BIM技術在智慧工地建設中的應用

夏 堅

項目進行時會產生用工、物資和資金等各方面的消耗，增加了工程成本，提高了材料損耗量，不利于企業獲取施工收益。各類項目實踐中，建筑功能、工程質量及施工安全逐漸成為施工管理的頭號任務，要求相關組織主動進行現場管理，以便全面把控工程進展情況。在建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術的支持下，可有效建成智慧工地平臺。

1 研究背景

當前環境中，新型技術得到了有序更新，應用于各個行業，表現出顯著的技術優勢。尤其在建筑領域，BIM 技術在近些年得到了全面的推廣運用，行業也基于上述技術有效創建了智慧工地，從人員、設備、材料等多個方面實現了對工程數據的智慧化管理。基于BIM 技術創建的智慧工地，可有效落實前期準備、人員分配、物料需求等各項工作，形成完整的物料清單、工藝方案、進度數據等各類文件，切實提升各項管理的智慧化水平。此外，工程還可以利用BIM 技術從資金使用、材料消耗、設備調用以及人員分配等方面對工程進行有效監管，積極排查不良問題，全面提升整體的管理水平，從而極大提升建設的效率以及價值[1]。

2 智慧工地與BIM 技術

BIM 技術又稱建筑信息模型，是一種新穎的技術類型。利用該技術可創建建筑的立體模型，有效展現數字技術的融合價值，精細分析各位置的工程參數，并從分支項目、工程預算、材料使用以及設備運維等方面逐一創建工程數據庫，有序推進各項工程管理工作。在BIM 技術的支持下，可以全面整合各個專業的信息數據并實現信息方面的共享。BIM技術融入工程后可聯合多個主體（如施工組織、設計團隊等）創建協同體系，共同解決工藝方案問題，提高方案設計的合理性[2]。

智慧工地要求在工地現場進行信息化建設，基于三維平臺的分析方式，對工程項目的各個環節開展針對性管理。運用互聯網開展管理有助于構建一個智能化的管理、監控、安全施工等運維管理模式。現階段，利用BIM 技術還能夠實現對信息的采集以及對數據的針對性分析，幫助工作人員采集到更多的數據信息[3]。

在工程項目開展過程中，智慧工地的加入有助于優化成本及質量的控制效果。工程可在該技術的支持下，積極利用現場管理模式全面提升整體的建設水平，實現對工程建設過程中各個流程的管理，并制訂完善的建設與管理計劃，在施工過程、資源優化以及工作區域的布置中融入智慧工地技術，實現高質量、高品質、低成本的建設。任何工程項目的建設開展都需要格外關注全生命周期的建設模式，在使用BIM 技術進行建設時也需要基于全生命周期理論將技術與智慧工地相互結合，共同發揮兩者的價值。

BIM 技術是較為先進的建設工具，雖然在使用過程中存在一定的技術局限性，但是依然能夠為工程的順利進行提供支持，并且助力項目構建出具有全生命周期的智慧工地。將BIM 技術與智慧工地融合能夠有效推動我國建筑工程的可持續發展，智慧工地作為新的技術類型可以從全局性、全面性的角度出發幫助工程建設項目順利開展。另外，在智慧工地的建設過程中，工程的施工管理水平也將進一步提升。基于上述優勢，以BIM 技術為基礎的智慧工地成為我國現階段工程項目建設開展中十分重要的管理模式[4]。

3 BIM 技術在智慧工地建設中的應用

將BIM 技術應用到智慧工地中后，可以在施工的不同階段發揮出優勢。比如在設計階段，通過應用BIM 技術可以實現圖紙的可視化處理，基于專業性的分析檢測建筑布線中存在的碰撞問題，并利用各類布線的避讓規則進行智能化處理，同時出具可行性較高的工藝方案，提升建筑方案的優化效果，保證后續施工任務進展的順暢性。另外，施工期間要合理利用BIM 布線優化功能，強化各部門布線協同管理秩序，創建多主體協同管理機制，并從建筑性能、成本控制以及現場調度等多個層面切實加強施工管控，構建工程管理運行能效較高、功能完善的操作平臺，高效完成各項施工管理工作[5]。

