第 1 章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
21 世纪对于我国而言，在科学技术领域上，是赶超世界先进水平的关键时期，信息技术作为科学技术领域发展最快的技术门类之一，其重要作用已受到广泛重视，并成为维护国家安全、增强综合国力的关键所在。党的“十九大”明确指出: “要增强改革创新本领，善于结合实际创造性推动工作，善于运用互联网技术和信息化手段开展工作。”[1]这是在新的历史条件和时代进步背景下，加快我国信息技术发展的重大战略部署。信息化工程已经渗透到人们生产和生活的各个领域。它是当今世界经济社会发展的重要驱动力，信息技术产业是国民经济的战略性、基础性和先导性支柱产业，对于促进社会就业、拉动经济增长、调整产业结构、转变发展方式和维护国家安全具有十分重要的作用。
BIM（Building Information Model）技术是当代大数据环境下，信息技术领域的新宠儿。它不仅是一种应用于工程设计、建造管理、协同工作的数据化工具，还是一种信息化管理建筑工程的理论方法。受到了我国政府的高度重视。住建部《2011-2015 年建筑业信息化发展纲要》中指出：“十二五”期间，基本实现建筑企业信息系统的普及应用，加快建筑信息模型（BIM）、基于网络的协同工作等新技术在工程中的应用。加快推广 BIM、协同设计、移动通讯、无线射频、虚拟现实、5D 项目管理等技术在勘察设计、施工和工程项目管理中的应用，改进传统的生产与管理模式，提升企业的生产效率和管理水平[2]。在此文件的推动下，BIM 技术在全国各地遍地开花，无论是设计院、业主、施工方、咨询单位、监理单位等工程项目的利益相关方都积极投入到了 BIM 技术的学习和使用中，为中国建筑业的发展提供了新鲜血液。该技术是建筑业信息化管理的热门技术，自诞生至今不仅在国内外得到了业界的一致好评，而且近几年在我国政府的大力推广下，也取得了不少骄人的成绩。
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1.2 论文主要研究内容及创新点
1.2.1 主要研究内容
本文主要研究的内容是如何将BIM技术嫁接到信息化工程的全生命周期管理。从有关 BIM 技术的文献综合学习中，可以清晰了解到经过多年实践，已成熟发展的 BIM 技术前瞻性地将实际生产模型与项目进度、成本有效地结合起来，提出了项目工程的 5D 模型管理。此技术在建筑工程管理方面有了实用的解决措施和灵活的处理方案。但目前的研究成果基本都停留在了建筑项目管理上，是否可以将这一成功的管理模式推广到企业、行业，乃至跨行业的管理上呢？是否可以利用建筑上的 5D 模型，对其他产业的工程如信息化工程，也建立类似的 5D 模型，实现跨领域应用呢？本文的研究内容就是从理论和实际上，对以上问题进行深入地探讨。
1.2.2 研究重点和难点
1.2.2.1 研究重点
重点 1：如何应用 BIM 技术实现信息化工程的全生命周期管理
通过对传统管理工作分解（WBS）和采用 BIM 技术的工作分解的比对，突显 BIM 技术参与信息化项目全生命周期管理的优势，达到项目持续改善的卓越管理。详细说明 BIM 技术渗透到信息化工程建设初期、实施期和运维期多个阶段的主要作用和功能表现[36]。
重点 2：实证研究中，以项目的一个核心环节（移动式二次供水监测装置研发）为例说明管理实施过程中遇到了哪些困难和解决方法。包括移动式二次供水监测装置的 CAD 图纸如何转换成 3D 模型，如何在此模型基础上增加进度、成本等维度。如何通过模拟冲突，修改设计模型，如何持续跟踪设备使用效果，形成设备改进方案。
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第 2 章 利用 BIM 技术管理信息化工程的必要性和可行性分析
2.1 利用 BIM 技术管理信息化工程的必要性分析
2.1.1 信息化工程的特点
信息化工程是根据用户需求，优选各种技术和产品进行设计和开发，将各个分离的“信息孤岛”连接成一个完整、可靠、经济和有效的整体，并使之能彼此协调工作，发挥整体效益，达到整体优化效果的高新科技工程。
《2015-2020 年中国信息化行业现状调研分析与发展趋势预测报告》针对当前信息化行业发展面临的机遇与威胁，提出了信息化行业发展投资及战略建议。在该报告中，明确指出中国企业需要加大“两化融合”，即中国信息化与工业化融合。而提升两化融合的有效途径之一就是通过管控一体化推动企业提升管理精细化程度[40]。这将是信息化工程发展的新机遇也是新挑战。
典型的信息化工程具有如下特点：
