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(山西八建集團有限公司，山西 太原 030027)

引言

長期以來，建筑施工企業(yè)存在著粗放式管理、能耗高、勞務密集、利潤低等問題，隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，迫切需要轉型與突破。BIM技術與物聯(lián)網使得企業(yè)集約經營、項目精益管理的管理理念落地，并為之提供了技術支持。本文主要對二者在工程施工過程中的應用及價值作一探討。

1 BIM技術概述及應用

建筑信息模型(BuildingInformationModeling，以下簡稱BIM)的技術核心是一個由計算機三維模型所形成的數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)庫信息在建筑全過程中動態(tài)變化調整，可以及時、準確地調用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中包含的相關數(shù)據(jù)進行共享和傳遞。BIM技術加快了建筑運營單位的決策進度，提高了決策質量，從而提高了項目質量，降低了項目成本，增加了項目利潤。BIM技術的關鍵是信息，重點是協(xié)作，結果是模型，工具是軟件。

1.1 三維圖形平臺

三維圖形支撐平臺是支撐BIM建模以及基于BIM相關產品的底層支撐平臺。在數(shù)據(jù)容量、顯示速度、模型建造和編輯效率、渲染速度和質量等方面，滿足BIM應用的各種支撐。

1.2 虛擬施工與方案論證

借助BIM技術可以直觀地進行項目虛擬場景漫游，在虛擬現(xiàn)實中身臨其境地開展方案體驗和論證?；贐IM模型，可以對施工組織設計方案進行論證，就施工中的重要環(huán)節(jié)進行可視化模擬分析。可以根據(jù)進度計劃對施工方案進行模擬和優(yōu)化，對重要的施工環(huán)節(jié)、施工關鍵部位、施工現(xiàn)場平面布置等施工方案進行模擬和分析，以提高方案的可行性?？梢灾庇^地了解整個施工環(huán)節(jié)的時間節(jié)點和工序，清晰地把握施工過程中的難點和要點，從而優(yōu)化方案、提高施工效率，確保施工方案的安全性。

1.3 碰撞檢查與減少返工

在傳統(tǒng)的建筑施工中，因建筑工程專業(yè)、結構專業(yè)、設備及水暖電專業(yè)等各個專業(yè)獨立設計，導致圖紙中平立剖面圖之間、建筑圖與結構圖之間、安裝與土建之間及安裝與安裝之間沖突的問題很多，而BIM的三維技術可以在前期進行碰撞檢查，快速、全面、準確地檢查出設計圖紙中的錯誤、遺漏及各專業(yè)之間的碰撞等問題，減少由此產生的設計變更和施工中的返工，提高了施工現(xiàn)場的生產效率，有利于保證質量、節(jié)約成本、縮短工期和降低風險。

1.4 形象進度與4D虛擬

建筑施工是一個高度動態(tài)且復雜的過程，常用以反映進度計劃的網絡計劃，難以形象地表達工程施工的動態(tài)變化過程。通過BIM與施工進度計劃的鏈接，將空間信息與施工信息整合在一個可視的4D(3D+Time)模型中，能直觀、精確地反映整個建筑的施工過程和虛擬形象進度。4D施工模擬技術可以合理地編制施工組織設計，準確掌握施工進度，優(yōu)化使用施工資源及科學地進行場地布置，實現(xiàn)對整個工程的施工進度、資源和質量統(tǒng)一有效地管控。

1.5 精確算量與成本控制

工程量統(tǒng)計結合4D的進度控制，就是BIM在施工中的5D應用。施工中的預算超支現(xiàn)象十分普遍，缺乏可靠的基礎數(shù)據(jù)支撐是造成超支的重要原因。BIM是一個富含工程信息的數(shù)據(jù)庫，可以真實地提供造價管理所需的工程量信息，借助這些信息，計算機可以快速地對各種構件進行統(tǒng)計分析，進行工程量計算，保證工程量數(shù)據(jù)與設計圖紙的一致性。工程量計算的準確性直接影響到工程預算、工程結算及成本控制的準確性，BIM技術恰恰解決了這一問題。

1.6 現(xiàn)場整合與協(xié)同工作

BIM集成了建筑物的完整信息，給項目參建各方提供了一個三維的、便于交流、便于協(xié)同工作的平臺，參建各方將BIM模型統(tǒng)一通過BIM服務器平臺進行數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)交換。項目各方人員通過平臺獲取和瀏覽BIM模型，為施工現(xiàn)場人員提供三維模型、施工方案模擬、施工工藝工法、節(jié)點大樣圖瀏覽、鋼筋料表、相關的進度、成本等信息，從而幫助現(xiàn)場人員更好地理解項目，方便洽商，達成共識。

1.7 數(shù)字化加工與工廠化生產

建筑工業(yè)化采取工廠預制和現(xiàn)場施工相結合的建造方式，這將是未來建筑業(yè)發(fā)展的方向。BIM結合數(shù)字化制造，能夠提高建筑企業(yè)的生產效率。采用工廠精密機械技術對門窗、預制混凝土結構和鋼結構等構件進行數(shù)字化加工預制，不僅能減小預制構件的誤差，而且大幅度提高了預制構件的生產效率。這樣一種綜合項目交付(IPD)方式，可以大幅度地降低建造成本，提高施工質量，縮短項目周期，同時減少資源浪費，并體現(xiàn)先進的施工管理，實現(xiàn)建筑施工流程的自動化。對于沒有建模條件的建筑部位，可以借助先進的三維激光掃描技術快速獲取原始建筑物或構件的模型信息。

