BIM融合信息技術(shù)在智慧工地中的應(yīng)用研究*

呂 慶，崔維久，于德湖，蓋彤彤

(青島理工大學(xué)土木工程學(xué)院，山東 青島 266033)

0 引言

近年來(lái)，基于BIM技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、節(jié)能設(shè)計(jì)、場(chǎng)地規(guī)劃、施工模擬、運(yùn)維管理在工程建設(shè)全生命周期中得到廣泛應(yīng)用，顯著降低了建筑成本與能耗，提高了施工效率與質(zhì)量。同時(shí)，BIM技術(shù)承載大量工程信息數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，也為土木行業(yè)的智慧化發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，但僅依靠BIM技術(shù)無(wú)法完全對(duì)其承載的工程數(shù)據(jù)信息進(jìn)行高效分析與應(yīng)用。因此，如何充分發(fā)揮其承載工程信息數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)是發(fā)展中面臨的重要問(wèn)題之一。

與此同時(shí)，國(guó)家出臺(tái)許多相關(guān)政策以支持建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)與高質(zhì)量發(fā)展。住建部發(fā)布的《綠色建造技術(shù)導(dǎo)則(試行)》[1]中指出，結(jié)合實(shí)際需求，有效采用BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)通信、區(qū)塊鏈、人工智能、機(jī)器人等相關(guān)技術(shù)，整體提升建造手段信息化水平。信息技術(shù)正向跨學(xué)科融合、跨專(zhuān)業(yè)融合、跨領(lǐng)域融合方向快速發(fā)展，借助大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等信息技術(shù)在信息處理方面的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)科學(xué)運(yùn)用數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、高效計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘、深度學(xué)習(xí)等方法可彌補(bǔ)BIM技術(shù)無(wú)法充分分析與應(yīng)用工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)的不足，有效實(shí)現(xiàn)工程數(shù)據(jù)信息的價(jià)值，避免“數(shù)據(jù)孤島”，促進(jìn)智慧工地體系的構(gòu)建。

隨著信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，建筑業(yè)與信息技術(shù)業(yè)的交叉融合應(yīng)用成為建筑業(yè)發(fā)展的新方向?！吨袊?guó)建筑施工行業(yè)信息化發(fā)展報(bào)告(2017)智慧工地應(yīng)用與發(fā)展》[2]主題鎖定智慧工地，致力實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、精細(xì)化、智慧化工地。BIM融合信息技術(shù)更是為施工過(guò)程中的質(zhì)量、進(jìn)度、安全等指標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)化與升級(jí)，為智慧工地的構(gòu)建提供了多種科學(xué)有效路徑。趙靜等[3]設(shè)計(jì)出BIM+RFID的工地人員管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了人員身份自動(dòng)感知、數(shù)據(jù)分類(lèi)存儲(chǔ)與人員安全預(yù)警等功能；張多[4]基于BIM+GIS技術(shù)，集成智能傳感技術(shù)及車(chē)載診斷技術(shù)，搭建了工程機(jī)械管理平臺(tái)；萬(wàn)玲等[5]利用BIM與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建了設(shè)計(jì)、采購(gòu)、生產(chǎn)、追蹤一體的物資采購(gòu)管理平臺(tái)；徐贊等[6]將UAV傾斜攝影技術(shù)與BIM技術(shù)的融合，實(shí)現(xiàn)錯(cuò)綜復(fù)雜山區(qū)施工便道的精細(xì)設(shè)計(jì)?，F(xiàn)代信息技術(shù)種類(lèi)多樣，BIM融合不同信息技術(shù)可應(yīng)用于不同場(chǎng)景中，但其實(shí)現(xiàn)的功能及應(yīng)用場(chǎng)景并沒(méi)有體系化、指標(biāo)化，因此，BIM融合信息技術(shù)在智慧工地中的應(yīng)用研究仍需系統(tǒng)性的總結(jié)，以便更好地實(shí)現(xiàn)工地?cái)?shù)字化管控。

因此，本文在總結(jié)BIM技術(shù)在施工中的應(yīng)用情況及存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，探討B(tài)IM融合信息技術(shù)在智慧工地應(yīng)用環(huán)節(jié)中的實(shí)踐情況及有待研究的問(wèn)題，最后梳理BIM融合不同信息技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的功能，論述BIM融合信息技術(shù)的普適性與存在問(wèn)題并給出建議，以期為未來(lái)智慧工地中的研究提供參考。

