基于 BIM+智慧工地精細化項目管理決策平臺的研究與應用

沈夏磊

（千易建設集團有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

近年來，智慧建造［1］技術在工程建設領域得到了較快的發展，取得良好的成效，智慧建造技術在工程建設全過程質量控制的作用日益突顯，它利用數字設備和信息管理系統，通過互聯網信息技術處理工程數據，從而實現項目智慧管控。

1 工程概況

1.1 項目概況

新羅區中醫院 A 地塊項目位于福建省龍巖市新羅區未來城片區，總建筑面積為 81 128 m2，系福建省重點民生保障項目，是福建省首個創建國家優質工程全過程質量控制咨詢的項目，獲得了福建省建筑行業的高度關注。

1.2 項目管理重難點

1）工期緊，場地小，質量安全標準高，建筑結構造型復雜，施工精度要求高。

2）基坑周邊環境復雜，基礎筏板大體積混凝土施工難度大。

3）裝配構件規格復雜、數量多、拆分細，施工難度大。

4）功能全，分包多，專業性強，精密設備與管線錯綜復雜。

5）專業材料及設備品種多、數量大，管控難度大、協調難度大。

2 智慧管理體系研究

2.1 項目需求研究

項目建設過程中，圍繞人、機、料、法、環、測等關鍵要素會產生的龐大數據庫，這需要建立起集智能采集信息、科學分析數據、高效協同管理、智能測評的一體化信息管理可視化［2］平臺為項目決策提供依據，通過智能化讓項目效益、效率雙提升，讓工地管理更高效，打造一個基于 BIM+智慧工地精細化管理的決策平臺。經策劃，本項目需要從數字工地、人員管理、材料管理、機械設備管理、環境管理、質量管理、安全管理、BIM 技術管理、智慧黨建等九大模塊來提升管理質量，建立起包含全業務場景、項目全員參與的智慧工地信息化決策平臺，用智能化實現項目的高效管控，推動精細化項目管理的發展。

2.2 BIM+智慧工地管理體系平臺研究

為了實現項目的建設目標，本項目以 IoT、BIM、大數據、AI 等核心為技術，與軟件公司共同開展基于 BIM+智慧工地的數據決策平臺研究與應用，建立起以 1 個平臺、3 大管理中心、3 大技術中心、9 大模塊、3 端應用的系統架構，實現對施工數據的實時采集，對施工風險進行辨別、歸類與分析，為項目提供科學的解決方案來輔助項目決策，創建一個能為項目提供生產提效、成本節約、風險可控的 BIM+智慧工地平臺，如圖1 所示。

圖1 BIM+智慧工地數據決策平臺

3 項目管理決策平臺應用

3.1 數字工地

系統搭建起數據可視化看板如圖2 所示，通過 BIM 模型聯動整個項目的生產要素，整體呈現工地各要素的狀態和關鍵數據，對勞務、進度、質量、安全相關核心數據進行多維度的提取分析，建立起可視化的項目管理大腦。在滿足項目日常業務管理的同時，也能直觀了解到項目上發生的預警情況，大幅度提升了管理效率。

圖2 數字可視化看板

3.2 人員管理

基于項目人員數量多、管理難度大的特點，系統搭建的勞務管理系統如圖3 所示，對現場人員進行實名制智能判別，利用速登寶和培訓寶等手持設備、閘機+人臉識別設備實現人員的快速進場和考勤自動記錄功能，識別勞務潛在風險，時刻掌握登記在場和疫情防控等相關信息，大幅提高了管理效率，保障了信息準確性，同時人員進場及考勤信息自動同步至政府信息平臺，滿足政府對項目的監管要求。

圖3 勞務管理系統

本項目目前累計進場 3 000 余人，出勤數據 12 萬余條，平均出勤率 75 %，這些數據僅需 0.5 h 即可完成統計，大大優化入場流程，節約了兩個管理人員的工作量，對勞務人員信息資料進行了有效整合和系統化管理，為后期企業建立風險預警中心提供了指引。

