BIM技術(shù)結(jié)合智慧工地提升項目管理效能的研究

作者簡介：蘇志斌（1981-），男，工程師，副經(jīng)理。研究方向為項目創(chuàng)優(yōu)，科技創(chuàng)新。

DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2024.12.039

摘? 要：在當今社會，科技的發(fā)展日新月異，為各行各業(yè)帶來巨大的變革，建筑行業(yè)也經(jīng)歷著一場由科技驅(qū)動的革命，BIM技術(shù)結(jié)合智慧工地平臺作為革命的重要組成部分，正在逐步改變著建筑行業(yè)的傳統(tǒng)模式。該文以某大廈項目為例，為實現(xiàn)創(chuàng)國優(yōu)的目標，在設(shè)計階段運用BIM技術(shù)促進各專業(yè)的高效協(xié)同，通過深化設(shè)計及管綜優(yōu)化節(jié)約大量現(xiàn)場與設(shè)計協(xié)調(diào)溝通的問題；在施工階段通過BIM技術(shù)結(jié)合智慧工地平臺提供可視化管理，實現(xiàn)BIM數(shù)據(jù)的平民化，提高協(xié)同管理。項目通過以上應(yīng)用，提升項目管理效能，降低成本，提高現(xiàn)場質(zhì)量與安全標準。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；智慧工地平臺；管理效能；深化設(shè)計；可視化管理

中圖分類號：TU712? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2024）12-0168-05

AbstractIn： In today's society， the rapid development of technology has brought tremendous changes to various industries， and the construction industry is also experiencing a revolution driven by technology. BIM technology combined with smart construction platforms， as an important component of this revolution， is gradually changing the traditional mode of the construction industry. Taking a certain building project as an example， in order to achieve the goal of creating national excellence， BIM technology is applied in the design phase to promote efficient collaboration among various specialties. Through deepening design and comprehensive management optimization， a large amount of on-site and design coordination and communication problems are saved; During the construction phase， BIM technology is combined with a smart construction site platform to provide visual management， achieving the popularization of BIM data and improving collaborative management. Through the above applications， the project improves project management efficiency， reduces costs， and improves on-site quality and safety standards.

Keywords： BIM technology; smart construction site platform; management efficiency; deepening design; visual management

建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）技術(shù)通過對建筑物的全生命周期進行信息化管理，實現(xiàn)了建筑設(shè)計、施工、管理的高度集成。智慧工地平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)的工程項目管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了項目現(xiàn)場的實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、智能決策。近年來，BIM技術(shù)結(jié)合智慧工地平臺在建筑行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，已經(jīng)成為提升項目管理效能和降低工程成本的重要手段。

1? 工程概況

某大廈項目是一座大型商業(yè)綜合體項目，總建筑面積68 000 m2，包括辦公配套用房、辦公用房、酒店配套用房和酒店用房等多個功能區(qū)域，其中辦公樓建筑高度123.4 m，地上29層，地下2層，公寓樓地上5層，地下2層。項目集鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、超高層框架核心筒結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和異形幕墻，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難度巨大，鋼結(jié)構(gòu)及裝修深化任務(wù)量巨大。

工程建設(shè)伊始，公司確定本項目的質(zhì)量目標為福建省“閩江杯”優(yōu)質(zhì)工程獎，爭創(chuàng)國家優(yōu)質(zhì)工程獎。為實現(xiàn)這一目標，由公司總工程師組織科技信息部、技術(shù)質(zhì)量部、BIM應(yīng)用中心及項目部有關(guān)技術(shù)人員進行協(xié)同工作，確定采用BIM技術(shù)結(jié)合智慧工地平臺對項目全周期進行管理，實現(xiàn)工程設(shè)計、施工、安裝全過程的數(shù)字化，從而更好地達成工程項目的質(zhì)量目標、進度目標、投資目標。

