BIM技術(shù)助力建筑工程智能建造管理升級(jí)

李熊飛

(成都建工第四建筑工程有限公司，四川成都 610000)

“智能建造”是近年來(lái)比較熱的一個(gè)詞，中國(guó)工程院院士丁烈云定義智能建造即智能技術(shù)與工程建造系統(tǒng)深度融合形成的工程建造創(chuàng)新發(fā)展模式，并提出：我國(guó)建設(shè)行業(yè)要把握新一輪科技革命的歷史機(jī)遇，將現(xiàn)代信息技術(shù)與工程建設(shè)深度融合，以綠色化為建造目標(biāo)、工業(yè)化為產(chǎn)業(yè)路徑、智能化為技術(shù)支撐，提升建設(shè)行業(yè)的建造和管理水平，從粗放式、碎片化的建造方式向精細(xì)化、集成化的建造方式轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)工程建造高質(zhì)量發(fā)展[1]。成都市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局于2021年建立了智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展政策體系和技術(shù)體系，全面啟動(dòng)全過(guò)程BIM技術(shù)應(yīng)用試點(diǎn)工作，各層面的政策引領(lǐng)驅(qū)動(dòng)著企業(yè)進(jìn)行數(shù)字化應(yīng)用提高智能建造水平。

1 BIM為智能建造賦能

成都建工第四建筑工程有限公司在智能發(fā)展之路上，BIM起到了關(guān)鍵的作用。BIM技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各建設(shè)領(lǐng)域，包括房建、市政、機(jī)電、裝飾等，輔助項(xiàng)目在設(shè)計(jì)階段、施工階段、管理階段以及運(yùn)維階段工作的開(kāi)展。在以上開(kāi)展的基礎(chǔ)工作中，深切體會(huì)到BIM技術(shù)是貫穿建筑全生命周期的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是構(gòu)建智能建造能力不可或缺的重要技術(shù)支撐。通過(guò)BIM應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)三維正向設(shè)計(jì)、數(shù)字化生產(chǎn)、可視化施工、精準(zhǔn)運(yùn)維和各參與方高效協(xié)同，將工程建造提升到現(xiàn)代工業(yè)級(jí)精細(xì)化水平，是走向智能建造的必由之路。BIM技術(shù)以其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)載體功能，成為智能建造的重要引擎(圖1)。

2 BIM助力智能建造創(chuàng)新應(yīng)用

依托工程項(xiàng)目研發(fā)了基于BIM的高大模板扣件式鋼管支撐架變形監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高大模板支撐架模型變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)自動(dòng)布置和點(diǎn)位變形監(jiān)測(cè)。 該技術(shù)集超限梁板自動(dòng)識(shí)別、模板支架監(jiān)測(cè)點(diǎn)自動(dòng)布設(shè)、模板支架監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)報(bào)警功能與一體?；贐IM和定位監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)高大模板支撐架模型變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)自動(dòng)布置，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)反饋的監(jiān)測(cè)值在電腦上直觀地反映出支撐架在施工各階段的變形情況，給出超限值預(yù)警，并能根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)下一步工程施工時(shí)高大模板支撐架及其周邊環(huán)境的安全，擴(kuò)展了BIM模型的應(yīng)用功能。通過(guò)試點(diǎn)工程應(yīng)用，能較迅速與準(zhǔn)確地判定和反饋高大模板支撐架的安全狀態(tài)，指導(dǎo)施工，目前已在集團(tuán)多個(gè)工程推廣應(yīng)用。

3 工程項(xiàng)目智能建造應(yīng)用

成都空港產(chǎn)業(yè)服務(wù)區(qū)建設(shè)項(xiàng)目以智能建造、綠色建造為目標(biāo)，圍繞項(xiàng)目施工管理的各環(huán)節(jié)，集智能設(shè)備、BIM、管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)平臺(tái)為一體的集成協(xié)同應(yīng)用，提升項(xiàng)目可視化、精細(xì)化管理。項(xiàng)目建設(shè)了集“智慧工地、智能建造、科技創(chuàng)新”于一體的展示指揮中心——智慧建造·科技中心。通過(guò)三端一云(PC端、網(wǎng)頁(yè)端、手機(jī)端和關(guān)聯(lián)云)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將BIM、智能設(shè)備和數(shù)字項(xiàng)目平臺(tái)相互關(guān)聯(lián)集成進(jìn)行項(xiàng)目信息化管理；實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，自動(dòng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，為項(xiàng)目提供生產(chǎn)提效、成本節(jié)約、風(fēng)險(xiǎn)可控的智慧化解決方案，通過(guò)管理信息化、生產(chǎn)智能化讓項(xiàng)目效率、效益雙提升(圖2)。

