基于BIM 技術的工程機械設備協調調度管理研究

文/劉珊珊

BIM 技術可以打造出一種全新的信息模型，基于三維數據開展分析，從而優化工程的各項工作，對于工程機械設備管理與調度來說，該項技術就能夠有效提高調度的可靠性和管理效率。本文通過分析BIM 技術應用在工程機械設備方面的特點，進一步分析了基于BIM 技術的施工機械設備協調調度運行與管理措施。

BIM 技術概念及其應用在工程機械設備方面的特點

BIM 技術具體是指建筑信息模型技術，該項技術融合了信息共享理念，并結合三維數字技術原理，促進工程建設項目中各項功能信息的數字化、可視化表達，BIM 技術所呈現出的內容有助于工程建設的各方面運行，為整個工程生命周期提供決策支持，其也是建筑領域技術從二維革命發展到多維的代表性技術，所構建的技術模型會整合并分析信息，促進有效管理。在工程技術的施工機械設備方面，也可運用BIM 技術，其主要是用于施工機械設備的綜合性管理與科學調度，技術應用具體體現出以下幾項特征。

一是信息的無障礙共享特征，施工機械設備的管理和調度往往需要人員間實現良好溝通交流，而在BIM 技術的作用下，其施工機械設備信息就可以實現無障礙共享，促進施工機械設備的協作管理，尤其是針對一些機械設備復雜、功能性要求較高的項目，若是采用傳統技術實施管理，將會導致效率低下，甚至是拖延的施工進度，但BIM 技術本身就能夠快捷反饋數據，不僅提高了施工機械設備管理效率，還能避免出現管理混亂問題，對管理決策實現優化。

二是可視化模擬特征，BIM 技術主要是能夠對施工機械設備的運行進行可視化模擬，讓工人掌握機械設備操控要點，及時識別實際操作中存在的安全隱患，進一步優化施工機械設備的調度計劃與技術方案，提高其可靠性。該項技術也有助于施工機械設備技術交底的良好落實，保證工程整體質量。

三是靈活運用信息技術的特征，目前的施工機械設備管理要求隨著時代發展也出現了很多變化，因而開始運用BIM 技術來創新管理模式，而該項技術本身就是結合了信息化技術，其也能夠靈活運用數據分析技術、網絡技術等，促進機械設備管理運行的云平臺搭建，促進施工機械設備數據庫的形成，完善相關管理的信息化系統，保證機械設備高質量運行使用。

傳統工程機械設備運維管理的弊端

設備與其信息相互割裂

建筑設備的信息存在一定的獨立性、分散性，主要體現在以下兩個方面。一方面，繁雜的參與方與獨立的信息給管理人員帶來了極大不便。在設計、繪制圖紙時，各方面的參與者以及不同專業的工作人員是分開的、獨立的，使得最終的信息沒有形成一個整體。同時由于各參與方不同以及各專業的獨立工作，管理人員要對所有的圖紙和資料進行查找統計，這個過程相當繁瑣。工作人員若想對設備信息進行系統的了解，則必須統計各個部門的信息，而這樣很容易出現信息不全的情況，使得信息無法得到有效完整的傳遞。另一方面，由于信息存儲的形式不同，管理人員需要比對不同的文件、圖紙、操作流程以及維修記錄等各方面的資料。這種做法不僅效率低下，還很有可能出現錯誤、遺漏之處，若管理對象是大型建筑則更有可能出現檢查不全的問題。此外，當圖紙出現錯誤需要修改或者是圖紙發生變動時，管理人員就會面對非常復雜的局面，比如信息的散亂，哪怕是同一套圖紙中的信息也缺乏完全的相關性，在進行修改工作時會出現大量信息重復的現象，造成資源的浪費，使得工作效率極低，嚴重時還會延誤預定的工期。

設備運維信息的真實性難以保證

設備的運營以及維護信息要由負責人進行登記，而記錄形式多是電子表格或是紙質文檔，這種形式使得相關人員獲得了極大的自主權。一旦這些數據被安全負責人修改，就會極大地降低運營與維護的準確性。不僅如此，在進行責任追究時也很難獲取直接證據，故追求責任十分困難，很難保證設備運營的安全性。運維人員在巡檢大型建筑時，管理人員很難準確地把握工作人員的動態，這對管理工作帶來了很大的挑戰。此外，運維人員還要將實地記錄的檢查信息交給運營及管理中心以便錄入計算機，保存為電子版。但這種方式費時費力，一旦發生緊急事件還會導致信息傳遞出現延誤。

二維圖形信息難以理解

目前，管理人員在進行設備管理時多選擇AutoCAD 來繪制圖紙，使其以二維的方式呈現。當建筑投入運營后，這些二維資料就成了管理建筑設備信息的所有材料，而這種方法會對紙質材料、文檔等有著過度的依賴。同時二維圖形具有一定的專業性，所以工作人員必須掌握一定數量的基礎專業知識，還要在讀懂二維圖形后將二維空間轉化為三維空間，這個過程要在腦海中進行模擬，十分復雜又浪費時間。

