施工企業(yè)BIM技術(shù)與信息化運用研究與展望

劉力

摘要：如今，以互聯(lián)網(wǎng)+、BIM、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能為代表的數(shù)字技術(shù)得到快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，BIM已經(jīng)并將繼續(xù)引領(lǐng)建設(shè)領(lǐng)域的信息革命。伴隨著BIM應(yīng)用點的逐步推廣，建筑業(yè)的傳統(tǒng)架構(gòu)將被打破，一種以信息技術(shù)為主導(dǎo)的新架構(gòu)將取而代之。文章結(jié)合安九鐵路與北京新機場高速公路BIM協(xié)同辦公實例，介紹作為施工單位的項目部如何利用互聯(lián)網(wǎng)+BIM技術(shù)創(chuàng)新管理模式，建設(shè)數(shù)字化工地，推進管理升級，主動適應(yīng)信息化管理要求。該技術(shù)的采用，可有效提高崗位人員工作效率，消除項目各方溝通壁壘，輔助管理層經(jīng)營決策，從而實現(xiàn)項目精細化管理和企業(yè)集約化經(jīng)營，頗具類似項目管理借鑒。

Abstract： Today， digital technologies represented by Internet+， BIM， cloud computing， big data， Internet of Things， mobile Internet， and artificial intelligence have been rapidly developed and widely used. BIM has and will continue to lead the information revolution in the construction field. With the gradual promotion of BIM application points， the traditional architecture of the construction industry will be broken， and a new technology-led architecture will replace it. This paper combines the example of BIM collaborative work between Anjiu Railway and Beijing New Airport Expressway to introduce how the project department as a construction unit can use the Internet + BIM technology innovation management mode to build a digital chemical industry， promote management upgrades， and actively adapt to information management requirements. The adoption of this technology can effectively improve the work efficiency of the post staff， eliminate the communication barriers of all parties involved in the project， and assist the management decision-making， so as to achieve refined management of the project and intensive management of the enterprise， which is similar to project management.

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+BIM技術(shù);云計算;大數(shù)據(jù);人工智能

Key words： Internet+BIM technology;cloud computing;big data;artificial intelligence

中圖分類號：TU17 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）08-0170-03

0 ?引言

黨的十九大提出數(shù)字經(jīng)濟、建設(shè)數(shù)字中國，數(shù)字化已上升為國家戰(zhàn)略。盡管建筑業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型處于探索階段，但BIM技術(shù)的興起給建筑業(yè)帶來的變革確實有目共睹。為加快推進BIM技術(shù)運用，促進BIM技術(shù)與綠色建筑，建筑產(chǎn)業(yè)化的深度融合，實現(xiàn)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級，國家部委和省市政府先后頒發(fā)了關(guān)于BIM推廣運用的系列政策綱要和意見，逐步明確了BIM技術(shù)在工程建設(shè)中運用的具體步驟和計劃，落實了BIM專項費用的出處，為BIM技術(shù)的快速推廣運用提供了堅實基礎(chǔ)，可以預(yù)見未來三至五年內(nèi)，BIM技術(shù)將快速運用至工程的全過程管理。

如今的BIM技術(shù)已經(jīng)不只是簡單的三維模型，而是將進度、成本、質(zhì)量、安全等所有施工信息及數(shù)據(jù)與模型關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)施工現(xiàn)場數(shù)字化、精細化的一種新型施工管理模式。在三維技術(shù)的基礎(chǔ)上，全面集成工程的信息化、智能化、協(xié)同化等特點，減少信息傳遞過程中的信息丟失，提高規(guī)劃、設(shè)計、施工、運維等各生命周期中的質(zhì)量和效率，提升科學(xué)決策和管理水平，最終節(jié)約成本，提高工程質(zhì)量，可以說當(dāng)前掌握了BIM技術(shù)，就掌握了未來幾年工程技術(shù)創(chuàng)新的制高點。公司深知BIM技術(shù)作為我國施工行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重要技術(shù)手段，其運用和推廣在施工行業(yè)的科技進步與轉(zhuǎn)型升級過程中占有不可估量的作用，同時也給施工行業(yè)的發(fā)展帶來強大推力，制定了BIM技術(shù)與信息化2018～2020滾動規(guī)劃。規(guī)劃提出要積極利用互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)、BIM以及物聯(lián)網(wǎng)等新的IT技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動、信息互通、知識共享，推動信息化深度應(yīng)用，加快構(gòu)建自上而下、橫向協(xié)同、運行有序的信息化系統(tǒng)，努力提高信息化應(yīng)用水平，著力將信息化打造為企業(yè)核心競爭力，促進公司管理效率和創(chuàng)新能力的提升。

