生命周期信息化管理的核心价值之一就是解决了工程信息共享问题。

当前，国内的钢结构加工企业大多沿用传统的钢结构制作管理模式和工艺。传统的钢结构制作管理，主要依托于会议、函件、检查等方式，存在信息未能有效共享，部分管理部门职责划分不清，交叉管理和重复统计时有发生，出现问题后相互推诿责任，车间工人劳动效率量化管理程度不高等诸多弊端。往往会出现天天统计仍然难免疏漏，辛苦工作仍然效率不高，频繁检查仍然车间管控力度不高的尴尬局面。与汽车、船舶等其他制造行业相比，传统的钢结构制作管理集成化程度不高，这就制约着钢结构加工行业的产能和效益，制约着钢结构制作的产业化发展，要改变现状，就要革新管理模式，并结合设备改造与工艺革新，不断提高钢结构制作的智能化管理水平，加快产业升级的步伐。

为满足钢结构行业信息化管理的发展需要，以及对钢结构项目管理模式进行优化升级，中建钢构以BIM技术作为突破口来提升企业的管理水平，在钢结构设计、采购、制作、安装全过程中运用信息化手段进行管理，从而解决在钢结构建造全过程中工程各方在信息共享和协同工作方面的问题。

3.钢结构全生命周期信息化管理的研究意义

钢结构全生命周期信息化管理的应用，将使当前钢结构建造进入综合信息化管理模式，在建造全过程中依托信息管理平台，各职能部门更加高效的进行协同作业与信息交互，实现了产业管理方式的跨越式发展。

从现实意义来看，迅猛发展钢结构建筑业迫使制作、安装向自动化、工业化、信息化、集成化的方向发展，钢结构工程绿色、低碳和节能的优势，将逐步替代传统的混凝土、砌体等结构形式。由于传统管理模式难以满足钢结构行业发展的规模与需求，这就促使我们必须进行信息化技术研究与管理技术创新，创造核心价值。

从长远意义来看，国内外建筑市场非常广阔，同时我国建筑施工企业的整体创新能力还有待加强，这就需要保持不断开拓创新的思维，不断吸取其他相关行业的思路和经验，加快整个建筑工程行业信息化、工业化的发展步伐。

从发展趋势上看，在钢结构企业实施建筑钢结构信息化管理模式的应用和发展，依托全生命周期信息化管理，提高生产效率，增强项目管控力度，是提高钢结构工程的智能化管理水平、加快产业升级步伐的关键举措。

1. 钢结构全生命周期信息化管理的应用目标

为满足钢结构行业信息化管理的发展需要，对钢结构项目管理模式进行优化升级，中建钢构通过开发一套适用于钢结构行业的管理软件系统，并通过优化各职能部门的工作职能，从而解决在钢结构建造过程中工程各方在信息集成和共享方面的问题。

2.钢结构信息化管理平台的设计思路

钢结构信息化管理平台以产品工位信息化管理为基础，应用现代物联网数据采集手段，通过打造集成的5D平台，搭建钢结构全生命周期的数字化管理桥梁，最终实现可视化成本及可视化工程进度管理。

管理平台通过创建5D钢结构工程信息模型，将3D结构模型及工程进度、造价等信息整合为一体，在企业设计管理、制造管理、施工管理、物资管理、质量管理等职能部门的管理平台，形成基于建筑信息模型的动态管理系统，同时经审核过程中的循环检查后，设计方、施工项目部及制作厂等可通过管理平台了解项目信息，以进行各自的管理工作，实现钢结构专业工程设计、采购、制造、施工一体化管理，将信息化的管理技术引入钢结构施工行业，可以提高生产效率，增强公司管控力度,实现钢结构企业管理现代化。在钢结构施工管理中应用此管理平台的最大优势可以通过5D模型实时查看施工中所需的各种基础数据，辅助管理层决策的反应速度和精度，对工期与成本做到精细控制。

3.组织机构与职能划分

钢结构管理平台涉及区域公司、制作厂、项目部等10余个机构，分别是：大区信息中心、大区商务部、大区深化设计院、大区生产部、大区物资部、项目部、工厂生产部、工厂工艺部、工厂质检部、工厂仓储部、工厂成本部、生产车间等。各机构职能划分如下表所示。

4.钢结构信息化管理的主要内容

钢结构信息化管理主要包括钢结构深化设计管理、钢结构数字化加工、可视化工程进度及造价管理、信息化资源管理，以及质量管理等。

（1）钢结构深化设计管理

通过在管理平台软件与深化设计软件（主要为Tekla Structures）之间开发数据接口程序，以便快速准确的将钢结构深化设计模型数据直接导入管理平台软件。将深化设计软件（主要为Tekla Structures）生成的零构件清单及其他工程量清单准确无误的导入管理平台软件后，能够为工程预算、核算等提供支持。

（2）钢结构数字化加工

管理平台能够将以项目的模型及结构信息转换为采购、制作、安装信息，并具备工人工时统计的功能，同时将工时数据按照车间或工序进行筛选分析，为人力资源管理提供信息保障。

通过电子标签、3G扫描等先进的数据采集方式实现全生命周期（深化设计、材料采购、构件制作、构件安装）及时有效的信息采集、传递及跟踪；管理平台能够将生产加工信号传递至数控设备，自动的控制车间生产加工。