查詢信息時需要翻閱大堆的資料和圖紙

管理人員想要查閱某些相關信息，必須從浩如煙海的圖紙中進行翻閱，而且還不能完全保證信息的完整性，整個實踐過程也十分繁瑣。如果某一圖紙中的某一對象需要使用多個圖表來進行描寫，那么一旦發現某張圖紙出現錯誤，就需要改動多幅圖畫。這種信息的不完整以及圖紙的復雜性給設備維護帶來了很大困難， 導致設備不能得到及時有效的維護。這樣一來維護質量就會下降，造成時間與人力資源的浪費，從而導致設備的管理效率低下。

基于BIM 技術在工程機械設備協調調度管理中的應用

建筑設備可視化管理模型

BIM 技術是一種更加直觀的模型，其可以用3D 的形式來表述設備的相關信息。BIM 技術的應用對建筑設備的管理十分有利，能夠極大地提升管理效率。此外，其還為與項目設備管理相關的參與人員提供了一個共享平臺，這個平臺可以輸入、查詢、更新或修改設備信息。可利用BIM 軟件（如Revit）建立建筑及建筑設備3D 模型，將設備各方面的信息輸入這個系統中，從而對信息進行智能化統計，這樣一個擁有完備信息的BIM 模型就建立起來了。通過這個模型，這些信息從二維平面變成了三維空間，讓人更能從視覺角度了解信息。不僅如此，該模型還可以對設備進行定位，雖然這個定位是虛擬的，但其準確度較高。在虛擬空間里，可以用不同的顏色或者符號來對設備的不同信息進行示意。這種模型讓數據直觀化，給管理層的決策提供了相當充足完備的數據。這樣管理人員在管理設備時，就可以更好地給出處置意見。

建筑設備信息可視化表達

建筑設備信息可視化表達主要通過顏色的區別或是圖標的不同來表示。在運維狀態上可以用顏色A 來表示正常運行，而如果設備發生故障時，則會用顏色B 來表示，一旦機器需要維修，則可以用顏色C 來表示，給使用者以提醒，當設備報廢后，還可以將其顯示顏色設置為D。在成本的控制上有三種，分別是收大于支、收支平衡以及支大于收。針對這三種狀態，可以選擇不同的顏色來對管理人員進行提醒，以防出現成本超支的情況。另外，合同的糾紛共分為有無兩種情況，可以使用圖標來區分。最后是處置決策的可視化。在設備的管理中，需要管理人員運用各種各樣的處置方法，不同的處置方法也可以用不同的顏色加以表示，包括修理、更新、報廢等。

建筑設備信息快速查詢及統計

在運用BIM 技術進行統計時，可以整理出該模型涵蓋的與建筑設備相關的全部信息。此外，還可根據管理需要來對所需信息進行有效選擇，只選擇需要查詢或統計的設備信息，然后用Excel 表格導出有效數據，不同部門的工作人員可根據不同的信息類型分別導出設備在不同狀態下的信息圖表。BIM 技術可以對所有參與方的信息進行統計整合，讓管理人員實時、有效地掌握或查找設備的信息，可以說BIM 技術的應用為管理人員提供了一個十分便捷的信息共享平臺。

建筑設備管理

第一，設備變動管理。設備變動管理包括設備移裝、調撥、停用、報廢等，這些分支所包含的內容有共性也有差異性。共性是指所有部分都有設備名稱和編定的序號。設備移裝與調撥和設備報廢的共同點在于三者都需要設立相關部門，而移裝包括出、入兩個部門，并要有轉入前的設備狀況，調撥則要有調撥的原因和價格。此外，設備調撥與設備的報廢都要有具體原因，也要獲得相關部門的審批同意。第二，備品備件管理。所有的設備構造都十分復雜，需要許多個零件來組裝。如果一個企業沒有備件只有設備，則絕對不能滿足持久的生產需要，所以備件管理在設備管理中也起著關鍵性作用。備件管理主要包括備件材料的計劃、采購與使用進度。

基于BIM 技術的工程機械設備協調調度管理體系構建

在施工機械設備協調調度過程中運用BIM 技術，可以提供一種更為高效的調度方法，基于BIM 技術的模型構建功能，促進建筑信息模型中施工機械設備的信息可視化呈現，再進行針對性調度處理，解決實際問題，完善相關調度體系，為工程施工推進奠定良好基礎，而融合了BIM 技術的施工機械設備協調調度實現主要包括以下幾個步驟。