1 BIM技術(shù)在建筑工地中的應(yīng)用研究

1.1 工程質(zhì)量方面

BIM技術(shù)的三維設(shè)計(jì)、碰撞檢測(cè)、施工模擬對(duì)傳統(tǒng)施工工法的革新起到了重要作用，在深基坑、鋼筋、模板、幕墻、裝配式等[7]工程施工中有廣泛應(yīng)用，為施工質(zhì)量提供了可靠保證。鐘金玲[8]研究了實(shí)際案例中BIM技術(shù)在深基坑建模、碰撞檢測(cè)、圖紙會(huì)審與技術(shù)交底、施工場(chǎng)地動(dòng)態(tài)布置、4D施工模擬與施工重難點(diǎn)技術(shù)交底等方面的應(yīng)用情況。楊繼波[9]研究了基于BIM技術(shù)的巖體基坑施工模擬技術(shù)，將巖體基坑模型與施工進(jìn)度計(jì)劃相結(jié)合，從而確定工程總體施工順序，并對(duì)施工重難點(diǎn)進(jìn)行剖析。胡泰龍[10]為密集節(jié)點(diǎn)處鋼筋的設(shè)計(jì)施工積累經(jīng)驗(yàn)，保證了密集節(jié)點(diǎn)處鋼筋工程的質(zhì)量。李陽(yáng)[11]在分析散拼模板設(shè)計(jì)與施工問(wèn)題的基礎(chǔ)上，利用Navisworks進(jìn)行模板模型與鋼骨鋼筋模型的施工模擬，保證了施工中模板工程的安全與質(zhì)量。王成才[12]利用BIM技術(shù)改進(jìn)幕墻施工工法，并進(jìn)行施工模擬及分析。BIM技術(shù)為工程實(shí)際施工階段中的重難點(diǎn)提供了解決方法，為傳統(tǒng)工地的轉(zhuǎn)型升級(jí)與智慧化奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.2 工程進(jìn)度方面

施工時(shí)，常發(fā)生施工進(jìn)度停滯、拖延的情況，傳統(tǒng)管控方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)有效的進(jìn)度控制。而B(niǎo)IM強(qiáng)調(diào)建筑全生命周期信息共享與精細(xì)化管理理念，集成軟件編制的施工進(jìn)度計(jì)劃可彌補(bǔ)橫道圖、網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)度管理不全面的不足。BIM技術(shù)在進(jìn)度控制方面的優(yōu)越性體現(xiàn)在可直觀觀察三維模型施工過(guò)程，關(guān)聯(lián)材料、設(shè)備、人員及時(shí)間信息編制進(jìn)度計(jì)劃，采集現(xiàn)場(chǎng)施工信息與原進(jìn)度計(jì)劃對(duì)比偏差等方面，構(gòu)建進(jìn)度編制、優(yōu)化、監(jiān)控、糾偏體系?？镬o等[13]以某大型地下車(chē)庫(kù)進(jìn)度管理為例，應(yīng)用Navisworks導(dǎo)入3D模型與項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃，可直觀了解各時(shí)間下施工情況，同時(shí)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控構(gòu)建一體化平臺(tái)體系，從而實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度的調(diào)整。劉德富等[14]以重慶仙桃數(shù)據(jù)谷三期項(xiàng)目應(yīng)用BIM5D進(jìn)行項(xiàng)目管理為例，應(yīng)用導(dǎo)入施工段及進(jìn)度計(jì)劃的BIM5D平臺(tái)，模擬每天施工情況，管理者通過(guò)平臺(tái)可清楚了解到設(shè)定周期內(nèi)的施工進(jìn)度與原進(jìn)度對(duì)比情況，進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

1.3 工程安全方面

傳統(tǒng)工地安全管理易受人為、環(huán)境及管理方法等因素的影響，造成施工人員傷亡、施工器械損傷等情況。在減少施工安全隱患方面，BIM技術(shù)的施工仿真模擬、碰撞檢測(cè)、場(chǎng)地規(guī)劃等功能得到一定的應(yīng)用，BIM技術(shù)的合理運(yùn)用可達(dá)到事前預(yù)防、事中控制、事后檢查的顯著效果。胡溶川[15]分析了高支?，F(xiàn)場(chǎng)安全施工及管理方面的問(wèn)題，運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行受力計(jì)算，保證施工規(guī)范安全并進(jìn)行碰撞檢測(cè)與安全檢查，對(duì)隱患部位參數(shù)化建模并與實(shí)際工程相結(jié)合，從而排除安全隱患，確保高支模施工安全。譚標(biāo)[16]在分析了高層建筑安全隱患的基礎(chǔ)上，通過(guò)運(yùn)用BIM施工模擬開(kāi)展危險(xiǎn)源識(shí)別、安全培訓(xùn)、安全檢查、場(chǎng)地布置等工作，以此規(guī)避易發(fā)生的危險(xiǎn)。BIM技術(shù)在安全方面的應(yīng)用已對(duì)傳統(tǒng)工地產(chǎn)生了影響，深入研究BIM技術(shù)與信息技術(shù)的交叉融合可為施工安全管理創(chuàng)造更大價(jià)值。

