BIM 技術(shù)在安全事故應(yīng)急救援預(yù)案工作中的應(yīng)用初探

周建亮 侯 宇

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院，徐州 221116)

1 研究背景

1.1 BIM 技術(shù)

BIM 的概念包括但并不等于三維建筑模型，早在1984 年，Graphisoft 公司就推出了三維建筑模型的雛形，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件——ArchiCAD?！疤摂M建筑”的相關(guān)理念當(dāng)時(shí)就已經(jīng)被提出了。受制于當(dāng)時(shí)落后的計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)，“虛擬建筑”被擱置［1］。

被譽(yù)為“BIM 之父”的美國(guó)佐治亞理工學(xué)院建筑與計(jì)算機(jī)專業(yè)的Chuck Eastman 博士在他的《BIM Handbook(BIM 手冊(cè))》一書(shū)中指出:BIM 技術(shù)集合了一個(gè)或者多個(gè)數(shù)字化的建筑模擬模型，可以更好地分析計(jì)算為控制建設(shè)過(guò)程提供方便，因?yàn)锽IM 由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的模型包含了很多重要的支持建設(shè)施工和采購(gòu)方面的幾何信息和數(shù)據(jù)信息［2］。

BIM 技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)得到了非常大的重視，中國(guó)也緊跟時(shí)代潮流，迅速在國(guó)內(nèi)的建筑業(yè)發(fā)展BIM 技術(shù)。BIM 技術(shù)得到了國(guó)家政府、高?？蒲胁块T(mén)的支持:住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部在2007年8 月發(fā)布“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“建筑業(yè)信息化關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”課題申請(qǐng)指南［3］，2011年5月住建部再次發(fā)布《2011—2015 年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》［4］，中國(guó)建筑科學(xué)研究院會(huì)同有關(guān)單位編制的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》于2013年11 月完成了征求意見(jiàn)稿;2004 年10 月全國(guó)首個(gè)BLM(BLM 建筑生命周期管理，BIM 的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域)實(shí)驗(yàn)室在哈爾濱工業(yè)大學(xué)成立［5］，2012 年4 月華中科技大學(xué)率先開(kāi)設(shè)了BIM 方向在職工程碩士的教育，培養(yǎng)使用BIM 技術(shù)的高端人才。BIM 技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)在我國(guó)掀起了相當(dāng)大的狂潮，業(yè)界專家已達(dá)成共識(shí)——BIM 的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。

1.2 安全問(wèn)題

由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑物、構(gòu)筑物的數(shù)量也在不斷地增加，新型的施工手法、建筑材料、建筑設(shè)備不斷涌現(xiàn)，建筑業(yè)的安全問(wèn)題縱使得到控制，但是也不能忽視。截止到2014 年6月進(jìn)行檢索，據(jù)中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部的網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)并已經(jīng)發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)［6］［7］，近幾年我國(guó)房屋市政工程生產(chǎn)安全事故發(fā)生狀況如圖1 和圖2 所示。

正如圖表反映，2012 年和2013 年的事故死亡人數(shù)較2010 年和2011 年人數(shù)有所下降，2014年的數(shù)據(jù)還未統(tǒng)計(jì)完全，就前6 個(gè)月來(lái)看，2014年的各項(xiàng)數(shù)據(jù)較2013 年都呈下降的趨勢(shì)。我國(guó)的建筑安全事故雖然得到控制，但仍然需要足夠的重視，我國(guó)的房屋市政生產(chǎn)安全形勢(shì)仍然很?chē)?yán)峻。

圖1 2010 -2014(數(shù)據(jù)截止至2014 年6 月)房屋市政工程生產(chǎn)安全事故起數(shù)統(tǒng)計(jì)圖

圖2 2010 -2014(數(shù)據(jù)截止至2014 年6 月)房屋市政工程生產(chǎn)安全事故死亡人數(shù)統(tǒng)計(jì)圖

1.3 安全事故應(yīng)急救援預(yù)案問(wèn)題

《建設(shè)工程安全生產(chǎn)管理?xiàng)l例》第四十七條同第四十九條規(guī)定，施工單位要配備應(yīng)急救援預(yù)案人員及設(shè)備，并定期組織演練。自2002 年11月1 日起開(kāi)始施行的《中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)法》對(duì)我國(guó)的安全管理工作提出了法律性質(zhì)的約束，該法第十七條規(guī)定了單位的生產(chǎn)負(fù)責(zé)人應(yīng)該負(fù)有哪些責(zé)任，其中包括了負(fù)責(zé)人應(yīng)該組織、制定以及實(shí)施安全事故應(yīng)急救援預(yù)案的責(zé)任;第三十三條規(guī)定，負(fù)責(zé)人要對(duì)重大危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)，同時(shí)對(duì)于危險(xiǎn)源要組織制定應(yīng)急預(yù)案，并要負(fù)責(zé)將預(yù)案通知給工作人員，《安全生產(chǎn)法》在第五章中單列“生產(chǎn)安全事故的應(yīng)急救援與調(diào)查處理”一章。

