基于BIM平臺(tái)的工程質(zhì)量控制模式研究

張 楠

(上海建科工程咨詢有限公司，上海 200032)

基于BIM平臺(tái)的工程質(zhì)量控制模式研究

張 楠

(上海建科工程咨詢有限公司，上海 200032)

質(zhì)量控制是監(jiān)理工作中的重要內(nèi)容，本文針對(duì)傳統(tǒng)工程質(zhì)量控制過(guò)程中存在的弊端，提出了基于BIM平臺(tái)和移動(dòng)終端技術(shù)的工程質(zhì)量控制模式，并結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用，驗(yàn)證其可行性及有效性。

質(zhì)量控制；BIM；移動(dòng)終端；建筑工程

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2015.05.14

引言

工程監(jiān)理的工作內(nèi)容包含“三控、兩管、一協(xié)調(diào)”[1]，質(zhì)量控制則是其最重要的組成部分。在實(shí)際工程中，由于質(zhì)量管理流程不成熟、質(zhì)量問(wèn)題上線時(shí)間過(guò)長(zhǎng)及關(guān)閉不及時(shí)等原因，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量問(wèn)題關(guān)閉效率低下，工程質(zhì)量無(wú)法得到有效控制。

近年來(lái)，隨著BIM技術(shù)及移動(dòng)終端技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，使“數(shù)字化驗(yàn)收”的實(shí)現(xiàn)成為可能。將BIM技術(shù)與工程質(zhì)量控制結(jié)合起來(lái)，可以解決傳統(tǒng)質(zhì)量控制模式存在的弊端，使質(zhì)量控制更加直觀、準(zhǔn)確；同時(shí)將移動(dòng)終端運(yùn)用到現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制過(guò)程中，增加質(zhì)量控制的便捷性和時(shí)效性，更能適應(yīng)建筑工程信息化發(fā)展的趨勢(shì)。本文通過(guò)對(duì)工程質(zhì)量控制流程和BIM及移動(dòng)終端技術(shù)的研究，對(duì)質(zhì)量控制數(shù)據(jù)需求分析、系統(tǒng)選擇、功能分析、模式建立、實(shí)際應(yīng)用和一些關(guān)鍵性問(wèn)題等方面進(jìn)行理論探索與技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

1 建筑工程質(zhì)量控制模式優(yōu)化

1.1 建筑工程質(zhì)量控制模式現(xiàn)狀

本文結(jié)合較多建筑工程項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)查，分析傳統(tǒng)的工程質(zhì)量控制模式(見圖1)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)模式存在許多弊端，導(dǎo)致工程質(zhì)量控制效率低下。

圖1 傳統(tǒng)工程質(zhì)量控制模式

1)質(zhì)量問(wèn)題上線時(shí)間長(zhǎng)

在傳統(tǒng)的工程質(zhì)量控制模式中，監(jiān)理工作的主要質(zhì)量控制手段包括工作聯(lián)系單和監(jiān)理通知單[1]，監(jiān)理工程師在現(xiàn)場(chǎng)巡查、驗(yàn)收過(guò)程中發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，需用相機(jī)拍照記錄，等回到辦公室將照片導(dǎo)入電腦編輯，通過(guò)郵件向施工單位發(fā)出監(jiān)理通知單或聯(lián)系單等工作郵件，施工單位接收郵件后方可開始對(duì)問(wèn)題進(jìn)行整改。由于監(jiān)理在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后往往不能第一時(shí)間回到辦公室，并且編輯通知單等監(jiān)理文件也需要一定時(shí)間，這就導(dǎo)致質(zhì)量問(wèn)題上線時(shí)間長(zhǎng)，施工單位整改效率不高。

2)問(wèn)題被覆蓋，整改難度增大

在質(zhì)量問(wèn)題被發(fā)現(xiàn)之后，由于不能及時(shí)上線，導(dǎo)致施工單位接收問(wèn)題并開始整改的時(shí)間存在滯后。對(duì)于嚴(yán)重性小、易于整改的質(zhì)量問(wèn)題，流程時(shí)間較長(zhǎng)，此時(shí)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量問(wèn)題經(jīng)常會(huì)被下道工序覆蓋，問(wèn)題整改難度增大，整改時(shí)間也會(huì)更長(zhǎng)。

