基于BIM的鐵路站房工程精細(xì)化管理平臺(tái)構(gòu)建

楊佳，饒俊輝

（1.天津市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，天津 300074；2.天津市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院有限公司，天津 300100）

鐵路站房工程建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)越來越復(fù)雜，對(duì)建設(shè)的要求越來越高；而在建設(shè)過程中隨著項(xiàng)目的不斷推進(jìn)，建設(shè)方的使用需求會(huì)發(fā)生很多的變化，這些變化受時(shí)間、接口、質(zhì)量、效果等多方面因素的制約，技術(shù)管理僅靠二維數(shù)據(jù)難以滿足現(xiàn)代復(fù)雜鐵路站房工程的精細(xì)化管理需求。建立以BIM(建筑信息模型Building Information Modeling)為依托的管理平臺(tái)，是對(duì)重難點(diǎn)工程實(shí)現(xiàn)建設(shè)施工過程的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化管理的必然選擇[1]。

1 精細(xì)化管理平臺(tái)概述

1.1 內(nèi)涵

基于BIM的鐵路站房工程精細(xì)化管理平臺(tái)是對(duì)BIM和鐵路站房工程信息化發(fā)展的研究，重點(diǎn)開展了建模技術(shù)、可視化交互仿真、桿件優(yōu)化技術(shù)和表皮參數(shù)化等鐵路站房工程信息模型研究，奠定平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的理論基礎(chǔ)[2]。在鐵路站房工程管理中，將BIM融入規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和交付的全流程管理，通過搭建鐵路站房工程信息模型，將鐵路站房工程各組成部分以模型數(shù)據(jù)的形式進(jìn)行呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)多專業(yè)的數(shù)據(jù)共享、傳遞、協(xié)同。

1.2 價(jià)值

基于BIM的鐵路站房工程管理平臺(tái)將建設(shè)中的各種要素信息進(jìn)行整合，以BIM為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了鐵路施工管理平臺(tái)模型和基礎(chǔ)架構(gòu)，搭建了鐵路站房工程施工管理、工程管理、監(jiān)督管理的多層次全流程的協(xié)同管理架構(gòu)。以BIM作為工程的信息接口，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)施工管理、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)參數(shù)化、非線性建筑表皮參數(shù)化、管線點(diǎn)位前置模擬可視化等功能。實(shí)現(xiàn)了鐵路站房工程各專業(yè)的信息互聯(lián)互通，施工全流程的深度交互和質(zhì)量保障。

2 精細(xì)化管理平臺(tái)的組織體系

建立鐵路站房工程BIM信息模型并在各階段對(duì)模型附加各類信息，通過對(duì)項(xiàng)目信息進(jìn)行高效采集、存儲(chǔ)、傳輸、檢索、處理、計(jì)算等，提高項(xiàng)目管理效率，從而為全過程內(nèi)的進(jìn)度、質(zhì)量、安全、成本、合同等精細(xì)化管理提供服務(wù)[3]，充分體現(xiàn)出信息整合和利用能力。

1）基于數(shù)據(jù)化施工管理工作流程的數(shù)據(jù)信息，搭建相關(guān)工程建造三維數(shù)字化信息模型標(biāo)準(zhǔn)。

2）在保證協(xié)調(diào)性、一致性和可計(jì)算性的前提條件下，實(shí)現(xiàn)集成站房建設(shè)、施工過程中的各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型。

3）現(xiàn)代鐵路站房設(shè)計(jì)手法大多為高寬大的簡(jiǎn)約通透建筑空間，采用鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架體系。這種大跨度項(xiàng)目的精細(xì)化管理對(duì)結(jié)構(gòu)體系構(gòu)件的尺度、截面形狀提出了更高要求，通過參數(shù)化模型的建立，形成實(shí)體模型，所有類型構(gòu)件的自適應(yīng)族形成可調(diào)用的參數(shù)化族數(shù)據(jù)庫(kù)；除內(nèi)部空間桿件外，對(duì)不規(guī)則外表皮曲面也可找出有理曲面，精細(xì)化定制來控制成本。

3 精細(xì)化管理平臺(tái)功能應(yīng)用

3.1 主要功能

BIM作為載體的工程項(xiàng)目管理，實(shí)現(xiàn)工程進(jìn)度、材料、設(shè)備、人力、成本、場(chǎng)地布置的動(dòng)態(tài)集成管理，實(shí)施建造過程的可視化仿真、風(fēng)險(xiǎn)可視化管控以及鐵路站房工程建設(shè)項(xiàng)目施工階段的精細(xì)化管理[4]。管理平臺(tái)的功能應(yīng)用包括：進(jìn)度、質(zhì)量、安全、投資管、技術(shù)、物料、生產(chǎn)、資料等方面。

