淺談CIM+智能建造應用

文｜奧格科技股份有限公司智慧城建事業(yè)部副總經理 周翔

一、建筑業(yè)現(xiàn)狀問題

當前，我國建筑業(yè)信息化水平有所提高，但仍處于較低水平，建筑業(yè)生產管理方式粗放，建筑工人勞動效率不高，施工過程能源資源消耗較大。新技術應用能力和動力不足，特別是先進制造、節(jié)能、建筑機器人、BIM、5G 等新技術。建筑業(yè)工業(yè)化處于萌芽狀態(tài)，規(guī)模生產尚處于探索階段。2020年以來，突如其來的新冠肺炎疫情對建筑業(yè)傳統(tǒng)建造方式造成了較大影響，建筑業(yè)傳統(tǒng)的粗放的發(fā)展模式難以為繼，亟需智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同來支撐建筑業(yè)高質量發(fā)展。

CIM 基礎平臺整合多維度多尺度的城市信息模型數(shù)據(jù)和城市感知數(shù)據(jù)，應用建筑信息模型（BIM）等新技術，構建支撐城市規(guī)設建管的基礎操作平臺，可為BIM 報建審批、工程質量、工程安全和施工管理等提供支撐，是解決建筑業(yè)高質量發(fā)展的首要的技術保障平臺，為智能建造發(fā)展奠基，為“新城建”持續(xù)賦能。

二、CIM+智能建造應用場景設計

推動智能建造健康發(fā)展，是促進建筑業(yè)轉型升級和高質量發(fā)展的重要抓手。CIM基礎平臺具備高效的圖形引擎能力、城市級CIM 數(shù)據(jù)驅動能力、三維模型與信息全集成能力、可視化分析能力、模擬仿真能力、多視頻與三維場景融合能力和物聯(lián)網設備接入能力等，再加持以人工智能技術、無人機技術等，能夠支撐CIM+智能建造應用落地，更好促成智能建造以點帶面，推動綠色建造發(fā)展，拓展新應用場景，探索建筑業(yè)監(jiān)管與服務新模式。

1．CIM+智慧工地

工程建設項目管理主要圍繞人、機、料、法、環(huán)五個環(huán)節(jié)展開，基于CIM 基礎平臺的智慧工地以這五個方面為抓手，匯聚重點項目的BIM 設計數(shù)據(jù)和傾斜攝影三維模型數(shù)據(jù)，集成工程、人員、材料、環(huán)境、執(zhí)法、巡檢等各類工程信息；通過視頻監(jiān)控、人臉識別實現(xiàn)人員考勤管理，管理關鍵崗位脫崗情況等，縮減人工成本，提高考勤準確率，避免亂打卡現(xiàn)象；通過視頻監(jiān)控技術，結合物聯(lián)網感知設備，可對施工現(xiàn)場的塔吊、深基坑等危險源進行遠程監(jiān)控，對揚塵、噪音等環(huán)境指標進行實時監(jiān)測，為施工安全保駕護航；通過視頻智能分析，結合地磅監(jiān)控數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對物料的智能監(jiān)控，避免人為失誤，實現(xiàn)物料精準管理；通過視頻監(jiān)控等實時對工地現(xiàn)場進行遠程巡檢，自動識別工作人員工作服安全帽的穿戴情況，做到即時、高效、精益的智慧監(jiān)管。

2．CIM+建筑機器人施工

建筑機器人施工與裝配式建筑融合發(fā)展是大勢所趨。通過合理規(guī)劃和精細化作業(yè)，用建筑機器人代替建筑工人施工，減少建筑材料浪費，降低施工人員投入比例，提高勞動生產率，降低建筑工程造價。建筑機器人負責繁重、繁瑣、危險、精細的施工工序，既能降低建筑工人施工難度，又可以提升工程質量和效率，還可以保障施工人員生命安全。

（1）借助CIM 基礎平臺的多視頻接入的無縫銜接和三維BIM 模型在業(yè)務場景上的融合能力，對接入視頻實現(xiàn)自動投影、校準、畸變糾正等攝像測量學算法和多視頻銜接的融合。從建筑工地全域視角，縱觀建筑機器人的分布情況、作業(yè)情況和行動軌跡。

（2）疊加傾斜攝影或正射影像，實現(xiàn)建筑機器人作業(yè)與BIM 模型融合展示，可達成遠程調研和遠程房屋安全質量巡查目標，并實現(xiàn)遠程操控機器人作業(yè)。

