基于BIM技術的特大型多方協作智慧管理

楊曉毅 李立洪 陸建新 羅世聞 唐新原

（中國建筑股份有限公司，北京 100029）

1 工程概況

1.1 項目簡介

深圳國際會展中心項目位于深圳寶安機場以北、空港新城南部，周邊河道、配套商業、地鐵、市政路、綜合管廊等與會展中心同期開發，施工交通組織、施工部署相互影響。總建筑面積達158 ㎡萬 ，整體建成后，將成為全球第一大會展中心。如圖1所示。

1.2 工程特點和難點

深圳國際會展中心作為超級工程，具有三個顯著特點。

（1）體量大，工期緊。深圳國際會展中心總建筑面積達 158萬㎡，地處臨海灘涂區，淤泥土方的開挖與轉運超過360萬m3，鋼結構安裝量達27萬t。周邊地鐵綜合管網、市政道路等多個項目并行施工；工期僅710天，卻跨兩個臺風雨季施工，跨兩個春節勞動力資源調配。

（2）協同作業難度大。截至目前為止，設計方案修改了6版，施工圖紙修改了12版；土建總包2家、鋼結構總包1家、幕墻分包7家、其他各類專業分包近30家。

（3）資源投入量大。7個工區平行組織施工，用工高峰期，現場勞動力近20 000人，321臺大型機械設備，48臺塔吊同期投入使用，日進場和轉運材料超過15萬t。

圖1 深圳國際會展中心項目效果圖

2 BIM組織與應用環境

2.1 BIM應用目標

編制項目的BIM相關標準，建立施工階段BIM，完成各專項應用，輔助風險識別，提高項目整體管理水平，為工程建設的順利實施提供有力的技術保障，并為后期BIM運維奠定堅實基礎。建立基于BIM的施工管理平臺，實現BIM資源的規范、有序管理，在工程建設全過程對多參與方的BIM應用進行協同管控，提高整體協作效率。

2.2 實施方案

基于BIM技術的特大型多方協作智慧建造管理，是深圳國際會展中心施工管理利器。項目建立了統一標準，以科技手段提升建造管理，打造智慧工地，提高施工各環節的管控水平，優質高效地推進建設目標。

項目開發智慧工地管理平臺，如圖2所示，集成了塔吊防碰撞系統、GPS定位管理系統、物料驗收稱重系統和物料跟蹤系統、質量和安全巡檢系統、多方協同系統，運用了無人機逆向建模和熱感成像技術以及TSP環境監測系統對現場進行智慧管理。項目指揮部以智慧大屏實時動態展示，并與BIM結合應用，便捷高效地進行智慧建造管理。

2.3 團隊組織

為確保滿足合同中對項目BIM管理的相關要求順利實現，以及考慮到本項目組織架構的復雜性，在總包技術部設BIM團隊，統籌管理三個項目部的BIM應用工作。如圖3所示。

2.4 應用措施

本項目依托大數據平臺，將規劃、建設、管理統一在BIM中，數據互聯互通，提升人工智能管理協同辦公、進度、質量、安全和綠色環保等方面的施工管理，打造智慧工地三級架構，如圖4所示，探索出了全新的管理模式。

圖2 智慧工地管理平臺

圖3 組織架構

圖4 智慧工地三級架構

表1 軟件配置表

表2 硬件配置表

（1）指揮部管理平合

實現項目整體目標執行的可視化、基于生產要素的現場指揮調度、基于BIM模型的項目協同管理。

（2）單項目管理平臺

通過整合終端應用集成現有系統，實現對各項目部管理范圍內的生產管理、質量管理、安全管理、經營管理等目標執行監控。

（3）工具管理層終端工具應用

聚焦于工地現場實際工作，緊密圍繞人、機、料、法、環開展建設，提升了各崗位工作效率，實現了項目專業化、場景化、碎片化管理。廣泛應用新技術，形成“端+云+大數據”的管理模式，打通一線操作與后臺監控的數據鏈條，實現智能化、信息化管理。[1]