通過(guò)研讀以上國(guó)家有關(guān)機(jī)構(gòu)發(fā)布的法律及條例，國(guó)家對(duì)于安全事故應(yīng)急救援預(yù)案工作有著很高的要求，應(yīng)急救援預(yù)案對(duì)于降低事故發(fā)生的概率，降低事故發(fā)生后人員和財(cái)產(chǎn)損失起著重要的作用，其重要性可見(jiàn)一斑。

2 BIM 技術(shù)和應(yīng)急救援預(yù)案工作

2.1 傳統(tǒng)的安全事故應(yīng)急救援預(yù)案

安全事故應(yīng)急救援預(yù)案在預(yù)防事故發(fā)生，減小事故造成損失，挽救工人生命方面起著重要的作用。但是個(gè)別施工企業(yè)沒(méi)有意識(shí)到這點(diǎn)，對(duì)于應(yīng)急救援工作的態(tài)度不盡如人意。施工企業(yè)壓縮應(yīng)急救援工作的開(kāi)展，以為可以即降低成本又“省時(shí)省力”，但事情往往適得其反，事故的發(fā)生會(huì)給項(xiàng)目帶來(lái)沉重的打擊。傳統(tǒng)的安全事故應(yīng)急救援預(yù)案工作存在以下幾個(gè)問(wèn)題:

1)應(yīng)急預(yù)案的編制問(wèn)題。預(yù)案的編制大同小異，施工單位為了“多、快、省”，預(yù)案的編制存在互相抄襲的現(xiàn)象，預(yù)案沒(méi)有突出相應(yīng)工程的重點(diǎn)和特點(diǎn);另一方面，應(yīng)急預(yù)案的編制不夠科學(xué)，一些施工單位為了應(yīng)付檢查，預(yù)案的編制粗糙隨意，甚至不符實(shí)情，預(yù)案經(jīng)不起推敲，預(yù)案的評(píng)估工作沒(méi)有做到位或者根本沒(méi)有進(jìn)行評(píng)估。

2)應(yīng)急預(yù)案的操作問(wèn)題。應(yīng)急預(yù)案的可操作性十分差，施工方編織的應(yīng)急預(yù)案很多都比較空洞，不進(jìn)行實(shí)際情況的考察閉門(mén)造車(chē)，預(yù)案的實(shí)際操作情況非常差或者說(shuō)根本無(wú)法實(shí)施。

3)應(yīng)急預(yù)案的界面劃分問(wèn)題。應(yīng)急預(yù)案的編制沒(méi)有處理好工作沖突的問(wèn)題，編制往往由一個(gè)單位包辦，各個(gè)工種在應(yīng)急預(yù)案的共同參與和探討比較少，造成預(yù)案中出現(xiàn)很多重復(fù)和沖突，真正操作起來(lái)會(huì)十分的混亂、指揮相當(dāng)困難。

4)應(yīng)急預(yù)案的實(shí)施問(wèn)題。應(yīng)急預(yù)案編制結(jié)束之后，由于文字文檔需要閱讀，不夠直觀，真正閱讀安全預(yù)案的人很少，同時(shí)管理者對(duì)于安全預(yù)案的宣傳、培訓(xùn)、演練、實(shí)施的情況比較差，安全預(yù)案很難落實(shí)到位。

2.2 BIM 技術(shù)的功能

Autodesk Navisworks 是Autodesk 公司旗下的一款用于4D 模擬施工過(guò)程的BIM 軟件，Navisworks 軟件為我們提供了很多強(qiáng)大的動(dòng)畫(huà)制作的工具，比如Animator 工具，使用Animator 可以將模型中的每個(gè)構(gòu)件自由的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、捕捉關(guān)鍵幀，以此制作施工動(dòng)畫(huà)。

具體的講，為了制作對(duì)象動(dòng)畫(huà)，首先在Animator中創(chuàng)建“場(chǎng)景”，從“選擇樹(shù)”中找到要?jiǎng)?chuàng)建動(dòng)畫(huà)的對(duì)象創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)集，使用平移等工具為動(dòng)畫(huà)集定義動(dòng)畫(huà)，同時(shí)捕捉關(guān)鍵幀。這樣就為BIM 模型中的每個(gè)構(gòu)件定義了動(dòng)畫(huà)。通過(guò)使用Navisworks 的Animator動(dòng)畫(huà)制作功能可以輕松的對(duì)模型中的對(duì)象定義動(dòng)畫(huà)，同時(shí)可以制作安全事故應(yīng)急救援預(yù)案的演練動(dòng)畫(huà)了［8］。