3．CIM+施工圖三維BIM 模型數(shù)字化審查

傳統(tǒng)的施工圖審查多依靠人工，審查手段單一，審查工作量大，審查主觀性強，審查時間長，審查錯誤多?；贑IM 基礎平臺的施工圖三維BIM 模型數(shù)字化審查，開展施工圖BIM 模型三維數(shù)字化審查，就施工圖中剛性指標（強條）實現(xiàn)計算機輔助審查，充分利用“互聯(lián)網+圖審”和先進的圖形處理技術，實現(xiàn)施工圖審查過程留痕，審查結果透明，審批過程可監(jiān)管，提升審圖水平，提高審查效率。通過對建筑、結構、電氣、暖通、給排水等專業(yè)及消防、人防、節(jié)能等專項相關標準條文進行篩選、拆解及計算機語言轉譯，實現(xiàn)對近300 條標準條文的計算機輔助審查，并支持自動生成審查報告，有效減少人工干預，實現(xiàn)快速機審與人工審查協(xié)同，有利于建立數(shù)字化成果交付、審查和存檔管理體系。

4．CIM+竣工BIM 模型驗收備案

傳統(tǒng)的工程項目竣工驗收備案，所涉及材料眾多，需驗證指標繁雜，涉及到建設、勘察、設計、施工、監(jiān)理、規(guī)劃、環(huán)保、消防等多個部門，流程長，耗時長。基于CIM 基礎平臺的竣工BIM 模型驗收備案，在現(xiàn)有二維竣工數(shù)字備案系統(tǒng)上增加BIM模型的竣工報審接口，建立相關的規(guī)范制度，具備能夠通過三維BIM 模型進行竣工驗收的能力，并且通過CIM 平臺的支持，能夠減少原二維竣工驗收時簡單重復的工作，通過智能化、數(shù)字化的手段提升竣工驗收工作質量?；贑IM 基礎平臺數(shù)據(jù)，分析竣工BIM 模型場地和建筑等指標是否符合規(guī)劃條件，分析竣工驗收BIM 與施工圖BIM 幾何參數(shù)與屬性的吻合程度，對施工BIM 模型與竣工BIM 模型的差異比對，判斷是否按圖施工，自動將竣工驗收資料（質量/安全等領域）與竣工BIM 模型相關聯(lián)，方便快捷地展示審查結果，并智能化出具聯(lián)合驗收報告，基于BIM 模型完成竣工驗收備案。支持多部門聯(lián)合會審，部門審核意見可共享給其他部門，避免了各部門各自為政，打破了信息孤島。

5．CIM+智能建造成效分析

應用人工智能是智能建造的重要內容，在批量使用建筑機器人施工的情況下，可以顯著分析智能建造工作在工地上展現(xiàn)的實際成效。

（1）分析建筑機器人施工在工地的工作區(qū)域和工作量分布，與建筑工人進行對比分析，對二者相同工作時間的工作面積、相同工作面積的工作時長和相同工作時間的工程造價等方面對比分析，通過3-5年的數(shù)據(jù)可分析出建筑業(yè)高質量發(fā)展中智能建造歷程。

（2）不同類別的機器人施工與建筑工人在時間、效率和質量等方面的對比分析，對比不同類別機器人的施工效益，通過3-5年的數(shù)據(jù)可分析出各類建筑機器人技術發(fā)展成熟度。

（3）建筑機器人施工的裝配式建材、綠色建材與建筑物所需的全部部品部件（構件等）統(tǒng)計分析和對比分析，裝配式建材、綠色建材在BIM 模型上分類分級渲染，三維可視化裝配式建材、綠色建材在建筑物上的分布情況、應用效果和發(fā)展歷程。

三、總結和展望

CIM+智能建造將繼續(xù)緊密圍繞住房和城鄉(xiāng)建設部等部門發(fā)布的《關于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導意見》，充分應用了BIM、三維可視化、模擬仿真、物聯(lián)網感知、人工智能、無人機、大數(shù)據(jù)等技術，有針對性地轉化科研成果，為工程建設項目管理提質增效，提高工程建設項目信息化、數(shù)字化、智能化水平，持續(xù)為建筑業(yè)轉型升級和高質量發(fā)展添磚加瓦。

未來，CIM 基礎平臺還要不斷進行技術創(chuàng)新，逐步做深做強技術支撐能力，比如：故障/事故的根本原因分析、重大事故態(tài)勢演練、關鍵事件庫、施工過程模擬等智能建造所需的支撐能力，增強用戶體驗，支撐建筑業(yè)轉型升級和高質量發(fā)展。當然，CIM 基礎平臺也應更好地為智慧城市、智慧社區(qū)、智能網聯(lián)、城市安全等開辟蹊徑，為城市運行管理創(chuàng)造更為行之有效的輔助手段。同時，CIM 基礎平臺建設應著重考慮實用性和可持續(xù)性，考慮數(shù)據(jù)更新、服務擴展和智慧城市應用延伸的要求，為將來發(fā)展提供良好的框架和拓展空間。