淺析應用BIM 技術做好工程現場全面信息化管理之要點

王建宏，石 慧

（1.中國二冶集團有限公司，四川 成都 610000；2.成都魚鳧城產實業有限公司，四川 成都 610000）

隨著建設項目數量、規模和規范種類的不斷增加，工程現場監管資源的有限性愈加明顯。為滿足工程現場的監管需求，需要加強在工程現場對信息化技術的應用，以此種方式提高工程施工現場的監管效能[1]。從工程的復雜性和結構變化層面分析，隨著建筑工程新工藝和新技術的應用，建筑樓層不斷提高、建筑設計中的整體裝配率不斷提升，智能建筑數量持續增多，為滿足工程項目施工進度需求，而各種工種間不得不采取交叉作業形式，但在交叉作業工作過程中工程現場資源與工程信息無法得到有效流通，不僅會造成巨大的資源浪費，還會在一定程度上對工程工期造成影響。為有效預防此類問題，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術在工程建設中的應用越來越頻繁[2]。下述將以某工程為例，對應用BIM 技術做好工程現場全面信息化管理展開研究。

1 建立工程現場全面信息化管理模型

1.1 信息傳播效率基本數學模型計算

信息傳播是工程現場管理的基本骨架，因此應用BIM 技術實現對工程現場的全面信息化管理時，需要通過信息傳播效率數學模型，實現對管理效率的分析與驗證。工程現場上的信息傳播是以人為目標的，而人們的信息主要通過手機、電腦等方式進行，這也是信息的傳播渠道[3]。假定各個信息提供者、中介人和信息接收者都是信息傳播的不同類型，并假定每個人的個人因素都是普遍的，因此，在研究中暫時不考慮特殊情況。假定在整個信息傳播過程中，信息提供者、中介人和最終信息接收者都是一個整體，在一個單獨的信息傳播信道上，其傳播效率是通過持續地累加而得到的[4]。假設每個單一信息通道的傳播效率可表示為e0，e1，…，en，串聯信息的傳播通道見圖1。

圖1 串聯信息的傳播通道

根據圖1 得出，串聯信息的傳播效率E 的計算公式為

進一步得出串聯信息的傳播錯誤率L 的計算公式為

在信息傳播過程中，媒介的位置發生了變化，不再是串聯形成的線時，信息傳播效率的計算公式并不能直接得出，但信息傳播錯誤率可以通過公式計算得出。

在假定所有人的能力都是一樣的情況下，通過計算得出的信息傳播錯誤率可以用不同的信息傳播信道錯誤率連乘來表達[5]。假設各個信息傳播信道（子通道）的信息傳播錯誤率為L1，L2，…，Ln，并聯信息的傳播通道見圖2。

圖2 并聯信息的傳播通道

則并聯信息的傳播錯誤率的計算公式為

進一步得出并聯信息的傳播效率的計算公式為

式中：1 為完全傳播信息時的整體信息傳播效率。

1.2 工程現場全面信息化管理模型推導

在上述建立的信息傳播效率基本數學模型的基礎上，推導出工程現場全面信息化管理模型。在一個具有明顯的上下級關系的工程現場管理組織中，上述關于信息傳播效率的基本數學模型并未將其納入其中[6]。因此，在這一部分，假定在管理組織中，每個人的情況都是一樣的，只考慮管理組織的上下級關系對信息傳播的影響，根據實際情況，可以將其設定為0.2～4，并且，這樣的壓力強度會影響到管理組織的信息傳播效率。根據上述分析，得出管理組織的總信息傳播效率En的計算公式為

式中：q 為壓力強度對管理組織信息傳播的影響因素；Ex為在不考慮上下級關系的情況下，信息傳播的整體效率；b 為管理組織中的上下級關系的緊張程度；m 為信息傳播次數。將式（5）作為工程現場全面信息化管理模型。

2 基于BIM 技術的工程現場組織創新管理

2.1 工程現場管理組織模式

常見的工程現場管理組織模式包括直線型管理組織模式、矩陣型管理組織模式。由于直線型管理組織模式中的信息傳播采用了串行式，因此，在管理組織結構中，每一層都會增加一層，從而使整個信息傳播效率提高[7]。通過分析得出，這種模式的信息傳播通道數量的計算公式為

式中：Fn為信息傳播通道數量；k 為自然數；h 為組織層級數；w 為管理跨度。平均傳播效率Pn的計算公式為

式中：En為直線型管理組織模式中的信息傳播的效率總和。

矩陣型管理組織模式主要由3 個層次組成：一是領導；二是部門負責人和項目經理；三是參與人。這樣就形成了一個溝通渠道，從部門到項目經理，再到項目負責人。參與人這一層次的部門數量取決于部門主管和項目經理的傳播通道。若部門主管和項目經理傳播通道為w，則其部門數量為w2/4，傳播通道為部門數量的2 倍。根據上述分析得出，矩陣型管理組織模式的傳播通道為