1.4 研究與應(yīng)用現(xiàn)狀分析

BIM技術(shù)目前主要在保證施工質(zhì)量、進(jìn)度及安全指標(biāo)方面有較多應(yīng)用。但在涉及材料全周期管理、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集的施工監(jiān)測(cè)、復(fù)雜場(chǎng)地模型建立、工程質(zhì)量竣工驗(yàn)收、機(jī)械人員安全預(yù)警、智能輔助決策、各業(yè)務(wù)方信息共享、數(shù)據(jù)安全保護(hù)等工作上，僅依靠BIM技術(shù)無(wú)法滿(mǎn)足企業(yè)目前的需求。在BIM承載數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，可更有效地完善質(zhì)量、進(jìn)度、安全、物資、商務(wù)等管理內(nèi)容，為智慧工地的實(shí)現(xiàn)提供更多科學(xué)有效的構(gòu)建思路。

2 BIM融合信息技術(shù)在智慧工地中的應(yīng)用現(xiàn)狀

對(duì)近年BIM融合信息技術(shù)在智慧工地融合應(yīng)用的研究文獻(xiàn)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以“BIM+信息技術(shù)(RFID，GIS，IOT等)”“BIM and Information technology(RFID，GIS，IOT等)”“智慧工地”“Smart construction site”等關(guān)鍵詞統(tǒng)計(jì)分析國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)。由分析可知，在工程現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用BIM融合信息技術(shù)的研究數(shù)量總體呈上升態(tài)勢(shì)，且國(guó)外研究應(yīng)用較國(guó)內(nèi)相對(duì)成熟，說(shuō)明BIM融合信息技術(shù)在國(guó)內(nèi)外智慧工地的應(yīng)用逐漸增多，打造智慧工地正逐漸引起國(guó)內(nèi)外企業(yè)與研究者的重視。

2.1 BIM融合信息技術(shù)在智慧工地中的應(yīng)用

2.1.1在智慧工地各模塊中的應(yīng)用

1)質(zhì)量管理方面

BIM融合空間信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云技術(shù)、人工智能技術(shù)等在施工方案制訂、工程測(cè)量、施工質(zhì)量檢測(cè)[17]等方面各有應(yīng)用?？臻g信息技術(shù)主要包括衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)、衛(wèi)星遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)等[18]，與BIM技術(shù)融合應(yīng)用可使施工質(zhì)量得到保證。如利用BIM融合移動(dòng)定位技術(shù)，按質(zhì)量驗(yàn)收內(nèi)容及各方驗(yàn)收需求，開(kāi)發(fā)依據(jù)BIM生成驗(yàn)收任務(wù)的算法集成室內(nèi)移動(dòng)定位技術(shù)的施工質(zhì)量管理平臺(tái)[19]；依據(jù)BIM采集與分析工程項(xiàng)目施工關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，集成GIS建立BIM建筑施工評(píng)價(jià)模型并確定具體檢測(cè)內(nèi)容，可降低傳統(tǒng)施工質(zhì)量監(jiān)測(cè)誤差[20]。在數(shù)據(jù)應(yīng)用方面，BIM技術(shù)融合徠卡測(cè)量技術(shù)[21]、無(wú)人機(jī)技術(shù)等有效實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)階段與施工現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)交互，BIM融合大數(shù)據(jù)則可通過(guò)對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與挖掘，進(jìn)而對(duì)工程建設(shè)周期中各指標(biāo)進(jìn)行管理。如Arif等[22]研究出一個(gè)低成本的可在中小建筑施工公司應(yīng)用的集成BIM與云技術(shù)的實(shí)時(shí)生產(chǎn)力跟蹤框架，可有效控制項(xiàng)目實(shí)時(shí)生產(chǎn)率；Wu[23]分析了BIM融合大數(shù)據(jù)在工程項(xiàng)目建設(shè)全周期中的應(yīng)用。此外，BIM融合3D打印[24]、3D激光掃描技術(shù)[25]、VR技術(shù)[26]可更好地解決施工技術(shù)、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)等問(wèn)題。如將BIM模型轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)有限元軟件格式后進(jìn)行受力分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)而拆分BIM模型、分塊打印、制作混凝土構(gòu)件，有效解決了異形構(gòu)件施工重難點(diǎn)[27]。隨著不同施工問(wèn)題的出現(xiàn)及對(duì)“BIM+”技術(shù)認(rèn)識(shí)的提高，BIM融合不同信息技術(shù)在施工放樣、施工工法、竣工驗(yàn)收、全周期管理[28]等方面的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛，進(jìn)一步確保施工質(zhì)量。

