文｜中鐵十一局集團(tuán)第四工程有限公司 曾俊華

智能施工管理是以施工現(xiàn)場(chǎng)管理為核心，通過(guò)應(yīng)用BIM 技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)技術(shù)、智能裝備等互聯(lián)網(wǎng)智能手段，對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行改進(jìn)的智能化控制。實(shí)現(xiàn)一定程度的自動(dòng)化，逐步實(shí)現(xiàn)綠色建設(shè)的生態(tài)建設(shè)。

智慧工地是一種嶄新的工程現(xiàn)場(chǎng)一體化管理模式，是互聯(lián)網(wǎng)+與傳統(tǒng)建筑行業(yè)的深度融合。通過(guò)運(yùn)用信息化手段，圍繞施工過(guò)程管理，建立互聯(lián)協(xié)同、智能生產(chǎn)、科學(xué)管理的施工項(xiàng)目信息化生態(tài)圈，從而提高工程管理信息化水平，從而逐步實(shí)現(xiàn)綠色建造和生態(tài)建造。

通過(guò)智慧工地，將更多人工智能、傳感技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)等高科技技術(shù)植入到建筑、機(jī)械、人員穿戴設(shè)施、場(chǎng)地進(jìn)出關(guān)口等各類(lèi)物體中，并且被普遍互聯(lián)，形成“物聯(lián)網(wǎng)”，再與“互聯(lián)網(wǎng)”整合在一起，實(shí)現(xiàn)工程管理干系人與工程施工現(xiàn)場(chǎng)的整合。

1.智慧工地與 BIM 的關(guān)系分析

1.1 BIM 技術(shù)

建筑信息模型又稱(chēng)BIM 技術(shù)，是基于強(qiáng)大的數(shù)據(jù)信息資源和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建三維建筑模型來(lái)指導(dǎo)施工過(guò)程。在某種程度上，BIM 技術(shù)也被認(rèn)為是一種軟件系統(tǒng)，BIM 將數(shù)據(jù)和信息貫穿于建設(shè)項(xiàng)目全周期，可以看作是一種不同于一般管理模式的綜合管理方式。隨著B(niǎo)IM 技術(shù)在建筑工程中的不斷發(fā)展和應(yīng)用，建筑工程逐漸從人工、粗放式管理向信息化、集成化管理發(fā)展。BIM 技術(shù)的作用和變種不僅重要，而且應(yīng)用廣泛，類(lèi)似于目前CAD 繪圖技術(shù)在建筑工程中的作用。BIM 技術(shù)涵蓋的領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，功能相當(dāng)突出，要想發(fā)揮BIM 技術(shù)的功能，還需要從全面視角入手，充分收集資訊[1]。

1.2 BIM 技術(shù)與智慧工地

智慧工地架構(gòu)可劃分為終端層、平臺(tái)層和使用層。首先，終端用戶層指的是利用整合從傳感器、手機(jī)等終端用戶獲取信息的設(shè)施，以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)情況的即時(shí)監(jiān)測(cè)和有效協(xié)同，從而提高了施工管理水平。第二，平臺(tái)層指的是利用結(jié)合云端網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行高效的運(yùn)算和儲(chǔ)存，讓每一位參建方都可以及時(shí)便捷地存取數(shù)據(jù)，進(jìn)而提高了施工的高效性。第三，技術(shù)應(yīng)用級(jí)是指結(jié)合項(xiàng)目管理中的各個(gè)要求，面向現(xiàn)場(chǎng)管理人員的信息系統(tǒng)。

智能施工系統(tǒng)主要由終端層、基礎(chǔ)層和應(yīng)用層所構(gòu)成。利用物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)收集技術(shù)，可以完成對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、智能傳感和數(shù)據(jù)收集；利用云端服務(wù)技術(shù)，對(duì)系統(tǒng)所收集到的大量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)有效統(tǒng)計(jì)、儲(chǔ)存和業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)；在應(yīng)用級(jí)根據(jù)管理需要，向現(xiàn)場(chǎng)管理人員開(kāi)放工程管理系統(tǒng)。