2? BIM技術(shù)在項目中的應(yīng)用

公司科技信息部及BIM應(yīng)用中心參照以往工程所累積的經(jīng)驗，根據(jù)GB/T 51212—2016《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標準》[1]、GB/T 51235—2017《建筑信息模型施工應(yīng)用標準》[2]、《福建省建筑信息模型（BIM）技術(shù)應(yīng)用指南》等標準及《福建七建集團BIM技術(shù)應(yīng)用管理辦法》中對于模型標準的定義與要求，制定了適用于本項目的BIM實施標準及實施策劃[3]。

2.1? 設(shè)計階段

在設(shè)計階段，通過BIM技術(shù)實現(xiàn)各專業(yè)之間的協(xié)同工作，主要進行了建筑性能模擬分析、深化設(shè)計、碰撞分析和模型算量等應(yīng)用，通過BIM 技術(shù)高效、科學、嚴謹和精細的特質(zhì)縮短整個項目的生產(chǎn)周期，保障項目在設(shè)計階段的品質(zhì)和施工配合階段的BIM落地實施。具體運用在以下幾個方面。

2.1.1? 三維建模

為解決管線碰撞和優(yōu)化凈高的效果，在水、電管線實施范圍內(nèi)建立三維施工模型，包括建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備的三維模型（圖1）。

2.1.2? 各專業(yè)深化設(shè)計

深化各專業(yè)BIM模型，多專業(yè)（設(shè)備、建筑、結(jié)構(gòu)）模型在Revit中通過鏈接文件的形式整合在一起，在輕量化平臺上進行再次復(fù)核，共發(fā)現(xiàn)98個問題，出具《圖紙及模型疑問單》，與設(shè)計單位進行協(xié)商，在設(shè)計階段解決多專業(yè)沖突碰撞的問題（圖2）。

2.1.3? 管線綜合排布及凈高優(yōu)化

在管線深化前，公司科技信息部組織BIM應(yīng)用中心及項目部相關(guān)技術(shù)人員確定了管線深化的原則，針對地下室、走廊、設(shè)備機房等管線復(fù)雜區(qū)域，綜合考慮檢修、美觀、路由的情況，采用調(diào)整梁高、更改管道路由等方法進行管綜深化調(diào)整，出具了BIM管線綜合排布圖并指導(dǎo)現(xiàn)場施工。同時調(diào)整各區(qū)域凈高不利位置，完成凈空優(yōu)化報告14份，節(jié)省大量現(xiàn)場與設(shè)計協(xié)調(diào)溝通的問題，并對可優(yōu)化空間的區(qū)域做進一步提升（圖3）。

圖3? 凈高較低區(qū)域剖面圖

2.2? 施工階段

在項目的施工階段，根據(jù)項目各相關(guān)應(yīng)用專業(yè)的需求，在深化設(shè)計的模型上進一步拓展，實現(xiàn)了三維場布、預(yù)埋定位、工程量統(tǒng)計、三維交底和幕墻深化等BIM應(yīng)用，具體運用在以下幾個方面。

2.2.1? 總平圖三維場布

運用BIM軟件將傳統(tǒng)的CAD施工總平圖轉(zhuǎn)化為三維場布模型，采用可視化的動態(tài)管理，輔助項目部對現(xiàn)場施工場布方案的比選和實施，同時對場地布置的各種制約因素進行預(yù)判，如塔吊與建筑物的空間位置關(guān)系、鋼筋加工場等現(xiàn)場臨設(shè)的詳細規(guī)劃、交通路線的行車模擬等，確保施工現(xiàn)場的有序管理（圖4）。

圖4? BIM施工總平面三維場布

2.2.2? 預(yù)埋定位

BIM模型精準定位管道預(yù)留洞口位置，結(jié)合剖面圖定位，出具土建預(yù)埋孔洞施工圖及預(yù)埋件清單，預(yù)留穿墻（梁）套管一次成型，避免施工中二次開洞，影響主體結(jié)構(gòu)安全（圖5）。

