BIM技術(shù)在建設(shè)和運維階段的拓展服務(wù)研究

張國真，梁江濱

（廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司 廣州 510500）

0 引言

通過BIM 技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字化建造，利用大數(shù)據(jù)資源，在計算機(jī)模擬中建立虛擬建筑，把建造全過程借助計算機(jī)完整模擬，目前在工程設(shè)計、施工等階段進(jìn)行廣泛的應(yīng)用，為建設(shè)行業(yè)發(fā)揮了至關(guān)重要的作用［1］。BIM 技術(shù)為項目管理提供了經(jīng)濟(jì)合理的解決方案，運用完善的信息模型，將建設(shè)項目全生命期不同階段的數(shù)據(jù)和資源連接起來，為建設(shè)項目各參建方提供一個集成的管理和協(xié)作環(huán)境，實現(xiàn)項目全過程的全面管理，使項目建設(shè)的投資效益最大化。正因如此，BIM技術(shù)自誕生以來，得到了迅猛的發(fā)展，提升工程建設(shè)和設(shè)計的有效性。但是，BIM 技術(shù)除了應(yīng)用于常規(guī)的建筑工程設(shè)計和施工領(lǐng)域外，還可以在工程檢測、監(jiān)測領(lǐng)域內(nèi)得以廣泛推廣，如圖1 所示，在新的建筑領(lǐng)域內(nèi)可以進(jìn)一步應(yīng)用。

圖1 BIM技術(shù)在全生命期內(nèi)應(yīng)用方向Fig.1 Application Direction of BIM Technology in the Whole Life Cycle

1 BIM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

眾所周知，BIM 技術(shù)出現(xiàn)的使命，是使工程信息高度集成于BIM 模型里面，運用BIM 模型參與業(yè)主方的決策、參與設(shè)計、施工、監(jiān)理各方的工作管理，成為工程建設(shè)里面的核心數(shù)據(jù)［2］，由于各種原因，目前BIM技術(shù)全面落地應(yīng)用還存在一定的技術(shù)障礙，BIM 模型能如藍(lán)圖一樣流轉(zhuǎn)到項目各階段應(yīng)用的項目很少，甚至出現(xiàn)同一階段因為不同專業(yè)而出現(xiàn)不同的模型。由于交付要求和傳統(tǒng)技術(shù)影響較深，BIM 技術(shù)的應(yīng)用并不是特別規(guī)范，出現(xiàn)設(shè)計、施工、運維不同階段各自的不同軟件版本的模型，無法實現(xiàn)設(shè)計、施工、運營信息的一致性，也不符合BIM 技術(shù)應(yīng)用的初衷。目前各階段應(yīng)用包含了可視化、技術(shù)分析、模型維護(hù)更新、三維出圖等常規(guī)應(yīng)用，但還缺乏一些關(guān)鍵的信息，如檢測和監(jiān)測數(shù)據(jù)、項目物聯(lián)信息等重要信息；特別是檢測和監(jiān)測數(shù)據(jù)，在項目運營階段，此信息將為項目的正常運營提供關(guān)鍵的數(shù)據(jù)支撐［3］，如圖2所示。

圖2 建設(shè)期BIM模型應(yīng)包含的信息Fig.2 Information That BIM Model Should Contain during Construction Period

2 項目管理的需求

在建設(shè)過程中，項目還有一個關(guān)鍵的信息，是在目前的BIM 應(yīng)用中尚未普及的，那就是基于BIM 的檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)用。在目前的BIM 技術(shù)管理中，檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)尚未納入到BIM 模型當(dāng)中，因此在項目過程驗收中缺乏檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)的關(guān)鍵信息，在目前的大多數(shù)項目過程驗收中，檢測監(jiān)測的驗收依然不在項目信息化管理的流程中，在項目建設(shè)過程中造成不必要的工期浪費［5］。

目前BIM 技術(shù)深入到項目管理當(dāng)中，但如此重要的過程信息卻沒有參與BIM 模型管理，使得BIM 技術(shù)應(yīng)用難以全面推廣到項目管理當(dāng)中。因此在項目管理當(dāng)中，如果能夠把檢測監(jiān)測信息很好地融入到BIM模型當(dāng)中，在項目的過程驗收中將會起到非常大的作用。把檢測工作信息、方案信息以及監(jiān)測和監(jiān)測結(jié)果融進(jìn)模型中，結(jié)合項目進(jìn)度管理應(yīng)用，能做到提前規(guī)劃、項目管理信息高度集成，為項目整體進(jìn)度贏得更好的時間工期，如圖3所示。

