可視化技術(shù)在施工中的應(yīng)用

周楊柳，馬志存，楊亞婷，劉廣杰

(長春工程學(xué)院，長春 130012)

1 行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

建筑業(yè)是從事土木工程、房屋建設(shè)、設(shè)備安裝及工程勘察設(shè)計的行業(yè)，其產(chǎn)品是各種工廠、礦井、鐵路、橋梁、港口、道路、管線、住宅及公共設(shè)施等建筑物、構(gòu)筑物和設(shè)施。基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、房屋建設(shè)、裝飾裝修和園林工程是建筑業(yè)的四大板塊。建筑業(yè)對經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的推動作用，其地位舉足輕重，與人們的生活息息相關(guān)，是人們生活重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。近年來，建筑業(yè)逐步由傳統(tǒng)施工向著數(shù)字智能化施工方向轉(zhuǎn)變，其中，BIM技術(shù)應(yīng)用十分廣泛。利用BIM軟件進(jìn)行可視化施工驗(yàn)收，可以有效、精準(zhǔn)地指導(dǎo)工程順利完成，提高工程驗(yàn)收質(zhì)量，其將會成為未來建筑業(yè)的重要發(fā)展趨勢。目前，建筑施工中存在著一些弊端，需要對施工模式進(jìn)行改革?？梢暬夹g(shù)在施工中具有優(yōu)越性，將可視化融入傳統(tǒng)施工，可對施工現(xiàn)場進(jìn)行統(tǒng)籌管理，更精準(zhǔn)地把控施工進(jìn)度，是提升工程質(zhì)量的有效方法。

從施工組織來說，將可視化應(yīng)用于實(shí)際工程中，能有效提升勞動效率和信息傳遞的及時性，強(qiáng)化工作中的有效溝通，有利于構(gòu)筑其建筑組織框架。將模型可視化可以使其更加簡單易懂，無論是施工單位還是建設(shè)單位都可以直觀進(jìn)行決策與分析，能很快地達(dá)到一定的契合度，提高雙方工作效率，形成合作雙贏的局面。

從建筑造價來說，實(shí)現(xiàn)建筑實(shí)施的可視化，將工程進(jìn)度與成本信息進(jìn)行三維立體化更新，可實(shí)時體現(xiàn)總成本信息、工程進(jìn)度款審批、增減后價格審核、竣工結(jié)算效率等情況，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度將有大幅度提升。推進(jìn)在建工程的量價雙向輔助管理，可實(shí)時精準(zhǔn)完成成本預(yù)估，為招投標(biāo)工作打好基礎(chǔ)，提供有利的數(shù)據(jù)支持，在利潤和風(fēng)險之間找到平衡點(diǎn)，做到了低風(fēng)險、高回報，進(jìn)一步加強(qiáng)項目工程造價的整體水平。

從管理層實(shí)施分層分區(qū)計劃來說，可視化技術(shù)提供了清晰、直觀的整體工程實(shí)時動態(tài)，為進(jìn)行針對性的動態(tài)管理提供了極大便利，資源得到了更合理的分配，營造了一個更好的工程環(huán)境，有利于接收外部資源。

從時代發(fā)展大背景來看，信息化、智能化技術(shù)改變了人們的日常生活，推動建筑施工的智能化發(fā)展，可使工程管理以人為核心，形成發(fā)散式綜合管理程序，促進(jìn)綠色工程項目的可持續(xù)發(fā)展。

國內(nèi)大多采用BIM技術(shù)進(jìn)行可視化設(shè)計和可視化施工交底，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑工程設(shè)計的可視化發(fā)展，促進(jìn)設(shè)計水平的提升，有效指導(dǎo)工程施工和建設(shè)，有利于提升建筑工程質(zhì)量?！督ㄖI(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》指出，BIM應(yīng)用將成為我國建筑工程行業(yè)未來發(fā)展的重要方向。

與二維的CAD制圖相比，BIM技術(shù)采用三維模型結(jié)構(gòu)，在設(shè)計、施工階段的可視化方面更為出色，可減少設(shè)計與施工誤差，降低施工損失。BIM技術(shù)能夠更好地協(xié)調(diào)多方數(shù)據(jù)溝通，在設(shè)計環(huán)節(jié)進(jìn)行管線、機(jī)電、結(jié)構(gòu)等部分的模塊碰撞，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的錯誤，優(yōu)化模塊交互。BIM技術(shù)具有模擬性高和連貫性好的優(yōu)勢，可以貫穿建筑生命周期，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息積累、共享，提高行業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營效率。BIM技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了施工管理的可視化，使施工效率大大提高，施工質(zhì)量與安全得到了有力保障，在很大程度上降低了建筑施工成本，為建筑施工管理提供了便捷高效的技術(shù)支持。

