基于BIM技術(shù)的特大型多方協(xié)作智慧管理

楊曉毅 李立洪 陸建新 羅世聞 唐新原

（中國建筑股份有限公司，北京 100029）

1 工程概況

1.1 項目簡介

深圳國際會展中心項目位于深圳寶安機(jī)場以北、空港新城南部，周邊河道、配套商業(yè)、地鐵、市政路、綜合管廊等與會展中心同期開發(fā)，施工交通組織、施工部署相互影響?？偨ㄖ娣e達(dá)158 ㎡萬 ，整體建成后，將成為全球第一大會展中心。如圖1所示。

1.2 工程特點和難點

深圳國際會展中心作為超級工程，具有三個顯著特點。

（1）體量大，工期緊。深圳國際會展中心總建筑面積達(dá) 158萬㎡，地處臨海灘涂區(qū)，淤泥土方的開挖與轉(zhuǎn)運(yùn)超過360萬m3，鋼結(jié)構(gòu)安裝量達(dá)27萬t。周邊地鐵綜合管網(wǎng)、市政道路等多個項目并行施工；工期僅710天，卻跨兩個臺風(fēng)雨季施工，跨兩個春節(jié)勞動力資源調(diào)配。

（2）協(xié)同作業(yè)難度大。截至目前為止，設(shè)計方案修改了6版，施工圖紙修改了12版；土建總包2家、鋼結(jié)構(gòu)總包1家、幕墻分包7家、其他各類專業(yè)分包近30家。

（3）資源投入量大。7個工區(qū)平行組織施工，用工高峰期，現(xiàn)場勞動力近20 000人，321臺大型機(jī)械設(shè)備，48臺塔吊同期投入使用，日進(jìn)場和轉(zhuǎn)運(yùn)材料超過15萬t。

圖1 深圳國際會展中心項目效果圖

2 BIM組織與應(yīng)用環(huán)境

2.1 BIM應(yīng)用目標(biāo)

編制項目的BIM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，建立施工階段BIM，完成各專項應(yīng)用，輔助風(fēng)險識別，提高項目整體管理水平，為工程建設(shè)的順利實施提供有力的技術(shù)保障，并為后期BIM運(yùn)維奠定堅實基礎(chǔ)。建立基于BIM的施工管理平臺，實現(xiàn)BIM資源的規(guī)范、有序管理，在工程建設(shè)全過程對多參與方的BIM應(yīng)用進(jìn)行協(xié)同管控，提高整體協(xié)作效率。

2.2 實施方案

基于BIM技術(shù)的特大型多方協(xié)作智慧建造管理，是深圳國際會展中心施工管理利器。項目建立了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，以科技手段提升建造管理，打造智慧工地，提高施工各環(huán)節(jié)的管控水平，優(yōu)質(zhì)高效地推進(jìn)建設(shè)目標(biāo)。

項目開發(fā)智慧工地管理平臺，如圖2所示，集成了塔吊防碰撞系統(tǒng)、GPS定位管理系統(tǒng)、物料驗收稱重系統(tǒng)和物料跟蹤系統(tǒng)、質(zhì)量和安全巡檢系統(tǒng)、多方協(xié)同系統(tǒng)，運(yùn)用了無人機(jī)逆向建模和熱感成像技術(shù)以及TSP環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)對現(xiàn)場進(jìn)行智慧管理。項目指揮部以智慧大屏實時動態(tài)展示，并與BIM結(jié)合應(yīng)用，便捷高效地進(jìn)行智慧建造管理。

2.3 團(tuán)隊組織

為確保滿足合同中對項目BIM管理的相關(guān)要求順利實現(xiàn)，以及考慮到本項目組織架構(gòu)的復(fù)雜性，在總包技術(shù)部設(shè)BIM團(tuán)隊，統(tǒng)籌管理三個項目部的BIM應(yīng)用工作。如圖3所示。

2.4 應(yīng)用措施

本項目依托大數(shù)據(jù)平臺，將規(guī)劃、建設(shè)、管理統(tǒng)一在BIM中，數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，提升人工智能管理協(xié)同辦公、進(jìn)度、質(zhì)量、安全和綠色環(huán)保等方面的施工管理，打造智慧工地三級架構(gòu)，如圖4所示，探索出了全新的管理模式。

圖2 智慧工地管理平臺

圖3 組織架構(gòu)

圖4 智慧工地三級架構(gòu)