2.3 基于BIM 技術(shù)的應(yīng)急救援預(yù)案工作

根據(jù)《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》JGJ59 -2011標(biāo)準(zhǔn)的要求，檢查評(píng)定的項(xiàng)目包括“安全管理”，JGJ59 -2011 標(biāo)準(zhǔn)中有保證項(xiàng)目和一般項(xiàng)目之分，“安全管理”中應(yīng)急救援是檢查評(píng)定的保證項(xiàng)目。標(biāo)準(zhǔn)中要求對(duì)施工人員進(jìn)行培訓(xùn)，定期的進(jìn)行應(yīng)急救援演練。其中，對(duì)于應(yīng)急演練過(guò)于復(fù)雜不適合現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行時(shí)，可以采用室內(nèi)桌牌式移動(dòng)演練的方式［9］。采用桌牌式移動(dòng)演練固然可以解決復(fù)雜的演練，但是其宣傳落實(shí)預(yù)案的方式還是不夠具象。

圖3 某建筑小區(qū)的平面布置圖

運(yùn)用BIM 技術(shù)后，可以進(jìn)行施工動(dòng)畫(huà)的動(dòng)態(tài)模擬，模擬應(yīng)急預(yù)案的演練，將模擬好的動(dòng)畫(huà)展示給業(yè)主、施工工作人員，模擬的應(yīng)急預(yù)案可以方便進(jìn)行理解，能夠給工作人員留下直觀印象，較閱讀文本方案、口頭描述或者桌面演示來(lái)說(shuō)更加高效，對(duì)于很難進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演練的預(yù)案，使用動(dòng)畫(huà)的方式無(wú)疑在節(jié)約成本的同時(shí)也起到了預(yù)案的作用。

3 案例分析

某住宅樓小區(qū)分南北兩個(gè)建筑群，南側(cè)共18 個(gè)建筑單體，南1#樓地面建筑18 層，地下建筑2 層，東側(cè)為南2#樓，南側(cè)為南3#平面布置圖如圖3 所示。

該小區(qū)在建設(shè)前期采用BIM 技術(shù)對(duì)南1#樓至南4#樓建筑進(jìn)行了三維建模，建模之后運(yùn)用BIM 工具對(duì)南1#樓的建筑進(jìn)行分析，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況制作了施工人員高處墜落應(yīng)急救援演練活動(dòng)的動(dòng)畫(huà)演示。動(dòng)畫(huà)分為四部分。

(1)發(fā)生事故

描述:某建筑小區(qū)南1#樓工人在5 層，不慎從高處墜落，頭部和腿部發(fā)生傷害，現(xiàn)正處在昏迷狀態(tài)中;

軟件操作:點(diǎn)擊“常用”-“工具”分類(lèi)-“Animator”工具，下方會(huì)出現(xiàn)“Animator”選項(xiàng)卡，在選項(xiàng)卡中點(diǎn)擊左下角綠色的加號(hào)，選擇“添加場(chǎng)景”，將其命名為“發(fā)生事故”的場(chǎng)景，場(chǎng)景添加完成后，選擇模型中的“墜落的人物”，選中后再次點(diǎn)擊“Animator”選項(xiàng)卡左下角的綠色加號(hào)，點(diǎn)擊“添加動(dòng)畫(huà)集”-“從當(dāng)前選擇”，創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)集名為“人員不慎墜落”，使用“平移”動(dòng)畫(huà)制作工具，同時(shí)為“墜落的人物”每一個(gè)“下落”的狀態(tài)捕捉關(guān)鍵幀，為選中的人物制作“意外墜落”的動(dòng)畫(huà)。

動(dòng)畫(huà)制作完成之后，為了使視圖移動(dòng)更加流暢，可以添加“相機(jī)”功能，仍然點(diǎn)擊左下角的綠色加號(hào)，點(diǎn)擊“添加相機(jī)”-“空白相機(jī)”，添加后，每隔一定時(shí)間，換一個(gè)視角，為該視角捕捉一個(gè)關(guān)鍵幀，把相機(jī)的時(shí)間軸與人員墜落的時(shí)間軸重合，制作視點(diǎn)的推進(jìn)效果。如圖4 所示，是整個(gè)動(dòng)畫(huà)制作的示意圖。