對施工機械設備調度信息進行采集

要想實現建筑施工機械設備的有效調度，就要進一步明晰其相關調度信息，因此需結合整體施工機械設備系統的綜合調度特點來開展信息采集工作。在施工時，相關機械設備都會根據現場作業要求與設計進度條件對具體區域實施布置，一般較大的施工機械設備都會提前運送到指定區域位置安裝好，如施工電梯、塔吊等大型設備，再依據實際施工中的協作狀態初步采集其機械調度的特征信息。具體圍繞以下幾個方面。

一是采集多空間的異地調度信息，在實際建筑施工過程中，許多機械設備需要進行構件安裝，因此，會先將施工機械設備的架構運送到施工現場設計地點，隨后安排專業技術人員組織安裝對應構件，因而施工機械設備調度時也會關注這類構件安裝設備的情況，需采集構件在多空間異地實施調度的相關信息。二是明確空間調度性質的差異性，以往施工機械設備調度工作中，機械設備的種類不多，但隨著建筑施工技術的逐漸發展，目前需調度的機械設備類型越來越多，且實施調度的施工區域涉及數量頗多，每個施工空間的性質都不相同，因此要考慮空間性質差異性給施工機械設備調度帶來的影響，需對其性質信息加強收集。三是考慮機械設備調度時的時間空間差點差異性，在施工各空間中的機械設備往往存在相互約束的關系，因而也會導致特殊施工環節機械設備時間點存在差異信息，具體要依據這些信息的采集并基于現場實際情況開始施工機械設備調度工作。四是施工現場的各項環節存在協作關系，因而現場機械設備的資源也處于動態變化狀態，需進行信息采集并統一實現調度。五是由于施工機械設備調度具有魯棒性特點，因而各機械設備實際使用過程中，會受到外部許多不確定因素影響，對運行產生一定性質，因而來戰施工機械設備調度時，也要充分考慮這些不確定因素的干擾，對抗干擾調度信息進行采集，優化調整機械設備調度的計劃。六是當前施工中還好對機械設備采用結合調度手段，但這種方式下不同機械設備結合調度的成本和時間也不相同，為了保證調度的可靠性，還需提前對機械結合調度信息實施采集。

搭建精細化的施工機械設備調度體系

為了保證建筑施工過程中，機械設備的協調調度更為精準，可以基于采集到的信息并結合使用BIM 技術來搭建精細化施工機械設備調度體系，其基本原理結構如圖1 所示。具體做法是先運用BIM 技術來構建施工機械設備三維立體數字化模型，在模型中融入采集信息，設計機械設備的信息共享。為了促進體系的完備性體現，本次研究決定基于施工現場機械設備擬合的3D 拓撲關系，探析模型中一些關鍵信息之間的關聯，使機械設備的調度精細化、精準化提高。

由上圖可知，此次構建的精細化調度體系是從施工機械運行管理出發，再基于機械設備本身的使用責任和規范要求制定調度管理計劃。該項體系能夠有助于提改施工機械設備調度效果，避免耗費過多調度資源與時間，也能夠促進施工效率的提升。實施調度時，會基于項目建設參與單位信息搭建出信息共享機制，促進施工方案和效果之間的擬合，而施工機械設備協調調度工作中BIM 技術應用帶來了信息化特點，使調度過程可視化呈現，讓施工機械設備的使用者獲得更為精準可靠數據，促進規范使用并提高機械設備利用價值。

設計機械設備協調調度的決策平臺

在施工機械設備協調調度的過程中，可以利用BIM 技術設計協調調度的決策平臺。在過去的施工機械設備協調調度當中，其決策結果一般會受到人員主觀因素的強烈影響，因而也容易產生不合理調度現象，而在BIM 技術應用之后，具體調度決策設計會依據工程概況與機械設備實際使用情況，避免人工決策導致誤差出現。相關平臺設計還會以分布式服務系統為基礎（DSS)，同時具備了數據庫結構、人機交互模塊以及數據管理模塊。在這種DSS 調度決策平臺中，可以針對施工過程各種機械設備調度問題實施求解，也能夠避免個人對調度決策產生過強控制效力，該平臺的人機交互功能較為友好，具有特定交互接口，為調度決策人員提供更為準確的數據信息，也能對決策過程產生一定干預作用。另外，平臺也結合了AI 技術，將推理邏輯和數值運算有效結合，促進施工機械設備調度決策水平的提升，保證決策方案中融合更為先進的決策知識，依托于該平臺運行的調度效果提升，可以進一步實施模塊化設計，也就是將平臺中的功能劃分為不同模塊，后續調試和維護也會更加方便，使決策效率更高。

綜上所述，工程機械設備的調度與管理工作中，若有效運用BIM 技術，將會提高施工機械設備綜合運用水平，為對應工程推進提供技術保障。由本文分析可知，基于BIM 技術的施工機械設備協調調度實現的步驟主要包括：對施工機械設備調度信息進行采集、搭建精細化的施工機械設備調度體系、設計機械設備協調調度的決策平臺。