2.2.3? 利用BIM模型進行工程量統(tǒng)計，對項目造價管理及成本控制起著重要的作用

1）利用FARO等插件將地勘資料的點云數(shù)據(jù)導(dǎo)入Revit中，建立持力層模型，根據(jù)樁基模型、根據(jù)承臺和持力層的距離進行調(diào)整，導(dǎo)出一個較為精確的樁長統(tǒng)計表，為現(xiàn)場配樁提供初步方案（圖6）。

2）根據(jù)構(gòu)件類型（柱、梁、板、墻和基礎(chǔ)等）及項目部澆筑進度，分區(qū)統(tǒng)計混凝土用量，并可根據(jù)混凝土等級、體積、樓層和標高等信息進一步分類，形成所需的統(tǒng)計表。

3）統(tǒng)計各類門窗類型，根據(jù)所在樓層、數(shù)量進行合計，快速生成門窗數(shù)量統(tǒng)計表（圖7）。

2.2.4? 復(fù)雜節(jié)點優(yōu)化并進行三維交底

項目中的型鋼混凝土柱頭、剪力墻邊緣構(gòu)件與框架梁連接處鋼筋密集，鋼筋排布施工較為不便，通過BIM技術(shù)對節(jié)點處進行優(yōu)化，并結(jié)合Revit和Composer軟件，出具交互式三維交底文檔，將重要工序、質(zhì)量檢查重要部位在電腦上進行模型交底和動畫模擬，直觀地討論和確定質(zhì)量保證的相關(guān)措施，實現(xiàn)交底內(nèi)容的無縫傳遞（圖8）。

3? BIM技術(shù)結(jié)合智慧工地平臺項目中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的BIM技術(shù)應(yīng)用通常局限于項目管理層，其使用和操作往往需要專業(yè)的技能和設(shè)備，這就導(dǎo)致了現(xiàn)場管理人員如質(zhì)檢員、安全員等在日常工作中很難直接利用BIM技術(shù)進行現(xiàn)場管理。針對這一問題，本項目采取了創(chuàng)新的措施，將BIM技術(shù)與智慧工地平臺相結(jié)合，并輔以云計算技術(shù)和移動設(shè)備的支持，使得BIM模型的應(yīng)用場景得到了有效的拓展。項目中主要應(yīng)用于以下幾個方面[4]。

3.1? 基于BIM的協(xié)同管理

將BIM模型導(dǎo)入智慧工地平臺，建立有效的溝通機制和BIM輕量化模型協(xié)作平臺，并根據(jù)聯(lián)系單及設(shè)計變更對BIM模型進行實時更新，實現(xiàn)信息的實時共享和更新，不僅讓所有參建方通過平臺更加高效地參與到項目的協(xié)同管理中來，而且確保了所有項目參建方能夠同步獲取到最新的項目信息，做出快速而準確的決策，避免了由于信息滯后或不一致而導(dǎo)致的誤解和溝通不暢的風險。

圖7? BIM模型門窗統(tǒng)計表

圖8? 核心區(qū)鋼筋三維技術(shù)交底

3.2? 基于BIM的質(zhì)量管理

BIM模型通過智慧工地平臺，實現(xiàn)模型進一步輕量化。現(xiàn)場管理人員可以通過iPad、智能手機等移動終端設(shè)備，很輕松地利用模型進行現(xiàn)場工作的布置和實體的對比，直觀快速發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，并將發(fā)現(xiàn)的問題拍攝后，直接通過移動設(shè)備在模型上的相應(yīng)構(gòu)件上記錄整改問題，將照片與問題匯總后生成整改通知單下發(fā)，保證問題處理的及時性（圖9）。

圖9? 現(xiàn)場基于BIM的質(zhì)量管理

3.3? 基于BIM的安全管理

根據(jù)平臺上各階段BIM模型，智慧工地平臺通過圖像智能分析、熱感應(yīng)，對臨邊洞口防護、火災(zāi)隱患、電氣設(shè)備等進行隱患分析識別，并在模型中進行標識，現(xiàn)場安全員在巡檢中對標識部位進行重點排查，解決臨邊未防護、現(xiàn)場明火、電氣設(shè)備過熱造成的安全隱患，并通過移動巡檢設(shè)備，記錄日常巡檢過程中發(fā)現(xiàn)的安全問題，根據(jù)巡檢情況掛不同安全風險等級的警示標志，督促現(xiàn)場施工人員及時整改，消除各類安全隱患（圖10）。