表1 軟件配置表

表2 硬件配置表

（1）指揮部管理平合

實現(xiàn)項目整體目標(biāo)執(zhí)行的可視化、基于生產(chǎn)要素的現(xiàn)場指揮調(diào)度、基于BIM模型的項目協(xié)同管理。

（2）單項目管理平臺

通過整合終端應(yīng)用集成現(xiàn)有系統(tǒng)，實現(xiàn)對各項目部管理范圍內(nèi)的生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、安全管理、經(jīng)營管理等目標(biāo)執(zhí)行監(jiān)控。

（3）工具管理層終端工具應(yīng)用

聚焦于工地現(xiàn)場實際工作，緊密圍繞人、機(jī)、料、法、環(huán)開展建設(shè)，提升了各崗位工作效率，實現(xiàn)了項目專業(yè)化、場景化、碎片化管理。廣泛應(yīng)用新技術(shù)，形成“端+云+大數(shù)據(jù)”的管理模式，打通一線操作與后臺監(jiān)控的數(shù)據(jù)鏈條，實現(xiàn)智能化、信息化管理。[1]

2.5 軟硬件環(huán)境

本項目主要應(yīng)用軟件為 Revit、Tekla、Navisworks等，詳見表1。

項目自建BIM服務(wù)器，結(jié)合云空間，用于模型建立、數(shù)據(jù)處理等操作，主要硬件配置詳見表1。

3 BIM應(yīng)用

3.1 BIM建模

總包BIM團(tuán)隊組織編寫B(tài)IM管理策劃、統(tǒng)一建模標(biāo)準(zhǔn)，用于指導(dǎo)項目BIM工作的開展。整體模型精細(xì)程度需達(dá)到 LOD300，細(xì)部節(jié)點模型精細(xì)程度需達(dá)到LOD350及以上。

3.2 BIM應(yīng)用情況

（1）搭建項目模型，輔助技術(shù)管理提效益

通過搭建土建、鋼結(jié)構(gòu)、幕墻、機(jī)電等各專業(yè)模型，如圖5所示，各自專業(yè)模型進(jìn)行軟硬碰撞監(jiān)測，通過模型整合，對專業(yè)間進(jìn)行碰撞檢測，減少返工，為項目提高效益。

（2）勞務(wù)實名制系統(tǒng)，讓人員管理促生產(chǎn)提效能

項目高峰期人員近20 000人，規(guī)模大、流動頻繁。項目嚴(yán)格推行勞務(wù)實名制管理，通過勞務(wù)實名制系統(tǒng)，如圖 6所示，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，集成各類智能終端設(shè)備，實現(xiàn)實名制管理、考勤管理、安全教育管理、后勤管理以及基于業(yè)務(wù)的各類統(tǒng)計分析等，提高項目現(xiàn)場勞務(wù)用工管理能力、輔助提升政府對勞務(wù)用工的監(jiān)管效率，同時保證了勞務(wù)工人與企業(yè)利益。

（3）物料跟蹤驗收系統(tǒng)，讓大宗物資全方位精益管理

圖5 各專業(yè)模型

圖6 勞務(wù)實名制系統(tǒng)

圖7 物料跟蹤驗收系統(tǒng)

圖8 BIM5D進(jìn)度掛接

施工現(xiàn)場商品混凝土、預(yù)拌砂漿、地材、水泥、廢舊材料、鋼構(gòu)件等進(jìn)出場頻繁，現(xiàn)場物資進(jìn)出場需要全方位精益管理。運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過地磅周邊硬件智能監(jiān)控作弊行為，自動采集精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，如圖 7所示。運(yùn)用數(shù)據(jù)集成和云計算技術(shù)，及時掌握一手?jǐn)?shù)據(jù)，有效積累物料數(shù)據(jù)資產(chǎn)。運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，多項目數(shù)據(jù)監(jiān)測，全維度智能分析。運(yùn)用移動互聯(lián)技術(shù)，隨時隨地掌控現(xiàn)場情況并識別風(fēng)險，零距離集約管控、可視化智能決策。從而實現(xiàn)實施智慧工地的主要目的——智能化決策支持。[2]