2.5 軟硬件環境

本項目主要應用軟件為 Revit、Tekla、Navisworks等，詳見表1。

項目自建BIM服務器，結合云空間，用于模型建立、數據處理等操作，主要硬件配置詳見表1。

3 BIM應用

3.1 BIM建模

總包BIM團隊組織編寫BIM管理策劃、統一建模標準，用于指導項目BIM工作的開展。整體模型精細程度需達到 LOD300，細部節點模型精細程度需達到LOD350及以上。

3.2 BIM應用情況

（1）搭建項目模型，輔助技術管理提效益

通過搭建土建、鋼結構、幕墻、機電等各專業模型，如圖5所示，各自專業模型進行軟硬碰撞監測，通過模型整合，對專業間進行碰撞檢測，減少返工，為項目提高效益。

（2）勞務實名制系統，讓人員管理促生產提效能

項目高峰期人員近20 000人，規模大、流動頻繁。項目嚴格推行勞務實名制管理，通過勞務實名制系統，如圖 6所示，利用物聯網技術，集成各類智能終端設備，實現實名制管理、考勤管理、安全教育管理、后勤管理以及基于業務的各類統計分析等，提高項目現場勞務用工管理能力、輔助提升政府對勞務用工的監管效率，同時保證了勞務工人與企業利益。

（3）物料跟蹤驗收系統，讓大宗物資全方位精益管理

圖5 各專業模型

圖6 勞務實名制系統

圖7 物料跟蹤驗收系統

圖8 BIM5D進度掛接

施工現場商品混凝土、預拌砂漿、地材、水泥、廢舊材料、鋼構件等進出場頻繁，現場物資進出場需要全方位精益管理。運用物聯網技術，通過地磅周邊硬件智能監控作弊行為，自動采集精準數據，如圖 7所示。運用數據集成和云計算技術，及時掌握一手數據，有效積累物料數據資產。運用互聯網和大數據技術，多項目數據監測，全維度智能分析。運用移動互聯技術，隨時隨地掌控現場情況并識別風險，零距離集約管控、可視化智能決策。從而實現實施智慧工地的主要目的——智能化決策支持。[2]

（3）BIM+無人機的進度管理，讓工程進度一目了然

本工程作業面廣、工期緊，分區平行施工，需要通過信息化手段提高進度管理效率。

通過BIM5D的應用，如圖8所示，完成項目進度計劃的模擬和資源曲線的查看，直觀清晰，方便相關人員對項目進度計劃和資添調配的優化。將日常的施工任務與進度模型掛接，建立基于流水段的現場任務精細管理。通過后臺配置，推送任務至施工人員的移動端進行任務分派。同時工作的完成情況也通過移動端反饋至后臺，建立實際進度報告。

通過無人機進行進度跟蹤。項目屬于禁飛區，且地上結構為鋼結構，對無人機飛行增加難度。通過辦理解禁相關手續，搭建無人機飛控平臺，每周進行兩次固定航線拍攝，方便項目各方及時了解現場施工進度，如圖 9所示，過程中也可積累大量現場影像資料供后期使用。

（4）質量巡檢系統，讓施工現場盡收眼底

由于施工中存在復雜性、多變性、高空作業的危險性等因素。僅依靠人工管理的粗放式施工管理方式，難以做到全過程、金方位的實施監督管理。

通過日常施工現場質量巡檢管理、隱蔽工程質量監管等環節的檢查、整改反饋、復查以及相應處罰信息錄入，移動端同步上傳，最終進行相關的業務流轉，輔以現場照片、位置定位、拍照時間、上傳時間等信息，最終上傳到項目質量巡檢系統，如圖10所示，后臺對質量數據進行匯總，可以對質量問題統計分析，一鍵生成質量報告，快速查看看板質量問題。通過質量巡檢系統平臺打造質量紅黑榜，對優秀施工做法和質量缺陷警示進行按月公示，讓施工現場情況盡收眼底。

圖9 航拍施工進度

圖10 質量巡檢系統

圖11 安全隨手拍

圖12 多方協同系統

（5）安全巡檢系統，讓施工現場提前風險預控

安全管理員對現場進行檢查時可對問題點進行拍照、描述、上傳，系統自動通知相關責任人。后臺對安全問題進行匯總和統計分析，一鍵生成安全檢查報告。項目負責人通過安全看板對問題快速查看、及時整改，從源頭監管施工安全問題，降低施工事故的發生。為倡導全員參與安全管理，項目上開展了APP“安全隨手拍”活動，平臺定期公示“安全隨手拍”獎勵排名，如圖11所示。

