BIM和大數(shù)據(jù)技術(shù)在建筑工程質(zhì)量管理中的應(yīng)用

文／李敬春 廣東科能工程管理有限公司 廣東廣州 510507

引言：

近年來，受到市場經(jīng)濟以及國內(nèi)外發(fā)展形勢的影響，建筑業(yè)逐步進入增速放緩發(fā)展階段。在新時期背景中，建筑企業(yè)必須立足于新時期建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，追求質(zhì)量效益型集約發(fā)展。然而結(jié)合實際情況來看，受到傳統(tǒng)粗放型管理模式以及管理理念的制約影響，導(dǎo)致建筑企業(yè)在質(zhì)量管理以及工作方式上難以實現(xiàn)創(chuàng)新突破，在實現(xiàn)質(zhì)量效益型集約發(fā)展過程中受到了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[1]。目前，為消除傳統(tǒng)粗放型管理模式帶來的弊端影響，建筑企業(yè)有必要結(jié)合新技術(shù)以及新理念發(fā)展方向，對傳統(tǒng)粗放型管理模式以及技術(shù)內(nèi)容進行轉(zhuǎn)型升級。其中，BIM與大數(shù)據(jù)等建筑信息化技術(shù)的推廣與應(yīng)用無疑是對建筑傳統(tǒng)粗放型管理模式帶來了嚴(yán)重沖擊。主要原因是建筑信息化技術(shù)所具備的信息化、智能化以及自動化管理功能在很大程度上可以對傳統(tǒng)粗放型管理模式所存在的效率低下、精細(xì)化管理效果不強等問題進行重點解決，是新時期提高建筑產(chǎn)品質(zhì)量安全以及滿足業(yè)主需求的重要手段，值得推廣與應(yīng)用。

1、BIM和大數(shù)據(jù)技術(shù)內(nèi)容及功能特點分析

1.1 BIM技術(shù)內(nèi)容及功能特點

BIM技術(shù)可以理解為建筑信息模型，主要通過集成使用工程項目各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)科學(xué)構(gòu)建建筑模型。并通過利用數(shù)字信息仿真技術(shù)對建筑物所具有的真實信息進行全過程模擬分析，根據(jù)分析反饋結(jié)果對當(dāng)前工程項目建造流程等相關(guān)要素內(nèi)容進行妥善管理。區(qū)別于一般的技術(shù)手段，BIM技術(shù)功能特點相對突出，具體表現(xiàn)在以下方面：

1.1.1 可視化

可視化基本上可以視為BIM技術(shù)的重要功能表現(xiàn)，主要通過構(gòu)建三維立體模式形式實現(xiàn)工程構(gòu)件或者實物進行真實展示。其中，可以真實展示出構(gòu)件屬性以及規(guī)則信息?？陀^來講，BIM模型所展示的成果與建設(shè)工程空間尺寸可保持一致。一般來說，在模型預(yù)制的設(shè)計精度范圍內(nèi)，可以將設(shè)計缺陷暴露出來，讓設(shè)計人員提前明確設(shè)計短板問題，并采取針對性措施加以應(yīng)對。結(jié)合當(dāng)前應(yīng)用情況來看，相關(guān)人員可通過利用BIM技術(shù)的可視化功能特點及時發(fā)現(xiàn)并解決施工作業(yè)期間可能出現(xiàn)的問題，實現(xiàn)對建設(shè)項目全生命周期的可視化質(zhì)量管理[2]。

1.1.2 協(xié)調(diào)性

對于工程項目施工建設(shè)活動而言，各方主體單位需要保持良好的協(xié)調(diào)配合關(guān)系，能夠重點針對施工建設(shè)痛點問題以及重難點問題進行妥善處理。然而結(jié)合以往的管理經(jīng)驗來看，業(yè)主、設(shè)計單位以及施工單位等各利益相關(guān)方一般多采取點對點的低效率溝通方式，無法重點針對施工細(xì)節(jié)問題以及重難點問題進行及時處理。而通過利用BIM協(xié)作平臺各參與方可針對工程建設(shè)重難點問題進行溝通交流，如可以結(jié)合三維模型構(gòu)建情況以及運行情況對各專業(yè)系統(tǒng)間存在的問題進行及時處理，實現(xiàn)信息共建共享功能目標(biāo)。