圖4(a) 打開(kāi)“Animator”工具

圖4(b) Animator 添加動(dòng)畫(huà)集和相機(jī)

圖5 發(fā)生事故的動(dòng)畫(huà)的播放截圖

圖6 事故處理的動(dòng)畫(huà)的播放截圖

圖7 救護(hù)車(chē)開(kāi)入的動(dòng)畫(huà)播放截圖

(2)發(fā)現(xiàn)事故

描述:①處于事故現(xiàn)場(chǎng)的安全員(或第一目擊者)發(fā)現(xiàn)事故，立即向安全工程師拔打電話，簡(jiǎn)要報(bào)告事故發(fā)生地點(diǎn)、人員傷亡等情況。②安全工程師接到電話，迅速向現(xiàn)場(chǎng)指揮報(bào)告事故情況。③現(xiàn)場(chǎng)指揮接到安全工程師的報(bào)告后，馬上撥打120 急救中心，請(qǐng)求急救中心到現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展救援，同時(shí)立即告知工程各個(gè)救援小組趕到事故現(xiàn)場(chǎng)，及時(shí)開(kāi)展救援工作，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，負(fù)責(zé)人要報(bào)至總監(jiān)辦、及上級(jí)有關(guān)部門(mén)。

軟件操作:繼續(xù)使用第一部分制作的動(dòng)畫(huà)，在“發(fā)生事故”的場(chǎng)景下創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)集名為“目擊人員”，使用“移動(dòng)”動(dòng)畫(huà)制作工具，將選中的人物制作“發(fā)現(xiàn)事故，并快速跑到現(xiàn)場(chǎng)，及時(shí)通知上級(jí)”的動(dòng)畫(huà)。圖5 為發(fā)生事故的動(dòng)畫(huà)播放截圖。

(3)處理事故

描述:①工程部醫(yī)療救護(hù)組及時(shí)趕赴現(xiàn)場(chǎng)，立即執(zhí)行醫(yī)學(xué)檢查和搶救，等待醫(yī)院的救護(hù)車(chē)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。②工程部安全保衛(wèi)組到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，拉起警戒線，封鎖現(xiàn)場(chǎng)，要防止無(wú)關(guān)人員隨意進(jìn)出現(xiàn)場(chǎng)，并且同時(shí)確保通道暢通。③救護(hù)車(chē)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，為了節(jié)省時(shí)間，應(yīng)該由引導(dǎo)員引導(dǎo)其進(jìn)入事故現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)急救援組向醫(yī)護(hù)人員介紹傷者傷害情況和現(xiàn)場(chǎng)采取過(guò)的緊急救護(hù)，同時(shí)應(yīng)該協(xié)助醫(yī)護(hù)人員將傷者抬至救護(hù)車(chē)上。

軟件操作:在“Animator”選項(xiàng)卡中創(chuàng)建一個(gè)名為“救援”的場(chǎng)景，在“救援”場(chǎng)景中創(chuàng)建“相機(jī)”，通過(guò)相機(jī)調(diào)節(jié)視角，在該場(chǎng)景中創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)集名為“醫(yī)療救護(hù)組”和“保衛(wèi)與指揮”，為這兩個(gè)動(dòng)畫(huà)集創(chuàng)建移動(dòng)到事故現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)畫(huà)，創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)集名為“警戒線”，制作警戒線自動(dòng)樹(shù)立的動(dòng)畫(huà)。如圖6 為事故處理的動(dòng)畫(huà)播放截圖。

在“Animator”選項(xiàng)卡中創(chuàng)建另一個(gè)名為“救護(hù)車(chē)開(kāi)入”的場(chǎng)景，創(chuàng)建“救護(hù)車(chē)移動(dòng)”和“人員上車(chē)”兩個(gè)動(dòng)畫(huà)集，制作引導(dǎo)員進(jìn)入救護(hù)車(chē)，人員引導(dǎo)救護(hù)車(chē)開(kāi)到指定位置的動(dòng)畫(huà)。再創(chuàng)建一個(gè)“相機(jī)”制作畫(huà)面視角的轉(zhuǎn)換。圖7 為救護(hù)車(chē)開(kāi)入的動(dòng)畫(huà)的播放截圖。

(4)后續(xù)工作

描述:①工程部以最快的時(shí)間及時(shí)地成立事故調(diào)查組［10］。②醫(yī)療救護(hù)組要與醫(yī)院隨時(shí)保持聯(lián)系，要了解受傷害的工人現(xiàn)在的各項(xiàng)情況，綜合協(xié)調(diào)組要及時(shí)與傷員的家屬保持聯(lián)系，做好接待、解釋、協(xié)調(diào)、安撫等工作。③現(xiàn)場(chǎng)指揮人員及時(shí)地向事故管理有關(guān)部門(mén)、上級(jí)主管部門(mén)、當(dāng)?shù)氐目傊笓]如實(shí)報(bào)告事故情況。