3.1 設計階段的應用

3.1.1 圖紙可視化

創建智慧工地期間，由于原有的圖紙方案具備二維設計特點，展示的工程信息有限，僅能夠從結構性能、建筑平面等視角評價方案的可行性，從而降低了工藝方案的可讀性，增加了方案審核時間，不利于高效落實工程管理，因此亟待引入先進技術來改變此種方案的審核形式，提升工藝方案校對的便捷性，優化圖紙審核流程。

現階段，在工程項目建設開展過程中融入BIM 技術有助于高效整合多個圖紙文件，創建立體模型并給出更精細的工程方案，提升各組圖紙方案的比對質量，以此選出性能較高、成本更低的工藝方案，切實增強智慧工地的工藝優化能力。例如，對比各類燈具節能性時，BIM 模型能夠從照明程度、耗電等方面給出分析，提高各組方案的可讀性。基于三維分析的方式，可在對數據信息進行處理的過程中提高工作效率，確保信息完善，從而為之后的技術交底提供便利，促使施工建設人員全面了解圖紙中的信息。

在BIM 技術的使用過程中，工程可以對每一個構件的情況進行針對性監測和分析。例如在門窗建設過程中，工程可以利用BIM 技術對門窗構件的尺寸、建設方案及材料等進行評估，同時通過相應軟件對信息進行處理，并將處理后的信息保存為BIM 信息模型，實現工程建設的可視化。

3.1.2 碰撞評估

在傳統的施工方式下，工程施工過程會受到各種限制因素的影響，導致建設過程可能發生結構碰撞等異常，如工程結構可能與水電、暖通等工程管道發生沖突的問題。因此，為了保障工程項目順利實施，避免出現構件間的碰撞問題，就要積極利用BIM 技術建設智慧工地，基于智慧工地中的三維功能對結構碰撞情況進行模擬，以此實現對各個建設環節的碰撞評估。另外，在利用上述技術的同時還要積極與設計單位進行溝通，充分保障整體建筑工程建設開展的安全性與合理性，確保工程有序完成，保證施工質量達標。

3.1.3 優化設計方案

工程可以利用BIM 技術建立建筑信息模型，然后對各個構建的屬性及施工建設順序進行工程量分析。在明確總工程量與各個施工環節的工程量后，需要確定工期，并在此基礎上對設計方案進行優化，同時結合各個工序的工程量，充分融合多種信息數據，幫助工程項目進行成本和建設質量方面的控制。

3.1.4 屬性分析

智慧工地建設過程中，利用BIM 技術可以實現對建筑項目模型屬性的分析。相關人員可以基于不同的施工建設條件并結合項目施工的各方面標準和要求，對工程需求進行分析。首先，可對日照及照明情況進行模擬分析，確保項目建成后能夠滿足建筑對日照方面的需求，通過綜合性的考量以及方案調整使建設更加合理。其次，可以對能源的使用需求進行分析，對建設各個環節的能源消耗情況進行系統性的統計，最大程度了解當下建筑工程的建設需求。最后，可以通過抗震模擬的方式，全面滿足項目的建設實施需求。

3.2 BIM 在施工階段的應用

3.2.1 施工模擬

在施工的早期階段，可以基于施工模擬的方式對施工現場的實際情況進行針對性的模擬分析。工程可以利用BIM技術對施工現場進行建模，通過觀察建筑三維模型實現對施工現場作業情況、現有設備以及設施實際使用情況進行針對性的模擬分析。同時，還可以在方案設計過程中通過軟件對數據信息進行集中處理。

現階段，對施工模擬進行分析的過程中，還可以對不同施工方案所形成的施工模型進行對比，從施工進度與成本等方面選出最優模型。通過對工程實際進度和設計進度的合理性分析，可以幫助工程全面提升建設的整體效果；通過對各種影響建設進度的因素進行集中分析，可以全面提升設計的合理性。另外，對于工程而言，使用BIM 技術也便于后期調整施工建設方案，實現對工程的動態化管理。

3.2.2 統計工程量

基于BIM 技術構建出的建筑模型可以得到后續不同工序、構件以及時間點中的實際信息，并對每一種材料的工程量做出較為清晰合理的處理。在傳統的建設模式下，工程需要通過人工方式進行工程量的計算和分析，而現階段則是利用信息技術的方式對施工建設所需的各種材料進行加工或者對實際使用的數量進行分析。在工序及時間點的處理上，利用定額分析的方法能夠全面實現精細準確的成本控制。

