基于BIM的建筑工程施工质量管理信息集成研究

来源: www.hgzxw.net 作者:vicky 发布时间:2019-11-08 论文字数:68955字
论文编号: sb2019101410321228158 论文语言:中文 论文类型:硕士毕业论文
本文是一篇工程硕士论文,本文以质量管理与信息管理的融合为切入点,分析施工质量管理信息资源与信息活动,构建施工质量管理质量链模型并选取合适链节点,探讨基于BIM的施工质量管理信

1 绪论

1.1 研究背景
随着国民经济的飞速增长,建筑业取得了空前发展,然而在发展的背后,建筑工程质量问题也层出不穷,越来越多的质量事故屡见报端。在建筑业国际化、复杂化发展的今天,传统的质量管理方法已经不能满足新时代下建筑工程施工质量管理的需求,亟需从新的角度出发,用合适的技术、方法提高建筑质量管理效率,以保证建筑质量水平。
1.1.1 建筑工程质量管理水平有待提高 
建筑业在我国经济社会中扮演着重要的角色,改革开放以来,随着我国相关经济制度逐渐趋于完善,建筑行业也取得了前所未有的发展成就。但是在我国建筑业增加值逐年增长的同时,出现了建筑业增加值增速下降的现象,其中建筑工程项目质量问题居高不下是重要原因之一(见图 1-1),同时显现出传统质量管理粗放式管理模式的弊端。正如著名质量管理专家 J.W 朱兰博士所说,21 世纪是质量的世纪[1]。我国建筑工程项目的复杂化、群体化、规模化的发展趋势,使得传统质量管理方法亟需迭代升级以适应建筑业新常态。现阶段工程项目质量管理以结果质量控制为主,以验收质量判定是否合格,忽视了施工过程中人员、信息等其他要素的动态控制,片面的提高成果要求使得质量管理手段的应用缺少科学性与全面性。在建筑业大型化、复杂化、国际化发展的背景下,建筑工程项目质量的有效保证取决于质量管理的理论水平与应用效果,因此需要考虑在新环境下研究行之有效的质量管理方法。

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1.2 问题的提出
在建筑企业追求质量效益集约型增长需求以及建筑业工程信息化研究迫切发展的背景下,建筑业信息化技术手段的科学合理应用将成为下一阶段施工质量管理水平提高的重要途径,但是如何有效协同多项信息化技术手段——BIM、信息集成等,通过对施工质量管理信息的协调管理,以辅助提高施工质量管理水平,将成为关键问题。在对施工质量管理现状分析的基础上,以关键问题为核心,提出以下三个问题: 
(1)信息管理理论如何与质量管理理论融合以指导施工质量管理
质量管理理论是以提高成果质量品质为目标,以满足顾客需求。在该理论基础上考虑从信息角度提高施工质量管理水平,需要得到质量管理理论与信息管理理论以及两个理论融合结果的支持。两种理论的结合也将为具体实例的研究提供更为合理、科学以及全面的视角,为现有水平的提高给出有力依据。因此本文首要学习与研究两大理论体系,从中发现重叠及相适应的部分,探讨如何结合两大理论以指导信息化技术在建筑工程施工质量管理中的实施。
(2)如何把握施工质量流与信息流的耦合关系,以辅助分析和优化施工质量管理
理论融合的结果将提供有效的分析视角,但同时需要考虑在该视角下针对施工质量管理现有问题的发现以及分析方法。传统施工质量管理多从人机料法环等几个方面评估施工质量管理结果的有效性,而从信息角度出发分析的管理方法不足则发生了研究内容的变化。故而本文考虑从质量与信息两者之间的关系入手,讨论如何在统筹施工质量管理过程中的信息流与质量流特性基础上,发现与分析施工质量管理水平的优化方向。
(3)BIM 等信息化手段如何协同应用以提高施工质量管理水平
BIM 作为信息集成平台,为施工阶段各参与方信息集成、共享、协同工作提供平台,辅助和优化质量管理工作。同样信息集成作为信息管理的指导方法辅助各专业信息间的协同管理。但目前施工行业对 BIM 的理解多停留于计算机模型,对信息集成的理解多桎梏于数据库基础的文档存储,这一方面是由于现有研究成果较少切中施工质量管理的要害,使得成果应用多停留于表面而难以深入探讨,另一方面是由于技术难度的限制使得管理研究与技术研究相脱节,难以互相协同发展。这些问题不仅导致事故质量管理未能信息化、数字化、结构化,同时使得施工管理人员较多忽视了以信息流为基础的施工质量管理水平的提升,进而难以推动建筑工程质量的发展。
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2 建筑工程施工质量管理信息研究

