基于BIM的智慧工地管理體系研究

杜宣甫

（中鐵二十一局集團(tuán)第五工程有限公司，重慶 402160）

隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，工程建筑具有生產(chǎn)規(guī)模逐漸增大、建筑結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜的變化特征，如何有效地提高施工現(xiàn)場管理質(zhì)量是控制建設(shè)成本、進(jìn)度、質(zhì)量和安全的基礎(chǔ)。在信息化發(fā)展階段，加強(qiáng)BIM技術(shù)（建筑信息模型技術(shù)）的綜合利用，逐步實(shí)現(xiàn)建筑工程設(shè)計(jì)流程優(yōu)化、方案交互、資源整合等是提高建筑企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和建筑施工質(zhì)量的前提。但是，現(xiàn)階段BIM技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在脫離真實(shí)環(huán)境的虛擬建造等方面，而與RFID（射頻識別）、AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）、VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）等技術(shù)相結(jié)合進(jìn)而加強(qiáng)施工現(xiàn)場管理水平的應(yīng)用較少，尚未形成較為完整的管理體系?！爸腔劢ㄔO(shè)”理念的提出，為建設(shè)智慧工地管理體系及發(fā)展提供了思路和指明了方向，以“智慧建設(shè)”理念為基礎(chǔ)，結(jié)合BIM、VR、AR、RFID等技術(shù)為一體的現(xiàn)代化智能管理體系是今后發(fā)展的主要方向?；诖耍恼箩槍χ貞c市永川區(qū)中醫(yī)院建設(shè)項(xiàng)目的施工階段，立足于BIM的智慧工地管理體系研究，借助BIM、VR、AR等技術(shù)滿足建設(shè)項(xiàng)目施工現(xiàn)場管理需求，通過管理創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)建設(shè)全過程可視化控制，為提高建設(shè)成本、質(zhì)量、安全可控奠定基礎(chǔ)。

1 工程項(xiàng)目概況

中醫(yī)院建設(shè)工程位于重慶市永川區(qū)鳳凰湖工業(yè)園區(qū)內(nèi)昌龍大道西側(cè)，擬建900床，日門診量3000人次左右，日急診量300人次，為一總建筑面積約150000m2的三級綜合性甲等醫(yī)院。一期工程為地上四層，地下一層，建筑高度21.2m，為多層公共建筑；主要功能為門診大廳、門急診診室、急診等主要醫(yī)療用房，地下部分為設(shè)備用房及車庫?？偨ㄖ娣e為34462.07m2，其中地上建筑面積為26204.73m2，地下建筑為8257.34m2；耐火等級為地上2級，地下1級；地下室防水等級為1級，屋面防水等級為1級；設(shè)計(jì)使用年限50年。為建造一流精品工程，該工程應(yīng)用BIM技術(shù)，通過BIM數(shù)字建模實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目BIM施工工程模擬及質(zhì)量安全管控和成本優(yōu)化控制。構(gòu)建開放式VR/AR施工精度系統(tǒng)和基于設(shè)計(jì)/基于實(shí)體的施工進(jìn)度系統(tǒng)，開展碰撞檢測、施工進(jìn)度模擬、虛擬建造、工程缺陷識別、視覺輔助施工、視覺服務(wù)鋪管等動態(tài)施工工序優(yōu)化。以海綿城市理念構(gòu)建雨水系統(tǒng)三維場布模擬和實(shí)體施工建設(shè)，以BIM技術(shù)+智慧工地理念，系統(tǒng)開展建設(shè)項(xiàng)目全生命周期協(xié)同管控研究。

2 BIM技術(shù)在擬建工程項(xiàng)目中的需求分析

針對建設(shè)項(xiàng)目的質(zhì)量要求，為了打造精品工程，可以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，并結(jié)合VR、AR等技術(shù)來提高智慧工地管理體系的質(zhì)量。該工程使用BIM技術(shù)的主要需求包括以下幾個方面：（1）項(xiàng)目定位高，要確?！鞍陀灞眱?yōu)質(zhì)工程，需BIM技術(shù)輔助。（2）涉及專業(yè)多，設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)難度大，需要BIM正向設(shè)計(jì)以滿足EPC管理需求。（3）項(xiàng)目施工方案復(fù)雜，需要借助BIM技術(shù)進(jìn)行方案模擬。（4）需要借助BIM技術(shù)建立4D BIM進(jìn)度管理模型進(jìn)行進(jìn)度管理。（5）項(xiàng)目質(zhì)量安全要求高，需要借助BIM管理平臺進(jìn)行現(xiàn)場質(zhì)量安全管理。（6）醫(yī)院建成后運(yùn)維管理要求高，借助BIM技術(shù)可為實(shí)現(xiàn)智能、綠色運(yùn)營奠定基礎(chǔ)。

