基于BIM的智慧工地管理體系框架研究

丁 彪 劉小威 黃 鑫 楊 剛 李正飛

中建八局第二建設(shè)有限公司，四川遂寧 629000

建筑企業(yè)在我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮重要價(jià)值和作用，當(dāng)前我國建筑企業(yè)還存在勞動(dòng)密集型特點(diǎn)，管理模式相對(duì)較為粗放，生產(chǎn)效率很難得到提高，不利于我國建筑行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。建筑工程建設(shè)有著投資規(guī)模大、建設(shè)周期長以及多部門人員參與等特點(diǎn)，施工過程中的現(xiàn)場管理在進(jìn)度和質(zhì)量控制方面有著非常重要價(jià)值和作用。建筑施工工地中現(xiàn)代化信息技術(shù)的應(yīng)用能夠使施工效率有明顯提升。比如，信息模型技術(shù)，在虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)方面發(fā)揮重要作用，但是未能與BIM技術(shù)有效結(jié)合，尚未形成完整的理論體系?；贐IM智慧工地管理體系，從智慧建設(shè)角度展開工地現(xiàn)場管理，能夠使工地現(xiàn)場施工效率明顯提升，使建筑項(xiàng)目可持續(xù)性得到保證，促進(jìn)建筑行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，本文就此展開了研究分析。

1 BIM與智慧工地

BIM以建筑為主體，屬于信息化技術(shù)，將BIM技術(shù)與智慧工地相結(jié)合，能夠使信息化項(xiàng)目管理實(shí)現(xiàn)全過程、全方位覆蓋。

1.1 BIM技術(shù)

BIM建筑信息模型技術(shù)能夠?qū)⒍S圖紙轉(zhuǎn)化為三維圖紙，實(shí)現(xiàn)資源共享、信息同步和模擬等作用。

1.2 智慧工地

智慧工地主要是從設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)和運(yùn)行等方面出發(fā)，利用數(shù)字信息和人工智能等技術(shù)，展開精細(xì)化管理，使資源利用率得到提升，達(dá)到綠色節(jié)能目標(biāo)，優(yōu)化組織機(jī)構(gòu)和管理模式，加強(qiáng)與業(yè)主、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位和施工單位之間的協(xié)同施工，減少不必要的浪費(fèi)，促進(jìn)工程項(xiàng)目施工向著信息化、精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化和綠色化方向發(fā)展。

2 智慧建設(shè)對(duì)工程施工的價(jià)值和意義

2.1 施工階段智慧建設(shè)

在我國建筑行業(yè)迅猛發(fā)展過程中，存在粗放式管理和低效率等問題，隨著建筑行業(yè)市場競爭日益激烈化，建筑企業(yè)想要更好的發(fā)展，必須要展現(xiàn)蓬勃的革新動(dòng)力。當(dāng)前我國建筑行業(yè)正在向著技術(shù)和知識(shí)密集型項(xiàng)目轉(zhuǎn)移，同時(shí)研究有BLM、BIN、智慧城市等成果。

智慧建設(shè)應(yīng)用有物聯(lián)網(wǎng)和建筑信息模型等先進(jìn)技術(shù)手段，為建筑工程項(xiàng)目的建設(shè)運(yùn)行營造一個(gè)智慧化環(huán)境，從技術(shù)和管理創(chuàng)新角度出發(fā)，提高建筑工程項(xiàng)目全生命周期過程管理有效性，為建筑行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展提供重要支撐。

施工階段的現(xiàn)場管理能夠?yàn)橹腔劢ㄔO(shè)理念的應(yīng)用營造一個(gè)良好平臺(tái)，使智慧工地建設(shè)和運(yùn)行機(jī)制設(shè)計(jì)相結(jié)合，促進(jìn)項(xiàng)目施工向著精益化、動(dòng)態(tài)化、可視化管理方向發(fā)展。另外，工程施工階段智能化和信息化能夠?yàn)榫婊芾硪约敖ㄖ沙掷m(xù)性管理的實(shí)現(xiàn)提供重要支撐和保障。

