智能制造背景下BIM技術(shù)在土木工程施工中的應(yīng)用

朱爭光

（昆明工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院 云南省昆明市 650302）

引言

土木工程的施工由于具有長期性與體積比較大的特點。[1]施工中面臨工程的更改與精度的問題。BIM（Building Information Modeling）技術(shù)可以把建筑的生產(chǎn)過程全階段的虛擬展現(xiàn)出來，方便施工的管理。形成管理平臺，方便各工種之間的交流與溝通，及早發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，提高建筑施工的安全度。

智能制造與雙化融合推進建筑行業(yè)的發(fā)展，BIM技術(shù)從底層基礎(chǔ)部分提供有力的技術(shù)支持。做好土木工程施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用，對建筑行業(yè)的工業(yè)4.0有重大意義。整個城市將形成一個大的物聯(lián)網(wǎng)，對整個城市的規(guī)劃管理，與城市的防災(zāi)減災(zāi)有革命性的促進。極大的促進城市化的發(fā)展，實現(xiàn)人與建筑、建筑與建筑、建筑與其他物體的互聯(lián)互通。

1 土木工程施工的特點

土木工程是所有土建設(shè)計施工的總稱，包括房屋、道路、橋梁、涵洞、水利等，這決定了土木工程施工的復(fù)雜性。在工業(yè)4.0與智能制造的大環(huán)境下，土木工程的施工也在升級改造的路上越走越遠。土木工程施工與信息化的融合逐漸深入。從工人的信息化管理，到建筑材料的配給，到工程進度的管理使土木工程施工離不開信息化技術(shù)。利用信息化的技術(shù)可以使建筑的生產(chǎn)標(biāo)準化、流水化，進一步促進建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。

由于施工環(huán)境的復(fù)雜性，土木工程施工具有很大的經(jīng)驗性，建筑材料從泥土到石塊到木材再到混凝土、鋼材，每次建筑材料的提升都伴隨著人類生活水平的提高與科技的進步。[2]經(jīng)驗的積累需要大量的工程實例，施工技術(shù)的創(chuàng)新存在建筑事故的風(fēng)險。隨著人民生活水平的提高，人民對建筑施工提出了新的要求。如何住的更舒適，更安全，更美觀成為建筑施工要解決的下一個問題。采用不同的建筑材料與施工工藝很大程度上影響著建筑的藝術(shù)感官。建筑一旦生產(chǎn)完成，后期如果想改變其構(gòu)造將很難實施或?qū)⒏冻龊艽蟮拇鷥r。

2 國內(nèi)工程施工現(xiàn)狀

新中國成立以來，國內(nèi)的建筑行業(yè)不斷的發(fā)展，世界高度最高的十大建筑，其中有6個在中國，出現(xiàn)了一大批世界領(lǐng)先的建筑。比如：東方明珠、上海中心大廈、鳥巢、廣州塔、三峽工程等。但在我國的土木工程施工中，很多工程師大而不強。

裝配式建筑的發(fā)展，極大的提高了建筑的生產(chǎn)效率。湖南長沙的“小天城”建筑以19天建造57層大廈的速度震驚全球。我們工程的質(zhì)量水平卻不盡如人意，一方面“樓倒到”“樓脆脆”等不合格工程不斷出現(xiàn)，另一方面甲醛超標(biāo)、強度不夠等建筑材料不合格的問題時有發(fā)生。設(shè)計階段壓縮設(shè)計周期，導(dǎo)致設(shè)計水平不高，錯誤時常發(fā)生。建筑材料國內(nèi)的生產(chǎn)工藝與技術(shù)水平較為低下，簡單的混凝土、鋼筋、釘子的制造水平比西方發(fā)達國家還有很大差距。建筑的施工人員技能水平參差不齊，甚至一些決定工程質(zhì)量的關(guān)鍵節(jié)點有技術(shù)水平較低的人員完成，工作過程不夠嚴謹，導(dǎo)致生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。

在思想上就存在落后的思維，追求眼前的效益，對技術(shù)與研發(fā)投入較少，知識產(chǎn)權(quán)意識較差。由此也造成了工程的經(jīng)濟效益也較低，國內(nèi)很多工程還是在簡單打價格戰(zhàn)，當(dāng)價格無法再降低的時候，很多企業(yè)采取降低工程標(biāo)注的形式進行不良競爭。

