基于BIM應(yīng)用技術(shù)的建筑施工智能化探究

王佳楠 胡振宇

（河南財政金融學(xué)院，河南 鄭州 451464）

1 引言

信息化、智能化施工技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用意義重大，通過建立全面、科學(xué)的施工監(jiān)督體系，實現(xiàn)人員、設(shè)備、物料、環(huán)境、操作方法等多方面的統(tǒng)籌管理，從而保證建筑工程的全面可持續(xù)發(fā)展。

2 BIM技術(shù)在建筑施工智能化處理中應(yīng)用的可行性

與其他行業(yè)相比，應(yīng)用BIM技術(shù)可以提高信息處理水平，同時，更好地建立信息系統(tǒng)，將云計算、大數(shù)據(jù)等多元網(wǎng)絡(luò)智能化技術(shù)結(jié)合起來，充分發(fā)揮BIM技術(shù)在應(yīng)用過程中的數(shù)字化優(yōu)勢，通過匹配三維幾何模型提高施工效率。

（1）受建筑工程項目結(jié)構(gòu)、構(gòu)件規(guī)格、預(yù)制構(gòu)件拼裝等具體流程的影響，在建筑施工智能化處理模式中，匹配BIM技術(shù)才能打造更權(quán)威的三維建模工序，更好地完成金屬預(yù)埋件、鋼筋結(jié)構(gòu)等元件的碰撞檢查，提高技術(shù)可行性。

（2）BIM技術(shù)還可以統(tǒng)籌監(jiān)督不同的施工要素，在空間信息模型中融合進度、安全、質(zhì)量等多種渠道信息，以確保信息感知水平和模型認知水平符合實際標(biāo)準(zhǔn)，進而滿足建筑施工智能化發(fā)展的科學(xué)性和可行性。

3 BIM技術(shù)在建筑施工智能化處理中的應(yīng)用要點

BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑施工智能化處理，主要分為智慧工地單元和智慧施工單元，針對不同的管理對象和要素，結(jié)合不同的施工狀態(tài)，實施相應(yīng)的BIM技術(shù)應(yīng)用規(guī)范。

3.1 智慧工地單元

智慧工地單元更多關(guān)注施工環(huán)境和施工條件，其管理對象主要涉及施工人員、設(shè)備、物料、方法和環(huán)境，并按照進度、成本、安全管理的具體要求落實針對性的分析和監(jiān)督工作。因此，BIM技術(shù)在智慧工地單元中的應(yīng)用越來越廣泛。

3.1.1 作業(yè)人員管理的智能化

為了提高施工項目的整體質(zhì)量，必須實行全過程化管理機制，提高人員智能化管理效率。同時，還要匹配BIM模型導(dǎo)入系統(tǒng)，在工作人員佩戴的安全帽中內(nèi)嵌智能芯片，通過BIM技術(shù)的智能化搜索和信息匯總，了解工作人員的位置。此外，還應(yīng)配合使用系統(tǒng)的門禁功能，及時獲取工作人員的出勤統(tǒng)計、項目場地行動軌跡、人員分布等信息，并通過遠程操作指導(dǎo)現(xiàn)場人員進行實時語音提示。

3.1.2 物料管理的智能化

將BIM技術(shù)引入實際模型，匯總施工進度、流水段、清單項目等相關(guān)信息數(shù)據(jù)，配合單體、樓層及構(gòu)件結(jié)構(gòu)完成綜合工作。同時，利用BIM技術(shù)可以輔助完成采購計劃和限額物料領(lǐng)取工作計劃等，建立更加和諧、高效的物料管理平臺。例如，在物料智能化管理體系中，利用BIM技術(shù)的模型量和實際量進行分析比較，可以更好地獲取物料的具體信息，從而提高物料控制水平。

3.1.3 混凝土建筑鋼筋加工系統(tǒng)的智能化

在應(yīng)用BIM技術(shù)的過程中，匹配BIM建筑模型，能夠及時獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)和信息，便于操作。在鋼筋智能化加工系統(tǒng)中，完成BIM模型輸入，可以建立智能化的操作流程，使其與數(shù)控加工設(shè)備相結(jié)合，實現(xiàn)半自動加工或全自動加工。

3.1.4 設(shè)計方案安全化管理的智能化

本文以某職工服務(wù)中心工程為例，工程采用5層裝配式框架結(jié)構(gòu)，1～4層為疊合板和外掛墻板，采用預(yù)制處理方式，預(yù)制率約為30%。方案中應(yīng)用BIM技術(shù)完成建筑信息模型構(gòu)建處理，根據(jù)構(gòu)件深化圖紙對子項目的BIM建模處理，并在可視化設(shè)計的基礎(chǔ)上，對預(yù)制構(gòu)件的深化圖紙予以錯漏碰缺檢查，特別是對節(jié)點連接可行性予以驗證分析，BIM技術(shù)能更好且更快速地獲取碰撞檢查的結(jié)果，以便于后續(xù)拼裝處理工作的順利開展。應(yīng)用BIM技術(shù)完成深化設(shè)計階段的工作，確保能結(jié)合設(shè)計圖紙、企業(yè)族庫等內(nèi)容實現(xiàn)建模，并結(jié)合碰撞檢查結(jié)果生成相應(yīng)的報告，在解決安全問題的同時還能優(yōu)化設(shè)計流程和最終設(shè)計方案。