3.2.3 復雜工藝模擬

現階段，在工程建設過程中，異形鋼結構數量明顯增多。不同于傳統結構形式，這種復雜的建設方式往往會受到傳統建設模式弊端的影響，使得建設效率無法提升，同時在很多建設環節也會出現一些問題。使用BIM 技術后，工程可以對各種復雜的工藝和施工技術進行提前的演算與分析，確保最大程度發揮出工程建設方案的建設效果。同時，基于BIM 技術建立智慧工地還可以避免由于施工技術不完善而導致的建設返工問題，不僅浪費了大量的建設成本，而且延后了建設竣工時間。例如很多復雜的建設環節中，施工現場需要預留出孔洞，但是一些項目設計不合理導致預留的孔洞位置不準確，或者有些下料管線的施工安排上也存在一定的問題。因此，可以借助BIM 技術對各種預留和規劃內容進行提前驗算，以此判斷出具體位置的合理性。

3.2.4 優化裝飾方案

裝飾工程項目的建設開展過程中，往往要基于業務的各方面要求進行工程項目的全面深化設計及分析。傳統的裝飾方案設計模式下，僅可以展示出建筑的效果圖，而在使用BIM 技術后，則可以對建筑的整體情況進行建模分析，從更加直觀的角度明確不同燈光、日照以及天氣條件下的建設情況。上述方式往往更加具體，能夠為建筑施工隊伍選擇裝飾材料和類型時提供參考，能夠清晰了解工程建設后的實際效果。此外，使用BIM 技術也便于建設隊伍與業主間的溝通交流。

3.2.5 專業化協同管理

基于BIM 技術建設智慧工地能夠讓各個部門進行高效率的信息溝通與交流，可以確保施工人員在后續的碰撞檢測過程中能夠及時對信息數據進行集中處理和分析，最大程度避免信息溝通不暢所導致的信息內容問題。同時，利用BIM技術還能避免因專業方面的協同不當導致的建設漏洞。

3.3 BIM 技術在運維階段的應用

3.3.1 空間管理

以往施工過程中，項目需要對各種建筑材料的編號進行整理，利用文字方式進行統計，以便于了解施工設備、材料空間等信息。但是這樣的管理方式顯然缺乏直觀性和便捷性，管理效果不盡如人意。將BIM 技術運用到工程空間管理過程中，能夠實現對消防、照明等系統的針對性分析，從空間角度出發，實現對疏散通道以及各種重要設備的全局掌握，提高管理水平。

3.3.2 設備管理

項目竣工后依然需要對建筑物中的水電暖設備進行定期維護以保障建筑的功能性。傳統的設備管理工作需要由人工記錄設備使用時間等信息，后期維護管理人員還要對記錄的信息進行查詢與分析。上述設備管理方式會形成大量的數據圖表和文本，因此工作效率并不高。當前工程可以借助BIM 技術平臺來彌補傳統管理方法的缺陷，對工程進行設備信息的整合與分析，同時也在設備運營、能耗、合同等諸多方面充分保障設備的維護過程，從而實現可視化的管理效果。

3.3.3 隱蔽工程管理

現階段，工程項目的設計與施工中對很多隱蔽管線的信息了解并不及時，導致在建設過程中影響地下隱蔽工程。因此，為了高效率地進行建筑工程項目建設，必須全面重視建筑工程地線管線的管理工作。例如，可以利用BIM 技術構建地下管線模型并明確具體的建設方式，充分保障在整體建設開展過程中建筑物的每一個建設環節都可以很好地對隱蔽工程進行管理。另外，在二次裝修或者工程改進環節，則需要及時對構建的模型進行針對性分析和動態化管理。

3.3.4 節能減排管理

為了滿足我國可持續發展的綠色環保建筑行業發展訴求，工程要做好節能減排管理，對各項建設環節的能源使用方面積極運用BIM 技術進行評估，避免造成資源浪費，提高節能減排水平。

4 結語

建筑工程項目開展過程中需要積極使用BIM 技術，建設智慧工地，提升施工建設的整體效率，進而全面提升智慧工地的智能化程度，使施工建設的每個環節得到優化。