2 物聯(lián)網的應用和價值

物聯(lián)網(InternetOfThings，簡稱IOT)即“物物相連的互聯(lián)網”，就是將射頻識別裝置、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等各種信息傳感裝置與互聯(lián)網連接起來形成的一個巨大網絡，其中的關鍵技術是RFID電子標簽技術。在各類物體上加裝電子標簽(RFID)、傳感器、二維碼等，它們經過接口與無線網絡相連，從而給物體賦予“智能”，實現(xiàn)“物物相連”。

2.1 施工安全管理

在施工過程中，安全隱患無處不在，通過物聯(lián)網技術對施工安全進行監(jiān)測，主要包括如下幾個方面：對建筑工地環(huán)境的監(jiān)測、大體積混凝土澆筑監(jiān)測、鋼結構應力應變、地基監(jiān)測、預應力梁的監(jiān)測、基坑支護監(jiān)測以及工地危險區(qū)域的監(jiān)測等。采用物聯(lián)網技術將各類監(jiān)測點的信息匯集到統(tǒng)一的監(jiān)控平臺，既實現(xiàn)了各個監(jiān)測點的信息共享，也便于對建筑工地現(xiàn)場的統(tǒng)一管理。

2.2 現(xiàn)場人員管理

對現(xiàn)場施工人員安全帽、安全帶、身份識別牌進行相應的無線射頻識別，可以實現(xiàn)人員在施工現(xiàn)場的定位和跟蹤。結合在BIM系統(tǒng)中的精確定位，如果操作作業(yè)不符合相關規(guī)定，身份識別牌與BIM系統(tǒng)相關定位同時報警，可使管理人員精準定位隱患位置，及時采取措施以避免事故的發(fā)生。

2.3 工程現(xiàn)場視頻監(jiān)控

(1)進度監(jiān)控。針對工程的施工進度情況，可以通過視頻監(jiān)控的手段進行遠程了解、遠程指揮、遠程調度。

(2)質量檢查監(jiān)控。對工程施工過程中需要巡檢和預檢的部位、施工人員操作的規(guī)范性、設備安裝過程等，通過視頻監(jiān)控手段可及時進行遠程監(jiān)控和監(jiān)督。

(3)安全施工監(jiān)控。對建筑物的腳手架搭設、安全網設置、纜風繩固定、吊籃安裝及使用、吊盤進料口和樓層卸料平臺防護、塔吊和施工電梯安裝及操作、“四口五臨邊”的防護、施工人員安全帽與安全帶的佩帶等進行視頻監(jiān)控，可及時發(fā)現(xiàn)并處理安全隱患。

(4)文明施工監(jiān)控?？蓪κ┕がF(xiàn)場圍擋、建筑材料堆放、臨時設施布置、施工標識及標牌設置、是否做到工完場清等內容進行監(jiān)控與監(jiān)督。

(5)現(xiàn)場安防監(jiān)控。由于施工現(xiàn)場材料設備堆放密集，工地人員流動性大、進出頻繁，導致盜竊事件時有發(fā)生，經濟損失嚴重。采用視頻監(jiān)控后，可對施工現(xiàn)場進行全天候、全方位監(jiān)控，而且對職工考勤、現(xiàn)場勞動力分布等情況一目了然。

2.4 物料跟蹤

對施工過程中的物料運輸、進場、出入庫、盤點、領料等都可以采用RFID電子標簽，通過物聯(lián)網進行跟蹤和監(jiān)控。

2.5 地下空間施工監(jiān)控

在地下工程施工中，對于復雜的地質條件，施工過程控制尚無系統(tǒng)性、可靠性和及時性的方法。應用物聯(lián)網技術后，溫度、應力、加速度等傳感器和無線傳感網絡(WirelessSensorNetwork，WSN)對地下空間施工的碰撞預警、施工環(huán)境監(jiān)測、施工質量保障、人員和設施財產安全等方面均有顯著效果。

2.6 塔機運行狀態(tài)監(jiān)控(黑匣子記錄)

大型塔吊及設備在施工運行過程中，通過物聯(lián)網技術可對運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控和記錄。塔機作業(yè)安全監(jiān)控可以最大程度地降低安全生產事故，減少各種違規(guī)操作而引起的安全事故，同時也為事故處理提供了有效證據(jù)。

2.7 電梯運行安全監(jiān)測

由于超載或超負荷運行，施工工地的運輸電梯常存在安全隱患，特別是在超高層建筑工程中更應引起注意。電梯的運行監(jiān)測通過物聯(lián)網及時進行安全報警，從而做到防患于未然。

3 結語

BIM技術與物聯(lián)網在施工階段的運用是施工企業(yè)信息化發(fā)展的趨勢。新技術的應用必將帶動建筑企業(yè)的施工質量、安全監(jiān)控能力和經濟效益的提升，推進建筑施工企業(yè)的技術進步，促進信息化與工業(yè)化的有效融合。