3.3 材料管理

項目安裝的智慧物料系統如圖4 所示，要求大宗主材車過磅，借助 AI 自動識別和紅外對射等先進技術快速識別鋼筋數量，將車輛進出場重量進行自動計算，對進場材料的實際重量與運單重量進行對比分析，對供應商的供貨偏差進行分析，為項目結算提供有效的依據，可節約大量的人力和物力。

圖4 智慧物料系統

運用 AI 人工智能技術后，在結構施工期間，混凝土工程杜絕了攪拌站虧方、虛假小票、罐車帶灰出場等現象，減少至少 2 % 的浪費，節約混凝土約 1 000 m3，節省約 40 萬元；鋼筋工程的鋼筋識別準確率達到 99 %，可自動計算鋼筋理重和上傳點數結果及照片，實現可視化監管。與驗收環節結合，通過稱重、點數交叉驗證，提升了項目物料驗收效率、堵塞漏洞、規避風險。通過智慧物料+智能點跟技術，相較于傳統的物資驗收工作，項目整體物資驗收人員節省 50 %，驗收效率提升 70 %，如圖5 所示。

圖5 智能點跟識別

3.4 機械設備管理

塔機監測系統（見圖6）通過安裝的傳感器、攝像頭等末端設備，將數據實時傳輸至平臺，系統以數字化顯示現場塔機的幅度、高度、重量、傾角等運行數據，可實時預警塔機操作過程中發生不安全行為，運行記錄和報警信息實時上傳到智慧工地系統，便于遠程監管和信息留存。系統通過對塔機運行記錄進行自動分析，輔助項目進行塔司工作強度判別、設備維修保養期限判別，精準統計每臺塔吊的工效，同時根據塔吊利用率可以形成數據資產，輔助塔吊布設工作，從而將塔吊管理從傳統的經驗管理提升到基于數據的精確決策。

圖6 塔機設備管理系統

項目結構施工期間，由于塔吊每天的吊次都能夠精準統計如圖7 所示，有力提升了吊裝效率，加快了施工進度，據統計，項目塔吊從合同約定的 10 個月使用期壓縮到了 9 個月，節省了 1 個月，按照 9 萬元/月的租金計算，4 臺塔吊共計節約 36 萬元。

圖7 塔機設備管理系統

3.5 環境管理

為踐行綠色施工的目標，項目建立了環境監測系統，通過部署環境監測設備對項目所在地的環境進行實時監測，當揚塵指標超過標準值，自動開啟智能噴淋系統環保除塵。另外，根據環境監測及天氣情況給出的施工建議，可實現臺風、暴雨、高溫等極端天氣時的風險規避。

3.6 質量管理

質檢員可通過手機 APP 應用如圖8 所示，將質量問題和整改要求信息上傳至云空間，系統自動推送給整改相關人進行改正，結果再通過系統的云空間傳遞給相關方完成整改。在推動系統應用后，相對于傳統的檢查方式，本項目的質量問題的處置效率提升了 80 %，近三個月項目質量隱患及時整改率達到 80 %，總整改率達到 100 %。

圖8 質量管理手機 APP 應用

另外，項目通過智能靠尺、智能回彈儀等硬件工具，輔助項目質量管理人員執行實測實量工作，數據通過藍牙連接至移動端設備，自動采集實測實量數據如圖9 所示，原本需要兩個人一人測量一人記錄的實測實量檢查過程，現在借助硬件工具只需要一個人即可完成，大大提升質量檢查效率。

圖9 質量智慧管理系統

3.7 安全管理

項目搭建的視頻監控+AI 智能識別系統+手機 APP如圖10 所示，可結合 AI 智能算法，對人員的不安全行為自動進行抓拍，智能監測分析人員聚集、安全帽、反光衣穿戴等情況，24 h 監控工地安全文明施工，實現全覆蓋監控，對于出現的安全問題聯動安全系統自動生成預警和整改通知，實現智能化管理。