2)進(jìn)度管理方面

通過(guò)BIM集成數(shù)據(jù)庫(kù)、遺傳算法、模擬退火算法、圖像識(shí)別[29]等技術(shù)，施工進(jìn)度編制、管理、資源分配、進(jìn)度優(yōu)化等方面取得眾多研究成果。如李雁忠等在分析基于BIM技術(shù)的WBS工作分解結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化施工部署與進(jìn)度影響因素，通過(guò)平臺(tái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，管理者能實(shí)時(shí)對(duì)施工狀態(tài)進(jìn)行掌控；Chen等[30]結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)理論對(duì)BIM4D技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，用于實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度優(yōu)化及虛擬構(gòu)建，實(shí)際進(jìn)度獲取及異常問(wèn)題的記錄，以提高項(xiàng)目管理水平；劉克亮[31]應(yīng)用無(wú)人機(jī)采集控制點(diǎn)及高程信息，匹配BIM三維模型進(jìn)行相似度分析，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化航攝、建模、三維模型相似度匹配功能，為施工進(jìn)度提供了全面的可視化數(shù)據(jù)表達(dá)方式；胡海波[32]研究了基于BIM 技術(shù)的協(xié)同進(jìn)度優(yōu)化模型，基于BIM的設(shè)計(jì)平臺(tái)進(jìn)行施工計(jì)劃、資金、物料的方案協(xié)同，為后續(xù)施工進(jìn)度協(xié)同框架的搭建提供了參考。另外，人工智能算法在研究施工進(jìn)度、資源優(yōu)化方面已有較多應(yīng)用。王永泉等[33]利用遺傳算法結(jié)合BIM技術(shù)，優(yōu)化了網(wǎng)架工程的進(jìn)度與費(fèi)用問(wèn)題，解決了工程量與資源安排問(wèn)題；黃良輝等[34]在IFC標(biāo)準(zhǔn)約束規(guī)則的基礎(chǔ)上，引入改進(jìn)差分進(jìn)化算法，生成優(yōu)于遺傳算法的施工進(jìn)度方案。BIM集成不斷迭代的信息技術(shù)在施工進(jìn)度管理方面的研究會(huì)不斷突破，基于 “BIM+”的進(jìn)度管理平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)更精細(xì)、智慧化的管理，為智慧工地的進(jìn)度管控提供更多發(fā)展空間。

3)安全管理方面

為保證施工進(jìn)度與質(zhì)量，采用科學(xué)有效的信息化監(jiān)控方法確保施工安全十分必要，與傳統(tǒng)工地相比，智慧工地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)工地?zé)o法實(shí)時(shí)對(duì)信息進(jìn)行處理并反饋結(jié)果的缺點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)信息傳感設(shè)備，將物品與互聯(lián)網(wǎng)按約定協(xié)議連接起來(lái)，可完成人與物、物與物之間的通信及信息交換，BIM融合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)施工智能跟蹤定位、應(yīng)力監(jiān)測(cè)、安全預(yù)警等功能[35]。如利用BIM技術(shù)與UWB定位技術(shù)構(gòu)建人員安全預(yù)警、營(yíng)救、考勤系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了人員的信息化管理[36]；利用BIM技術(shù)與RFID構(gòu)建塔式起重機(jī)的安全預(yù)警、教育培訓(xùn)、數(shù)據(jù)查詢(xún)系統(tǒng)，減少塔式起重機(jī)事故的發(fā)生[37]；利用RFID技術(shù)、ZigBee技術(shù)、傳感器等，采集人員、機(jī)械及施工關(guān)鍵部位信息，結(jié)合BIM模型進(jìn)行安全數(shù)據(jù)比對(duì)，實(shí)現(xiàn)定位、協(xié)同、預(yù)警、更新等功能，提高了施工整體安全管理水平[38]。人工智能包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、知識(shí)圖譜等技術(shù)，融合BIM技術(shù)可搭建由感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、算法層、功能應(yīng)用層組成的智能安全管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)一套全面有效的識(shí)別、預(yù)警、決策管理機(jī)制，為智慧工地安全管理體系提供新參考[39]。BIM融合物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)可以延伸和擴(kuò)展出新的安全管理應(yīng)用模式與價(jià)值。