（6）多方協同系統，讓溝通便捷高效

本工程圖紙版本多、模型文件多、參與單位多、報審資料種類多，通過多方協同系統，如圖12所示，實現資料統一管理，并可以支持多種建筑行業常見文件格式在線預覽，無需安裝專業軟件，隨時隨地查看，提升工作效率。

4 應用效果

（1）為項目安全施工保駕護航

通過點云模型搭建，實現對基坑監測、已完成主體結構的巡查，確保安全、精準施工；通過合理劃分工區，責任到人，借助質量巡檢系統等信息化措施，保障現場安全隱患在最短時間內完成整改；實現BIM+VR的安全體驗與多媒體安全教育培訓，提高管理人員、勞務人員安全意識；通過BIM施工模擬、機械定位、群塔作業監控系統，合理布置群塔，保障塔吊與其他起重機械的平穩運行。

（2）為項目如期履約奠定基礎

項目周邊同期開發工程多，通過 BIM技術對地鐵、鳳塘大道、電纜溝等影響本項目的區域進行施工模擬，提前介入相關單位進行交叉施工方案的解決溝通，將影響程度降至最低；通過施工日志、周報、BIM5D進度模擬、現場航拍相結合，對計劃工期與實際進度進行分析，及時糾偏確保履約。

（3）為項目參與方降本增效

通過BIM專業間碰撞檢測12 568處，將問題提前消化在施工前，降低損耗、減少返工；通過總平面模型進行堆場布置、物料轉運路線規劃、通過超大平面的進度管理是本項目管理的重難點，通過無人機航拍提高進度巡查效率，按一周 2次計，僅施工總承包方管理人員就可節約5 050天（600人）；通過內外部的協作管理系統，實現了高效的無紙化辦公，確保各方溝通、文件流轉方便、高效，降低溝通成本。

5 總結

5.1 創新點

在本項目中，主要實現了以下幾個方面的創新：

（1）智慧工地管理平臺

項目的智慧工地管理平臺根據三個層面的管理需求進行搭建。以工區管理層終端工具應用為數據基礎，整合集成到單項目的管理平臺，最后匯總到指揮部管理平臺。緊緊圍繞著施工現場業務，針對現場作業人員具體工作，從作業指導、檢查、驗收等，到施工各參與方之間的溝通管理，通過信息化手段實現要素的智能監控、預測報警、實時協同等。在滿足施工現場管理基礎上，實現政府、企業對項目建造過程的監管。

（2）全生命期鋼構件跟蹤

通過鋼結構全生命期信息管理平臺，如圖13所示，對現場構件實現生產、安裝、驗收的全程跟蹤，將構件信息情況生成二維碼，現場可隨時查看檢查記錄，解決傳統工程長期存在的施工過程信息記錄零散、資料檔案難以長期保存、追溯信息不準確、管理精細化水平不一、協調效率低下等問題。

圖13 全生命期信息管理平臺

圖14 塔吊防碰撞系統

（3）塔吊防碰撞系統

將項目不同品牌的塔吊監控系統接入同一項目管理平臺，如圖14所示。可以實時了解塔吊基本信息，運轉情況及力矩比、載重比等，實現對現場安全監控、運行記錄、聲光報警、實時動態的遠程監控。

5.2 經驗教訓

（1）BIM與生產一線的結合

目前推廣BIM時多數人都會提及投入資金不足、人員能力不夠等制約因素，通過本項目，其實根本問題是BIM是否與生產一線相結合，BIM人員不能只會軟件，還需要會規范、會工藝、會現場管理，這樣的BIM在施工現場才會得到真正的推廣與效益。

（2）BIM技術與項目管理平臺的關系

通過項目實踐，BIM技術可以為項目管理賦能，BIM技術與管理相結合是項目管理的升級，如本項目的智慧工地管理平臺。傳統的項目管理平臺，在現場數據采集、錄入工作量大，通過BIM人員對智慧工地管理平臺基礎信息的準備，通過引導每位工作人員需要必備相應的信息化管理工具，實現高效準確的進行數據采集、錄入、存儲和讀取，讓這些數據真正流動起來。