3.1 數(shù)字化技術(shù)管理

通過(guò)應(yīng)用圖紙管理、方案清單、三維交底、文檔交底、二維碼管理等技術(shù)措施，在模型、業(yè)務(wù)、文檔和任務(wù)等方面實(shí)現(xiàn)協(xié)同管理，降低了技術(shù)管理難度，使工程技術(shù)管理得到有效保障，同時(shí)提高了技術(shù)指導(dǎo)施工的便捷性和準(zhǔn)確性。

3.2 數(shù)字化質(zhì)量管理

通過(guò)應(yīng)用數(shù)字化質(zhì)量管理系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)項(xiàng)目質(zhì)量創(chuàng)優(yōu)和問(wèn)題信息進(jìn)行把控。質(zhì)量巡檢將質(zhì)量問(wèn)題信息傳遞更到位，對(duì)問(wèn)題在線(xiàn)跟蹤、實(shí)時(shí)提醒，避免問(wèn)題遺漏。質(zhì)量驗(yàn)收更加規(guī)范、便捷，管理人員可以隨時(shí)了解整體質(zhì)量情況，在線(xiàn)管控，上下聯(lián)動(dòng)。同時(shí)質(zhì)量問(wèn)題可以與BIM模型關(guān)聯(lián)，精準(zhǔn)定位，快速處理，避免發(fā)生質(zhì)量事故。

采用虛擬質(zhì)量樣板可視化交互系統(tǒng)，通過(guò)其樣板介紹和結(jié)構(gòu)搭建功能展示工程所采用的材料及其質(zhì)量、施工工藝、施工流程、技術(shù)水平等，針對(duì)施工過(guò)程中容易發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題制作專(zhuān)業(yè)質(zhì)量樣板，組織管理人員、施工班組進(jìn)行學(xué)習(xí)，提高項(xiàng)目質(zhì)量管理水平，降低施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量問(wèn)題出現(xiàn)率。目前已開(kāi)展質(zhì)量樣板交底100多次。采用智能實(shí)測(cè)實(shí)量?jī)x器，智能測(cè)量?jī)x器輔助現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工作，提升測(cè)量效率；測(cè)量人員通過(guò)藍(lán)牙連接智能設(shè)備，對(duì)點(diǎn)位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)傳輸?shù)劫|(zhì)量管理平臺(tái)上，減少工作的繁雜性與原始數(shù)據(jù)的流失。

圖1 工程項(xiàng)目BIM應(yīng)用功能

圖2 工程項(xiàng)目智能建造應(yīng)用

3.3 數(shù)字化安全管理

項(xiàng)目應(yīng)用數(shù)字化安全管理系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)項(xiàng)目安全巡檢和問(wèn)題信息進(jìn)行管控，通過(guò)塔機(jī)監(jiān)測(cè)、吊鉤可視化、施工升降機(jī)監(jiān)控、卸料平臺(tái)檢測(cè)、AI智能視頻監(jiān)控、VR安全教育等智能設(shè)備進(jìn)行項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)全面的安全管理，提高安全管理水平，預(yù)防安全風(fēng)險(xiǎn)，減少安全事故，保障工地施工安全。

安全問(wèn)題全流程實(shí)時(shí)流轉(zhuǎn)至責(zé)任人，記錄留存、管理有痕，自動(dòng)生成各種單據(jù)、臺(tái)賬；對(duì)安全巡檢不合格的地方及時(shí)反饋并且實(shí)時(shí)通知相關(guān)人員進(jìn)行整改，使安全問(wèn)題得到快速解決，檢查與整改不分離。

AI遠(yuǎn)程智能視頻監(jiān)控自動(dòng)抓拍作業(yè)人員不安全行為，提高人員的安全作業(yè)，預(yù)防安全事故發(fā)生。卸料平臺(tái)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在數(shù)字管理平臺(tái)上遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)記錄卸料平臺(tái)工作狀態(tài)，避免監(jiān)管難、超載現(xiàn)象嚴(yán)重且不知情等安全隱患，提升施工及監(jiān)管效率。