2.2 智慧工地

智慧建設(shè)主要是充分利用各類先進(jìn)技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程項(xiàng)目全生命周期各環(huán)節(jié)的集成提高使用便利性、系統(tǒng)集成性發(fā)展。智慧工地主要是利用虛擬現(xiàn)實(shí)、三維掃描、移動(dòng)通訊等科學(xué)技術(shù)，使現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和傳感等技術(shù)價(jià)值和作用得到充分全面發(fā)揮，營造一個(gè)基于多維信息的工地形態(tài)和環(huán)境。

3 智慧建設(shè)理念下BIM運(yùn)用模式分析

在工程項(xiàng)目管理中，施工階段管理處于核心地位，屬于多元?jiǎng)討B(tài)管理體系，建筑工程施工建設(shè)中，想要制定科學(xué)合理的施工計(jì)劃，詳細(xì)把握施工進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類資源的優(yōu)化配置，在縮短工程項(xiàng)目建設(shè)周期和建設(shè)成本的同時(shí)創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益，必須要做好項(xiàng)目全生命周期管理。BIM在建筑工程項(xiàng)目中的應(yīng)用具有十分重要價(jià)值和作用，當(dāng)前BIM在我國的應(yīng)用還存在一定的問題和不足，與智慧建設(shè)有關(guān)程度不是很高。

3.1 BIM咨詢服務(wù)模式

當(dāng)前在BIM的應(yīng)用方面以BIM咨詢服務(wù)模式為主，尤其是以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的項(xiàng)目管理解決方案，應(yīng)用最為廣泛。主要是在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行工程的模擬創(chuàng)建，促進(jìn)項(xiàng)目向著精細(xì)化和可視化方向發(fā)展。

BIM咨詢服務(wù)模式在實(shí)際應(yīng)用中還存在一定的局限，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，BIM模型以CAD信息為基礎(chǔ)建模，無法實(shí)現(xiàn)與資源和設(shè)計(jì)流程等內(nèi)容的整合；第二，BIM的應(yīng)用為單向過程，存在明顯插件化特點(diǎn)，施工階段僅能夠起到對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和信息的指導(dǎo)，在全生命周期不同階段的反饋?zhàn)饔眠€不是十分理想；第三，整個(gè)咨詢服務(wù)更多的依賴虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，缺乏現(xiàn)實(shí)方面信息和環(huán)境反饋，容易有施工現(xiàn)場與建筑虛擬信息想脫離情況出現(xiàn)；第四，BIM技術(shù)在局部的應(yīng)用更具優(yōu)勢，比如，在鋼結(jié)構(gòu)部分工程中應(yīng)用BIM技術(shù)，所獲取的收益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于整個(gè)工程項(xiàng)目BIM技術(shù)應(yīng)用的收益。

3.2 改進(jìn)的BIM應(yīng)用模式

與BIM咨詢服務(wù)模式相比，改進(jìn)BIM、優(yōu)化了設(shè)計(jì)階段，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)資源與設(shè)計(jì)流程相互整合，促進(jìn)設(shè)計(jì)階段與施工階段信息交互作用的提升。改進(jìn)的BIM應(yīng)用模式雖然一定程度上對(duì)設(shè)計(jì)流程等進(jìn)行了優(yōu)化，但是在實(shí)際應(yīng)用中同樣還存在一定的問題，比如，缺乏足夠物質(zhì)基礎(chǔ)，施工管理觀念較為落后等，想要對(duì)BIM應(yīng)用模式進(jìn)一步優(yōu)化，還需要提高在工地形態(tài)改造方面重視度，營造工地智慧環(huán)境，同時(shí)做好智慧建設(shè)管理理念的應(yīng)用。

3.3 智慧建設(shè)管理促進(jìn)BIM應(yīng)用

建筑工程項(xiàng)目中BIM應(yīng)用局限集中在2個(gè)方面，一方面，在項(xiàng)目全生命周期中，與設(shè)計(jì)階段和運(yùn)行維護(hù)階段相比，施工階段在BIM的利用方面相對(duì)較少，更多的集中在虛擬建造等方面，不同環(huán)境下容易有對(duì)象信息割裂等情況；另一方面，當(dāng)前我國在BIM技術(shù)主要集中在BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)這個(gè)方面的研究，很少有管理角度研究。BIM技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中不僅可以作為一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)工具，同時(shí)還具備各方共同協(xié)作管理理念，滿足智慧建筑理念高效性、全局性和可持續(xù)性特點(diǎn)。智慧建設(shè)管理的提出可以很大程度上促進(jìn)施工階段管理質(zhì)量和管理水平的提升，為BIM技術(shù)在我國的大面積應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)。