（3）可视化工程进度管理

管理平台软件实现了工期进度信息的导入和转化，以3D钢结构模型为基础实现零构件加工及安装管控。通过钢结构BIM模型实现项目工期预警和过程纠偏。

（4）可视化工程造价管理

造价可视化管理体现在对具体批次的工程量计算和造价估算方面。管理平台以具体工位为单位添加项目造价计价方式，将施工中涉及的过程费用进行及时归集处理，形成项目具体批次的造价信息，并进行可视化的展现。

（5）信息化资源管理

管理平台能够按项目或类型等方便快捷地筛分、汇总资源信息，同时管理平台软件具备资源需求分析、订单下达、资源接收、存量分析等信息化资源管理功能。

（6）质量管理

管理平台建立了从项目原材料使用到施工各阶段的全过程质量验收体系，实现人工、设备、材料、工艺数据等全过程可追溯管理，通过电子标签全过程的跟踪产品制作与安装质量，确保产品在每一个环节的品质。

5.钢结构全生命周期信息化管理的关键技术创新

为解决钢结构生产管理过程中所面临的信息共享和协同作业的问题，中建钢构开发了两项关键技术，以技术手段提升管理水平。

（1）钢结构产品工位信息化管理技术

产品工位信息化管理技术，是实现钢结构全生命周期信息化管理的关键技术之一，也是研发的难点之一。该技术包括生产过程数据采集技术，数控设备加工信息自动采集技术，以及数据在管理平台软件中的导入、存储及调用的实现方法。

钢结构产品加工工序繁多，零构件流向复杂，很难全程准确跟踪每一零件的加工流向。先进数控设备对零件的加工信息进行自动采集技术在国内应用较少，尚未达到成熟推广阶段。加工过程中采集的各类数据要进入管理平台，必需建立数据通道，同时还要根据数据的种类，对信息进行分类汇总、传输、存储、运算等。

管理平台通过扩大完善钢结构制造工位路线，使工位路线完全覆盖钢结构建造的四个阶段（深化设计、材料采购、构件制作、构件安装），并将每个阶段细化为若干工位，给每个工位指定唯一的工位代码。这样制作厂生产的每一根构件都拥有唯一的工位路线。通过给主要工位配置零构件数据采集设备，当零构件流经某工位时，数据采集设备感应零构件上粘贴的电子标签或直接通过数控设备联网，将建造信息上传至管理平台进行处理，在管理平台内即可呈现零构件的建造信息。

（2）5D建筑信息模型技术

5D建筑信息模型技术是在钢结构3D建筑信息模型基础上，融入“时间进度信息”与“成本造价信息”，形成由3D模型+ 1D进度+ 1D造价的5D建筑信息模型。

5D建筑信息模型集成了工程量信息、工程进度信息、工程造价信息，不仅能统计工程量，还能将建筑构件的3D模型与施工进度的各种工位相链接，动态地模拟施工变化过程，实现进度控制和成本造价的实时监控。

5D建筑信息模型是建筑业信息化技术、虚拟建造技术的核心基础模型，通过5D建筑信息模型，才能实现以“进度控制”、“成本控制”、“质量控制”、“合同管理”、“资源管理”为目标的数字化三控两管项目总控系统。

1.促进建筑行业管理模式变革

管理成果的成功应用对国内整个建筑业产生深远的影响。本成果以五维建筑信息模型为载体，在工程管理中全面替代二维图纸，填补国家《建筑工程信息模型应用统一标准》等技术空白，创新而深刻地改造钢结构工程管理模式，增强项目管控力度，大幅提高生产效率和智能化管理水平，加快产业升级步伐，实现钢结构产业转型升级、工业化发展的目标，实现绿色、低碳和节能的现代化施工方式。

2.提升标准化、精细化管理水平

钢结构全生命周期信息化管理的应用，对钢结构建造的管理的设计、成本、物资、生产、安装等环节的业务流程进行了梳理，制定了标准化的管理规范，优化了原有的工作流程，精细管控每个过程节点，极大的提高了各业务流程的效率与相互间的协作性。

深化建模标准化的实施，避免了建造过程中因标准不统一而产生的沟通成本；生产报表统一格式规范，有效的保障和促进了信息共享，强化了业务协同；5D建筑信息模型全面替代工程二维图纸，实现了可视化算量和精细化计价；可视化管理的应用，能准确、直观地传递项目成本、工期等信息，同时可以实现对工程现场的实时监管，形成各种分析报表，满足不同管理层的需求；工程完工后形成的竣工模型，作为新型工程档案代替传统工程资料档案，为运维阶段提供准确、有效的工程信息。

3.经济效益

（1）优化材料采购及使用，实现了与其它项目的自动化混合排料，控制材料损耗在4%左右，提高了制作厂1％的材料综合利用率，原材料节约费用约4500000元/年。

（2）系统使用后，所有的生产管理流程都已标准化、信息化，减少了对员工的管理培训经费100000元/年。

（3）缩减了80%的材料盘点耗时，降低了30%以上的翻堆找料工作量；建立常备材料库，减少停工等料的情况，提高了项目40%-50%的库存周转率；自动生产相关报表数据，大大节省了设计、采购、制作、安装各环节的沟通时间。（课题负责人：戴立先）

（责任编辑：宋克杰）