圖3 建設(shè)期BIM管理需求Fig.3 BIM Management Requirements in Construction Period

3 項目運營管理需求

在項目的運營過程中，對檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)的要求非常高，特別是在城市社區(qū)舊改的過程中，項目的檢測和監(jiān)測結(jié)果將為項目的改造提供數(shù)據(jù)支撐［6］，為項目改造方案提供重要依據(jù)，在橋梁的運營過程中，檢測數(shù)據(jù)將為項目的運營單位提供維修管養(yǎng)的決策依據(jù)，檢測和監(jiān)測數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)非常重要。如果項目數(shù)據(jù)能結(jié)合BIM技術(shù)等信息化管理平臺更高效應(yīng)用，將會為項目安全運營以及檢修決策提供更便捷的服務(wù)。項目信息的及時反饋也會為項目的安全運營帶來巨大幫助。

例如在路橋的運營過程中，需要定期完成檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)收集、分析和存檔管理。房屋建筑使用到一定期限后，也要定期對建筑進(jìn)行一次檢測和監(jiān)測，保障建筑物安全使用。因此在運營過程中，這些信息如果能夠統(tǒng)一到項目管理平臺或者是運營管理平臺，將會為項目的運營管理提供更好、更便捷的管理提供幫助。

例如市政交通，市政路橋的使用頻率非常高，因此對項目的正常運作要求也極高，檢測信息能夠及時反饋到平臺當(dāng)中，出現(xiàn)異常能夠及時報警反饋，路橋的運營就更有安全保障，也會更便捷地為運營管理單位人員提供更直觀有效的數(shù)據(jù)檢測結(jié)果［7］。

檢測信息在運營過程中的需求更加明確，并且隨著信息化的不斷普及，項目的運營管理過程中，也將會隨著BIM技術(shù)的發(fā)展得到進(jìn)一步的深入拓展應(yīng)用。

4 建設(shè)期基于BIM 模型的檢測方案、驗收方案等設(shè)想

4.1 檢測和監(jiān)測工作在項目中的重要性

項目的檢測監(jiān)測結(jié)果管理貫穿于項目全生命期，在項目的建設(shè)期中，項目的地基基礎(chǔ)、梁、板、柱等建筑構(gòu)件檢測和監(jiān)測中；在項目中的建筑材料、預(yù)制構(gòu)件也需要各種檢測證明；臨時設(shè)施的建筑電梯、腳手架、塔吊等，都離不開檢測和監(jiān)測的工序。但是不同的部位檢測和監(jiān)測一般由不同的單位完成，甚至一個構(gòu)件存在多家單位的檢測信息，如鋼管混凝土柱的檢測，鋼管柱需要做一次鋼材檢測，混凝土需要做一次檢測，而且這兩種檢測還可能是由兩家不同的單位完成的［8］，因此相關(guān)的工序和時間都要提前安排好。如此廣泛的建筑檢測結(jié)果卻沒能夠在建筑的BIM 模型中體現(xiàn)，在項目建設(shè)過程的各種驗收都是獨立進(jìn)行，因此工程監(jiān)理在工程驗收時，對同一種材料、同一個構(gòu)件會進(jìn)行多次的驗收，其中一道工序就是檢測或監(jiān)測驗收，驗收資料是獨立的檢測或監(jiān)測報告。

4.2 檢測或監(jiān)測工作方案與結(jié)果信息在BIM 模型中顯示

基于BIM 的項目檢測和監(jiān)測工作方案，就是在檢測工作開展之前可以做到自動提醒，根據(jù)施工方案中的檢測和監(jiān)測要求，提前做好檢測或監(jiān)測規(guī)劃，并且把相關(guān)計劃信息提前錄入建筑構(gòu)件中，設(shè)定提醒的時間，在提醒的同時把相關(guān)檢測方案和相關(guān)檢測單位的信息匯總，讓相關(guān)的工程管理人員能夠第一時間完成項目檢測工作，避免出現(xiàn)工作交叉影響或者遺漏。方案的推送提高了檢測工作的便捷性。

