摘要：随着BIM、物联网、大数据、人工智能等新技术的不断涌现，对建筑企业来说，数字化转型是必然的要求和趋势。为适应行业转型，快速跨入数字化建造新格局，中建三局第二建设工程有限责任公司锚定产业化格局动向，准确从体系管理方面出发，探索一条适用于公司数字化建造创新发展的新

随着BIM、物联网、大数据、人工智能等新技术的不断涌现，对建筑企业来说，数字化转型是必然的要求和趋势。为适应行业转型，快速跨入数字化建造新格局，中建三局第二建设工程有限责任公司锚定产业化格局动向，准确从体系管理方面出发，探索一条适用于公司数字化建造创新发展的新思路，即数字化建造“4+1”管理体系——BIM建模标准体系、深化设计与制图标准体系、机电工程测量体系、物流一体化装配体系及后服务智能运维管理服务平台。

数字化建造从建筑产业化角度分解为初步设计、深化设计、构件生产、物流运输、现场施工、物业运维等多个阶段应用点；数字化建造的实现需要生产系统、技术系统和管理系统的技术集成。本报告从管理系统角度阐述，数字化建造“4+1”管理体系的内涵、如何构建，以及这一管理体系能够给建筑行业带来哪些新突破。

企业简介

中建三局第二建设工程有限责任公司于1954年在重庆成立，目前总部设在武汉，是世界500强企业——中国建筑工程总公司的重要成员。成立69年来，公司建功三线、立足荆楚、扬名特区、誉满华夏、远征海外，经历了服从计划经济建设、探索企业经营承包、投身市场经济浪潮、转型升级跨越发展四个阶段，现已成长为注册资本13.5亿元、固定资产净值8.26亿元、深耕国内国外两个市场的国有骨干建筑企业，拥有投资、建设、运营全产业链能力。

公司现有建筑工程施工总承包特级资质，市政公用工程施工总承包特级资质，机电工程、电力工程施工总承包壹级资质，石油化工工程施工总承包二级资质，钢结构、城市及道路照明、建筑幕墙、电子与智能化、输变电、古建筑、消防设施、防水防腐保温、建筑装修装饰、环保、建筑机电安装、地基基础、隧道、桥梁及起重设备安装工程专业承包一级资质；市政行业、建筑行业（建筑工程、人防工程）甲级设计资质，拥有完整的资质体系。

中建三局二公司累计获得60项鲁班（国优奖），9项工程获评詹天佑奖；20项中国钢结构金奖，获国家级科学技术奖2项，获省部级科学技术奖80项；获国家专利420项，其中发明专利88项；获国家级工法15项，56项200米以上超高层建筑（其中11项300米以上），通过国家高新技术企业认定，多次获评全国五一劳动奖状、全国文明单位、全国建筑业AAA级信用企业等荣誉。

中建三局二公司坚持建造、投资“两轮”驱动发展战略，参与城市建设，开发品质楼盘，业务布局涵盖投资开发（地产开发、建造融资、持有运营）、工程建设（房屋建筑、基础设施建设）、勘察设计、新业务（新基建、绿色建造、智慧建造、水务环保）等板块，市场遍布全国31个省（自治区、直辖市），海外在建工程遍及巴基斯坦、越南、阿联酋等11个国家。

一、数字化建造“4+1”管理体系实施背景

（一）响应国家数字化战略部署

近年来，BIM技术和云计算、大数据、物联网、移动与互联网、人工智能等数字技术无缝衔接，与施工业务深度融合，企业全面开启数字化战略之路迫在眉睫。在建筑全生命周期着重整合以BIM为核心的工程数字化技术与工程咨询能力的背景下，中建三局二公司找准定位，致力成为提供包括平台、数据、咨询、研产在内的数字化整体解决方案，即成为提供建筑全过程数据管理服务和高端数字化产品的行业领先企业，这也是建筑企业顺应国家数字化战略转型的必由之路。

（二）实现企业战略转型升级

随着国内建筑市场的转型发展和品质升级，传统的机电市场竞争日趋激烈，市场承载力日渐饱和。但在高科技和金融行业中，大量的数据库、能源中心、金融数据中心、大数据存储处理中心的建设市场体量巨大且迅猛增长，而这些高端业主期待企业能以革命性的施工技术高效快速地完成机房的建造，由此数字化建造应运而生，并在当今的高端建筑中扮演着非常重要的角色。高端业主对数字化建造既有需求也有要求，部件生产工厂化、工艺流程标准化、现场施工装配化已成为行业发展的必然趋势。数字化建造技术、高精度测量技术、工厂化预制技术、机械化装配技术是机电施工企业必须打造的核心竞争力。

