基于BIM的智慧工地管理體系研究

杜宣甫

（中鐵二十一局集團第五工程有限公司，重慶 402160）

隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，工程建筑具有生產(chǎn)規(guī)模逐漸增大、建筑結(jié)構日趨復雜的變化特征，如何有效地提高施工現(xiàn)場管理質(zhì)量是控制建設成本、進度、質(zhì)量和安全的基礎。在信息化發(fā)展階段，加強BIM技術（建筑信息模型技術）的綜合利用，逐步實現(xiàn)建筑工程設計流程優(yōu)化、方案交互、資源整合等是提高建筑企業(yè)經(jīng)濟效益和建筑施工質(zhì)量的前提。但是，現(xiàn)階段BIM技術的應用主要體現(xiàn)在脫離真實環(huán)境的虛擬建造等方面，而與RFID（射頻識別）、AR（增強現(xiàn)實）、VR（虛擬現(xiàn)實）等技術相結(jié)合進而加強施工現(xiàn)場管理水平的應用較少，尚未形成較為完整的管理體系。“智慧建設”理念的提出，為建設智慧工地管理體系及發(fā)展提供了思路和指明了方向，以“智慧建設”理念為基礎，結(jié)合BIM、VR、AR、RFID等技術為一體的現(xiàn)代化智能管理體系是今后發(fā)展的主要方向。基于此，文章針對重慶市永川區(qū)中醫(yī)院建設項目的施工階段，立足于BIM的智慧工地管理體系研究，借助BIM、VR、AR等技術滿足建設項目施工現(xiàn)場管理需求，通過管理創(chuàng)新實現(xiàn)建設全過程可視化控制，為提高建設成本、質(zhì)量、安全可控奠定基礎。

1 工程項目概況

中醫(yī)院建設工程位于重慶市永川區(qū)鳳凰湖工業(yè)園區(qū)內(nèi)昌龍大道西側(cè)，擬建900床，日門診量3000人次左右，日急診量300人次，為一總建筑面積約150000m2的三級綜合性甲等醫(yī)院。一期工程為地上四層，地下一層，建筑高度21.2m，為多層公共建筑；主要功能為門診大廳、門急診診室、急診等主要醫(yī)療用房，地下部分為設備用房及車庫。總建筑面積為34462.07m2，其中地上建筑面積為26204.73m2，地下建筑為8257.34m2；耐火等級為地上2級，地下1級；地下室防水等級為1級，屋面防水等級為1級；設計使用年限50年。為建造一流精品工程，該工程應用BIM技術，通過BIM數(shù)字建模實現(xiàn)工程項目BIM施工工程模擬及質(zhì)量安全管控和成本優(yōu)化控制。構建開放式VR/AR施工精度系統(tǒng)和基于設計/基于實體的施工進度系統(tǒng)，開展碰撞檢測、施工進度模擬、虛擬建造、工程缺陷識別、視覺輔助施工、視覺服務鋪管等動態(tài)施工工序優(yōu)化。以海綿城市理念構建雨水系統(tǒng)三維場布模擬和實體施工建設，以BIM技術+智慧工地理念，系統(tǒng)開展建設項目全生命周期協(xié)同管控研究。

2 BIM技術在擬建工程項目中的需求分析

針對建設項目的質(zhì)量要求，為了打造精品工程，可以BIM技術為基礎，并結(jié)合VR、AR等技術來提高智慧工地管理體系的質(zhì)量。該工程使用BIM技術的主要需求包括以下幾個方面：（1）項目定位高，要確保“巴渝杯”優(yōu)質(zhì)工程，需BIM技術輔助。（2）涉及專業(yè)多，設計協(xié)調(diào)難度大，需要BIM正向設計以滿足EPC管理需求。（3）項目施工方案復雜，需要借助BIM技術進行方案模擬。（4）需要借助BIM技術建立4D BIM進度管理模型進行進度管理。（5）項目質(zhì)量安全要求高，需要借助BIM管理平臺進行現(xiàn)場質(zhì)量安全管理。（6）醫(yī)院建成后運維管理要求高，借助BIM技術可為實現(xiàn)智能、綠色運營奠定基礎。