3)質(zhì)量問(wèn)題不直觀、不準(zhǔn)確

在用電腦編輯通知單等監(jiān)理文件時(shí)，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生的位置描述往往不準(zhǔn)確，特別是對(duì)于異形結(jié)構(gòu)，問(wèn)題位置無(wú)法通過(guò)圖紙軸線來(lái)確定。在敘述質(zhì)量問(wèn)題情況時(shí)，經(jīng)常沒(méi)有照片或者無(wú)法對(duì)照片進(jìn)行標(biāo)注編輯，導(dǎo)致問(wèn)題整改人員無(wú)法直觀、形象地了解問(wèn)題詳細(xì)情況。

1.2 工程質(zhì)量控制模式優(yōu)化

針對(duì)傳統(tǒng)工程質(zhì)量控制模式中存在的問(wèn)題，本文在既有質(zhì)量控制體系的基礎(chǔ)上，結(jié)合BIM技術(shù)及移動(dòng)終端技術(shù)，提出了建筑工程質(zhì)量控制的新模式(見圖2)。在新的模式下，監(jiān)理工程師在現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)攜帶平板電腦等移動(dòng)終端，將發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題拍照記錄并簡(jiǎn)單文字描述后即可上傳系統(tǒng)后臺(tái)，使得質(zhì)量問(wèn)題能夠“隨時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨時(shí)上線”，極大縮短了問(wèn)題上線時(shí)間。當(dāng)質(zhì)量問(wèn)題上線后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)送消息給相應(yīng)的施工單位質(zhì)檢員，質(zhì)檢員接收消息可以第一時(shí)間到現(xiàn)場(chǎng)安排人員對(duì)質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行整改，這就避免了因?yàn)槭┕挝粺o(wú)法及時(shí)收到質(zhì)量問(wèn)題而導(dǎo)致問(wèn)題部位被下道工序覆蓋的情況，使得問(wèn)題整改更加及時(shí)，整改難度降低。在質(zhì)量問(wèn)題上線過(guò)程中，可以通過(guò)移動(dòng)終端的拍照功能附加照片，并對(duì)照片進(jìn)行標(biāo)注編輯，可直觀了解問(wèn)題情況；結(jié)合建筑BIM模型和移動(dòng)終端的定位功能， 可以在描述問(wèn)題時(shí)附加位置信息，使問(wèn)題描述更準(zhǔn)確、更可信。

圖2 工程質(zhì)量控制新模式

相對(duì)于傳統(tǒng)質(zhì)量控制模式，新的控制模式更加靈活，質(zhì)量控制不再是監(jiān)理單位和施工單位之間的工作內(nèi)容，業(yè)主、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工單位等參建方都可以成為質(zhì)量控制的主體。不同于監(jiān)理通知單等控制文件是竣工資料的一部分，新模式下施工過(guò)程中產(chǎn)生的質(zhì)量問(wèn)題及整改情況會(huì)保存在服務(wù)器中，為參建方提供項(xiàng)目?jī)?nèi)部質(zhì)量控制的手段。由于質(zhì)量控制是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，業(yè)主可以在施工合同中同施工單位約定質(zhì)量問(wèn)題關(guān)閉率是否達(dá)標(biāo)作為獎(jiǎng)懲條件；在竣工驗(yàn)收前，業(yè)主可將未關(guān)閉的質(zhì)量問(wèn)題列出尾項(xiàng)清單要求施工單位整改，對(duì)未達(dá)標(biāo)部分扣除質(zhì)量保證金。