將可視化運(yùn)用到工程項目中，不僅是現(xiàn)代化發(fā)展的產(chǎn)物，更是人們對工程項目管理的要求，在勞動力分配、建筑材料消耗、結(jié)算工期等方面都能達(dá)到預(yù)期效果。應(yīng)靈活運(yùn)用此技術(shù)，將可視化理念融入施工過程的方方面面，賦予可視化管理更重要的價值。

2 傳統(tǒng)施工中存在的問題

2.1 勞動力問題

據(jù)統(tǒng)計，我國建筑業(yè)的勞動力達(dá)3 100萬人，其中大多來自農(nóng)村家庭的富余勞動力。建筑施工存在作業(yè)勞動強(qiáng)度大、社會保障不到位、工種本身危險系數(shù)高、工作環(huán)境條件差等問題，且建筑施工工期較長，工作流程復(fù)雜，越來越多的年輕勞動力不再選擇這個行業(yè)，故而，勞動力流失十分嚴(yán)重，已逐漸出現(xiàn)了年齡斷層現(xiàn)象。信息化發(fā)展日益加快，行業(yè)對于勞動者的要求也在不斷提高，要求其具有技術(shù)性、專業(yè)性、學(xué)歷、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等。而勞動力老齡化趨勢嚴(yán)重，人們接受新鮮事物的能力、學(xué)習(xí)新技能與知識的能力變?nèi)酰瑢?dǎo)致在短時間內(nèi)工人與先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備無法形成默契的配合，令整體工作效率大幅度降低，導(dǎo)致施工進(jìn)度延誤。

可視化工程驗(yàn)收通過三維立體化的建筑規(guī)范演示，可以讓工人們更直觀清晰地了解規(guī)范化施工的工藝流程，實(shí)現(xiàn)工程師與作業(yè)人員的信息同步，不僅提升了工程效率，工程竣工質(zhì)量也將大幅度提高，建筑物安全系數(shù)得到了有效提升。

2.2 施工現(xiàn)場管理問題

大型工程施工程序復(fù)雜，為了設(shè)計與美感，往往不是單純的某種結(jié)構(gòu)，而是采用混合結(jié)構(gòu)建造，各分項工程現(xiàn)場管理難度較大。如果有一些占地面積較大的工程項目，管理者很難實(shí)時觀察到建造具體情況，只能通過現(xiàn)場走訪和觀看圖紙的方式來檢查項目，導(dǎo)致數(shù)據(jù)信息滯后。此類問題在可視化工程驗(yàn)收中能夠得到很好的解決，現(xiàn)場的實(shí)時數(shù)據(jù)可以通過可視化驗(yàn)收來動態(tài)展現(xiàn)，能讓管理者掌握最新的現(xiàn)場數(shù)據(jù)資料，更合理地安排施工進(jìn)度計劃，完成人員管理分配。

2.3 紙質(zhì)竣工驗(yàn)收規(guī)范問題

紙質(zhì)驗(yàn)收信息存儲方式落后。紙質(zhì)版驗(yàn)收規(guī)范依托的是文字與紙張，隨著信息化數(shù)字時代的發(fā)展，大數(shù)據(jù)信息化交流已成為人們生活的重要組成方式。BIM技術(shù)應(yīng)用是建筑行業(yè)未來發(fā)展的重要方向，基于BIM技術(shù)的可視化驗(yàn)可滿足行業(yè)需求，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新與實(shí)用性的平衡。

紙質(zhì)驗(yàn)收文字不易修改。紙質(zhì)版規(guī)范中的文字、圖片很難修改，若出現(xiàn)打印錯誤或規(guī)范更新，其驗(yàn)收內(nèi)容不易刪除與修改。如果紙質(zhì)版規(guī)范中出現(xiàn)錯誤，將造成施工驗(yàn)收人員的錯誤理解，導(dǎo)致施工隱患。若要進(jìn)行更改，則需要花費(fèi)大量時間才能落實(shí)到驗(yàn)收工作中，大大延誤了工作進(jìn)度，無法實(shí)現(xiàn)人力資源的合理配置，不便于施工驗(yàn)收。

紙質(zhì)驗(yàn)收信息更新不及時。建筑行業(yè)瞬息萬變，若驗(yàn)收規(guī)范發(fā)生變動，紙質(zhì)化的規(guī)范很難及時更新。紙質(zhì)版更改后，需花費(fèi)時間、資金印刷，大大耽誤了施工進(jìn)度，驗(yàn)收及工人無法第一時間掌握信息，導(dǎo)致施工滯后與延長，降低了工作效率，造成人員、資源、時間的浪費(fèi)。

紙質(zhì)驗(yàn)收容易造成理解的偏差。傳統(tǒng)施工中，驗(yàn)收人員只能通過紙張、文字、圖片來進(jìn)行施工驗(yàn)收，容易出現(xiàn)偏差，形成不同的理解，造成潛在風(fēng)險。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)中多為學(xué)術(shù)性的專有名詞，一般工人無法真正理解工藝構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)，施工進(jìn)度無法達(dá)到預(yù)期，甚至造成構(gòu)建物的質(zhì)量隱患。紙質(zhì)驗(yàn)收規(guī)范無法方便快捷地令工人理解工藝流程及標(biāo)準(zhǔn)，或理解不夠準(zhǔn)確，容易造成潛在隱患。