1 ?發(fā)展指導(dǎo)思想及技術(shù)路線

政策引導(dǎo)，企業(yè)主導(dǎo)。公司統(tǒng)籌規(guī)劃，研究出臺推動BIM技術(shù)應(yīng)用的政策措施和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，形成有利于新技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的基礎(chǔ)建設(shè)環(huán)境。充分發(fā)揮建設(shè)、設(shè)計、施工、監(jiān)理、咨詢等市場主體主導(dǎo)作用，培育供需市場，通過市場競爭機制，提高BIM技術(shù)在基礎(chǔ)建設(shè)項目全壽命周期的應(yīng)用水平。

標(biāo)準(zhǔn)先行，重點突破。BIM標(biāo)準(zhǔn)是BIM技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，在充分借鑒國內(nèi)外BIM應(yīng)用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，建立企業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)BIM標(biāo)準(zhǔn)體系，同步開展基礎(chǔ)建設(shè)各專業(yè)BIM技術(shù)科研攻關(guān)，突破BIM技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)。

精選平臺，高點起步。培養(yǎng)一批具有一定創(chuàng)新能力的專業(yè)人才，選擇在BIM領(lǐng)域擁有成功經(jīng)驗合作方聯(lián)合研發(fā)，保證所選擇的平臺和軟件在三維設(shè)計方面具有優(yōu)質(zhì)基因，成熟開發(fā)，支持統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，支持基礎(chǔ)建設(shè)BIM標(biāo)準(zhǔn)實施，形成基礎(chǔ)建設(shè)構(gòu)件資源庫，建立基于BIM技術(shù)的企業(yè)工程管理平臺。

整體規(guī)劃，分布實施。根據(jù)基礎(chǔ)建設(shè)行業(yè)的特點和發(fā)展現(xiàn)狀，制定BIM技術(shù)在企業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)領(lǐng)域的發(fā)展規(guī)劃和分階段目標(biāo)。以試點示范為先導(dǎo)，逐步培育和規(guī)范應(yīng)用市場和管理環(huán)境，分階段有序推進BIM技術(shù)。BIM研究需要立足實際需求，追求價值最大化，深入挖掘施工階段階段的不同應(yīng)用價值點，分難易程度、價值大小逐步實現(xiàn)。

2 ?構(gòu)建企業(yè)級WBS工序字典

WBS是以可交付成果為導(dǎo)向，對項目要素進行分組，將項目各種工作分解成可獨立完成的任務(wù)單元，WBS是項目管理的一個標(biāo)準(zhǔn)化工具，創(chuàng)建WBS是把項目交付成果和項目工作分解成較小的，更易于管理的組成部分的過程。其構(gòu)成因子包括：

結(jié)構(gòu)化編碼——通過編碼建立計算機能夠識別的樹形結(jié)構(gòu)，將WBS徹底結(jié)構(gòu)化;

工作包——即WBS最小單元，即最小的“可交付成果”;

WBS元素——即樹形結(jié)構(gòu)的各個節(jié)點，代表具有隸屬/匯總關(guān)系的“可交付成果”;

WBS字典——對WBS元素的標(biāo)準(zhǔn)定義，即與工作相關(guān)內(nèi)容的統(tǒng)一的詳細描述。

WBS工序分解是以工程項目可交付成果（即工程實體）為導(dǎo)向、對項目形象進度項、收入清單、分包工序、物資需求等進行分組，把項目工程量相關(guān)的各項業(yè)務(wù)工作分解成可以獨立完成的“工作包”（即數(shù)量管控單元），并通過工程量復(fù)核和工作關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)項目進度管理、產(chǎn)值統(tǒng)計、分包管理、物資采購、成本核算等業(yè)務(wù)的深度融合。