4)物資管理方面

工程成本與企業(yè)利益密切相關(guān)，材料的采購(gòu)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、使用各環(huán)節(jié)能否有序按時(shí)準(zhǔn)確抵達(dá)工地現(xiàn)場(chǎng)對(duì)降低工程成本有著至關(guān)重要的作用，BIM融合人工智能、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可監(jiān)控物資全生命周期，降低工程成本。BIM融合專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、推理技術(shù)及多種算法等人工智能技術(shù)可實(shí)現(xiàn)能耗管理、成本預(yù)測(cè)等多種功能[40]，有效為傳統(tǒng)工地轉(zhuǎn)型為智慧工地助力。如利用模糊判決方法，確定施工方案各影響指標(biāo)權(quán)重值，制定最優(yōu)管線(xiàn)施工方案，節(jié)約施工成本[41]。BIM融合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及空間信息技術(shù)可準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)批量采購(gòu)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)構(gòu)件的生產(chǎn)及運(yùn)輸過(guò)程、實(shí)現(xiàn)按進(jìn)度計(jì)劃精確發(fā)料及下料等功能，有效解決了施工現(xiàn)場(chǎng)因材料問(wèn)題造成的成本增加問(wèn)題。如利用BIM5D技術(shù)及時(shí)更新工程量與數(shù)據(jù)庫(kù)，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時(shí)追蹤材料運(yùn)輸，采用BIM技術(shù)與RFID技術(shù)對(duì)材料是否超額領(lǐng)料進(jìn)行監(jiān)控，提高管理水平[42]；將BIM構(gòu)件信息與二維碼相關(guān)聯(lián)，借助門(mén)戶(hù)網(wǎng)站建立構(gòu)件追蹤管理平臺(tái)，對(duì)構(gòu)件全壽命周期進(jìn)行實(shí)時(shí)信息共享與管理[43]。另外，利用“BIM+”技術(shù)也解決了裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)與裝配問(wèn)題[44]。如在生成構(gòu)件裝車(chē)方案時(shí)采用BIM輕量化技術(shù)融合VR技術(shù)，然后利用二維碼標(biāo)牌與RFID技術(shù)對(duì)構(gòu)件生產(chǎn)追蹤，利用GPS與北斗系統(tǒng)提高定位精度，實(shí)時(shí)把控構(gòu)件施工過(guò)程[45]；將BIM技術(shù)與RFID技術(shù)相結(jié)合，建立構(gòu)件生產(chǎn)裝配一體化的跟蹤機(jī)制與預(yù)制構(gòu)件向BIM模型映射的方法，并基于B/S結(jié)構(gòu)建立跟蹤管理子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑的精益化建造[46]。BIM融合信息技術(shù)在材料、構(gòu)件的全壽命周期中正逐漸得到廣泛應(yīng)用。