2.1 施工质量管理信息特性分析
2.1.1 建筑工程施工质量管理特性分析
建筑工程项目质量管理面向项目各参与方,通过为各方提供建筑工程项目质量领域的专业服务,保证质量目标的实施,进而使得用户满意。建筑工程项目的复杂化带动施工质量管理组织结构关系的复杂化和实施过程的复杂化,施工质量是由多个要素构成,具体表现为“人、机器、材料、方法及环境”,这些要素既具有偶然性又具有系统性,同时在质量复杂系统下各要素协同运作时呈现出个体要素所未曾展现的系统涌现性[78]。在此质量管理理论发展趋势下,以“六西格玛质量概念”作为质量目标的管理理论在质量管理领域引发了对于系统管理、持续改进以及基于信息化的管理方式等方面的思考[79]。在该视角下不难发现,施工阶段作为一个由多个企业、部门、工种以及庞杂的材料等要素在不同制约条件下综合协调、协同配合又相互制约的漫长而复杂的过程,其所涉及范围庞大,包含主体众多,因此在面向施工质量管理研究前,需要明确研究主体,即从本文信息化的角度对“人、机、料、法、环”做细致界定,具体界定内容如下表所示。

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2.2 基于扎根理论的施工质量管理信息体系构建研究
通过上述理论分析可以发现,基于 BIM 的建筑工程施工质量管理信息集成的研究展开始于对施工质量管理信息资源与信息活动的探讨。因此首先需要对施工质量管理信息体系具备清晰、全面的认识,但是通过对文献综述的梳理,我们发现在多数研究中对于施工质量管理信息的划分存在差异,无法提供清晰的理论框架,难以支撑后期研究。因此需要探求一种研究方法,既可以满足对大量施工质量管理信息进行快速挖掘的需求又可以形成科学规范信息体系。而扎根理论(Grounded theory building,GTB)作为一种对质性资料的研究方式,可以基于已有资料和数据构建逐渐完善的理论体系[88]。通常当现存的理论框架不够完善,不能提供清晰的理论体系的时候,就会显示出质化研究的价值。扎根理论的建构是一个系统化并具有探索性的研究过程,通过认知-比较-编码的过程,打开对于某一概念的初始观念,不断发现新的可能性,对获得的数据中相似或相异的例子进行比较和对照,通过编码来显示出一个研究可能的分类状况,在对数据拆分、构念和整合后逐渐形成理论[89]。扎根理论的研究流程如图 2-2 所示。