工程項目WBS工序分解的主要內(nèi)容有：①通過結(jié)構(gòu)化編碼，把工程項目一層層向下分解到最小數(shù)量管控單元，建立樹形結(jié)構(gòu);②通過掛接，把形象進度項、合同清單、分包工序、物資需求等標(biāo)準(zhǔn)項掛接至WBS樹形結(jié)構(gòu)，形成工程量相關(guān)各業(yè)務(wù)與WBS工序之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，同時生成工程量計算模板;③通過算量，按照數(shù)量管控單元和工程量計算需求算量，然后把計算結(jié)果代入WBS樹形結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成，便于后期以簡單的形象進度統(tǒng)計代替復(fù)雜的工程量統(tǒng)計和數(shù)據(jù)匯總分析;④通過電算和信息化手段，快速提取進度管理、分包管理、驗工計價、物資計劃、成本核算等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，大幅度提高項目業(yè)務(wù)處理效率，同時為企業(yè)數(shù)量控制和價格監(jiān)控工作創(chuàng)造條件。

企業(yè)層面，制定WBS標(biāo)準(zhǔn)，服務(wù)項目，積累數(shù)據(jù)，形成企業(yè)經(jīng)營生產(chǎn)、成本、安全、質(zhì)量大數(shù)據(jù)。項目層面以WBS工序分解為基礎(chǔ)，分解項目管理單元，統(tǒng)一管理顆粒度，實現(xiàn)橫向各業(yè)務(wù)管理域的“穿透”。實現(xiàn)進度貨幣化，讓進度可控、項目成本分解到責(zé)任單元、分包量可控、材料量可控、質(zhì)量預(yù)控、安全預(yù)控。

3 ?整體架構(gòu)

我公司BIM技術(shù)運用主要聚焦在建造階段，以進度管理為主線，經(jīng)濟為核心，WBS（BIM模型構(gòu)件分解）為載體，APP為采集手段，通過云+端為企業(yè)及項目各個崗位及時提供模型及信息數(shù)據(jù)。通過工程數(shù)字化管理實現(xiàn)現(xiàn)場工業(yè)化及工廠工業(yè)化，使圖紙細化到作業(yè)指導(dǎo)書，任務(wù)排程最小到工序，工序工法標(biāo)準(zhǔn)化，將工程建造提升到工業(yè)制造的精細化水平。通過基于工序級末位計劃，實現(xiàn)施工全過程的精細化管理，將工廠生產(chǎn)與現(xiàn)場生產(chǎn)相融合，形成“廠場一體化”的數(shù)字生產(chǎn)線，實現(xiàn)全生產(chǎn)鏈的協(xié)同與柔性生產(chǎn)，通過對施工現(xiàn)場“人、料、機、法、環(huán)”等各關(guān)鍵要素的全面感知與實時互聯(lián)，并與云端的虛擬工地相互映射，構(gòu)建虛實融合的智慧工地。（見圖1）

4 ?BIM技術(shù)研究和應(yīng)用成果

4.1 安九鐵路BIM協(xié)同平臺

安九高鐵是國家“十二五”規(guī)劃的重點項目，設(shè)計速度350km/h。重難點工程有馬尾山隧道，具有斷層、巖溶和人為坑洞等不良地質(zhì)條件，橋梁黃梅鎮(zhèn)跨滬渝高速公路特大橋跨越既有高速公路，安全風(fēng)險高、施工難度大、線路里程長、合龍精度要求高。為了促進項目標(biāo)準(zhǔn)化管理，提升數(shù)字化管理水平，項目以實施階段的全過程，全方位信息化管理為總體目標(biāo)，從設(shè)計管理、技術(shù)管理、質(zhì)量管理、安全管理、進度管理、物資管理、現(xiàn)場監(jiān)控等多方面廣泛開展BIM技術(shù)應(yīng)用。將項目管理轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N按需服務(wù)，可以安全地向任何地點任何用戶提供管理互動，切實提升項目管理效率和水平。推動鐵路工程建設(shè)逐步從機械化向信息化、智能化方向邁進。

4.1.1 設(shè)計管理

將二維圖紙、設(shè)計變更等信息與三維模型進行了關(guān)聯(lián)，具備可視化設(shè)計交底。技術(shù)管理人員可方便快速地通過個人、PC、手機、ipad筆記本電腦查閱圖紙、變更信息、效果圖和視頻，高效的輔助現(xiàn)場施工。

4.1.2 技術(shù)管理

在平臺中建立了統(tǒng)一的技術(shù)管理體系，實現(xiàn)了開工報告、施工組織設(shè)計、施工方案、施工工藝、作業(yè)指導(dǎo)書等技術(shù)資料的上傳、審批、存檔及調(diào)取。