3 可視化驗(yàn)收的優(yōu)點(diǎn)

3.1 準(zhǔn)確性

傳統(tǒng)紙質(zhì)驗(yàn)收規(guī)范用文字、圖片將驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)展示出來，但無法直觀準(zhǔn)確地展示出施工工藝驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)?；贐IM技術(shù)的可視化驗(yàn)收規(guī)范不受時間和空間限制，不受地點(diǎn)和人員限制，可及時更新驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，大大提高了驗(yàn)收程序的準(zhǔn)確性與及時性，解決了工人或業(yè)主不懂專業(yè)知識無法準(zhǔn)確理解及驗(yàn)收工藝的問題，加快了施工效率。

3.2 多樣性

傳統(tǒng)紙質(zhì)驗(yàn)收規(guī)范僅依托于文字與圖片描述，沒有多樣的學(xué)習(xí)及體驗(yàn)方式，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)較為復(fù)雜，對人員有一定要求?；贐IM技術(shù)的可視化驗(yàn)收規(guī)范改變了驗(yàn)收規(guī)范的單一性，將文字、圖片轉(zhuǎn)變?yōu)椴僮餍詮?qiáng)、理解性強(qiáng)的3D動畫，利用圖、文、聲、像并茂的信息化技術(shù)，將枯燥的施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)生動形象地展現(xiàn)出來，實(shí)現(xiàn)了文字、圖片的可視化。

3.3 及時性

紙質(zhì)驗(yàn)收規(guī)范在驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生變更時，無法及時做到更新與印刷，降低了施工驗(yàn)收效率，不能使驗(yàn)收人員第一時間了解標(biāo)準(zhǔn)的更新，造成資源浪費(fèi)?；贐IM技術(shù)的可視化驗(yàn)收緊跟行業(yè)發(fā)展，在驗(yàn)收規(guī)范發(fā)生變動或更改時，能夠第一時間更新數(shù)據(jù)庫，將最新的施工程序及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)更新完成，將其提供給驗(yàn)收人員，提高了施工驗(yàn)收效率。

3.4 理解性

可視化驗(yàn)收利用3D技術(shù)呈現(xiàn)出驗(yàn)收結(jié)果，利于驗(yàn)收人員、建造工人、業(yè)主對其的理解。紙質(zhì)驗(yàn)收規(guī)范對人員理解能力有較高要求，現(xiàn)場工人對工藝流程及標(biāo)準(zhǔn)可能會出現(xiàn)錯誤理解，可視化利用BIM技術(shù)，將驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)用3D技術(shù)展現(xiàn)出來，用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的流程對施工工藝及標(biāo)準(zhǔn)做全方面的展示，更加高效、便捷，滿足了施工驗(yàn)收要求，能夠更好地完成標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)現(xiàn)的統(tǒng)一。

4 工程實(shí)例應(yīng)用

4.1 可視化施工的應(yīng)用要點(diǎn)

強(qiáng)化設(shè)計過程的可視化。設(shè)計過程應(yīng)有意識地進(jìn)行模型可視化，對工程細(xì)部構(gòu)建、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)等都要盡可能地運(yùn)用可視化技術(shù)，與現(xiàn)場還原度達(dá)到一致，大大提高后期施工效率。

施工組織過程中的可視化。在進(jìn)行施工組織方案設(shè)計時，應(yīng)將BIM技術(shù)融合進(jìn)去，更直觀立體地進(jìn)行方案編制，模擬進(jìn)程展示，保證項目的可行性。

復(fù)雜工序的可視化。對于個別復(fù)雜的施工過程，要進(jìn)行可視化的三維模型還原，如其鋼筋的搭建和配筋是否合理，找到有效的解決方案，提升工程質(zhì)量。

建筑內(nèi)管線碰撞的可視化?？梢酝ㄟ^BIM軟件來進(jìn)行管線的調(diào)整與避讓，在工程項目開工前及時發(fā)現(xiàn)問題，節(jié)約工程建造成本。

4.2 工程實(shí)例分析

以工程實(shí)例進(jìn)行工程可視化分析，以墻面抹灰工程為例，要列出其施工工藝流程，利用睿格致軟件進(jìn)行施工工藝過程的動畫處理，完成工程的可視化轉(zhuǎn)換。

圖1 施工工藝過程的動畫處理Fig.1 Animation processing of construction technology process

可視化可令實(shí)際施工變得更加準(zhǔn)確、合理。應(yīng)加強(qiáng)可視化技術(shù)在施工中的應(yīng)用，不斷提升施工效率和質(zhì)量。