2 理論分析

在新的模式下，項(xiàng)目質(zhì)量問(wèn)題整改關(guān)閉率是指在某一時(shí)間點(diǎn)已關(guān)閉的質(zhì)量問(wèn)題數(shù)量與已發(fā)生的所有質(zhì)量問(wèn)題總量的比值，是衡量項(xiàng)目質(zhì)量問(wèn)題整改效率的重要指標(biāo)。在項(xiàng)目過(guò)程中，質(zhì)量問(wèn)題不斷發(fā)生且問(wèn)題整改需要時(shí)間，因此質(zhì)量問(wèn)題整改關(guān)閉率也是動(dòng)態(tài)變化的，難以達(dá)到100%。在這種情況下，盡量提高質(zhì)量問(wèn)題關(guān)閉率就成為項(xiàng)目質(zhì)量控制的主要方法。

根據(jù)微分原理，設(shè)質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生數(shù)量為M，質(zhì)量問(wèn)題關(guān)閉數(shù)量為N，質(zhì)量問(wèn)題關(guān)閉率為K(0

圖3 質(zhì)量問(wèn)題微分示意圖

要求工程質(zhì)量問(wèn)題關(guān)閉率>K，即質(zhì)量問(wèn)題關(guān)閉數(shù)量與質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生數(shù)量的比值大于K，得到：

即：質(zhì)量問(wèn)題關(guān)閉數(shù)量曲線斜率大于K倍質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生數(shù)量曲線斜率。如果要求質(zhì)量問(wèn)題關(guān)閉率>K，則在任意微量時(shí)間dt內(nèi)，質(zhì)量問(wèn)題關(guān)閉曲線斜率>K倍質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生曲線斜率，即：

上式兩邊同時(shí)乘以dt，得到：

dN>KdM

即：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)新增已關(guān)閉質(zhì)量問(wèn)題數(shù)量>K倍新增質(zhì)量問(wèn)題數(shù)量。

上式經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，得到：

即：平均質(zhì)量問(wèn)題關(guān)閉時(shí)間×K<平均質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生間隔時(shí)間。

總之，要提高項(xiàng)目的工程質(zhì)量問(wèn)題關(guān)閉率到K，就要使平均質(zhì)量問(wèn)題關(guān)閉時(shí)間與K的乘積小于平均質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生間隔時(shí)間，而質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生間隔時(shí)間，也就是問(wèn)題發(fā)生的頻率通常是隨機(jī)不可控的。所以，減少質(zhì)量問(wèn)題關(guān)閉時(shí)間就成為提高質(zhì)量問(wèn)題關(guān)閉率的最有效途徑。

3 項(xiàng)目實(shí)施

3.1 系統(tǒng)選擇

近幾年，在建筑工程領(lǐng)域參與BIM軟件開發(fā)的公司主要有Autodesk、Bentley、Gehry Technology、Graphisoft、Vectorworks、魯班等，都在不斷更新軟件系統(tǒng)使其能應(yīng)用與BIM設(shè)計(jì)的全生命周期。而歐特克(Autodesk)公司的建筑設(shè)計(jì)套件集成了多種建筑信息模型及CAD工具，能夠高效地進(jìn)行設(shè)計(jì)、可視化和仿真。由于Autodesk公司占據(jù)了BIM行業(yè)的首要位置，大多數(shù)其它BIM工具軟件都能夠與其旗下軟件接軌。傳統(tǒng)BIM軟件在運(yùn)行存儲(chǔ)量較大的工程項(xiàng)目時(shí)運(yùn)行速度會(huì)減慢，歐特克公司推出的Autodesk BIM 360的云計(jì)算功能可以提高運(yùn)算速度，解決應(yīng)對(duì)大型建筑模型時(shí)運(yùn)算速度下降的問(wèn)題。

BIM 360 FIELD是歐特克公司出品的兩維及三維環(huán)境下的現(xiàn)場(chǎng)施工管理軟件，該軟件在施工現(xiàn)場(chǎng)使用中結(jié)合了具備云計(jì)算協(xié)作及報(bào)告上傳/接收功能的移動(dòng)終端。BIM 360 FIELD為現(xiàn)場(chǎng)工程師提供能夠幫助改善質(zhì)量、安全以及調(diào)試的關(guān)鍵信息，不僅可在工程項(xiàng)目中使用，也可在其他類型的資本項(xiàng)目中應(yīng)用。