4.3 監(jiān)測或檢測結(jié)果跟隨BIM模型至運維階段

在檢測結(jié)果出來后，設(shè)計一種能夠運用三維技術(shù)直觀表達(dá)的新方式，如構(gòu)件狀態(tài)顯示，是否存在裂紋，裂紋的具體位置和大小，采取的后補維修方案等等，這些顯示能夠更加好地表達(dá)檢測和監(jiān)測結(jié)果，在基于BIM 模型管理工作時，也可以很快速地找到掛有監(jiān)測信息的建筑構(gòu)件，在后續(xù)竣工驗收和項目運營階段都會得到很好的幫助。

4.4 運營階段檢測和監(jiān)測信息的應(yīng)用

城市基礎(chǔ)設(shè)施、公共建筑等是關(guān)系社會經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的重要工程。國家投入巨額資金發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施，社會各界越來越重視這些設(shè)施的安全性和耐久性。由于老化、超載、設(shè)計、施工、維護(hù)管理不到位等原因，正在運營的大部分建筑都存在著各種輕、重的“病”，并且常年帶著“病”運行，存在巨大的安全隱患［9］。如果不及時消除這些安全隱患，可能造成人員傷亡等事故，給社會和人民生命財產(chǎn)造成巨大損失。

運營階段的檢測和監(jiān)測就是對結(jié)構(gòu)進(jìn)行實時監(jiān)控的整體行為，診斷結(jié)構(gòu)的損傷位置和損傷程度，評價被檢測和監(jiān)測對象的運行、可靠性、耐久性和承載能力，為建筑物（構(gòu)筑物）的維修、養(yǎng)護(hù)決策提供依據(jù)和指導(dǎo)，確保建筑物（構(gòu)筑物）的安全運營，如圖4、圖5所示。

圖4 運營階段管理需求Fig.4 Management Requirements in Operation Stage

4.5 基于BIM技術(shù)的檢測和監(jiān)測數(shù)據(jù)重要性

依托BIM 技術(shù)建立基于現(xiàn)代化的信息處理技術(shù)和管理手段，基于模型的檢測和監(jiān)測數(shù)據(jù)管理應(yīng)用，有助于建立科學(xué)、規(guī)范、完善的建筑物數(shù)（構(gòu)筑物）據(jù)采集、處理和決策體系，為建筑物（構(gòu)筑物）保持良好的狀態(tài)提供有力的保障，通過BIM+物聯(lián)網(wǎng)等信心技術(shù)應(yīng)用，更直觀表達(dá)項目運營的健康程度，從而對建筑的實際狀況做出準(zhǔn)確判斷和預(yù)測，為其養(yǎng)護(hù)、改造、維修方案的決策提供依據(jù)。

4.6 基于BIM技術(shù)的項目管理完整性

在目前應(yīng)用BIM 技術(shù)的項目中，絕大多數(shù)的BIM模型都不包含檢測和監(jiān)測數(shù)據(jù)，因此在設(shè)計、施工等階段項目管理時，檢測和監(jiān)測數(shù)據(jù)往往是單獨呈現(xiàn)，在目前建筑信息化程度運用很普遍的前提下顯得很落后，在項目管理過程中，對檢測和監(jiān)測數(shù)據(jù)的應(yīng)用也非常普遍，如果能在信息化管理中結(jié)合BIM 模型使用，將為項目管理帶來極大的便利，有利于項目精細(xì)化管理，使項目管理更加高效便捷［10］。

5 總結(jié)

工程檢測和監(jiān)測工作是項目很重要的一環(huán)，對于項目有舉足輕重的影響，如果能把這些工作融進(jìn)基于BIM 的項目管理中，會很大程度提高項目管理效率，減少不必要的重復(fù)工作，在項目驗收時也能夠把相關(guān)信息一直保留在模型中，為項目運營管理帶來很大的便利。本文主要從項目檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)在項目中的過程管理中展開研究，通過對項目過程中檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)的應(yīng)用和管理進(jìn)行對比，把以往工程的檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)管理存在不足的地方，與基于BIM 技術(shù)的檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)用與管理帶來的明顯優(yōu)勢進(jìn)行對比，得出基于BIM 的檢測和監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理將使得項目管理更加便捷高效。