另一方面，围绕以“低碳经济、智慧城市、幸福生活”为总体目标的商业运营板块，节能与运营成本控制已是高端业主的刚需，通过建设专业化、智能化、实时在线运维管理系统提高维护效率、降低运维成本、监督系统维护工作、评估系统运行绩效、优化系统设计和保障系统持续良好运行，从而提供具有针对性和科学性的运行维护服务解决方案也成为建筑企业的转型必由之路。

数字化建造，按照大工业生产方式改造建筑业，使之逐步从手工业生产转向社会化大生产，实现发展的基本途径是建筑标准化、构配件生产工厂化、施工机械化和组织管理科学化，并逐步采用现代科学技术的新成果，以提高劳动生产率、加快建设速度、降低工程成本、提高工程质量，实现企业的全面转型升级。

（三）提高企业精细化运营水平

建筑在面对数字化建造的概念时，由原来的单一性和简单性逐渐发展为复合性和复杂性。数字化建造作为一种新的设计与建造方法，是实现传统建构思想走向未来的手段，能推动整个建筑范式的革命性变化。自承接2013年深圳平安金融中心项目开始，中建三局二公司即开启了探索数字化建造理念之路，随后以深圳华润总部大楼项目为典型案例开启智慧运维管理服务，用科技助力建筑，走在中国建筑行业数字化建造的前沿。

近几年，许多项目在数字化建造方面持有“碎片化”的研发与实践，未充分挖掘“数字信息”在流程上、操作上、效果上的连贯性应用方法和管理要求，未固化形成适合企业应用的一整套全过程数字化建造管理体系。因此，如何在现有储备经验的基础上，运用机电工程数字化“4+1”管理体系，深入实施并全面开展全过程数字化建造并推广应用，从技术管理上保障企业生产经营稳健运行，全面提升企业精细化运营水平和核心竞争力，具有很强的必要性和紧迫性。

二、数字化建造“4+1”管理体系实施内涵和主要做法

机电工程数字化“4+1”管理体系，具体指依托“BIM建模标准体系、深化设计与制图标准体系、机电工程测量体系、物流一体化装配体系”，实现“BIM智慧运维管理”的平台服务。下面将详细介绍“4+1”管理体系的详细内容，明确各板块实行的方法和执行标准，提出一种整体上解决数字化建造在建筑行业落实的痛点和难点，致力为企业数字化建造储备雄厚基础。

图1 数字化建造“4+1”管理体系介绍

（一）BIM建模管理体系

BIM建模是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对工程项目设施实体与功能特性数字化表达的一种方式。

数字化BIM建模可以在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行数据共享和传递，方便工程技术人员对各种建筑信息的正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方主体提供协同工作基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。具体内容如下：

1.管线快速建模

管线建模需要先翻模，即利用Revit软件将各专业CAD图纸内容进行复刻。第一步CAD文件的处理；第二步结合项目的层高及轴线，在Revit软件中建立对应标高和轴网；第三步链接CAD图纸至Revit导入；第四步管线进行识别转化，可利用插件一键识别实现管线快速转化，翻模完成后遵循规范要求及布管原则进行管线路由综合调整进行后续建模工作。

2.族构件创建与应用

管线建模路线调整基本完成后，进行设备及管道附件的添加。当物资信息不全时，可从Revit导入族类型及市场族库平台载入对应族模型。

3.构建标准建模样板

在建立模型前，需对模型文件的项目参数、楼层平面、管路系统、管路类型、管路管件配置、过滤器等进行统一设置，设置完成后项目工程师根据此文件进行模型的建立、综合排布、出图等，即样板文件，可通过传递项目标准的方式将现有机电样板标准传递到新的Revit新项目中。

（二）完善深化设计与制图标准管理体系

目前，很多项目在前期土建施工主体阶段，机电需配合预留预埋，需要设计对应的专业图、综合图、土建配合预留预埋图等。在深化设计阶段深度研发适合不同形式机房布置，以达到施工精细、预制装配美观一体化的目标。具体内容如下：