5)商務(wù)管理方面

在施工現(xiàn)場(chǎng)，施工環(huán)境復(fù)雜，涉及人、機(jī)、料、法、環(huán)等各個(gè)環(huán)節(jié)，工程項(xiàng)目需確保指標(biāo)眾多，涉及質(zhì)量、進(jìn)度、安全、物資、商務(wù)等管理指標(biāo)，牽扯設(shè)計(jì)方、建設(shè)方、勞務(wù)、供貨商、施工方等多個(gè)利益方，存在信息可靠性、信任度、可追溯性、安全性、可快速反應(yīng)性等問(wèn)題，而B(niǎo)IM承載信息的特點(diǎn)與區(qū)塊鏈可保證信息安全、快速、準(zhǔn)確共享的優(yōu)勢(shì)相得益彰，BIM融合區(qū)塊鏈技術(shù)可有效解決施工現(xiàn)場(chǎng)多方、多專(zhuān)業(yè)信息共享的難題。如馬良[47]分析了BIM融合區(qū)塊鏈在工程建設(shè)各階段的應(yīng)用，BIM融合區(qū)塊鏈可實(shí)現(xiàn)各方合同備案、發(fā)票認(rèn)證、資金代管等交易場(chǎng)景，也可減少管理層對(duì)客觀工作的管理內(nèi)容及降低計(jì)劃與調(diào)度的實(shí)際操作難度；趙姍等[48]提出一種將區(qū)塊鏈導(dǎo)入BIM系統(tǒng)的協(xié)同工作平臺(tái)，可有效監(jiān)管項(xiàng)目牽涉的所有成員，由預(yù)先設(shè)定的程序來(lái)控制上下鏈，保證交易公正公平，此平臺(tái)保證數(shù)據(jù)共享的安全性與可追溯性，使各節(jié)點(diǎn)完成項(xiàng)目的積極性提高；閆志剛等[49]通過(guò)分析各參與方及其信息內(nèi)容，構(gòu)建區(qū)塊鏈信息處理模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)快速檢索功能，保證信息準(zhǔn)確及時(shí)效性，與BIM技術(shù)相融合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)校核功能，提高了各方協(xié)調(diào)效率。融合應(yīng)用區(qū)塊鏈與BIM技術(shù)使眾多參與主體聯(lián)系在一起，解決了信息監(jiān)管、信任、安全、共享等難題，為工程商務(wù)辦公管理體系及工程質(zhì)量管理體制建立提供了新方案。

2.1.2在智慧工地管理平臺(tái)方面的應(yīng)用

BIM集成新一代信息技術(shù)可全面廣泛地管理建筑工地，有效消除各種安全隱患及不穩(wěn)定因素。靈活運(yùn)用“BIM+”技術(shù)開(kāi)發(fā)智慧工地系統(tǒng)、智慧工地管理平臺(tái)更能充分利用工地現(xiàn)場(chǎng)信息，保證各方信息暢通，使工程數(shù)據(jù)價(jià)值得到充分挖掘。同時(shí)，打造智慧工地也是為智慧建造、智慧城市的構(gòu)建奠定基礎(chǔ)。運(yùn)用平臺(tái)化工具可以采集匯聚各方數(shù)據(jù)，保證人員活動(dòng)、機(jī)械運(yùn)作、物資進(jìn)場(chǎng)、施工方法、施工環(huán)境的低碳、精細(xì)與智能化，如建立以BIM+GIS+物聯(lián)網(wǎng)為核心，集成大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧工地系統(tǒng)，借助物聯(lián)網(wǎng)將施工相關(guān)的地理信息數(shù)據(jù)及BIM中施工相關(guān)的工程數(shù)據(jù)搭接在一起，實(shí)現(xiàn)人員、環(huán)境、機(jī)械、物料、工程等管理功能[50]。深度融合以BIM技術(shù)為核心的建造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)，建立帶有感知網(wǎng)絡(luò)搭建、大數(shù)據(jù)分析、輔助管理者決策等功能的智慧建造管理平臺(tái)，對(duì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)進(jìn)行一體化項(xiàng)目協(xié)同管理，實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)集成化、工業(yè)化、智慧化的工程實(shí)踐也已經(jīng)存在。如雄安市民服務(wù)中心項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，形成以BIM技術(shù)為核心的工作鏈，建立以BIM技術(shù)為載體、云技術(shù)為支撐、移動(dòng)端/PC端為應(yīng)用的智慧建造管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)人員、機(jī)械、物料、施工、環(huán)境的信息集成管理，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析輔助管理者決策，實(shí)現(xiàn)各專(zhuān)業(yè)高度協(xié)同、各參與方人員互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目建造過(guò)程的智慧化[51-52]；北京城市副中心的建造過(guò)程為各建設(shè)企業(yè)提高信息化管理做出了示范，該項(xiàng)目基于工程重難點(diǎn)建立以智慧建造為核心理念的管理平臺(tái)，基于建造中遇到的問(wèn)題改進(jìn)進(jìn)度、勞務(wù)、數(shù)據(jù)提取等方面的功能，并開(kāi)發(fā)臨建成本、施工日志、進(jìn)度計(jì)劃、模型資料關(guān)聯(lián)軟件解決技術(shù)問(wèn)題，項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益提升顯著[53]。楊震卿等基于該項(xiàng)目對(duì)工程行業(yè)智慧建造的問(wèn)題及創(chuàng)新點(diǎn)做出分析，提出一系列BIM+智慧建造技術(shù)、管理及工作等智慧建造標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)的工程建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