通過(guò)使用BIM 360 FIELD系統(tǒng)，可以改進(jìn)傳統(tǒng)監(jiān)理在工程質(zhì)量檢查及驗(yàn)收中的工作方式。以往監(jiān)理在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，需要拍攝照片并回到辦公室用電腦編輯發(fā)出監(jiān)理通知單，質(zhì)量問(wèn)題上線時(shí)間較長(zhǎng)；而采用BIM 360 FIELD系統(tǒng)，在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題可直接通過(guò)手機(jī)或平板電腦等移動(dòng)終端拍攝照片并上傳系統(tǒng)，大幅縮短了質(zhì)量問(wèn)題上線時(shí)間。

3.2 效果檢查

國(guó)內(nèi)某大型外資游藝項(xiàng)目結(jié)構(gòu)類型復(fù)雜、專業(yè)交叉多，施工過(guò)程中產(chǎn)生較多質(zhì)量問(wèn)題，且問(wèn)題整改不及時(shí)，導(dǎo)致質(zhì)量問(wèn)題關(guān)閉率低下，影響工程質(zhì)量和進(jìn)度。為了更好的進(jìn)行質(zhì)量控制，項(xiàng)目部經(jīng)過(guò)多方面對(duì)比分析，決定采用歐特克公司出品的BIM 360 FIELD系統(tǒng)協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)工程師的工作。系統(tǒng)可以為工程師提供便捷的建筑三維模型查閱、拍照、現(xiàn)場(chǎng)定位、質(zhì)量問(wèn)題上傳、問(wèn)題關(guān)閉等功能，安裝該系統(tǒng)的平板電腦等智能移動(dòng)終端成為工程師的現(xiàn)場(chǎng)工作平臺(tái)(見圖4)，工程師的質(zhì)量控制能力和質(zhì)量問(wèn)題關(guān)閉效率得到大幅提升。

圖4 監(jiān)理工程師使用平板電腦檢查質(zhì)量問(wèn)題

項(xiàng)目從2014年9月開始采用BIM 360 FIELD平臺(tái)進(jìn)行質(zhì)量問(wèn)題管控后，由圖5中可以看出，平均每個(gè)質(zhì)量問(wèn)題的關(guān)閉所用時(shí)間與之前相比有明顯縮短。

圖5 質(zhì)量問(wèn)題平均發(fā)生時(shí)間與平均關(guān)閉時(shí)間圖

由前文的推理可知，如果想要質(zhì)量問(wèn)題的關(guān)閉率達(dá)到K(0

圖6 質(zhì)量問(wèn)題平均發(fā)生時(shí)間/平均關(guān)閉時(shí)間

圖7 質(zhì)量問(wèn)題關(guān)閉率

從圖7中可以看出，項(xiàng)目在開工初期質(zhì)量問(wèn)題較少時(shí)，關(guān)閉率還處于可控狀態(tài)。隨著工程進(jìn)展，質(zhì)量問(wèn)題數(shù)量逐漸增加，關(guān)閉率也持續(xù)走低，達(dá)到72%。而在使用了BIM 360 FIELD后，質(zhì)量問(wèn)題平均關(guān)閉時(shí)間大幅減少，促使關(guān)閉率迅速上升，達(dá)到90%以上，效果顯著。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)BIM技術(shù)并結(jié)合移動(dòng)終端技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工程質(zhì)量控制已經(jīng)取得了初步成效，但仍在不斷探索、不斷成熟?？梢灶A(yù)見，在建筑工程信息化的浪潮中，新的質(zhì)量控制模式必將取代傳統(tǒng)模式發(fā)揮更大的作用。

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Research on Construction Quality Control Mode based on BIM Platform

Zhang Nan

Quality control is the primary content in construction supervision. With analysis of disadvantages in traditional quality control process, a new quality control mode based on BIM and mobile terminals is built in this paper. Feasibility and effectiveness are verified after project application.

Quality Control; BIM; Mobile Terminal; Construction Engineering

張楠(1988-)男，總監(jiān)助理，工程師。主要研究方向：土木工程施工技術(shù)、工程管理。

TU712.3；TN916.51

A

1674-7461(2015)05-0078-04