基于BIM應用技術的建筑施工智能化探究

王佳楠 胡振宇

（河南財政金融學院，河南 鄭州 451464）

1 引言

信息化、智能化施工技術在建筑行業中的應用意義重大，通過建立全面、科學的施工監督體系，實現人員、設備、物料、環境、操作方法等多方面的統籌管理，從而保證建筑工程的全面可持續發展。

2 BIM技術在建筑施工智能化處理中應用的可行性

與其他行業相比，應用BIM技術可以提高信息處理水平，同時，更好地建立信息系統，將云計算、大數據等多元網絡智能化技術結合起來，充分發揮BIM技術在應用過程中的數字化優勢，通過匹配三維幾何模型提高施工效率。

（1）受建筑工程項目結構、構件規格、預制構件拼裝等具體流程的影響，在建筑施工智能化處理模式中，匹配BIM技術才能打造更權威的三維建模工序，更好地完成金屬預埋件、鋼筋結構等元件的碰撞檢查，提高技術可行性。

（2）BIM技術還可以統籌監督不同的施工要素，在空間信息模型中融合進度、安全、質量等多種渠道信息，以確保信息感知水平和模型認知水平符合實際標準，進而滿足建筑施工智能化發展的科學性和可行性。

3 BIM技術在建筑施工智能化處理中的應用要點

BIM技術應用于建筑施工智能化處理，主要分為智慧工地單元和智慧施工單元，針對不同的管理對象和要素，結合不同的施工狀態，實施相應的BIM技術應用規范。

3.1 智慧工地單元

智慧工地單元更多關注施工環境和施工條件，其管理對象主要涉及施工人員、設備、物料、方法和環境，并按照進度、成本、安全管理的具體要求落實針對性的分析和監督工作。因此，BIM技術在智慧工地單元中的應用越來越廣泛。

3.1.1 作業人員管理的智能化

為了提高施工項目的整體質量，必須實行全過程化管理機制，提高人員智能化管理效率。同時，還要匹配BIM模型導入系統，在工作人員佩戴的安全帽中內嵌智能芯片，通過BIM技術的智能化搜索和信息匯總，了解工作人員的位置。此外，還應配合使用系統的門禁功能，及時獲取工作人員的出勤統計、項目場地行動軌跡、人員分布等信息，并通過遠程操作指導現場人員進行實時語音提示。

3.1.2 物料管理的智能化

將BIM技術引入實際模型，匯總施工進度、流水段、清單項目等相關信息數據，配合單體、樓層及構件結構完成綜合工作。同時，利用BIM技術可以輔助完成采購計劃和限額物料領取工作計劃等，建立更加和諧、高效的物料管理平臺。例如，在物料智能化管理體系中，利用BIM技術的模型量和實際量進行分析比較，可以更好地獲取物料的具體信息，從而提高物料控制水平。

3.1.3 混凝土建筑鋼筋加工系統的智能化

在應用BIM技術的過程中，匹配BIM建筑模型，能夠及時獲取相應的數據和信息，便于操作。在鋼筋智能化加工系統中，完成BIM模型輸入，可以建立智能化的操作流程，使其與數控加工設備相結合，實現半自動加工或全自動加工。

3.1.4 設計方案安全化管理的智能化

本文以某職工服務中心工程為例，工程采用5層裝配式框架結構，1～4層為疊合板和外掛墻板，采用預制處理方式，預制率約為30%。方案中應用BIM技術完成建筑信息模型構建處理，根據構件深化圖紙對子項目的BIM建模處理，并在可視化設計的基礎上，對預制構件的深化圖紙予以錯漏碰缺檢查，特別是對節點連接可行性予以驗證分析，BIM技術能更好且更快速地獲取碰撞檢查的結果，以便于后續拼裝處理工作的順利開展。應用BIM技術完成深化設計階段的工作，確保能結合設計圖紙、企業族庫等內容實現建模，并結合碰撞檢查結果生成相應的報告，在解決安全問題的同時還能優化設計流程和最終設計方案。

3.1.5 質量管理系統的智能化

在建立BIM模型的基礎上，必須結合質量管理標準制定質量驗收計劃。一方面，支持施工現場建立移動終端分析體系，獲取信息數據和動態參數后匹配定位功能模塊，及時完成現場構件的動態識別，保證模型中構件對應關系分析的合理性，滿足質量標準規范的預期要求。另一方面，利用BIM模型可以建立點擊單元，完成對計劃驗收構件的分析管理，在獲取數據輸入表的同時能支持錄入驗收數據自動載入系統服務器的方式，保證共享數據和協同控制流程的合理性。

3.1.6 成本管理控制模式的智能化

利用BIM模型可以建立構件預算管理機制，智能化分析分包合同、施工圖紙、進度規劃之間的關聯度，結合專業的計算分析元件完成樓層、進度、流水段等基礎內容的分析，提高工程量、分包量相關成本多維度分析的水平，真正實現多元、合理的成本控制方案。

3.2 智慧施工單元

智慧施工單元需要定向分析施工過程，將技術監管對象鎖定在技術應用和特定過程管理上。因此，利用BIM技術開展智慧施工單元管理的方法一般會應用于高層建筑、大型公共建筑、鋼結構建筑等方面，具有較強的針對性。

（1）基于BIM技術建立的智能化機電控制管理系統，將BIM技術融合施工綜合管理體系，可構建機電設備的4D應用模型，實現施工動態管理與可視化模擬分析，更好地匹配相關設備，配合使用激光掃描元件、GPS軟件、移動通信技術等，維持機電設備跟蹤管理的規范性，便于進度管理和進度檢查。