2.2 在智慧工地實(shí)現(xiàn)功能的對(duì)比

依靠BIM融合信息技術(shù)以智慧工地理念搭建管理平臺(tái)可以為施工中的實(shí)時(shí)管控、數(shù)據(jù)管理、輔助決策等問(wèn)題提供科學(xué)合理的解決方案，為各方參與者提供決策依據(jù)。但具體工程的施工特點(diǎn)各不相同，BIM融合不同信息技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多種不同功能，解決同一施工問(wèn)題的效率與效益也存在差異。是否需要依靠“BIM+”技術(shù)、需要何種技術(shù)實(shí)現(xiàn)何種功能來(lái)解決工程實(shí)際中遇到的問(wèn)題等是在實(shí)際項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中需要考慮的問(wèn)題。依據(jù)目前存在的研究及工程應(yīng)用實(shí)例，分析目前BIM融合信息技術(shù)的研究應(yīng)用進(jìn)展，BIM融合不同信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)的功能對(duì)比如表1所示。

表1 BIM融合不同信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)的功能對(duì)比

3 問(wèn)題與建議

3.1 存在的問(wèn)題

建筑業(yè)信息化發(fā)展已經(jīng)成為一種新常態(tài)，應(yīng)用信息技術(shù)于工程項(xiàng)目中已成為企業(yè)提高核心競(jìng)爭(zhēng)力的必然趨勢(shì)。BIM融合信息技術(shù)為工程項(xiàng)目中人、機(jī)、料、法、環(huán)等方面的工作提供了有效的技術(shù)手段，以智慧工地為理念的管理平臺(tái)為工程項(xiàng)目的建造及行業(yè)的信息化發(fā)展提供了新思路。但在文獻(xiàn)調(diào)研過(guò)程中，通過(guò)歸納BIM融合信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)的功能，發(fā)現(xiàn)目前BIM融合信息技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用仍存在許多不同程度的問(wèn)題，將目前存在的問(wèn)題總結(jié)如下。

1)BIM融合信息技術(shù)融合時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與共享問(wèn)題 在BIM融合信息技術(shù)中涉及多種數(shù)據(jù)格式及編碼方式，直接影響到數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換、海量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定接收、不同網(wǎng)絡(luò)之間的通信等問(wèn)題，而與信息技術(shù)相關(guān)的應(yīng)用軟件交互的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及體系仍不完善，進(jìn)行BIM融合信息技術(shù)的應(yīng)用需要的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)、編碼標(biāo)準(zhǔn)、插件接口及穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)葐?wèn)題有待深入研究。

2)BIM融合信息技術(shù)在實(shí)踐中探索性不足 智慧工地的建立需要新技術(shù)的不斷應(yīng)用實(shí)踐，人工智能包含遺傳、粒子群、蟻群、模擬退火等多種算法，算法選擇及改進(jìn)會(huì)對(duì)應(yīng)用效果產(chǎn)生較大影響；區(qū)塊鏈應(yīng)用了密碼學(xué)技術(shù)且融合了高度密集的算法，在信息采集存儲(chǔ)效率與安全方面仍可提高；自動(dòng)化及機(jī)器人的應(yīng)用也并不多見(jiàn)于現(xiàn)代施工工地中，對(duì)在施工工地中的機(jī)器人應(yīng)用的控制算法、系統(tǒng)研究、平臺(tái)管理也需要不斷實(shí)踐。

3)BIM融合多項(xiàng)信息技術(shù)的應(yīng)用無(wú)指標(biāo)化 BIM融合信息技術(shù)解決同一問(wèn)題所融合的技術(shù)路徑及種類(lèi)有很多種，對(duì)各項(xiàng)技術(shù)融合后方案的技術(shù)及效益評(píng)估研究相對(duì)較少。在建立以“BIM+”為核心的智慧工地及智慧建造管理平臺(tái)過(guò)程中，BIM融合信息技術(shù)并未形成具體的技術(shù)體系，開(kāi)發(fā)的管理平臺(tái)智慧程度各有不同，多項(xiàng)信息技術(shù)融合的理論研究還未實(shí)踐，對(duì)智慧工地及智慧建造管理平臺(tái)的效益評(píng)估、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工作標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用等級(jí)、系統(tǒng)升級(jí)也有待于完善。