1.深化设计

业优化图→综合管线及剖面图→机电要求土建配合预留预埋图→竖井综合图→设备参数校核及设备选型→机房深化综合图→土建配合条件图→大样图、细节详图—专业系统图。

2.图纸部分

深化图纸包括综合管线图和剖面图、设备运输线路图、综合留洞图、土建配合条件图、机房深化综合图、管井综合图、专业优化图、施工作业图、支、吊架平面布置图、大样图、细节详图、专业系统图、精装修点位图等。

3.校核计算部分

负责校核机电各专业材料设备参数，如校核水泵扬程、流量，风机风压、风量，管道管径，风管截面，电缆截面等等，完善原设计预留部分的设计或深化设计，如配合预留精装区、厨房等的深化设计，根据校核计算结果进行设备材料选型。

4.统一出图

BIM模型深化设计完成后，需要将BIM模型转化为可打印的二维图纸，以便准确地向现场施工人员传递深化模型意图。为完整地将BIM模型信息传递到CAD图纸，我们需要对BIM模型内的视图比例、过滤器、标注样式、文字样式等进行统一调整。

将调整完的BIM综合模型视图复制，专门用于导出CAD，可将该视图称为CSD视图。将CSD视图的比例进行调整（一般设置为1:100或者1:150）。在过滤器内，按照业主或其他约定系统颜色要求对各系统颜色进行修改，并去除填充色。

公司同步自主开发了Prefab city专项分段设计软件，可以按照规则进行预制分段软件快速导出规范施工图纸。

（三）测量管理体系

从土建单位主体结构施工开始，确定核心机房及平面楼层基准测量点及轴网，施工过程中不断完善测量参考点，至机电工程施工开始，基于技术方案及测量基准的确定，探索出一套完整的测量标准，制定各类配合土建结构预留预埋标准，指导新开项目支架底座及起重吊钩预留预埋同步土建一次结构施工，管道套管同步土建二次结构施工，为快速精准现场装配提供基础。具体内容如下：

1.预制测量

采用工厂化预制，提供良好的生产条件，提高产品的生产精度和生产效率，在厂区实现批量化生产，改进预制测量工艺工法，如采用自动化机械保证加工精度，辅助配有专业的测量人员，持激光水平仪，测距仪、卷尺等测量工具，严格把控每一道工序流程，复核测量每一个产品，使得预制生产测量更加标准化、规范化、极大地提高了产品质量。

2.安装测量

利用测量机器人与BIM的结合，将设计坐标、尺寸在施工现场的精确定位，实现设计与施工的无缝连接。

优化施工流程，通过结构复核优化深化设计流程，通过现场精确放样定位优化施工安装流程，通过精确的实测实量检查优化施工验收流程。

3.验收测量

利用测量机器人测量现场实物，将实测数据与设计数据对比，检验安装质量。加强了施工验收过程中实测实量工作，为质量提供可靠保障。

利用测量机器人采集现场实物的坐标数据，通过数据分析检查风管的水平度，直线度，实现现场施工验收，利用现场测绘进行机电管线的验收比传统的验收方法更细致，能够更好地保证施工质量，通过无线网络实现现场验收数据与办公室的传输，确保施工验收过程真实可靠。

充分利用测量管理体系指导机电安装施工，可以实现机电管线的精确放样（精度可确保在±1mm），提升其稳定性与准确性；同时，其高精度的复核与放样工作可以有效发现设计与现场施工冲突，大大降低施工错误与返工的可能性；该施工方法能够减少现场施工人员数量及现场人员作业时间，精准高效地施工，能够减少返工，节约成本，减少资源的浪费。

（四）物流一体化装配管理体系

配送方式采用点对点的配送方式，由场外库房配送至劳务现场的库房，由工程师提交配送单到物资工程师，物资工程师安排库房管理员进行配送，到现场劳务专职的物资管理员签收。定期不间断地进行库房库存的盘点，并在共享平台上实时更新，所有工程师和劳务均可以查询库存情况。场外物流化配送库房的应用，对现场物资资源保障形成了强力支撑，为项目顺利履约夯实基础。具体内容如下：

1.服务机房全生命周期信息编码的插件管理技术

公司自主研发了信息编码的云计算系统，结合RFID物料追溯技术，将每个管道和零部件从画图开始追踪，形成二维码，伴随其加工、校核、运输、吊装、拼装甚至后期的投入使用和维修等全生命过程，实现了终生记录和终生管理的功能，为现场每一个部件建立了生命线，实现了各个环节的零误差衔接，为施工和维护等都提供了便利。