4.1.3 質(zhì)量管理

將檢驗批、工序卡控等與模型直接關(guān)聯(lián)，并精確到具體工程部位，實現(xiàn)卡控過程留痕，并可以直接調(diào)閱，同時將檢驗批的狀態(tài)與進度設(shè)置了邏輯關(guān)系，實現(xiàn)了進度的自動生成，提高了調(diào)度效率。

4.1.4 安全管理

針對巡查中出現(xiàn)的安全問題，管理人員可在平臺上提交帶文字、照片描述的巡查記錄，并推送給責(zé)任人責(zé)令整改，所有發(fā)起的問題在完成整改前均會在BIM模型中的相應(yīng)工程部位加以警示，必須達到整改完成以后才會消失。形成閉環(huán)管理，同時保留整個過程記錄，做到過程留痕。

4.1.5 進度管理

Project等各類施工計劃可上傳并關(guān)聯(lián)至BIM模型平臺上，實現(xiàn)模型上的每個構(gòu)件均有相匹配的計劃，可對施工組織計劃進行仿真模擬，輔助計劃的編制和復(fù)核。通過指定時間段，可以查看到當(dāng)前實際進度與計劃的對比情況，在模型中以不同顏色，直觀反應(yīng)出提前、正常、滯后三種狀態(tài)。

4.1.6 物資管理

通過進度計劃與物資供應(yīng)的匹配，可隨時調(diào)取并形成實際的物資供應(yīng)計劃，精準(zhǔn)指導(dǎo)物資采購與供應(yīng)，基于實際物資管理模式，按照材料進場至使用完成等7個步驟，以二維碼為載體，將物資流轉(zhuǎn)過程中的信息進行記錄與保存，實現(xiàn)材料與結(jié)構(gòu)物的相互追溯，幫助管理者全面掌握物資使用情況。

4.1.7 現(xiàn)場監(jiān)控

項目重要部位設(shè)有監(jiān)控攝像，通過安九BIM平臺，可直接快速接入到現(xiàn)場監(jiān)控點。

4.2 北京新機場BIM協(xié)同平臺

作為“新國門第一路”的北京新機場高速公路，是北京新機場外圍配套“五縱兩橫”骨干交通項目的重要組成部分，建成后將有利于提升北京新機場服務(wù)水平，對于促進新機場臨空經(jīng)濟區(qū)發(fā)展，完善京津冀區(qū)域綜合交通運輸體系，推動京津冀協(xié)同發(fā)展具有重要意義。我公司承建的北京新機場高速公路四標(biāo)，全長2936米，線路連續(xù)上跨或下穿多條交通大動脈，以及下穿現(xiàn)況高壓走廊路線，合同工期16個月，總造價3.46億元。

北京新機場高速公路項目利用BIM平臺輔助施工中的各項管理，包括進度跟蹤管理、資源管控、質(zhì)量安全管理、施工資料管理、BIM集成看板等應(yīng)用。通過將成本、進度信息與BIM模型的關(guān)聯(lián)，形成資源需求的曲線分析，對現(xiàn)場資源進行管控，輔助現(xiàn)場物資管理、采購計劃管理和結(jié)算管理。項目在整個施工過程中，項目制定對應(yīng)的BIM應(yīng)用架構(gòu)與流程，發(fā)動全員參與的積極性，將BIM模型充分應(yīng)用到施工管理的過程中。

4.2.1 場地布置

針對現(xiàn)場場地狹小，通過建立各個階段施工現(xiàn)場總平面圖布置BIM模型，對總平面進行與規(guī)劃、預(yù)布置工作，結(jié)合模擬施工調(diào)整布置，使得項目場地空間布局科學(xué)合理減少二次搬運，對項目安全施工以及對外形象進行初步的把控。同時快速形成施工現(xiàn)場的數(shù)字化呈現(xiàn)，利用BIM模型快速輸出各階段的二維圖、三維圖、各階段的臨建材料量及施工現(xiàn)場數(shù)字版的航拍視頻。

4.2.2 GIS+BIM模型

基于BIM模型與Infraworks和Google Earth的交互（BIM+GIS展示），實現(xiàn)三維可視化模擬施工線路與周邊環(huán)境的相互關(guān)系，為施工決策提供幫助。