1）目标不明确性，往往在项目设计阶段无法确定具体工程量清单； 2）需求变化频繁、复杂； 3）智力密集型劳动； 4）设计团队组织结构庞大、分工详细； 5）设计人员专业化、高素质； 6）涉及诸多承包商和软、硬件产品； 7）各级承包商分布在各地，相互联系复杂； 8）工程集成中需自主研发大量软硬件系统； 9）项目生命期较短； 10）通常采用大量新技术，技术含金量高，翻新快； 11）工程成果往往是为客户量身定制，不具有复制性。 12）使用情况复杂，售后服务要求高。
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2.2 利用 BIM 技术管理信息化工程的可行性分析
2.2.1 BIM 技术的特性
BIM 是建筑信息模型（building information model）的简称，是以工程中的相关信息数据作为依据建立起来的建筑模型。它包含信息化模型、模型创新、建筑项目管理三个层次。具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图五大优点，在工程策划、建设、运营的全生命周期过程中实现信息的共享和传递，使得工程技术人员、管理人员对各种信息做出正确的理解和有效的应对，在提高工程效率、节约成本、缩短工期等各方面发挥重要作用。
2011 年，王珺在《BIM 理念及 BIM 软件在建设项目中的应用研究》一文中总结了 BIM 技术的内涵是基于公共标准化协同作业的共享数据化模型。BIM 既是模型结果，更是过程。作为模型结果，BIM 兼具物理特性和功能特性；作为过程，BIM 是对于工程进行设计、施工、运行维护的一种新型过程方法。BIM 不是某一个物体或某一个软件，它是一种管理具有众多不确定因素的项目施工过程的人为措施[43]。
2.2.1.2 BIM 技术的要素
1）BIM 的信息载体
BIM 参数模型的维度是在传统 3D 模型（长+宽+高）的基础上，增加了进度、成本、质量、风险等维度。目前，应用比较广泛的是 4D 或 5D 模型，但实际可以根据项目需要，将 BIM 参数扩展到 N 维度。BIM 参数模型的多维度特性将项目的经济性、舒适性及可持续性发展提高到了一个新的层次。
2）BIM 的主要特征
参数化建模是 BIM 逐渐从 CAD 中脱颖而出的鲜明特征。当前，能够驱动模型生成的参数不再局限于几何参数和拓扑参数，已经扩展到材料、性能、行为等属于拟建对象的属性，参数化建模的另一个发展方向是由固定的参数向变量化方向发展。
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第 3 章 实现信息化工程全生命周期管理的理论框架 ......................... 35
3.1 利用 BIM 技术实现信息化工程量 3D 建模 ............................. 35
3.2 利用 BIM 技术实现信息化工程量的智能计算 .......................... 36
第 4 章 实证研究——二次供水大数据监控平台工程管理 ........................ 44
4.1 二次供水大数据监控平台开发与应用示范工程概述 ............................... 44
4.1.1 工程目标分解 ......................... 45
4.1.2 工程全生命周期的工作任务分解 ........................... 46
第 5 章 总结与展望 ................................... 62
5.1 主要结论 ................................... 62
5.2 今后展望 ............................... 62
第 4 章 实证研究——二次供水大数据监控平台工程管理
4.1 二次供水大数据监控平台开发与应用示范工程概述
二次供水大数据监控平台开发与应用示范工程隶属于“十三五”国家水体污染控制与治理重大专项“太浦河金泽水源地水质安全保障综合示范”任务，是针对上海市居民二次供水水质监管薄弱环节开发的一套应用示范工程。该项目总投资 3000 万，其中用于移动式二次供水水质监管装置研制费用为 200 万。项目建设期 1 年，自 2017 年 12 月开工至 2018 年 12 月竣工，目前项目处于运维期。
工程目标：形成二次供水水质监管信息化平台并进行集成示范，协助保障示范区龙头水水质达标，示范区和推广应用区受益人口不少于 1000 万人，用户龙头水质达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）
工程内容
1. 移动式二次供水水质监管装置研制
依据国家二次供水水质监测标准和相关地方标准，构建可移动、多模块、多参数二次供水水质在线监测设备。
2. 示范区二次供水水质监管信息化平台应用
结合西南五区二次供水改造，集成扩建覆盖西南五区的二次供水水质监管信息化平台； 在市供水处原有的中心城区居民住宅二