國內(nèi)工程對國外工程設(shè)備的依存度較高。雖然最近幾年國內(nèi)工程機械在飛速發(fā)展，但是一些高技術(shù)含量的工程設(shè)備還是完全依靠進口。[3]比如精密機床、大型液壓設(shè)備、大型傳動設(shè)備、智能控制系統(tǒng)等。國內(nèi)很多機械都是在模仿國外的設(shè)備，操作精度與承載能力與國外的先進設(shè)備相差很大，造成一些大型工程與技術(shù)含量較高的工程必須依賴國外產(chǎn)品。造成國內(nèi)工程施工企業(yè)在國際環(huán)境中競爭力較小。

國內(nèi)的工程施工還是勞動密集型，工人的施工環(huán)境比較差，生活區(qū)也很難做到環(huán)境舒怡。工人在身體上過度勞累，精神上也沒有足夠的關(guān)懷。中國國土幅員遼闊，從寒冷的北方到炎熱的南方，施工人員室外工作要忍耐冬天刺骨的寒風(fēng)和夏天炎炎的烈日，身體健康受到嚴重威脅，對工程施工安全也是一種考驗。施工的工地往往都是在遠離城市的郊區(qū)或者鄉(xiāng)野，精神娛樂較少。

3 BIM技術(shù)在施工中應(yīng)用的可能性

在建造實體建筑物與構(gòu)造物之前利用虛擬技術(shù)全過程全方位的進行建筑施工與管理模擬，通過虛擬的模擬發(fā)現(xiàn)問題，改進設(shè)計和施工工藝從而使實體建造達到最優(yōu)的效果。通過模擬建筑整個的生命周期，從而得到建筑運行的數(shù)據(jù)，繼而提前預(yù)知建筑的生命體征。自從我國建筑行業(yè)引入BIM技術(shù)，它帶給整個建筑行業(yè)的帶來的改變不僅僅是體現(xiàn)在施工技術(shù)的發(fā)展上面，還滲透到建筑工程管理的各個方面，并為建筑整個生命周期的運行保駕護航。BIM在建筑行業(yè)中的價值被逐漸發(fā)掘，并得到廣泛的運用。利用BIM技術(shù)進行模擬施工可以分析不同資源的使用情況，繼而對工期與成本進行協(xié)調(diào)，得出最優(yōu)的施工方案，節(jié)約企業(yè)成本，也節(jié)約社會資源。從而最大限度的避免由于建筑施工過程中的錯誤而造成資源不必要的浪費，做到建筑全生命周期的維護。

隨著中國科技水平的提高，硬件設(shè)施可以為BIM技術(shù)提供有力的技術(shù)支撐。手機與電腦的普及，讓每個人都可以無限的互聯(lián)互通，隨時隨地掌握最新的信息。對工程中信息的交流做到全方位掌握的同時也可以對工程進行實時的管控。

從REVIT、PKPM到廣聯(lián)達、魯班到BIM+GIS市政工程管理系統(tǒng)到Tekla Structures、ArchiBUS 到 Onuma Planning System、Affinity，BIM 軟件可以服務(wù)于建筑生產(chǎn)的整個過程。建筑施工人員的綜合素質(zhì)的持續(xù)提高，對于BIM技術(shù)與計算機軟件的應(yīng)用的能力也在不斷提高，為工程施工中軟件的應(yīng)用提供了軟性條件的支持。讓人民住上更好的房子，提高人民的生活水平，加強建筑的節(jié)能與環(huán)保，為人民提供更好的環(huán)境，BIM技術(shù)是一個很好的解決方案，它貫穿建筑的整個生命周期，從開始的建筑設(shè)計到施工的管理，對建筑進行全過程的數(shù)字化分析與管理。

4 結(jié)論

國外發(fā)達國家經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)能很好的把BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑工程的施工中，利用前人的經(jīng)驗，中國可以避免走很多的彎路，把BIM技術(shù)很好的應(yīng)用于建筑工程的施工中，實現(xiàn)建筑工程技術(shù)的快速的發(fā)展。BIM技術(shù)并不是一成不變的技術(shù)，隨著技術(shù)的再次升級，BIM技術(shù)也將迎來新一輪的升級。建筑的每一個構(gòu)件，將透明化的展現(xiàn)在住戶面前，在出現(xiàn)建筑災(zāi)害之前就可以提前預(yù)知，并做好相應(yīng)的準備工作。建筑將更了解人類，當(dāng)環(huán)境不同時，為住戶提供更好的解決方案。建筑工程的數(shù)字化將成為實現(xiàn)智慧城市的基石，并最終實現(xiàn)智慧中國的宏偉藍圖。從提高建筑行業(yè)的效率提升到提高整個社會的工作效率，促進社會與經(jīng)濟的全面發(fā)展。從開始到結(jié)束BIM將滲透到土木工程的每一個細節(jié)中。因此BIM技術(shù)在土木工程施工中的應(yīng)用十分必要，也必將實現(xiàn)。