圖10 人工智能識別系統

根據危險源辨識的情況，平臺建立起外墻腳手架、大型機械設備等危大工程現場監測系統如圖11 所示，采用高靈敏傳感器收集數據，將超過預警閾值的動作、行為回傳至管理系統，在人為檢查之前就借助智能硬件手段實現設備自檢，實現安全管理的工作前移，降低了項目的安全管控風險。

圖11 無線智能監測系統

在推動系統應用后，增加了安全管理的辦法，整體強化了現場的安全管控，使得本項目安全問題的處置效率提升了 80 %，近三個月項目安全隱患及時整改率達到 90 %，總整改率達到 100 %，安全隱患呈整體下降趨勢如圖12 所示。

圖12 安全隱患統計

3.8 BIM 技術管理

1）進度優化。系統搭建 BIM 指揮中心如圖13 所示，通過將 BIM 模型與施工進度計劃進行關聯，分析與優化各專業的協同施工安排，展示項目當前的形象進度。

圖13 BIM 指揮中心

2）突出 BIM 在解決施工重、難點的作用。將施工過程質量、安全的關鍵工序、關鍵節點和模型建立關聯，配合多視角、多專業組和視點圖片的協同，消除了主觀判斷帶來的信息不對稱，實現虛擬建造與實體施工效果的雙一至，在施工實現可視化的 BIM 虛擬建造。

3）強化 BIM 技術在技術交底中的作用。推動工程三維可視化交底工作，實現一攬子技術交底作法，并使用微信二維碼、手機 APP 等網絡工具來提升技術交底的效果，增強工人對設計的理解，減少返工率，要求施工一步執行到位，讓管理者省心，大大提升了質量安全技術交底的效能。

4）優化項目審批程序。項目所有的審批可在系統上實現，審批意見及時反饋并實時調整方案，審批結果可在施工的三級技術交底中，落實到具體的操作層，指導現場施工。

在推動系統應用后，加強了技術交底的有效性，減少返工率，項目的工作效率提升了 50 %，實現了虛擬建造與實體施工效果的雙一至。

3.9 智慧黨建

建立智慧黨建模塊如圖14 所示，管理項目部及企業黨員黨課學習及黨建活動情況，方便項目部黨支部及黨務專員對黨務工作進行管理及宣傳，展示項目黨員的精神面貌和工作風采。

圖14 智慧黨建系統

4 價值效益

4.1 經濟效益

通過以上九大模塊的應用，本項目整體實現成本節約 108 萬元如表1 所示，管理效率提升近 70 % 如圖15 所示，質量安全管理處于受控狀態。

表1 經濟效益

圖15 應用系統效率提升對比

4.2 管理效益

建設過程中產生的大量數據，系統自動進行匯總、分析和提煉，為項目提供科學的解決方案來項目輔助決策，大大提高管理效能。

4.3 數據資產效益

項目的關鍵數據在收集后，自動同步與質量安全模塊的標準庫進行分析和比對，結果生成可復用、可溯源的數據資產和數據標準，建立起一套高價值的標準化 BIM+智慧工地精細化項目管理決策部署方案，可為后續項目提供寶貴的參考依據。

4.4 人才梯隊建設效益

通過智慧工地試點項目的建設，可形成一只具備 BIM+智慧工地策劃、部署實施、培訓指導、應用推動、總結匯報的專業化團隊，同時能夠將管理方法推廣至其他項目，并形成一批具備信息化、標準化、規范化管理能力的專業項目管理團隊。

4.5 品牌及社會效益

本項目獲得了福建省住建行業的高度關注，多次舉辦了省、市級全過程質量咨詢項目觀摩活動，基于 BIM+智慧工地精細化項目管理決策平臺獲得了各方的認可，提升了企業形象。

5 結語

通過對數字工地、人員管理、材料管理、機械設備管理、環境管理、質量管理、安全管理、BIM 技術管理、智慧黨建等九大模塊的項目精細管理設置，可建立起以BIM為核心的，包含全業務場景、項目全員參與的智慧工地信息化精細管理決策平臺，用智能化實現項目的高效管控，從而推動精細化項目管理的進一步發展。Q