3.1.5 質(zhì)量管理系統(tǒng)的智能化

在建立BIM模型的基礎(chǔ)上，必須結(jié)合質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)制定質(zhì)量驗收計劃。一方面，支持施工現(xiàn)場建立移動終端分析體系，獲取信息數(shù)據(jù)和動態(tài)參數(shù)后匹配定位功能模塊，及時完成現(xiàn)場構(gòu)件的動態(tài)識別，保證模型中構(gòu)件對應(yīng)關(guān)系分析的合理性，滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的預(yù)期要求。另一方面，利用BIM模型可以建立點擊單元，完成對計劃驗收構(gòu)件的分析管理，在獲取數(shù)據(jù)輸入表的同時能支持錄入驗收數(shù)據(jù)自動載入系統(tǒng)服務(wù)器的方式，保證共享數(shù)據(jù)和協(xié)同控制流程的合理性。

3.1.6 成本管理控制模式的智能化

利用BIM模型可以建立構(gòu)件預(yù)算管理機制，智能化分析分包合同、施工圖紙、進度規(guī)劃之間的關(guān)聯(lián)度，結(jié)合專業(yè)的計算分析元件完成樓層、進度、流水段等基礎(chǔ)內(nèi)容的分析，提高工程量、分包量相關(guān)成本多維度分析的水平，真正實現(xiàn)多元、合理的成本控制方案。

3.2 智慧施工單元

智慧施工單元需要定向分析施工過程，將技術(shù)監(jiān)管對象鎖定在技術(shù)應(yīng)用和特定過程管理上。因此，利用BIM技術(shù)開展智慧施工單元管理的方法一般會應(yīng)用于高層建筑、大型公共建筑、鋼結(jié)構(gòu)建筑等方面，具有較強的針對性。

（1）基于BIM技術(shù)建立的智能化機電控制管理系統(tǒng)，將BIM技術(shù)融合施工綜合管理體系，可構(gòu)建機電設(shè)備的4D應(yīng)用模型，實現(xiàn)施工動態(tài)管理與可視化模擬分析，更好地匹配相關(guān)設(shè)備，配合使用激光掃描元件、GPS軟件、移動通信技術(shù)等，維持機電設(shè)備跟蹤管理的規(guī)范性，便于進度管理和進度檢查。

（2）匹配BIM技術(shù)建立智能化施工過程監(jiān)測系統(tǒng)，在應(yīng)用中輸入施工BIM模型，每天及時上傳施工圖片，再結(jié)合相應(yīng)的分析匯總軟件將圖片作為節(jié)點形成點云模型，基礎(chǔ)模型的處理過程能支持向量機等基礎(chǔ)智能機器的應(yīng)用和運行。同時，對比分析點云模型與施工BIM模型，保證自動識別的合理性和規(guī)范性。

（3）將建筑施工全壽命周期與BIM技術(shù)融合構(gòu)建完整的施工監(jiān)督管理規(guī)劃。①在策劃階段，應(yīng)用BIM技術(shù)建立完整的應(yīng)用目標(biāo)、應(yīng)用階段劃分及應(yīng)用點管理，配合BIM應(yīng)用專項資金的使用，保持組織編制與總體目標(biāo)的規(guī)范性，確保參建各方及項目各階段模型數(shù)據(jù)共享的及時性。②在設(shè)計階段，應(yīng)用BIM技術(shù)對方案、施工圖等進行比選和性能分析，完成模型的優(yōu)化和設(shè)計深化，將安全隱患降至最低。③在施工階段，應(yīng)用BIM技術(shù)進行施工作業(yè)模型的處理，重點應(yīng)用于施工進度、工程質(zhì)量等方面的驗收。④在竣工驗收、運維、投資控制等各階段應(yīng)用BIM技術(shù)，以保證整個工序的規(guī)范化。

4 BIM技術(shù)在建筑施工智能化處理中的應(yīng)用趨勢

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，在建筑施工智能化管理過程中，將會建立更加高效的技術(shù)應(yīng)用平臺，技術(shù)方案也將向著更加多元化的方向發(fā)展。

4.1 可插拔式集成應(yīng)用模式

在傳統(tǒng)的智能化處理體系中應(yīng)用BIM技術(shù)，建立了獨立、個體化的應(yīng)用模塊，對于構(gòu)建數(shù)字化體系具有一定的應(yīng)用價值，維持智能化管理和綜合控制應(yīng)用規(guī)范方面較為合理。

（1）建立更加規(guī)范、可靠的集成處理機制，確保系統(tǒng)的應(yīng)用價值得到充分發(fā)揮，相關(guān)技術(shù)層面也會向集約化方向轉(zhuǎn)變，保證建筑施工質(zhì)量管理系統(tǒng)與作業(yè)管理系統(tǒng)更好地匹配，并依據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展要求提高建筑施工智能化處理的綜合效益。