本文采用扎根理论来分析施工质量管理信息体系与集成需求出于四个方面的考虑:(1)施工质量管理信息目前存在信息体系不够完善,需要更为与时俱进的理论更新,符合扎根理论的“构念形成、详尽阐述及精细改良现有理论”的研究价值和研究目标[91, 94];(2)施工质量管理不同主体、主体间不同层级对于施工质量管理信息内容的看法有较大的差异,需要进行访谈得出研究结果;(3)施工质量管理信息涉及到业主、施工单位等多个项目参与方,同时信息与成本管理、进度管理等管理领域产生的管理信息有大量交集,具有相当的复杂性;(4)施工质量管理信息对于项目各参与方而言,都是保密数据和敏感信息,信息壁垒成为集成管理受阻的主要原因之一。基于现有研究状况、信息获取难易度以及信息内容复杂程度等方面的考虑,以扎根理论为研究手段对现有施工质量管理资料展开质化研究,其主要原因在于扎根理论不同于传统的“假设-演绎”方式,而是从经验资料的基础上构建理论,通过寻找反映系统本质的核心概念,然后完善概念间关系并建构相关的社会理论[92],适合缺乏理论解释或现有理论解释力不足的研究领域,迎合了施工质量管理信息研究目前对于的信息体系具体化以及信息内容完善化的研究需求。
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3 施工质量管理质量链模型构建与分析 ........................... 35
3.1  建筑工程施工阶段质量管理质量链模型构建研究 .......................................... 35
3.2  施工质量链模型质量管理水平评价研究 ............................. 40
3.3  施工质量链模型信息协同度评价研究 ............................. 54
4 基于 BIM 的施工质量管理信息集成方法研究 ......................... 65
4.1  BIM 及信息集成理论 .................................... 65
4.2  基于 BIM 的建筑工程施工质量管理信息集成功能需求分析 ......................... 70
4.3  基于 BIM 的施工质量管理信息集成功能模块研究 ......................................... 76
5 基于 BIM 的建筑工程施工质量管理信息集成应用实证分析 ........................... 103
5.1  项目概况 ............................ 103
5.2  基于 BIM 的施工质量管理组织研究 ............................. 104
5.3  基于 BIM 的建筑工程施工质量管理信息集成具体应用 ............................... 106

5 基于 BIM 的建筑工程施工质量管理信息集成应用实证分析

5.1 项目概况
A 项目为一栋六层厂房,建筑结构形式为钢筋混凝土框架结构,总建筑面积21252 平方米,建筑高度 23.9 米,整个建筑由一个公共过道(共性空间)将各个不同车间,各工种串联起来,组成一栋单体建筑。项目合同工期 730 个日历天,根据现场实际情况构建 BIM 三维模型如下图所示。

本项目工程体量大,工程复杂,部分区域涉及二次设计,利用传统的质量管理方式开展施工质量管理活动,容易造成施工质量管理信息协同困难而产生质量问题,影响工程质量及工期。本项目由于在施工阶段开始时才引入 BIM 技术辅助施工管理,原计划项目制定“黄山杯”等优质工程奖项作为建设工程质量目标,但考虑到已实施部分,因此本项目 BIM 管理工作需要对项目已有各工作制度进行调整,逐步将本文研究成果融入现有施工质量管理体系之中。
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6 结论与展望

6.1 研究结论
本文以施工阶段质量管理为研究对象,从质量管理信息的角度入手,研究施工阶段质量管理的信息体系以及信息流动,构建施工质量链模型的基础上优选施工质量链节点,通过对施工质量管理过程中质量流与信息流耦合作用的把握,讨论基于 BIM 和信息集成手段的优化方法,以期提高施工质量管理水平。本文的主要研究结论如下:
(1)明确了施工质量管理活动信息资源及信息活动
本文以建筑施工质量管理信息的特点为切入点,通过对施工现场的资料文档信息以及专业人员的访谈资料,以扎根理论为研究手段提炼并形成了施工质量管理信息体系。同时在此基础上结合 IDEF0 模型构建了施工质量管理过程中的信息流模型,探讨了施工质量管理过程中的信息资源及信息活动,明确了施工质量管理信息的内在属性。
(2)构建并分析了施工质量管理质量链模型
基于对施工质量管理信息资源及信息活动的把握,结合质量链理论构建了施工质量管理质量链模型。基于此模型,以价值工程思想为指导,从施工质量管理水平和信息协同程度两个层面对各链节点综合评价,择优选取了合适施工质量链节点,为 BIM 等信息技术的优化研究提供着力点。
(3)提出基于 BIM 的施工质量管理信息集成方法
在 BIM 理论和信息集成理论的指导下,以施工质量链模型为研究对象,分析已选节点信息流动的共性并形成信息集成需求,在此基础上结合数据挖掘、软件二次开发等手段,设计施工质量管理信息的存储与检索、指导信息管理、施工质量数据记录以及质量交互信息管理等几个功能模块的应用思路并研究其实现关键技术,以优化各节点施工质量管理信息协同程度,提高施工质量管理水平。
参考文献(略)

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