本項(xiàng)目共有11臺(tái)塔機(jī)，施工過(guò)程中塔吊會(huì)出現(xiàn)交叉作業(yè)區(qū)，通過(guò)對(duì)塔機(jī)監(jiān)測(cè)和吊鉤可視化對(duì)塔機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、異常預(yù)警推送、群塔防碰撞等應(yīng)用，實(shí)時(shí)看到吊裝全過(guò)程影像，極大的降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 數(shù)字化生產(chǎn)管理

應(yīng)用數(shù)字化生產(chǎn)管理系統(tǒng)，將進(jìn)度計(jì)劃與BIM模型構(gòu)件關(guān)聯(lián)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)圖+模型的形式更清晰表示項(xiàng)目施工的進(jìn)度計(jì)劃，監(jiān)控工程項(xiàng)目的實(shí)際進(jìn)度，比較計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度；輔助項(xiàng)目通過(guò)關(guān)鍵線(xiàn)路+前鋒線(xiàn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，打通PDCA循環(huán)，讓項(xiàng)目進(jìn)度可控。

3.5 項(xiàng)目多方協(xié)同生產(chǎn)管理

采用全息投影+實(shí)體沙盤(pán)演示系統(tǒng)與BIM各專(zhuān)業(yè)模型關(guān)聯(lián)，以裸眼3D形式展現(xiàn)項(xiàng)目從基坑開(kāi)挖到最后幕墻完工的施工全流程，包含了工程施工順序、施工計(jì)劃、交叉工序解決方案、重難點(diǎn)解決措施等，保證模型與進(jìn)度的一致性，提高生產(chǎn)管理的可視性。

4 結(jié)論

4.1 BIM與數(shù)字化管理深入融合，提升協(xié)同管理

項(xiàng)目不僅基于BIM+進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，而且將BIM與智能設(shè)備、數(shù)字平臺(tái)、設(shè)計(jì)施工等方面進(jìn)行集成應(yīng)用，數(shù)據(jù)上、下聯(lián)動(dòng)，信息共享，橫向?qū)崿F(xiàn)BIM設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工各環(huán)節(jié)的數(shù)字化協(xié)同；縱向?qū)崿F(xiàn)項(xiàng)目級(jí)和公司級(jí)的協(xié)同化管理。

4.2 管理效率提升，風(fēng)險(xiǎn)可控

通過(guò)智能化的技術(shù)支撐，項(xiàng)目的建設(shè)管理水平和管理效率都得到了提升。應(yīng)用BIM、智能設(shè)備、數(shù)字管理平臺(tái)等輔助項(xiàng)目管控，項(xiàng)目的整體情況實(shí)時(shí)掌握，質(zhì)量安全自動(dòng)預(yù)警，不僅提升了管理效率，也降低管理風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 精細(xì)化管控，降本增效

在BIM的深化應(yīng)用方面、數(shù)字平臺(tái)的管理方面、智能設(shè)備輔助管控方面以及技術(shù)創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)化方面都讓項(xiàng)目在的直接成本和管理成本得到降低，并且也取得了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4.4 面臨問(wèn)題和下一步規(guī)劃

項(xiàng)目在智能建造領(lǐng)域上進(jìn)行了一些技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，也在不斷進(jìn)行新技術(shù)的探索應(yīng)用，目前在BIM+成本管理方面的結(jié)合性不好，還需要進(jìn)一步從技術(shù)層面和管理模式層面進(jìn)行思考。項(xiàng)目目前還是在建階段，圍繞智能建造制定了二期建設(shè)，不斷優(yōu)化拓展智能建造的深度和寬度，提高智能建造水平。

現(xiàn)在的建筑不再是簡(jiǎn)單的施工，而是需要將建筑與自然和人和諧統(tǒng)一。未來(lái)的建筑需要更高的質(zhì)量要求，運(yùn)用智能化工具獲得建筑上的節(jié)能減排，打造舒適的建筑環(huán)境。智能建造推動(dòng)著建筑企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，是未來(lái)建筑的必然要求。在國(guó)家政策的支撐下，行業(yè)主管部門(mén)的領(lǐng)導(dǎo)下，積極作為提高智能建造的水平。