（2）實現(xiàn)可插拔式集成替換系統(tǒng)，在集成化應(yīng)用系統(tǒng)中，利用一個系統(tǒng)替換另一個系統(tǒng)，以保證系統(tǒng)各相關(guān)元素都能發(fā)揮作用，減少因集成度不足而造成的損失。

4.2 BIM大數(shù)據(jù)分析體系

對于建筑項目而言，在施工前要落實很多決策內(nèi)容，既要綜合考量施工環(huán)境以選取適宜的施工方法、項目承包方和材料，又要配合決策機制落實全壽命周期分析。在傳統(tǒng)的管理體系中，決策的制定與施工方、業(yè)主方的經(jīng)驗密切相關(guān)，利用BIM技術(shù)可以匹配更多的管理數(shù)據(jù)參數(shù)，建立更全面、互聯(lián)性更強的控制機制，保持BIM分析的規(guī)范性。尤其是BIM技術(shù)中數(shù)據(jù)挖掘處理機制的應(yīng)用，不僅可以獲取承載經(jīng)驗豐富的數(shù)據(jù)源，還可以在數(shù)據(jù)積累過程中完成數(shù)據(jù)對比分析，為后續(xù)科學(xué)決策提供更直觀、可靠的建議。

4.3 技術(shù)融合

近年來，AI技術(shù)越來越受到重視，為了提高建筑施工智能化水平，采用BIM技術(shù)與AI技術(shù)相結(jié)合也是一種值得推廣的方法，用AI代替人工完成簡單工作。而實現(xiàn)這項技術(shù)的關(guān)鍵在于攻克時空信息技術(shù)難題，以便制定更加完整的工作計劃。

另外，語義網(wǎng)技術(shù)的融合也將成為重要的發(fā)展方向之一。語義網(wǎng)技術(shù)能夠更好地表達規(guī)范內(nèi)容，其本身與建筑施工標(biāo)準(zhǔn)要求相契合。因此，建立語義網(wǎng)技術(shù)與BIM技術(shù)融合處理體系，可以為建筑施工創(chuàng)造一個更加合理、規(guī)范的施工環(huán)境，確保能利用技術(shù)方案檢查BIM模型構(gòu)件的尺寸參數(shù)及具體應(yīng)用位置，減少施工人員的工作難度，提高對標(biāo)質(zhì)量。

5 BIM技術(shù)在建筑智能化中的應(yīng)用

5.1 BIM技術(shù)在建筑項目智能化中的應(yīng)用

在概念設(shè)計的初始階段，工作人員需要將勘察相關(guān)的信息直接傳輸?shù)紹IM信息庫中。結(jié)合實際情況對各種因素進行考察、分析和運算，利用BIM技術(shù)研究建筑場地環(huán)境模型，對日常工作中無法完成的工作進行研究和分析，在模型中找到與建筑工作中情況相似的數(shù)據(jù)，最終確定建筑方案。在建筑項目方案設(shè)計過程中，工作人員需要對建筑環(huán)境的總體布局和機電方案做出最終決策，并通過BIM軟件對這些方案進行比較分析，得出最接近于建筑發(fā)展長期目標(biāo)的方案。BIM技術(shù)在項目設(shè)計中的應(yīng)用可以有效解決安裝、技術(shù)選擇、材料配比、工程預(yù)算等問題。此外，BIM軟件應(yīng)用于土建和機電方向，可實現(xiàn)沖突與碰撞檢測、綜合布線布管、負載計算與分析、豎向凈空優(yōu)化，并可設(shè)計不同方向的施工模型，以推動施工作業(yè)的順利進行。

5.2 建筑智能化施工階段BIM技術(shù)的應(yīng)用

將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑項目施工，可以將材料、場地和設(shè)備等內(nèi)容進行動態(tài)集成，并能定期模擬施工過程，利用BIM技術(shù)可以直接反映項目施工情況，為復(fù)雜的工序銜接轉(zhuǎn)換工作帶來一定的便利。從施工人員的角度看，BIM技術(shù)能幫助他們明確自己的具體職責(zé)，提高他們的工作水平和施工效率，減少投入資金。值得注意的是，BIM技術(shù)雖然在建筑智能化方面起到了積極作用，但是由于諸多因素的影響，其發(fā)展還不夠完善，需進一步推動BIM技術(shù)在建筑智能化施工中的有效運用。

6 結(jié)語

總之，我國建筑施工智能化發(fā)展任重道遠，要全面提高智能化水平，就需要融合技術(shù)升級機制，推進施工數(shù)字化、智能化、自動化模塊的發(fā)展進程，配合BIM技術(shù)優(yōu)勢打造更加多元化的智能監(jiān)控流程，從而建立智能化、高效化的技術(shù)平臺，提升BIM技術(shù)應(yīng)用價值的同時，也能促進建筑施工智能化的可持續(xù)發(fā)展。