（3）BIM+無人機(jī)的進(jìn)度管理，讓工程進(jìn)度一目了然

本工程作業(yè)面廣、工期緊，分區(qū)平行施工，需要通過信息化手段提高進(jìn)度管理效率。

通過BIM5D的應(yīng)用，如圖8所示，完成項目進(jìn)度計劃的模擬和資源曲線的查看，直觀清晰，方便相關(guān)人員對項目進(jìn)度計劃和資添調(diào)配的優(yōu)化。將日常的施工任務(wù)與進(jìn)度模型掛接，建立基于流水段的現(xiàn)場任務(wù)精細(xì)管理。通過后臺配置，推送任務(wù)至施工人員的移動端進(jìn)行任務(wù)分派。同時工作的完成情況也通過移動端反饋至后臺，建立實際進(jìn)度報告。

通過無人機(jī)進(jìn)行進(jìn)度跟蹤。項目屬于禁飛區(qū)，且地上結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)，對無人機(jī)飛行增加難度。通過辦理解禁相關(guān)手續(xù)，搭建無人機(jī)飛控平臺，每周進(jìn)行兩次固定航線拍攝，方便項目各方及時了解現(xiàn)場施工進(jìn)度，如圖 9所示，過程中也可積累大量現(xiàn)場影像資料供后期使用。

（4）質(zhì)量巡檢系統(tǒng)，讓施工現(xiàn)場盡收眼底

由于施工中存在復(fù)雜性、多變性、高空作業(yè)的危險性等因素。僅依靠人工管理的粗放式施工管理方式，難以做到全過程、金方位的實施監(jiān)督管理。

通過日常施工現(xiàn)場質(zhì)量巡檢管理、隱蔽工程質(zhì)量監(jiān)管等環(huán)節(jié)的檢查、整改反饋、復(fù)查以及相應(yīng)處罰信息錄入，移動端同步上傳，最終進(jìn)行相關(guān)的業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)，輔以現(xiàn)場照片、位置定位、拍照時間、上傳時間等信息，最終上傳到項目質(zhì)量巡檢系統(tǒng)，如圖10所示，后臺對質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，可以對質(zhì)量問題統(tǒng)計分析，一鍵生成質(zhì)量報告，快速查看看板質(zhì)量問題。通過質(zhì)量巡檢系統(tǒng)平臺打造質(zhì)量紅黑榜，對優(yōu)秀施工做法和質(zhì)量缺陷警示進(jìn)行按月公示，讓施工現(xiàn)場情況盡收眼底。

圖9 航拍施工進(jìn)度

圖10 質(zhì)量巡檢系統(tǒng)

圖11 安全隨手拍

圖12 多方協(xié)同系統(tǒng)

（5）安全巡檢系統(tǒng)，讓施工現(xiàn)場提前風(fēng)險預(yù)控

安全管理員對現(xiàn)場進(jìn)行檢查時可對問題點進(jìn)行拍照、描述、上傳，系統(tǒng)自動通知相關(guān)責(zé)任人。后臺對安全問題進(jìn)行匯總和統(tǒng)計分析，一鍵生成安全檢查報告。項目負(fù)責(zé)人通過安全看板對問題快速查看、及時整改，從源頭監(jiān)管施工安全問題，降低施工事故的發(fā)生。為倡導(dǎo)全員參與安全管理，項目上開展了APP“安全隨手拍”活動，平臺定期公示“安全隨手拍”獎勵排名，如圖11所示。

（6）多方協(xié)同系統(tǒng)，讓溝通便捷高效

本工程圖紙版本多、模型文件多、參與單位多、報審資料種類多，通過多方協(xié)同系統(tǒng)，如圖12所示，實現(xiàn)資料統(tǒng)一管理，并可以支持多種建筑行業(yè)常見文件格式在線預(yù)覽，無需安裝專業(yè)軟件，隨時隨地查看，提升工作效率。

4 應(yīng)用效果

（1）為項目安全施工保駕護(hù)航

通過點云模型搭建，實現(xiàn)對基坑監(jiān)測、已完成主體結(jié)構(gòu)的巡查，確保安全、精準(zhǔn)施工；通過合理劃分工區(qū)，責(zé)任到人，借助質(zhì)量巡檢系統(tǒng)等信息化措施，保障現(xiàn)場安全隱患在最短時間內(nèi)完成整改；實現(xiàn)BIM+VR的安全體驗與多媒體安全教育培訓(xùn)，提高管理人員、勞務(wù)人員安全意識；通過BIM施工模擬、機(jī)械定位、群塔作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，合理布置群塔，保障塔吊與其他起重機(jī)械的平穩(wěn)運(yùn)行。