1）進(jìn)度管理：對(duì)項(xiàng)目工程施工進(jìn)度進(jìn)行任務(wù)分解，合理安排施工進(jìn)度計(jì)劃，通過碰撞檢查和施工模擬等操作快速發(fā)現(xiàn)潛在問題，從而進(jìn)行有效的協(xié)同管理和信息共享。

2）質(zhì)量管理：對(duì)工程復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的還原，保證節(jié)點(diǎn)施工的準(zhǔn)確性。

3）安全管理：準(zhǔn)確識(shí)別施工中的危險(xiǎn)源，創(chuàng)建靜態(tài)、動(dòng)態(tài)化的分析模型以及檢查模型，提出系統(tǒng)化的安全管理措施，改善安全體系中的內(nèi)容和元素；采用可視化管理系統(tǒng)可智能化監(jiān)控施工狀況、安全管理狀態(tài)，對(duì)比分析安全標(biāo)準(zhǔn)、安全管理狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)問題要做出相應(yīng)的調(diào)整。

4）投資管理：通過模型信息推算理論工程量來指導(dǎo)材料、人工、機(jī)械等所需數(shù)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際用量，合同工程量，費(fèi)用的動(dòng)態(tài)管理。

5）技術(shù)管理：技術(shù)交底、文案管理均以平臺(tái)為載體，同時(shí)實(shí)現(xiàn)建設(shè)方、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位設(shè)計(jì)變更管理。

6）物料管理：對(duì)物資清單、原材料進(jìn)出場(chǎng)、庫(kù)存驗(yàn)收進(jìn)行可視化、數(shù)字化管控，實(shí)現(xiàn)物資采購(gòu)、進(jìn)場(chǎng)、使用消耗和施工單位的可追溯管理。

7）生產(chǎn)管理：對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的勞動(dòng)力、機(jī)械數(shù)量、材料數(shù)量等進(jìn)行平臺(tái)錄入并關(guān)聯(lián)進(jìn)度計(jì)劃和工程量，通過準(zhǔn)確獲取工程數(shù)據(jù)保障施工階段精細(xì)的人工、機(jī)械、物料統(tǒng)籌安排。

8）資料管理：將技術(shù)資料、測(cè)量資料、質(zhì)量資料、安全資料進(jìn)行整理并及時(shí)上傳至項(xiàng)目管理平臺(tái)資料模塊，便于資料的管理。包括設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、施工過程控制數(shù)據(jù)、各類驗(yàn)收數(shù)據(jù)、相關(guān)材料及構(gòu)配件廠家及質(zhì)量證明文件、主要材料及構(gòu)配件復(fù)試情況等。

3.2 精細(xì)化管理重點(diǎn)

1）構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化和參數(shù)化的精細(xì)化管理。鐵路站房構(gòu)件復(fù)雜多樣，需要制定三維數(shù)字信息模型的搭建標(biāo)準(zhǔn)。在保證協(xié)調(diào)性、一致性和可計(jì)算性的前提條件下，通過制定模型構(gòu)件命名原則、模型構(gòu)件創(chuàng)建原則、模型基本創(chuàng)建要求，實(shí)現(xiàn)集成構(gòu)件全部信息的標(biāo)準(zhǔn)化，通過建立一套標(biāo)準(zhǔn)的自適應(yīng)構(gòu)建族和數(shù)據(jù)庫(kù)生成三維實(shí)體模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)于構(gòu)件的精細(xì)化管理。例如：在鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架參數(shù)化建模中，通過創(chuàng)建Revit自適應(yīng)構(gòu)件族，形成可調(diào)用的參數(shù)化族數(shù)據(jù)庫(kù)；提取設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)，記錄節(jié)點(diǎn)信息，對(duì)各節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系進(jìn)行判定，匯總生成節(jié)點(diǎn)excel建模數(shù)據(jù)庫(kù)；利用Dynamo的“Excel.Read From File”節(jié)點(diǎn)進(jìn)行路徑瀏覽，讀取excel建模數(shù)據(jù)庫(kù)，通過節(jié)點(diǎn)編程程序運(yùn)算，生成空間結(jié)構(gòu)形狀，然后調(diào)用自適應(yīng)族數(shù)據(jù)庫(kù)，轉(zhuǎn)化生成鋼網(wǎng)架三維實(shí)體模型[5]。在曲面幕墻參數(shù)化建模中，通過BIM參數(shù)化技術(shù)，可以將原有不合理形體進(jìn)行有理化，找到最近似原有不規(guī)則雙曲面的有理曲面，從而給結(jié)構(gòu)安裝提供巨大便利性。最終使施工企業(yè)可以有效控制幕墻成本、節(jié)約投入，保障安裝質(zhì)量，提高施工效率。