1.1.3 模擬性

利用BIM技術(shù)的模擬性特征優(yōu)勢，基本可以實現(xiàn)對建設(shè)工程項目全生命周期流程的模擬操作與研究分析。例如，在前期規(guī)劃設(shè)計階段，設(shè)計人員可通過利用BIM相關(guān)軟件實現(xiàn)對工程實體模型的科學(xué)構(gòu)建以及模擬分析。期間，設(shè)計人員可以對真實狀態(tài)中存在的事物進行操作模擬分析，根據(jù)分析反饋情況，對施工建設(shè)活動可能存在的風(fēng)險問題進行提前識別與應(yīng)對處理。同時，設(shè)計人員可通過利用4D施工模擬優(yōu)勢對管線復(fù)雜區(qū)域施工流程進行動畫模擬分析，根據(jù)流程分析情況，及時甄別風(fēng)險問題并加以應(yīng)對。除此之外，在后期運維管理階段，BIM技術(shù)所具備的模擬性特征可針對緊急情況處理方式進行模擬分析，鞏固加強現(xiàn)場施工運行安全[3]。

1.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)內(nèi)容及功能特點

大數(shù)據(jù)基本可以理解為數(shù)字化時代出現(xiàn)的一種常態(tài)現(xiàn)象，大數(shù)據(jù)并不是單純的大量數(shù)據(jù)，也不是云計算的拓展應(yīng)用，而是可以視為一種具備綜合性特點的技術(shù)手段，可以滿足使用者對數(shù)據(jù)資源的收集儲存以及應(yīng)用分析等需求。從技術(shù)核心上來看，大數(shù)據(jù)技術(shù)的實施關(guān)鍵在于從大量數(shù)據(jù)信息中篩選提取最具價值的信息數(shù)據(jù)?？陀^來講，大數(shù)據(jù)技術(shù)可通過對海量數(shù)據(jù)資源進行采集分析與整合應(yīng)用，從中篩選出最具價值特點的信息數(shù)據(jù)輔助管理者經(jīng)營決策。從技術(shù)特點上來看，大數(shù)據(jù)技術(shù)具備以下優(yōu)勢特點：

（1）數(shù)據(jù)量巨大。大數(shù)據(jù)所處理的數(shù)據(jù)量十分龐大，一般都處于PB級以上；（2）數(shù)據(jù)類型較多。大數(shù)據(jù)可以針對結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以及文檔、圖片等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行大量采集與整合分析；（3）數(shù)據(jù)時效性。面對海量的數(shù)據(jù)資源，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以通過實時分析獲取最具價值優(yōu)勢的信息資源，不僅可以提升數(shù)據(jù)處理效率，同時也可以增強數(shù)據(jù)時效性功能；（4）數(shù)據(jù)潛在價值較大。通過利用大數(shù)據(jù)挖掘以及分析技術(shù)，可以從海量數(shù)據(jù)資源中篩選出核心價值信息。在此基礎(chǔ)上，相關(guān)人員可通過深度挖掘大數(shù)據(jù)的潛在價值，實現(xiàn)對大數(shù)據(jù)資源的合理開發(fā)與高效利用[4]。

結(jié)合當(dāng)前業(yè)務(wù)發(fā)展情況來看，大數(shù)據(jù)技術(shù)已然成為衡量各企業(yè)核心競爭力的重要指標(biāo)因素。因此對于建筑行業(yè)企業(yè)而言，企業(yè)管理者應(yīng)該加強對大數(shù)據(jù)技術(shù)的普及應(yīng)用，尤其要重點體現(xiàn)在工程項目全生命周期質(zhì)量管理中?；诖髷?shù)據(jù)技術(shù)項目質(zhì)量管理工作可對現(xiàn)有的組織流程以及工作流程進行優(yōu)化設(shè)計。并通過精準(zhǔn)獲取工程數(shù)據(jù)以及整合分析工程數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共建共享以及精細(xì)化管理目標(biāo)。