4.2.3 碰撞檢查

項目部將復(fù)雜節(jié)點進行1：1精準(zhǔn)模型建立，以三維可視化的形式將圖紙中的二維復(fù)雜節(jié)點向現(xiàn)場施工作業(yè)人員進行展示，方便人員理解與現(xiàn)場施工。同時將不同專業(yè)的信息模型進行協(xié)同審查和碰撞分析，優(yōu)化工程設(shè)計，減少在項目實施過程中錯誤和返工的可能性。

4.2.4 可視化交底

通過三維建模讓工程技術(shù)人員在建模的過程中直觀掌握了解設(shè)計意圖，更加深刻得理解工程內(nèi)容。利用BIM輔助施工方案的編制，將施工方案以三維可視化的方式展示，同時結(jié)合動態(tài)模擬，實現(xiàn)工藝流程的三維交底，讓交底技術(shù)成為真正看得見、看得懂、記得住的施工技術(shù)，即便是從未接觸過的新員工們都能夠?qū)φ麄€施工流程、技術(shù)要點和施工注意事項一目了然。

4.2.5 施工方案輔助

作為“新國門第一路“的北京新機場高速公路，線路連續(xù)上跨或下穿多條交通大動脈，以及下穿現(xiàn)況高壓走廊路線，施工難度極大，項目部利用BIM可視化、信息化、協(xié)同性的優(yōu)勢，輔助策劃方案的編制?；贐IM技術(shù)的“三線四橋”施工模擬，項目提前對方案進行優(yōu)化，驗證施工方案的合理性，檢查方案的不足，協(xié)助施工人員充分理解和執(zhí)行方案的要求，并對全過程施工進行協(xié)同管理。轉(zhuǎn)體過程中，發(fā)現(xiàn)碰撞點，制定合理化方案并進行論證，提前解決轉(zhuǎn)體橋梁與接觸網(wǎng)的碰撞問題。

4.2.6 施工進度模擬

針對工期控制難點，通過WBS將模型與進度快速關(guān)聯(lián)，模擬工程建造過程，對施工進度分析，優(yōu)化工期?，F(xiàn)場管理人員通過移動端采集項目各關(guān)鍵節(jié)點形象進度照片，與按進度計劃模擬的三維模型實時對比，隨時校核進度偏差，加強項目管控。

4.2.7 智能監(jiān)測

項目部自主研發(fā)轉(zhuǎn)體智能監(jiān)測平臺（如圖2），將轉(zhuǎn)體實施過程中的應(yīng)力、應(yīng)變等監(jiān)測數(shù)據(jù)實時反饋到BIM平臺，通過BIM模型反映轉(zhuǎn)體實際情況，并將轉(zhuǎn)體過程的所需數(shù)據(jù)集成，并結(jié)合模擬的實際周邊環(huán)境情況，對轉(zhuǎn)體過程進行動態(tài)監(jiān)測和提前預(yù)警，保障“三線四橋”的施工。2018年12月2日2時，由公司承建的北京大興國際機場配套交通工程“三線四聯(lián)”轉(zhuǎn)體橋，完成上跨京滬鐵路高難度轉(zhuǎn)體動作，分別與遙相呼應(yīng)的鐵路對岸線路精準(zhǔn)對接，從而將通往大興國際機場的“咽喉要道”全部連接貫通。四座橋梁在同一區(qū)域一次性同步轉(zhuǎn)體成功，創(chuàng)造了國內(nèi)外大跨度橋梁集群式轉(zhuǎn)體施工新紀(jì)錄。

5 ?展望

BIM技術(shù)應(yīng)用本質(zhì)是以信息化為驅(qū)動，結(jié)合可視化的界面互動、規(guī)范化的管理流程、標(biāo)準(zhǔn)化的管理體系，提高了我公司基礎(chǔ)建設(shè)項目管理水平。數(shù)字化的BIM正在通過大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、高精度測量等技術(shù)的對接和深度融合，向著智能化的方向快速演進?？梢灶A(yù)見的未來周期是智能建造的時代。BIM也將成為智慧城市的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，每一個真實的建筑，都會在數(shù)字化的虛擬平臺上同步運行管理，每一個建筑的建設(shè)都將會更加的精細化和透明化，就像制造業(yè)數(shù)字化生產(chǎn)的今天，BIM就是我們建筑業(yè)的未來。

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