4 基于BIM的智慧工地管理體系

4.1 正確選擇管理體系

管理體系不能簡單由項(xiàng)目管理層決定，管理體系與企業(yè)的發(fā)展方針和藍(lán)圖密切相關(guān)。以BIM為基礎(chǔ)的智慧工地管理體系，需要能夠?yàn)檎麄€(gè)工程施工服務(wù)，從實(shí)用性角度出發(fā)，將信息化管理體系的重點(diǎn)集中在過程方面，充分發(fā)揮各個(gè)節(jié)點(diǎn)信息作用，創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益，為管理體系的完善打下良好基礎(chǔ)。

4.2 BIM模型精細(xì)化建模

BIM模型屬于智慧工地重要載體，在項(xiàng)目管理方面發(fā)揮重要作用。智慧工地信息化管理水平很大程度上受到模型精細(xì)度因素影響，比如，地鐵工程，涉及車站、區(qū)間等專業(yè)性建模，通過對(duì)模型顆粒度的細(xì)化，將幾何形狀和非幾何形狀等全部錄入模型，能夠更好的支撐項(xiàng)目管理工作開展。

4.3 研發(fā)智慧工地管理平臺(tái)

BIM與工程總承包模式相結(jié)合，建立融合進(jìn)度管理、安全管理、設(shè)計(jì)管理、資源管理等多個(gè)方面內(nèi)容的一體化管理平臺(tái)，打造專業(yè)化信息管理數(shù)據(jù)庫，具備創(chuàng)建、管理、共享、實(shí)用等多個(gè)方面特點(diǎn)。

4.4 深化智慧信息化管理體制改革

將信息化管理融入不同項(xiàng)目管理層次中能夠建立立體交叉平行管理框架和三維框架，實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)主、監(jiān)理與總承包之間的有效融合，促進(jìn)項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到施工再到運(yùn)行的全過程監(jiān)督管理。另外，在項(xiàng)目各部門中融入BIM職能與EPC管理，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信息的交叉共享，完成BIM工作站建立，工作站各小組成員相互協(xié)作履行部門職能。

4.5 建筑施工行業(yè)智慧工地發(fā)展

建筑施工行業(yè)正在向著智慧化、信息化和智能化方向發(fā)展，尤其在BIM技術(shù)發(fā)展過程中，為智慧工地的發(fā)展創(chuàng)造了新的發(fā)展機(jī)遇，智慧工地可以利用信息技術(shù)等有效解決各類現(xiàn)場施工管理問題。有研究表明，超過80%被調(diào)查者認(rèn)為智慧工地未來向著人、機(jī)、料的互聯(lián)互通方向發(fā)展，超過60%被調(diào)查者認(rèn)為智慧工地未來發(fā)展需要為企業(yè)決策層提供科學(xué)的決策依據(jù)。因?yàn)?，未來智慧工地將各類先進(jìn)技術(shù)與項(xiàng)目管理等方面相互交互和融合，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信息以及現(xiàn)場管理的集成，利用大數(shù)據(jù)的挖掘和共享等特點(diǎn)，使企業(yè)科學(xué)分析和決策水平得到提高和增強(qiáng)。未來智慧工地的發(fā)展可以綜合利用縣級(jí)技術(shù)營造一個(gè)項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)行的智慧環(huán)境，為建筑行業(yè)自動(dòng)化、智能化、智慧化的發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

當(dāng)前我國在智慧建造方面的研究更多的集中在宏觀建造過程以及關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用等方面，很少從微觀和實(shí)踐角度出發(fā)展開各項(xiàng)分析。在建筑工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場，基于BIM的智慧工地管理具有非常重要的實(shí)踐意義，能夠全方位展示智慧建筑綜合管理理念。基于BIM的智慧工地管理體系雖然取得了一定的成果，但是還存在較多需要完善之處，尤其當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等迅猛發(fā)展，為基于BIM的智慧工地管理體系框架構(gòu)建和運(yùn)行提供了更大的空間和可能，使其具有廣闊的發(fā)展前景。