3.2 相關(guān)建議

針對(duì)目前的研究應(yīng)用情況及總結(jié)的問(wèn)題，提出以下相關(guān)建議。

1)統(tǒng)一數(shù)據(jù)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用穩(wěn)定高效的網(wǎng)絡(luò)通信方式 工程數(shù)據(jù)的采集存儲(chǔ)、不同格式數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一關(guān)系到數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用。采用先進(jìn)傳感設(shè)備、計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備及5G技術(shù)可保證數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)姆€(wěn)定及精確，同時(shí)，智慧工地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)容量也可以逐漸采用5G支持的云存儲(chǔ)模式擴(kuò)充容量，以支持后續(xù)的數(shù)據(jù)計(jì)算與分析，數(shù)據(jù)格式的匯入?yún)R出及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一可以以IFC標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一管理，在不斷的工程實(shí)踐中逐步建立相關(guān)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換插件與接口，建立BIM融合信息技術(shù)交互的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，最大限度地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

2)加強(qiáng)BIM融合信息技術(shù)的實(shí)踐，不斷進(jìn)行探索與創(chuàng)新 大數(shù)據(jù)對(duì)施工生產(chǎn)方式、企業(yè)管理方式的轉(zhuǎn)變起著至關(guān)重要的作用，施工企業(yè)建立大數(shù)據(jù)體系并不斷升級(jí)優(yōu)化，融合人工智能算法及其他信息技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)的挖掘分析及可視化，為領(lǐng)導(dǎo)者提供決策依據(jù)。企業(yè)應(yīng)依據(jù)實(shí)際情況與研發(fā)單位合作，嘗試算法改進(jìn)，解決局部收斂問(wèn)題，加快收斂速度，實(shí)現(xiàn)工程資源的最優(yōu)調(diào)度等實(shí)際問(wèn)題。企業(yè)要看清未來(lái)發(fā)展形勢(shì)，逐漸應(yīng)用自動(dòng)化及機(jī)器人技術(shù)，解決施工中可替代的勞動(dòng)力問(wèn)題，為企業(yè)轉(zhuǎn)型做探索。

3)建立智慧工地體系，不斷優(yōu)化建造管理平臺(tái) 建筑業(yè)實(shí)現(xiàn)智慧工地及智慧建造應(yīng)加強(qiáng)多項(xiàng)信息技術(shù)的融合應(yīng)用，明確各技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)，充分利用信息技術(shù)，將理論研究付諸于實(shí)踐，在技術(shù)利用過(guò)程中聯(lián)合研發(fā)單位不斷優(yōu)化融合技術(shù)，明確各技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，注重分析融合技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)及效益對(duì)比。在形成企業(yè)技術(shù)體系后，建立以BIM融合信息技術(shù)為核心的智慧工地標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)技術(shù)、施工、平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制定，為后續(xù)項(xiàng)目施工提供參考依據(jù)，為行業(yè)發(fā)展起到示范作用。

4 結(jié)語(yǔ)

基于“BIM+”的智慧工地可顯著提升企業(yè)管理決策水平及綜合效益，BIM融合信息技術(shù)可以有效解決施工材料、施工測(cè)量、竣工驗(yàn)收、工地管理等問(wèn)題，使人、機(jī)、料、法、環(huán)等環(huán)節(jié)的運(yùn)作更加智慧化。

1)依據(jù)BIM技術(shù)、BIM+智慧工地相關(guān)文獻(xiàn)的調(diào)研，分析了BIM技術(shù)在建筑工地的應(yīng)用情況及BIM技術(shù)在解決施工問(wèn)題時(shí)功能單一的缺陷，綜述了BIM融合信息技術(shù)在智慧工地中的成功應(yīng)用及相關(guān)研究進(jìn)展。

2)對(duì)BIM融合不同信息技術(shù)在智慧工地中發(fā)揮的不同功能進(jìn)行歸納總結(jié)，探討B(tài)IM融合信息技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題，并提出針對(duì)性意見(jiàn)，進(jìn)而展望未來(lái)發(fā)展方向。

BIM融合信息技術(shù)在智慧工地中的應(yīng)用與研究已經(jīng)取得了一些成果，但發(fā)展總體上仍處于探索階段，面臨著許多問(wèn)題與挑戰(zhàn)。若能解決提出的問(wèn)題并不斷優(yōu)化，BIM融合信息技術(shù)將在建造過(guò)程中取得更多成果，極大地推動(dòng)智慧建造的實(shí)現(xiàn)進(jìn)程。