4? BIM技術(shù)結(jié)合智慧工地平臺的優(yōu)勢和效益

通過在本項目中應(yīng)用BIM技術(shù)結(jié)合智慧工地平臺，取得了以下優(yōu)勢和效益。

4.1? 提升工程項目管理效能

基于BIM的協(xié)同管理為現(xiàn)代建筑項目提供了一個高效、透明、互動的管理環(huán)境，使得項目的每一個環(huán)節(jié)都能夠得到有效的監(jiān)控和協(xié)調(diào)，顯著提升工程項目管理效能。具體而言，在設(shè)計階段，BIM技術(shù)的運用促進了各專業(yè)之間的高效協(xié)同，有效避免了信息孤島現(xiàn)象。在施工階段，BIM技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了施工過程的可視化管理，不僅提升了施工效率，也確保了工程質(zhì)量；利用BIM模型進行工程量統(tǒng)計，對方案的比對及造價控制起著至關(guān)重要的作用。

4.2? 降低工程成本

BIM技術(shù)與智慧工地平臺的融合，為工程項目成本的有效控制提供了可能。在設(shè)計階段，碰撞分析解決多專業(yè)沖突碰撞的問題，共解決98個圖紙問題。同時對圖紙進行進一步深化和優(yōu)化設(shè)計，節(jié)約后期設(shè)計溝通協(xié)調(diào)的時間，減少了設(shè)計的變更與返工，預(yù)計縮短15 d以上的設(shè)計工期；在施工階段，通過模擬分析施工過程，通過穿墻（梁）套管一次成型、復(fù)雜節(jié)點和弧形幕墻的深化等應(yīng)用，預(yù)計節(jié)約35 d的工期。工程成本預(yù)計總共節(jié)約283萬元。

4.3? 提高現(xiàn)場項目質(zhì)量與安全標準

現(xiàn)場采用BIM技術(shù)聯(lián)合智慧工地平臺，成功地實現(xiàn)了BIM模型數(shù)據(jù)的“平民化”，所有參建方通過平臺更加高效地參與到項目的協(xié)同管理中，現(xiàn)場管理人員也可以通過移動設(shè)備，提供實時、高效的管理手段，為現(xiàn)場質(zhì)量和安全管控提供了有力保證。

5? 結(jié)束語

通過在某大廈項目中應(yīng)用BIM技術(shù)結(jié)合智慧工地平臺，實現(xiàn)了工程項目設(shè)計與施工階段的信息共享和協(xié)同工作，提升工程項目管理效能和降低工程成本。現(xiàn)場采用BIM技術(shù)結(jié)合智慧工地平臺，不僅推動了BIM技術(shù)在現(xiàn)場管理層面的普及和應(yīng)用，還有助于提高工程項目質(zhì)量和安全水平。通過這個項目的應(yīng)用，項目部共培養(yǎng)7名BIM管理應(yīng)用人才，為今后項目中發(fā)揮BIM技術(shù)優(yōu)勢打下堅實基礎(chǔ)。因此，BIM技術(shù)結(jié)合智慧工地平臺在提升項目管理效能上具有重要的現(xiàn)實意義和廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻：

[1] 建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標準：GB/T 51212—2016[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016.

[2] 建筑信息模型施工應(yīng)用標準：GB/T 51235—2017[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2017.

[3] 樊欽壩，趙冬梅．探究BIM技術(shù)在土木工程施工領(lǐng)域的應(yīng)用進展[J].中文科技期刊數(shù)據(jù)庫（全文版）工程技術(shù)，2023（7）：104-107.

[4] 王宇鵬，楊麗軍，李靖．基于BIM技術(shù)在智慧工地建設(shè)中的應(yīng)用研究[J].智能建筑與智慧城市，2021（8）：85-86.