3 基于BIM的智慧工地管理體系應(yīng)用

3.1 基于BIM平臺的工程管理應(yīng)用

基于BIM平臺的工程管理應(yīng)用主要包括以下幾個方面：（1）BIM進(jìn)度管理。中醫(yī)院建設(shè)項(xiàng)目功能性區(qū)塊多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穿插施工多，通過BIM技術(shù)進(jìn)度模擬能夠保證各專業(yè)施工互不影響，材料進(jìn)場、資金投入均衡，按時交付。（2）5D平臺的進(jìn)度管理模塊。按照模型劃分的流水段進(jìn)行每周任務(wù)分配，并將任務(wù)發(fā)送至相應(yīng)的責(zé)任人，相應(yīng)責(zé)任人每天記錄該地塊的人、材、機(jī)、質(zhì)量、安全等情況，并將情況上傳至平臺，平臺利用數(shù)據(jù)分析導(dǎo)致施工進(jìn)度出現(xiàn)偏差的原因，并反饋至責(zé)任人，責(zé)任人根據(jù)反饋信息進(jìn)行判斷并采取相應(yīng)的措施。（3）5D平臺安全管理模塊。主要利用手機(jī)端、PC端進(jìn)行安全管控，手機(jī)端負(fù)責(zé)閉合流程，PC端負(fù)責(zé)分析安全責(zé)任人、整改情況、安全問題類型、安全問題分區(qū)情況，找出主要原因，采取措施進(jìn)行安全管控。（4）BIM移動端信息化管理。建設(shè)項(xiàng)目運(yùn)用BIM信息化管理平臺，平臺可通過手機(jī)操作，對工程進(jìn)度、質(zhì)量、安全進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)智能辦公、無紙化辦公。（5）智慧工地平臺可對項(xiàng)目塔吊、施工電梯、用水、用電、養(yǎng)護(hù)室等進(jìn)行全面實(shí)時監(jiān)控。數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)警值時可自動報(bào)警，再結(jié)合勞務(wù)實(shí)名制及智能安全帽，就能夠?qū)崟r顯示施工現(xiàn)場作業(yè)人員數(shù)量及工作區(qū)域，這為確保施工人員安全和施工場地安全奠定了基礎(chǔ)。

3.2 基于開放式VR/AR的施工精度管理系統(tǒng)

智慧工地管理體系的另一個主要功能在于開放式VR/AR施工精度系統(tǒng)，目的在于通過BIM技術(shù)的可視化、模擬等功能實(shí)時掌握施工情況等，為提高建設(shè)項(xiàng)目施工質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。開放式VR/AR施工精度系統(tǒng)的主要內(nèi)容有以下幾個方面：（1）以BIM技術(shù)的可模擬、可視化功能為基礎(chǔ)，為施工過程中技術(shù)交底、技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新等提供指導(dǎo)，逐步實(shí)現(xiàn)施工全過程的精度控制目的（見圖1）。（2）以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合VR、AR技術(shù)進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目的三維空間仿真模擬演練，再利用Fuzor軟件進(jìn)行可視化漫游、凈高檢查等，逐步查找建設(shè)設(shè)計(jì)中的不足之處。（3）施工關(guān)鍵部位的BIM模擬。以BIM模擬功能為主，對施工過程中的關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)進(jìn)行三維模擬，查找施工設(shè)計(jì)中的不足，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，同時通過模擬對比，優(yōu)選出最佳施工方案。（4）機(jī)電管線綜合管理。建設(shè)項(xiàng)目的地下室和轉(zhuǎn)換層之間的機(jī)電管線較復(fù)雜，機(jī)電管線的排布需要進(jìn)一步深化和優(yōu)化處理，即需要二次管線排布，將BIM技術(shù)應(yīng)用于二次管線排布方面，可有效統(tǒng)一支吊架的設(shè)置等。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)精細(xì)化施工示意圖

3.3 基于設(shè)計(jì)/實(shí)體的施工進(jìn)度管理系統(tǒng)

BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)或?qū)嶓w施工進(jìn)度管理系統(tǒng)中具有重要應(yīng)用意義，主要包括以下幾個方面：（1）以BIM平臺為基礎(chǔ)對整個建設(shè)項(xiàng)目的施工全過程進(jìn)行動態(tài)模擬，通過施工順序的模擬演練，確定每一層的施工工藝流程，進(jìn)而為優(yōu)選最佳的施工方案奠定基礎(chǔ)（見圖2）。（2）施工進(jìn)度方面的模擬。及時了解不同施工階段的建造、資金、建筑材料消耗現(xiàn)狀等，并對下一個施工階段進(jìn)行模擬預(yù)測。（3）以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合5D管理平臺，由項(xiàng)目業(yè)主、監(jiān)理等通過手機(jī)端或者PC端查看建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度、變更、成本、質(zhì)量、安全等情況。

圖2 基于設(shè)計(jì)/實(shí)體的施工進(jìn)度管理系統(tǒng)

4 結(jié)束語

綜上所述，BIM技術(shù)在建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、檢查等方面具有重要的應(yīng)用意義。以現(xiàn)代化信息技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合人工智能等技術(shù)，對建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行基于BIM技術(shù)的精細(xì)化管理工作，能夠有效提高各種資源的利用效率，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能發(fā)展奠定基礎(chǔ)。此外，基于BIM技術(shù)的智慧工地管理體系對于優(yōu)化建設(shè)施工管理模式和優(yōu)化管理組織機(jī)構(gòu)，增強(qiáng)業(yè)主、設(shè)計(jì)單位、施工單位與監(jiān)理單位之間的協(xié)同施工具有積極意義?；贐IM技術(shù)的智慧工地管理體系促進(jìn)了建設(shè)施工項(xiàng)目向信息化、精細(xì)化、綠色化方向發(fā)展，為建設(shè)項(xiàng)目的運(yùn)營提供了智慧化的發(fā)展環(huán)境，為提高建設(shè)施工管理水平和建筑行業(yè)的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展提供了支撐。