在项目中，成千上万的构件形成了错综复杂的结构关系。为了更好地实现预制生产就需要对BIM模型中的构件进行管理，需要对系统中构件关系进行逻辑梳理，形成逻辑上的上下游结构关系。项目针对此技术难题，对所有构件采用统一的编码管理，首次制定了针对预制加工的编码分类标准。

2.二维码物资供应链及物流配送管理技术

为了实现对构件全过程跟踪管理，企业自主研发了二维码物资供应链追溯系统。该系统平台在总体设计时考虑技术体系的先进性、应用部署的合理性、设备选型的实用性。因此系统采取开发与维护成本相对较低但更偏向于业务逻辑实现的B/S（Browser/Server）架构，即http协议+ERP服务架构。在这种非传统架构下，用户工作界面通过浏览器来呈现业务内容，该平台具有高度的兼容性，可实现在各系统的PDA、各系统的手机、各系统的平板电脑、各系统的PC机跨平台使用。

工厂运用的机电工程构配件工厂数字化制造关键技术中有三项创新点，帮助制造建造机房的过程化繁为简：一是研发基于BIM的机电工程模块标准化设计技术，建立了庞大标准化模块库，机房也可以变成大部分标准模块和少量非标部件。二是开发了机电工程智慧工厂的ERP管理系统，实现构配件智造全周期的信息化管理，机房的每一根部件皆可“一键溯源”。三是研发了诸多智能预制设备，如角度可调管道组对机器人、管道自动焊接机器人、视觉引导激光打标机器人等等，成为拼接机房的“超级助手”。

据统计，应用机电工程构配件工厂数字化制造技术可将施工周期缩短达70%以上，将相同工程量劳动力压降80%以上，废料损耗降低6%以上，能耗降低40%并能集中将污染处理排放。

（五）BIM运维管理体系

建筑BIM运维管理体系是基于BIM模型，将设计、施工、运营、维护各个阶段的信息承接并集于一体，采用物联网整体架构，利用云端服务作为集中管控中心，将建筑运维过程中的各个系统（如安防、消防、物业、自控、能耗、空间等）以BIM模型为载体统一整合，实现人、设备与建筑之间的互联互通，同时结合数据分析、性能分析与模型分析，为建筑的运维提供一个综合性的平台，从而更好地发挥建筑的功能与作用，营造以人为本的活动空间。具体内容如下：

1.实时采集数据

将运营数据信息、空间与位置信息、设备属性信息和运行维护信息，不同专业系统的关联信息等采集到服务器并储存，并将采集到的管件数据加工后，在客户端显示整个系统机组的运行情况，可以拓展到大屏展示整个系统的运营情况。根据集中见识要求，统一画面风格，定制各建筑的管件系统画面，集中展现建筑物能耗情况，包括水、电、风、燃气等维度。

2.系统管理

（1）空间管理

依据空间空置率的计算、人均面积配置、成本核算方案，将现有空间管理模块与BIM的空间定位相关联，形成如会议室管理系统、接待、工位预订等服务工作流程。在线划分空间，可以测量平面的长宽高和面积。

（2）维护维保

依据针对不同业态的维保策略和针对不同设备类型的规范化维保文件，实现自动维保工单派发、轮转、关闭流程。

（3）资产管理

与“空间管理”模块相结合，实现租赁、租金等智能分析；对于设备，实现设备财务上折旧预估，输出净值、现值等数据，用于资产盘点，实现自动提醒设备维护、报废等策略。

（4）自动预警与报警

将收集到的实际运行数据与各类设备预警类型和预警阀值进行比较，发现偏差从而触发预警，实现科学有效的自动预警与报警策略。

3.统计分析功能

对提取的数据进行指标实时分析，对比各子系统（空调、消防、安防等）消耗的能耗，对比不同时间能耗的消耗。通过各类设备能耗与日照（白天/黑夜）、房间温湿度等方面的关系对比分析，调整设备周边的环境，使其能耗最低化。通过设备能耗与运行时间的对比分析，自动计算其运行损耗率，通过损耗率制定维保计划，降低损耗，降低能耗。根据能源分析结果，调整运行策略，设置如白天运行模式、夜间运行模式、节假日模式等。