綜合上述兩種管理組織模式，矩陣型管理組織模式為最佳管理組織模式。

2.2 社會網絡分析法在工程現場管理中的運用

社會網絡分析法的根本理論來自圖論，是將復雜問題抽象化的一種問題解決思維。在確定現場管理組織模式后，將這一分析法應用到工程現場的管理當中，可以進一步促進管理效率的提升。在管理初始階段，選擇需要研究分析的問題，并將其看作一個節點。采用文獻調查、專家判定、實踐經驗等方法，通過數據采集，構建關系矩陣，對關系矩陣進行預處理。根據所要研究的內容，得出相關的結論。在軟件中按下相應的圖標，獲得相應的結果，并通過UCINET 中的圖形繪制程序，就可以獲得相應的社會網絡模型[8]。以BIM 技術為基礎的項目管理組織中各方的相互聯系，為BIM 技術在工程現場全面信息化管理中的應用提供了理論基礎。對于采用BIM 技術的工程現場項目管理組織的不同參與方，明確其在整個網絡中的位置、與其他參與方的關系，找出影響工程管理的有效因素以及施工中應注意的問題，從而為改進BIM 技術的項目管理工作提供參考。

3 基于BIM 技術的工程現場全面信息化管理案例

3.1 模擬案例基本概況

模擬案例基本概況見表1。

表1 模擬案例基本概況

該項目涉及的專業較多，包括土建、電氣、空調、弱電智能、幕墻等，分包隊伍比較多。其中，工程現場穿插作業量大、協調任務較多。

在工程開工前，建筑設計單位要先搭建三維模型，運用BIM 技術進行工程管理，同時，在工程總圖布置、工程完工、使用、運行等方面都要應用BIM 技術進行輔助管理。

本文以BIM 技術為支撐進行案例分析，以檢驗上文提出的管理方案是否能在實際應用中起到預期效果。

3.2 基于BIM 技術的工程現場全面信息化管理

引進BIM 技術，結合計算機終端，搭建工程現場全面信息化管理測試環境，見圖3。

圖3 工程現場全面信息化管理測試環境

在此過程中，利用BIM 技術，建立了一個工程現場質檢與全面信息化管理云平臺。同時，各個現場管理終端與監控部門設置監控系統和全面信息化管理的信息展示屏幕，將安裝在工程現場上的高清攝像機與監控設備相連接，滿足工程現場遠程監控和全面信息化管理等需求。應用數據庫管理軟件、3D-CAD 圖形顯示軟件，構建全面信息化管理程序，并通過軟件工具進行工程現場材料信息管理和施工進度協調。由計算機程序輔助，將4D 技術與時間信息相結合，優化工程現場管理。對工程現場管理建模所需的軟件工具進行分析，見表2。

表2 工程現場管理建模所需要的軟件工具

在AutoCAD 平臺上編寫相應的功能函數和接口，基于數據庫信息，將數據展示組件的交互內容獲取到AutoCAD 平臺上。利用已開發的工具箱進行工程現場與計算機終端的人機交互，實現工程現場的全面信息化管理。在進行工程現場的工程材料的管理時，應做好對各層構件的計算機繪圖，設置不同構件的屬性信息（包括尺寸、材料種類等）。

在BIM 監控模式下，終端會根據工程圖紙、三維模型、施工單位等信息，生成工程現場自動管理與監控作業方案，并根據工程現場實際情況與項目的難度、薄弱環節和監管重點，進行工程現場的程序化監督，以此種方式，真正做到“一站式”管理，減輕工程現場監理人員與其他管理人員的工作負擔。基于BIM 技術的工程現場全過程信息化監管見圖4。

圖4 基于BIM 技術的工程現場全過程信息化監管

BIM 技術的質量監督抽查模式，改變了過去監理人員頻繁查閱圖紙、圖紙變更資料的做法。在此階段中，監理人員只需要根據施工進度表，將施工現場管理終端上傳的影像及有關數據與BIM 三維模型進行對比即可，則可判定所檢區域是否滿足設計與施工要求；若對比后發現存在問題，則將問題記錄在相應的位置，由監理監督督促施工方在現場進行檢查和糾正。

3.3 綜合效益分析

完成工程現場全面信息化管理后，對基于BIM技術的管理成效進行分析，見表3。

表3 基于BIM 技術的管理成效

4 結束語

通過上述研究，得到如下2 個方面的結論。

1）根據表3 基于BIM 技術的管理成效可知，應用BIM 技術可以提高工程現場的安全性，降低現場作業風險，提升工程驗收質量。

2）近年來，BIM 技術在項目管理中得到了廣泛的應用，其中包括基于BIM 技術的無紙化辦公、管線碰撞檢測、綜合協調等，此項技術的應用提高了工程管理的效率。由于此項技術需要軟件工具的支撐，因此，在后續的設計中，還需要加大對BIM設計軟件的開發，以此更好地發揮BIM 技術在工程現場全面信息化管理中的效能及價值。