智慧工地建筑管理流程中，具備以下二個(gè)方面的功能。首先，作為施工現(xiàn)場(chǎng)建筑信息管理的主要載體，可以利用BIM 三維模式，實(shí)現(xiàn)了抽象化數(shù)據(jù)和實(shí)際場(chǎng)景數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，并以BIM 技術(shù)為載體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。第二，雖然利用BIM 技術(shù)可以有效提高管理工作效率，但由于現(xiàn)場(chǎng)工作人員專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)參差不齊，對(duì)指令的認(rèn)知差異巨大，利用BIM 使大家都可以更加清晰地理解，從而有效提高了管理效率[2]。

2.智慧工地現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

2.1 智慧工地現(xiàn)狀

目前，我國(guó)智能工地還處于初步探索階段。截至2018 年底，全國(guó)智能工地市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到近百億。與以往傳統(tǒng)的施工管理相比，有了很大的提升，智能工地進(jìn)行了理論延伸到實(shí)踐的探索。

智能工地建設(shè)，信息收集離不開(kāi)硬件傳感裝置，而數(shù)據(jù)處理也離不開(kāi)系統(tǒng)軟件。盡管傳感設(shè)備已有所應(yīng)用，但由于在施工領(lǐng)域的智能工地終端一般仍使用人工，故主要為半自動(dòng)化，很少進(jìn)行全自動(dòng)采集。此外，當(dāng)前雖然有部分的智能施工應(yīng)用軟件生產(chǎn)商，但由于其經(jīng)驗(yàn)的不足，多數(shù)仍然以BIM 等技術(shù)信息軟件為主，因此對(duì)于智能施工的預(yù)期也存在著相當(dāng)?shù)牟町悺?/p>

相比于發(fā)達(dá)國(guó)家而言,我國(guó)智慧工地建設(shè)起步較晚,創(chuàng)新意識(shí)尚缺，核心技術(shù)的應(yīng)用也有短板?？偨Y(jié)起來(lái)，當(dāng)前的現(xiàn)狀就是施工感知不及時(shí)、業(yè)務(wù)管理不精細(xì)、決策掌控不全面、質(zhì)量控制不準(zhǔn)確等。

據(jù)調(diào)查，在智慧施工管理中，雖獲得了一些進(jìn)展，4D 模擬雖有了一些效果，但由于停留在外部示范層次，對(duì)內(nèi)建設(shè)的指導(dǎo)作用還不夠突出。信息融合平臺(tái)雖然也大多是采用BIM 技術(shù)，但落地時(shí)使用的仍較少。

2.2 在智慧工地使用中出現(xiàn)的困難問(wèn)題

智能建筑物是軟硬體融合的工程，但當(dāng)前，由于受到各種技術(shù)成本和行業(yè)條件的限制，軟硬件平臺(tái)對(duì)信號(hào)的整合度并不高，且多數(shù)廠家對(duì)自主提供大數(shù)據(jù)接口的積極性還不夠。

大部分智能施工供應(yīng)商所推廣的都是標(biāo)準(zhǔn)化管理軟件，但許多施工單位所采用的都是由企業(yè)內(nèi)部制定的個(gè)性化機(jī)制，尤其是在現(xiàn)場(chǎng)管理，但由于輕服務(wù)，導(dǎo)致了智能施工管理系統(tǒng)無(wú)法得以落地。

BIM 方面的信息化投資量巨大，且新科技自然產(chǎn)生價(jià)值也不大，但基于BIM 的智能項(xiàng)目已經(jīng)是一個(gè)產(chǎn)品效應(yīng)，可以帶來(lái)更大的機(jī)會(huì)，但是由于當(dāng)前，市場(chǎng)平臺(tái)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展都不完善，內(nèi)部協(xié)同的功能比較欠缺。

3.BIM 技術(shù)在智慧工地建設(shè)中的主要運(yùn)用

3.1 工程量統(tǒng)計(jì)