（2）匹配BIM技術建立智能化施工過程監測系統，在應用中輸入施工BIM模型，每天及時上傳施工圖片，再結合相應的分析匯總軟件將圖片作為節點形成點云模型，基礎模型的處理過程能支持向量機等基礎智能機器的應用和運行。同時，對比分析點云模型與施工BIM模型，保證自動識別的合理性和規范性。

（3）將建筑施工全壽命周期與BIM技術融合構建完整的施工監督管理規劃。①在策劃階段，應用BIM技術建立完整的應用目標、應用階段劃分及應用點管理，配合BIM應用專項資金的使用，保持組織編制與總體目標的規范性，確保參建各方及項目各階段模型數據共享的及時性。②在設計階段，應用BIM技術對方案、施工圖等進行比選和性能分析，完成模型的優化和設計深化，將安全隱患降至最低。③在施工階段，應用BIM技術進行施工作業模型的處理，重點應用于施工進度、工程質量等方面的驗收。④在竣工驗收、運維、投資控制等各階段應用BIM技術，以保證整個工序的規范化。

4 BIM技術在建筑施工智能化處理中的應用趨勢

隨著信息技術的不斷發展與進步，在建筑施工智能化管理過程中，將會建立更加高效的技術應用平臺，技術方案也將向著更加多元化的方向發展。

4.1 可插拔式集成應用模式

在傳統的智能化處理體系中應用BIM技術，建立了獨立、個體化的應用模塊，對于構建數字化體系具有一定的應用價值，維持智能化管理和綜合控制應用規范方面較為合理。

（1）建立更加規范、可靠的集成處理機制，確保系統的應用價值得到充分發揮，相關技術層面也會向集約化方向轉變，保證建筑施工質量管理系統與作業管理系統更好地匹配，并依據模型標準發展要求提高建筑施工智能化處理的綜合效益。

（2）實現可插拔式集成替換系統，在集成化應用系統中，利用一個系統替換另一個系統，以保證系統各相關元素都能發揮作用，減少因集成度不足而造成的損失。

4.2 BIM大數據分析體系

對于建筑項目而言，在施工前要落實很多決策內容，既要綜合考量施工環境以選取適宜的施工方法、項目承包方和材料，又要配合決策機制落實全壽命周期分析。在傳統的管理體系中，決策的制定與施工方、業主方的經驗密切相關，利用BIM技術可以匹配更多的管理數據參數，建立更全面、互聯性更強的控制機制，保持BIM分析的規范性。尤其是BIM技術中數據挖掘處理機制的應用，不僅可以獲取承載經驗豐富的數據源，還可以在數據積累過程中完成數據對比分析，為后續科學決策提供更直觀、可靠的建議。

4.3 技術融合

近年來，AI技術越來越受到重視，為了提高建筑施工智能化水平，采用BIM技術與AI技術相結合也是一種值得推廣的方法，用AI代替人工完成簡單工作。而實現這項技術的關鍵在于攻克時空信息技術難題，以便制定更加完整的工作計劃。

另外，語義網技術的融合也將成為重要的發展方向之一。語義網技術能夠更好地表達規范內容，其本身與建筑施工標準要求相契合。因此，建立語義網技術與BIM技術融合處理體系，可以為建筑施工創造一個更加合理、規范的施工環境，確保能利用技術方案檢查BIM模型構件的尺寸參數及具體應用位置，減少施工人員的工作難度，提高對標質量。

5 BIM技術在建筑智能化中的應用

5.1 BIM技術在建筑項目智能化中的應用

在概念設計的初始階段，工作人員需要將勘察相關的信息直接傳輸到BIM信息庫中。結合實際情況對各種因素進行考察、分析和運算，利用BIM技術研究建筑場地環境模型，對日常工作中無法完成的工作進行研究和分析，在模型中找到與建筑工作中情況相似的數據，最終確定建筑方案。在建筑項目方案設計過程中，工作人員需要對建筑環境的總體布局和機電方案做出最終決策，并通過BIM軟件對這些方案進行比較分析，得出最接近于建筑發展長期目標的方案。BIM技術在項目設計中的應用可以有效解決安裝、技術選擇、材料配比、工程預算等問題。此外，BIM軟件應用于土建和機電方向，可實現沖突與碰撞檢測、綜合布線布管、負載計算與分析、豎向凈空優化，并可設計不同方向的施工模型，以推動施工作業的順利進行。

5.2 建筑智能化施工階段BIM技術的應用

將BIM技術應用于建筑項目施工，可以將材料、場地和設備等內容進行動態集成，并能定期模擬施工過程，利用BIM技術可以直接反映項目施工情況，為復雜的工序銜接轉換工作帶來一定的便利。從施工人員的角度看，BIM技術能幫助他們明確自己的具體職責，提高他們的工作水平和施工效率，減少投入資金。值得注意的是，BIM技術雖然在建筑智能化方面起到了積極作用，但是由于諸多因素的影響，其發展還不夠完善，需進一步推動BIM技術在建筑智能化施工中的有效運用。

6 結語

總之，我國建筑施工智能化發展任重道遠，要全面提高智能化水平，就需要融合技術升級機制，推進施工數字化、智能化、自動化模塊的發展進程，配合BIM技術優勢打造更加多元化的智能監控流程，從而建立智能化、高效化的技術平臺，提升BIM技術應用價值的同時，也能促進建筑施工智能化的可持續發展。