3 基于BIM的智慧工地管理體系應用

3.1 基于BIM平臺的工程管理應用

基于BIM平臺的工程管理應用主要包括以下幾個方面：（1）BIM進度管理。中醫(yī)院建設項目功能性區(qū)塊多、結(jié)構復雜、穿插施工多，通過BIM技術進度模擬能夠保證各專業(yè)施工互不影響，材料進場、資金投入均衡，按時交付。（2）5D平臺的進度管理模塊。按照模型劃分的流水段進行每周任務分配，并將任務發(fā)送至相應的責任人，相應責任人每天記錄該地塊的人、材、機、質(zhì)量、安全等情況，并將情況上傳至平臺，平臺利用數(shù)據(jù)分析導致施工進度出現(xiàn)偏差的原因，并反饋至責任人，責任人根據(jù)反饋信息進行判斷并采取相應的措施。（3）5D平臺安全管理模塊。主要利用手機端、PC端進行安全管控，手機端負責閉合流程，PC端負責分析安全責任人、整改情況、安全問題類型、安全問題分區(qū)情況，找出主要原因，采取措施進行安全管控。（4）BIM移動端信息化管理。建設項目運用BIM信息化管理平臺，平臺可通過手機操作，對工程進度、質(zhì)量、安全進行控制，實現(xiàn)智能辦公、無紙化辦公。（5）智慧工地平臺可對項目塔吊、施工電梯、用水、用電、養(yǎng)護室等進行全面實時監(jiān)控。數(shù)據(jù)達到預警值時可自動報警，再結(jié)合勞務實名制及智能安全帽，就能夠?qū)崟r顯示施工現(xiàn)場作業(yè)人員數(shù)量及工作區(qū)域，這為確保施工人員安全和施工場地安全奠定了基礎。

3.2 基于開放式VR/AR的施工精度管理系統(tǒng)

智慧工地管理體系的另一個主要功能在于開放式VR/AR施工精度系統(tǒng)，目的在于通過BIM技術的可視化、模擬等功能實時掌握施工情況等，為提高建設項目施工質(zhì)量奠定基礎。開放式VR/AR施工精度系統(tǒng)的主要內(nèi)容有以下幾個方面：（1）以BIM技術的可模擬、可視化功能為基礎，為施工過程中技術交底、技術應用創(chuàng)新等提供指導，逐步實現(xiàn)施工全過程的精度控制目的（見圖1）。（2）以BIM技術為基礎，結(jié)合VR、AR技術進行建設項目的三維空間仿真模擬演練，再利用Fuzor軟件進行可視化漫游、凈高檢查等，逐步查找建設設計中的不足之處。（3）施工關鍵部位的BIM模擬。以BIM模擬功能為主，對施工過程中的關鍵施工環(huán)節(jié)進行三維模擬，查找施工設計中的不足，進一步優(yōu)化設計方案，同時通過模擬對比，優(yōu)選出最佳施工方案。（4）機電管線綜合管理。建設項目的地下室和轉(zhuǎn)換層之間的機電管線較復雜，機電管線的排布需要進一步深化和優(yōu)化處理，即需要二次管線排布，將BIM技術應用于二次管線排布方面，可有效統(tǒng)一支吊架的設置等。

圖1 鋼結(jié)構節(jié)點精細化施工示意圖

3.3 基于設計/實體的施工進度管理系統(tǒng)

BIM技術在設計或?qū)嶓w施工進度管理系統(tǒng)中具有重要應用意義，主要包括以下幾個方面：（1）以BIM平臺為基礎對整個建設項目的施工全過程進行動態(tài)模擬，通過施工順序的模擬演練，確定每一層的施工工藝流程，進而為優(yōu)選最佳的施工方案奠定基礎（見圖2）。（2）施工進度方面的模擬。及時了解不同施工階段的建造、資金、建筑材料消耗現(xiàn)狀等，并對下一個施工階段進行模擬預測。（3）以BIM技術為基礎，結(jié)合5D管理平臺，由項目業(yè)主、監(jiān)理等通過手機端或者PC端查看建設項目進度、變更、成本、質(zhì)量、安全等情況。

圖2 基于設計/實體的施工進度管理系統(tǒng)

4 結(jié)束語

綜上所述，BIM技術在建設項目設計、施工、運行、檢查等方面具有重要的應用意義。以現(xiàn)代化信息技術為基礎，結(jié)合人工智能等技術，對建設項目進行基于BIM技術的精細化管理工作，能夠有效提高各種資源的利用效率，為進一步實現(xiàn)綠色節(jié)能發(fā)展奠定基礎。此外，基于BIM技術的智慧工地管理體系對于優(yōu)化建設施工管理模式和優(yōu)化管理組織機構，增強業(yè)主、設計單位、施工單位與監(jiān)理單位之間的協(xié)同施工具有積極意義。基于BIM技術的智慧工地管理體系促進了建設施工項目向信息化、精細化、綠色化方向發(fā)展，為建設項目的運營提供了智慧化的發(fā)展環(huán)境，為提高建設施工管理水平和建筑行業(yè)的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展提供了支撐。