2）施工質(zhì)量精細(xì)化管理。依據(jù)開工前的施工圖建模，進(jìn)行模型碰撞檢查，統(tǒng)計(jì)圖紙中的沖突與矛盾并提出碰撞報(bào)告，利用BIM系統(tǒng)提前做好綜合管線排布，對(duì)大型機(jī)電設(shè)備安裝采用BIM進(jìn)行模擬安裝方案，明確安裝先后順序。在建模時(shí)對(duì)模型中每個(gè)構(gòu)件進(jìn)行分類和信息描述，將結(jié)構(gòu)、建筑、機(jī)電（分電氣、給排水、暖通等專業(yè)分系統(tǒng)建立）、裝修分開，依據(jù)制定的搭建標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行構(gòu)件的建模并對(duì)內(nèi)裝修和機(jī)電安裝進(jìn)行重點(diǎn)細(xì)化，在建模過程中設(shè)置族文件，確保建模的準(zhǔn)確性和高效使用。在施工準(zhǔn)備階段，通過構(gòu)件模型的碰撞檢查對(duì)碰撞點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)管線設(shè)施布局和施工工序進(jìn)行統(tǒng)籌，不僅便于后續(xù)工程施工的順利進(jìn)行，提高施工管理效率，還能通過對(duì)施工材料信息的獲取，為后續(xù)資源的控制提供參考依據(jù)。各施工單位基于BIM模型進(jìn)行技術(shù)銜接，優(yōu)化了不同專項(xiàng)工程的溝通協(xié)調(diào)。

3）施工進(jìn)度精細(xì)化管理。主要體現(xiàn)在BIM動(dòng)態(tài)施工組織管理和進(jìn)度模擬、施工過程信息參數(shù)化管理和施工流程標(biāo)準(zhǔn)化管理3方面。施工組織管理是對(duì)施工進(jìn)度的動(dòng)態(tài)變化和施工流程進(jìn)行反饋；施工進(jìn)度模擬則是施工方案的模擬和施工節(jié)點(diǎn)工序的模擬；施工過程信息參數(shù)化管理是基于BIM協(xié)同平臺(tái)，通過參數(shù)化編程建立模型結(jié)構(gòu)構(gòu)件和管線構(gòu)件的信息接口，對(duì)BIM成果和各單位意見信息進(jìn)行匯總和及時(shí)共享。

4）施工安全精細(xì)化管理。利用RFID實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，采用無線射頻RFID技術(shù)，在作業(yè)人員安全帽內(nèi)加裝預(yù)載人員身份信息的RFID芯片，在施工現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)感應(yīng)傳感器并與現(xiàn)場(chǎng)虹膜系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，對(duì)進(jìn)場(chǎng)作業(yè)人員進(jìn)行進(jìn)退場(chǎng)考勤登記及資質(zhì)認(rèn)定，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)區(qū)域作業(yè)工種及人數(shù)上傳至智能云平臺(tái)系統(tǒng)[6]，輔助項(xiàng)目日常工種用工統(tǒng)計(jì)并自動(dòng)列入施工日?qǐng)?bào)表，結(jié)合勞動(dòng)力曲線、施工進(jìn)度等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可實(shí)現(xiàn)勞務(wù)人員考勤、工作面勞動(dòng)力監(jiān)督、工作面工種管控、勞動(dòng)力分析調(diào)配。見圖1。

圖1 質(zhì)量安全監(jiān)督

4 結(jié)語(yǔ)

圍繞基于BIM的鐵路站房工程全過程精細(xì)化管理及平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)開展相關(guān)研究工作，對(duì)工程中構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化和參數(shù)化、施工質(zhì)量、施工進(jìn)度、施工安全如何實(shí)現(xiàn)平臺(tái)精細(xì)化管理進(jìn)行論述，在實(shí)施中通過BIM模型科學(xué)、合理的組織網(wǎng)架施工，對(duì)過程模擬還原、信息整合共享來實(shí)現(xiàn)施工質(zhì)量、進(jìn)度、安全等全方位的精細(xì)化管理，實(shí)現(xiàn)節(jié)約項(xiàng)目成本、把控施工進(jìn)度、提高施工效率的綜合管理。未來在面對(duì)鐵路站房工程精細(xì)化管理帶來的種種挑戰(zhàn)，需進(jìn)一步推進(jìn)BIM技術(shù)管理平臺(tái)的搭建，與人工智能、云計(jì)算、數(shù)字孿生等技術(shù)結(jié)合，豐富完善基于BIM技術(shù)平臺(tái)的管理接口，從而構(gòu)建完備的精細(xì)化管理平臺(tái)，促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展。