通過(guò)進(jìn)行BIM 模式的建立工作并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，能夠迅速的分析出各個(gè)建筑環(huán)節(jié)的水泥、鋼材和其他建材的數(shù)量。在鋼結(jié)構(gòu)的工程施工時(shí)，也能夠通過(guò)模具的分解過(guò)程來(lái)構(gòu)造出三維模具，從而可以通過(guò)機(jī)器設(shè)備來(lái)生產(chǎn)出鋼結(jié)構(gòu)的部件。例如在某個(gè)隧道施工時(shí)通過(guò)Revit 軟件的構(gòu)建模型對(duì)水泥工程量的數(shù)據(jù)加以采集，和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的水泥用量之差就可以維持在3%左右。

3.2 節(jié)點(diǎn)分析

通過(guò)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖紙，進(jìn)而對(duì)復(fù)雜結(jié)點(diǎn)進(jìn)行BIM 模型設(shè)計(jì)，從軟件建模中對(duì)復(fù)雜結(jié)點(diǎn)做出合理計(jì)算。比如，對(duì)施工中的鋼筋框架節(jié)點(diǎn)，能構(gòu)建模板并對(duì)其進(jìn)行仿真處理，從而標(biāo)注為完整的模板碰撞節(jié)點(diǎn)，便于施工時(shí)對(duì)框架的整體布置和空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與調(diào)整；也可仿真模板支撐構(gòu)件的受力狀態(tài)，消除了安全隱患，從而確保模板承載構(gòu)件結(jié)構(gòu)與施工的安全性。

3.3 碰撞檢查

在架設(shè)管道或是電纜的地方，由于線溝或是洞口不能事先預(yù)留，電氣設(shè)備施工中出現(xiàn)事故的情況。而采用BIM 方法，可以依據(jù)建筑圖樣對(duì)建筑整體加以模擬，在三維模擬中突出表現(xiàn)有預(yù)留線槽和孔洞的情況，同時(shí)告知工作人員，避免疏忽。當(dāng)制作好房屋、整體建筑和線路的模擬后，通過(guò)模擬合體施工，發(fā)現(xiàn)各種碰撞問(wèn)題，再根據(jù)工程圖樣加以完善和改造。這樣就可以有效的減少返工情況的發(fā)生，減少施工時(shí)間和減少施工成本。

3.4 材料的實(shí)時(shí)管控

通過(guò)BIM 技術(shù)可以對(duì)全部的物料實(shí)施全方位跟蹤管理和控制。通過(guò)條形碼和電子標(biāo)識(shí)碼，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采購(gòu)的建材物資、施工設(shè)備、結(jié)構(gòu)部件等實(shí)施追蹤管理和控制。管理者就能夠清楚的了解建材物資的進(jìn)場(chǎng)狀態(tài)。同時(shí)，在機(jī)械電氣的設(shè)備管理工作方面，根據(jù)施工進(jìn)度情況制訂具體的方案，合理調(diào)度設(shè)備的運(yùn)行與下班時(shí)間。

3.5 提升施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益

合理的經(jīng)濟(jì)收益可以高效的推動(dòng)公司的成長(zhǎng)與提升，現(xiàn)階段，施工公司在施工流程上采用基于BIM 技術(shù)的智能施工模式，可以顯著的提高經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞綄?duì)施工管理、質(zhì)量和工藝實(shí)施控制，從一定意義上降低企業(yè)由于操作失誤或者重大安全事故所產(chǎn)生成本上升的現(xiàn)象，從而達(dá)到提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。

3.6 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

項(xiàng)目的啟動(dòng)建設(shè)前期的規(guī)劃工作是十分重要的，它將給項(xiàng)目的速度、品質(zhì)以及效益帶來(lái)巨大的作用?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，是指現(xiàn)階段BIM 信息技術(shù)在智慧現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)工程中的重點(diǎn)應(yīng)用，目的是為了克服由于現(xiàn)場(chǎng)控制或監(jiān)控等未落實(shí)，而產(chǎn)生設(shè)計(jì)結(jié)果無(wú)法還原的情況。由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況往往比較復(fù)雜，因此應(yīng)用BIM 信息技術(shù)完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)工程，能夠顯著的增加設(shè)計(jì)工作效率，同時(shí)也能夠獲得較完美的工程設(shè)計(jì)質(zhì)量，從而保證了產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作的順暢與平安完成。

