基于BIM的智能建造技術探索

文｜廣東龍越建筑工程有限公司 胡躍軍 羅坤 喬鳴宇

隨著國家的快速發展，不斷推動數字經濟發展。目前我國建筑行業數字技術應用尚且落后，整個行業生產效率低下。隨著BIM技術不斷成熟。基于BIM+新技術的工程智能建造技術近年來受到業內高度認可和關注，本文以信息協同、BIM+智能設備、智慧工地為出發點，結合工程BIM應用實踐，闡述了基于BIM的智能建造技術在工程施工中的應用價值探索，供業內人士參考。

1 BIM技術在施工階段的價值體現

基于BIM的項目信息化管理應用平臺，結合BIM技術可視化、協調性、可出圖性、參數化的特點，可以提升施工效率、建筑產品質量、現場安全保障，降低工期、降低成本，具體應用包括三維平面策劃、BIM審圖、方案模擬、提取工程量、多算對比、碰撞檢查、可視化交底，BIM技術在施工中的價值體現如下：

①投標階段全專業建模提取工程量，指導成本預算，可視化模擬方案，直觀展現施工部署和關鍵方案。

②前期策劃階段全專業建模，碰撞檢測出專業間的圖紙問題，建模發現圖紙本專業的問題，同時規避施工不合理的設計問題。

④模型結合時間參數，動態演示施工部署，暴露施工過程中的問題，充分考慮資源合理調配。

⑤施工過程中項目管理人員可從BIM模型提取工程量，指導現場施工，實現限額領料。

⑥基于三維模型進行二次結構深化，充分考慮一、二次結構的交接關系，最大限度的避免二次澆筑，便于下道工序、砌體、門窗的深化設計和現場施工。

⑦在深化模型的基礎上，進行三維排版（砌體排版、模板排版），出具排版圖和材料表，指導項目管理。

⑧數字工法樣板，借助BIM技術，根據工藝流程和質量標準，制作工藝工法動畫，實現可視化交底。

⑨簡化管理。管理人員基于BIM模型、BIM協同平臺，各類信息集成與管理平臺，指令通過移動端傳達至現場，可借助BIM模型直接查閱現場情況，管理更加便捷、準確、高效和精細。

⑩降低成本。標準化的工藝工法庫，降低了培訓成本；工程量、材料計劃等資料自動生成，降低人工管理成本；管理提升，降低返工成本。

2 BIM項目管理平臺

2.1 應用背景

建筑行業發展快速，現場管理良莠不齊。行業管理人員趨于年輕化，對于規范、標準的熟悉程度較低，現場情況多變，難以快速把控。變更簽證等資料易發生遺漏，扯皮事件頻發。現場工人對工藝標準不熟悉，出現工序遺漏、顛倒等現象。工人流動性較大，面臨班組交底難，交完底后執行難問題。

這些具有裝備背景的案例加入后，明顯提高了學員學習的興趣，也使老師可以由這些案例引出機械制造工藝知識點，分析制造過程，加工缺陷防治，使課程案例式教學能順利開展。案例庫課堂應用結果表明，案例庫的使用明顯提高了教學效果，課程內容有了依托，有了支撐，不再空洞難懂；老師的授課更加生動、高效。

2.2 應用價值

進行項目信息化智能管理。利用BIM模擬，將相關標準、工藝要求等，形成工藝工法庫，上傳至管理平臺，實現多維度動態交底，實現過程標準導航。基于BIM建立統一高效的管理模式，輸出最佳的實踐經驗。應用BIM模擬，可視化展現項目的計劃、關鍵方案。拆分每個階段的任務、交付物、時間節點，指派負責人。通過方案前置可視呈現項目整體狀況，施工日志及無人機照片實時反饋現場工作狀況。項目人員能夠及時得到信息，隨時查看圖紙、文件及規范等。

2.3 BIM+項目管理平臺智能管理應用

①通過BIM建模，碰撞檢測出圖紙問題，上傳至項目管理平臺，管理者通過平臺協同處理問題，參與各方通過實時查看問題情況，提取工程量，編制材料計劃，實現限額領料。

②現場發現的質量、安全問題上傳至平臺，關聯BIM模型，可以清晰的反映問題出現的位置，處理進展情況、驗收情況等。

③將各類工程標準、工藝做法上傳至平臺，各個專業工種基于移動端快捷查看標準規范，實現標準導航。

④項目的日常管理，人員考勤、安全教育、施工日志、資料文件、工人勞務實名制等工作集成至項目管理平臺，資料關聯BIM模型構件，施工日志電子化、資料無紙化，隨時線上調取項目的情況、變更簽證的情況，通過BIM模型定位的功能清楚的查看工人的進出場時間、教育培訓、工資發放、施工情況等。