4.提供设备在线故障预判

通过信息集成，获取每台设备的电机转速、启停时间、实时温度、故障次数等参数。利用这些数据，计算出设备故障间隔时间，以及其在发生故障前的所有特征与数据。通过这些特征数据以及他们之间的联动关系，结合故障时间周期，可以预测所有设备未来发生故障的时间与概率（通过概率数值划分为：高、中、低三个等级的预判）。高级预判：需要立即修理；中级预判：需要在规定时间内修理；低级预判：根据情况适度检查。及时发现，及时排除安全漏洞和隐患。

三、数字化建造“4+1”管理体系实施效果

（一）技术创新成果丰硕

中建三局二公司在数字化建造领域始终坚持“产学研”的发展理念，在核心技术方面，截至2023年6月，参与中建总公司数字化建造大课题编制5项，中建三局数字化建造课题主编4项，获得核心专利技术40余件，软件著作权15项，发表各类业务创新性论文38篇，获得省部级科技进步奖10余项，国际性智能运维管理奖项2项；同时出台了《数字化建造预制加工指导手册V2.0》《专利成果实物转化推广指导手册》《数字化建造部品部件清单V2.0》《机房预制装配体系内部企业定额》等内部规范指导手册。

（二）人才培养梯队显著

在核心人才培养方面，由中建三局技术专家为负责人，打造专业的数字化建造设计团队200余人，形成“老、中、青”三代技术人才梯队。在核心业务方面，依靠技术创新促转型，布局全国性区域数字化建造示范基地，成为企业市场的强大优势。

（三）创新业务持续优化

数字化建造可优化产业链，转变生产模式。通过中建三局二公司近几年积累的“研建”结合成果，从将机房数字化建造的“点”推广到全平面、全系统，推动数字化建模、工厂化预制、物资化配送装配式施工、智能化运维，引领一种全新的建造方式，推动生产方式变革。另外，数字化建造服务于高端项目，专注于数字机房，激活拆改存量市场，延伸价值链，在推广智慧运维平台的基础上，进一步拓展调试及维保业务，布局未来运维业务，必将成为企业以后立足“科技型”建筑市场的重要转折点。

四、数字化建造“4+1”管理体系案例分享

中建三局二公司研发的机电工程构配件工厂数字化制造技术已在全国八个数字化建造加工厂进行推广运用，大幅度提升机电工程的预制加工质量，缩短施工周期，社会效益、环保效益显著。

在深圳华润总部大厦的施工时，华润总部大厦作为一栋近400米高的超高层建筑，制冷机房约732平方米，需要安装4台冷水空调机组和12台空调水泵，传统工艺安装工期至少需要45天。

项目施工团队运用机电数字化建造技术，采用BIM技术将所需要构配件全部拆解并进行1比1建模，使管件精度误差控制在2毫米，并通过二维码对所有配件进行编码识别，为快速装配提供指引，再通过测量机器人对组合构件进行精准空间定位，并通过精细的装配流程和精确到“分钟”的进度计划，不间断48小时作业，将所需要的4348个构配件，全部在工厂预制加工，再像拼图一样进行现场拼装，应用全息扫描、3D模拟等先进技术，用工业化彻底替代了传统手工模式，现场施工仅用48小时就完成了机房的安装，开创了建筑工业化在中央制冷机房安装整体实施的先河。

数字化建造水平大幅提升。自深圳华润总部大厦项目开始，中建三局二公司一直探索数字化建造管理模式，2015年由中国施工企业管理协会组织召开“中建三局二公司深圳平安金融中心项目基于BIM的数字化建造现场观摩交流会”成功举办，公司利用BIM技术在大型制冷机房、空调机房水暖站房整体预制装配，以及支架综合预制、风管厂房预制现场装配等方面进行全方位研究和实施，探索出一套适合国情的预制装配操作流程，形成企业标准化管理模式。据项目数据统计表明，实施数字化建造管理模式后，管理人员下降50%，施工工艺的变革使施工人员下降30%，施工过程废料处理减少25%，测算成本节约至少27%。既推动数字化建造落地实施进程，同时源源不断改进提升建造水平，促使中建三局二公司成为高端机电安装市场的开拓者。

成果创造人：黄正凯、李昌

本成果为中国企业改革发展优秀成果2023（第七届）

来源：澎湃新闻客户端