4.BIM 技術(shù)在智慧工地建設(shè)管理中的質(zhì)量控制策略

4.1 施工過(guò)程模擬

采用BIM3D 虛擬可視化技術(shù)模擬施工過(guò)程，建立基于4D 信息模型的施工沖突分析與管理系統(tǒng)，對(duì)施工人員的進(jìn)場(chǎng)時(shí)間、材料和機(jī)械進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，避免重復(fù)工作和進(jìn)度延誤。施工進(jìn)度模擬直觀地展示工程進(jìn)度計(jì)劃并與實(shí)際工程完成情況進(jìn)行對(duì)比，明確實(shí)際施工與進(jìn)度計(jì)劃的偏差，為合理調(diào)整施工計(jì)劃提供可靠依據(jù)。

4.2 質(zhì)量管理

BIM 具有數(shù)據(jù)集成、可視化和參數(shù)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，可以有效減少重復(fù)工作，降低項(xiàng)目復(fù)雜度。通過(guò)BIM 技術(shù)建立統(tǒng)一的工程數(shù)據(jù)源，有效保證跨學(xué)科的全面協(xié)同，充分提高信息共享和復(fù)用，每個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的信息可以直接作為后續(xù)環(huán)節(jié)工作的依據(jù)。保證信息的準(zhǔn)確性和一致性，為溝通協(xié)作提供底層支持，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目參與方之間的信息共享。

4.3 安全管理

使用BIM 技術(shù)可以在施工前對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)安全檢查、制定安全施工計(jì)劃以及進(jìn)行消防安全建筑疏散模擬。通過(guò)基于BIM 技術(shù)的高級(jí)預(yù)測(cè)，減少工程安全隱患。

4.4 重大風(fēng)險(xiǎn)管理

運(yùn)用“智慧工地”管理系統(tǒng)，建立重大危險(xiǎn)源管理模塊和安全信息管理系統(tǒng)。在危害識(shí)別的基礎(chǔ)上，識(shí)別主要危害源，制定專(zhuān)項(xiàng)安全建設(shè)方案和實(shí)施方案，批準(zhǔn)移動(dòng)應(yīng)用進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安全檢查，并定期聘請(qǐng)外部專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行專(zhuān)業(yè)調(diào)查并上傳將結(jié)果上傳至平臺(tái)，形成風(fēng)險(xiǎn)管理臺(tái)賬。通過(guò)BIM技術(shù)的模擬，可以在3D 模型中預(yù)測(cè)危險(xiǎn)源和危險(xiǎn)因素，并制定相應(yīng)的對(duì)策。開(kāi)挖等關(guān)鍵工程，進(jìn)行安全防護(hù)措施的預(yù)模擬，評(píng)估其適用性和可靠性，為現(xiàn)場(chǎng)施工提供直觀、專(zhuān)業(yè)的指導(dǎo)和參考。

5.結(jié)語(yǔ)

BIM 技術(shù)是一項(xiàng)新興科技，在智慧工地建設(shè)管理的領(lǐng)域，運(yùn)用BIM 技術(shù)將能夠更有效地改善建筑設(shè)計(jì)方案，從而使建筑的施工品質(zhì)得以更有效的改善。所以，在建筑行業(yè)必須通過(guò)深入的剖析和了解BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)BIM 技術(shù)在智慧工地建設(shè)管理中的運(yùn)用特點(diǎn)做出正確的把握，在有效運(yùn)用該技術(shù)的同時(shí)，通過(guò)不斷的發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題、解決舊問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了BIM 技術(shù)在智慧工地建設(shè)管理中真正的意義與價(jià)值。