動(dòng)畫(huà)全部制作完成之后將會(huì)在“Animator”對(duì)話框中出現(xiàn)如圖8 所示的時(shí)間軸，動(dòng)畫(huà)演示的時(shí)間和先后順序可以通過(guò)調(diào)整時(shí)間軸來(lái)更改。

4 總結(jié)

本文介紹了使用BIM 技術(shù)制作應(yīng)急救援演練動(dòng)畫(huà)的案例，在綜述了BIM 技術(shù)和安全事故應(yīng)急救援預(yù)案的發(fā)展歷史之后，總結(jié)了傳統(tǒng)的應(yīng)急預(yù)案的缺陷，和BIM 技術(shù)在應(yīng)急預(yù)案工作中的功能，之后以一實(shí)際的工程案例說(shuō)明BIM 技術(shù)如何在安全事故應(yīng)急預(yù)案中發(fā)揮作用，可以發(fā)現(xiàn)使用BIM 技術(shù)進(jìn)行安全事故應(yīng)急救援預(yù)案演練有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):

圖8 動(dòng)畫(huà)制作的時(shí)間軸

(1)反應(yīng)信息更加直觀，演練不再拘泥于文字的介紹，動(dòng)畫(huà)的方式更加直觀且能夠給工人留下深刻印象，這樣對(duì)于預(yù)案的落實(shí)起著非常重要的作用;

(2)節(jié)約成本，有些比較簡(jiǎn)單的演練不必在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行大規(guī)模的實(shí)戰(zhàn)，可以通過(guò)動(dòng)畫(huà)輕松解決，節(jié)約開(kāi)支;

(3)形象易于理解，對(duì)于比較復(fù)雜不適合演練的預(yù)案，傳統(tǒng)的方式是通過(guò)桌面演示，使用動(dòng)畫(huà)演練更加的易于業(yè)主和工人理解。

(4)減少事故發(fā)生，通過(guò)預(yù)案能夠有效地減少安全事故的發(fā)生，或者可以減少事故發(fā)生之后帶來(lái)的損失。

現(xiàn)階段采用BIM 技術(shù)運(yùn)用到安全事故應(yīng)急救援演練上還是有些問(wèn)題需要解決的，比如動(dòng)畫(huà)的制作要達(dá)到什么樣的細(xì)度和深度，但相信隨著時(shí)代的發(fā)展，BIM 技術(shù)在安全管理方面的應(yīng)用會(huì)逐漸地走向成熟。

［1］清華大學(xué)BIM 課題組.中國(guó)建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)框架研究［M］.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2013.

［2］Chuck Eastman.BIM Handbook［M］.Hoboken:John Wiley ＆ Sons，inc.，2011.

［3］中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科學(xué)技術(shù)司建科綜函［2007］138 號(hào).關(guān)于發(fā)布“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“建筑業(yè)信息化關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”課題申請(qǐng)指南的通知［EB/OL］.http://www.mohurd.gov.cn/zcfg/jsbwj_0/jsbwjjskj/200708/t20070824_158563.html.

［4］賀靈童.2012 年行業(yè)熱點(diǎn)問(wèn)題一覽［J］.施工企業(yè)管理2013.5.

［5］合作建立BLM 聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的重大意義［EB/OL］.http://news.hit.edu.cn/2004/12 -22/12160039.shtml.

［6］住房城鄉(xiāng)建設(shè)部辦公廳.2012 年房屋市政工程生產(chǎn)安全事故情況通報(bào)［EB/OL］.http://www.mohurd.gov.cn/zxydt/201302/t20130205_212805.html.

［7］中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部安全生產(chǎn)管理委員會(huì)辦公室.2013 年10 月房屋市政工程生產(chǎn)安全事故情況 通 報(bào)［EB/OL］.http://www.mohurd.gov.cn/zcfg/jsbwj_0/jsbwjgczl/201311/t20131120_216284.html.

［8］王珺.BIM 理念及BIM 軟件在建設(shè)項(xiàng)目中的應(yīng)用研究［D］.西安交通大學(xué).2011.5.12.

［9］JGJ59 -2011.《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》條文說(shuō)明［S］.

［10］白芳勇.淺析安全生產(chǎn)事故調(diào)查程序與方法［J］.民營(yíng)科技.2011.7.