（2）為項目如期履約奠定基礎(chǔ)

項目周邊同期開發(fā)工程多，通過 BIM技術(shù)對地鐵、鳳塘大道、電纜溝等影響本項目的區(qū)域進(jìn)行施工模擬，提前介入相關(guān)單位進(jìn)行交叉施工方案的解決溝通，將影響程度降至最低；通過施工日志、周報、BIM5D進(jìn)度模擬、現(xiàn)場航拍相結(jié)合，對計劃工期與實際進(jìn)度進(jìn)行分析，及時糾偏確保履約。

（3）為項目參與方降本增效

通過BIM專業(yè)間碰撞檢測12 568處，將問題提前消化在施工前，降低損耗、減少返工；通過總平面模型進(jìn)行堆場布置、物料轉(zhuǎn)運(yùn)路線規(guī)劃、通過超大平面的進(jìn)度管理是本項目管理的重難點，通過無人機(jī)航拍提高進(jìn)度巡查效率，按一周 2次計，僅施工總承包方管理人員就可節(jié)約5 050天（600人）；通過內(nèi)外部的協(xié)作管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了高效的無紙化辦公，確保各方溝通、文件流轉(zhuǎn)方便、高效，降低溝通成本。

5 總結(jié)

5.1 創(chuàng)新點

在本項目中，主要實現(xiàn)了以下幾個方面的創(chuàng)新：

（1）智慧工地管理平臺

項目的智慧工地管理平臺根據(jù)三個層面的管理需求進(jìn)行搭建。以工區(qū)管理層終端工具應(yīng)用為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，整合集成到單項目的管理平臺，最后匯總到指揮部管理平臺。緊緊圍繞著施工現(xiàn)場業(yè)務(wù)，針對現(xiàn)場作業(yè)人員具體工作，從作業(yè)指導(dǎo)、檢查、驗收等，到施工各參與方之間的溝通管理，通過信息化手段實現(xiàn)要素的智能監(jiān)控、預(yù)測報警、實時協(xié)同等。在滿足施工現(xiàn)場管理基礎(chǔ)上，實現(xiàn)政府、企業(yè)對項目建造過程的監(jiān)管。

（2）全生命期鋼構(gòu)件跟蹤

通過鋼結(jié)構(gòu)全生命期信息管理平臺，如圖13所示，對現(xiàn)場構(gòu)件實現(xiàn)生產(chǎn)、安裝、驗收的全程跟蹤，將構(gòu)件信息情況生成二維碼，現(xiàn)場可隨時查看檢查記錄，解決傳統(tǒng)工程長期存在的施工過程信息記錄零散、資料檔案難以長期保存、追溯信息不準(zhǔn)確、管理精細(xì)化水平不一、協(xié)調(diào)效率低下等問題。

圖13 全生命期信息管理平臺

圖14 塔吊防碰撞系統(tǒng)

（3）塔吊防碰撞系統(tǒng)

將項目不同品牌的塔吊監(jiān)控系統(tǒng)接入同一項目管理平臺，如圖14所示?？梢詫崟r了解塔吊基本信息，運(yùn)轉(zhuǎn)情況及力矩比、載重比等，實現(xiàn)對現(xiàn)場安全監(jiān)控、運(yùn)行記錄、聲光報警、實時動態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

5.2 經(jīng)驗教訓(xùn)

（1）BIM與生產(chǎn)一線的結(jié)合

目前推廣BIM時多數(shù)人都會提及投入資金不足、人員能力不夠等制約因素，通過本項目，其實根本問題是BIM是否與生產(chǎn)一線相結(jié)合，BIM人員不能只會軟件，還需要會規(guī)范、會工藝、會現(xiàn)場管理，這樣的BIM在施工現(xiàn)場才會得到真正的推廣與效益。

（2）BIM技術(shù)與項目管理平臺的關(guān)系

通過項目實踐，BIM技術(shù)可以為項目管理賦能，BIM技術(shù)與管理相結(jié)合是項目管理的升級，如本項目的智慧工地管理平臺。傳統(tǒng)的項目管理平臺，在現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、錄入工作量大，通過BIM人員對智慧工地管理平臺基礎(chǔ)信息的準(zhǔn)備，通過引導(dǎo)每位工作人員需要必備相應(yīng)的信息化管理工具，實現(xiàn)高效準(zhǔn)確的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、錄入、存儲和讀取，讓這些數(shù)據(jù)真正流動起來。