⑤根據項目特點編制進度計劃，關聯BIM模型，4D模擬進度是否合理，資源配置和工作面是否沖突。

⑥利用BIM技術進行鋁模排版、木模排版、鋼筋深化、砌塊排版、飾面排版、機電深化排版、安全文明施工深化等，出具深化排版圖、材料單，通過線上任務派發至管理人員和班組，并結合平臺的工藝工法庫，以及數字工法樣板，進行三維交底指導施工。施工完成的進度和質量進行BIM模型對比。對于現場未解決的問題，派單任務至指定人員，問題解決后，拍照上傳至平臺，形成閉合的管理動作。

3 BIM+智慧工地平臺

綜合人工智能、3D打印、三維掃描、無線傳感、智能硬件、物聯網，構建信息化管理體系，打造“智慧工地”，集成工程量智能管理、勞務實名制、視頻監控、噪聲揚塵監測、自動噴淋系統、大型機械設備監測等各種數據，便于管理人員實時掌握項目情況

3.1 BIM+視頻監控

應用人工智能技術、結合高清智能攝像頭，通過圖像識別、行為識別以及大數據分析等技術，識別現場的危險源、人的不安全行為、物的不安全狀態，例如臨邊洞口未防護，工人不佩戴防護用品、不按規章操作或者佩戴操作不符合規范，作業工具有缺陷、設備帶故障等，結合輕量化BIM模型，通過模型的報警，可以清楚了解隱患的具體位置。

3.2 BIM+環境監測

通過傳感器對現場的風速、噪聲、PM2.5濃度以及污水是否達到排放標準等環境數值進行監測，通過BIM模型施工信息分析，查找污染源。

3.3 BIM+機械設備監測

塔吊、施工電梯安裝防碰撞傳感器、高清攝像頭、超載傳感器、防傳感器，通過前期的方案模擬，解決方案的問題，使用過程中，傳感器將數據傳遞BIM模型上，可以實時反映現場大型機械設備的運行狀態、在模型上的具體位置，提前預判存在的問題，避免隱患發生。

3.4 BIM+智能基坑監測

在基坑支護和開挖階段，在指定位置點位，安裝壓力位移傳感器、水位傳感器，聯動BIM三維模型，實時預警基坑支護的位移情況以及地下水位情況。

3.5 BIM+三維掃描技術

可以應用裝修設計方面。通過三維掃描模型，進行實際凈高分析，誤差分析，掃描模型和設計模型對比，復核裝修設計準確性。通過三維掃描模型，進行現場洞口尺寸、結構誤差分析，為幕墻深化設計提供準確數據，利用BIM深化模型和三維掃描模型，驗證深化設計的準確性。

3.6 BIM+3D打印

利用3D打印技術將三維場地模型打印成真實的BIM沙盤模型，在沙盤上對現場的布置進行部署、規劃和演練，可以更加直觀的掌握項目場地布置和CI設計情況。可以在沙盤上布置臨邊洞口的防護，直接用BIM沙盤對管理人員和工人交底現場的危險源情況。利用BIM沙盤模擬施工部署、場地布置、辦公區臨建、塔吊、加工場、機械等，沙盤上的所有臨建設施均可手動調整，實時反映現場的動態，幫助項目找出最優方案，優化資源配置，節約成本。

3.7 BIM+無人機

用無人機掃描技術輔助現場管理，設置固定拍攝航線，無人機掃描施工現場，獲得每天現場的形象進度。可以將無人機掃描模型與BIM施工模型進行對比，分析進度、場布等的偏差，可以實時掌控施工情況，并最終保留項目的影像資料。

3.8 BIM+數控智能設備

基于BIM深化下料出圖，數據聯動數控機械，例如鋼筋、砌體、模板等實現工廠化集中加工、工業化建造。

3.9 BIM+放樣機器人

放樣機器人自動從BIM模型中全方位提取特征點進行放樣，只需一名測量人員通過移動端查看放樣的情況、進行糾偏，有效的減少了對人員的需求。

3.10 BIM+質量管理

將質量管理APP與BIM模型關聯，將質量驗收和實體質量信息關聯到空間模型上，可實現質量信息的自動記錄、統計、分析及預警管理。

4 結束語

綜上所述，基于BIM的項目管理平臺、基于BIM的智慧工地平臺，以及BIM+“無人機、智能設備、3D打印、三維掃描、人工智能、大數據分析”等新技術，結合BIM的可視化和信息共享的特點，管理動作可基于同一BIM協同平臺實現閉環，從而達到項目的智慧管理。BIM、管理、新技術的結合，模擬項目人、機、料、法、環全要素，讓建造變得精準、智慧，從而實現智能建造。未來，隨著5G、人工智能、建筑機器人等新技術的不斷發展，真正實現“無人駕駛”的智能建造。