2、建筑工程質(zhì)量管理現(xiàn)狀及問題分析

建筑工程質(zhì)量管理基本上可以理解為管理人員需要采取切實可行的策略手段完成質(zhì)量指揮以及控制組織協(xié)調(diào)活動，通過規(guī)范管理與協(xié)調(diào)控制，確保建筑工程施工建設(shè)活動得以高質(zhì)量開展，為精準(zhǔn)打造質(zhì)量合格的建筑工程項目夯實基礎(chǔ)保障。在具體實施過程中，建筑工程質(zhì)量管理工作可通過科學(xué)構(gòu)建質(zhì)量方針以及質(zhì)量目標(biāo)，對工程項目施工建設(shè)期間所涉及到的質(zhì)量管理內(nèi)容進行貫徹落實。如可以通過采取質(zhì)量控制以及質(zhì)量改進等方式，實現(xiàn)高質(zhì)量管理目標(biāo)。然而結(jié)合實際管理情況來看，部分建筑工程項目在質(zhì)量管理方面所表現(xiàn)出的滯后性問題相對明顯。究其原因，主要是因為管理人員所選擇的質(zhì)量管理理念仍舊未能擺脫傳統(tǒng)粗放型管理理念的制約影響，比較注重強調(diào)建筑工程質(zhì)量管理理論方法的應(yīng)用，而忽視創(chuàng)新發(fā)展問題。

例如，當(dāng)前建筑工程項目質(zhì)量管理活動更加側(cè)重于關(guān)注工程產(chǎn)品質(zhì)量，而對于工作質(zhì)量的重要性缺乏高度重視，最終導(dǎo)致質(zhì)量管理工作長時間處于以問題為導(dǎo)向的被動管理局面。與此同時，企業(yè)質(zhì)量管理部門與其他各職能部門之間所表現(xiàn)出的協(xié)調(diào)管理關(guān)系并不是很密切，在日常工作之間對產(chǎn)品質(zhì)量以及工作落實情況進行共同監(jiān)督與管理[5]。除此之外，施工現(xiàn)場質(zhì)量管理工作缺乏提前風(fēng)險防控，通常是在發(fā)生質(zhì)量問題之后或者發(fā)生嚴(yán)重質(zhì)量事故之后才會追究落實。最重要的是，傳統(tǒng)質(zhì)量管理模式在技術(shù)應(yīng)用方面所表現(xiàn)出的局限性問題相對明顯。如專業(yè)知識限制以及信息不對稱等，導(dǎo)致各參建單位無法實現(xiàn)信息共建共享，難以真正參與到建筑工程全生命周期質(zhì)量管理活動當(dāng)中。

3、BIM和大數(shù)據(jù)技術(shù)在建筑工程質(zhì)量管理中的應(yīng)用優(yōu)勢分析

3.1 精準(zhǔn)識別施工風(fēng)險問題，鞏固加強質(zhì)量管理效能

建筑工程項目質(zhì)量管理可通過借助信息化管理工具如BIM及大數(shù)據(jù)等相關(guān)技術(shù)工具，可實現(xiàn)對施工質(zhì)量管理全過程的創(chuàng)新優(yōu)化。在管理期間，管理人員可通過整合升級施工數(shù)據(jù)，并與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值進行綜合對比分析，及時發(fā)現(xiàn)施工異常問題以及風(fēng)險問題。與此同時，基于BIM和大數(shù)據(jù)技術(shù)的質(zhì)量管理模式可通過利用可視化分析、模擬分析等管理功能，對專業(yè)施工重難點以及風(fēng)險隱患問題進行提前識別。

管理人員可通過提前利用虛擬技術(shù)對施工建造流程進行模擬分析，根據(jù)分析反饋結(jié)果，判斷建筑專業(yè)施工期間是否存在施工碰撞問題以及其他風(fēng)險問題。獲取關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息之后，質(zhì)量管理人員可對現(xiàn)場管理方案進行合理改進與優(yōu)化調(diào)整，以進一步鞏固現(xiàn)場質(zhì)量管理效能。此外，管理人員也可以利用數(shù)據(jù)挖掘功能，獲取質(zhì)量管理數(shù)據(jù)，如比較常見的材料檢驗資料、質(zhì)量控制資料等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常以及質(zhì)量風(fēng)險問題，為下一步質(zhì)量管理工作高質(zhì)量開展提供保障[6]。

3.2 滿足立體協(xié)同化質(zhì)量管理要求，促進質(zhì)量管理工作順利開展

基于信息化管理技術(shù)的質(zhì)量管理模式可通過利用立體協(xié)同化管理功能，促進各部門之間信息共建共享。在具體實現(xiàn)過程中，各部門可通過利用智能化交流軟件以及信息化平臺，對建筑施工作業(yè)期間所涉及到的各類施工數(shù)據(jù)以及資料內(nèi)容進行獲取分析。并通過在線決策以及在線協(xié)商，確保施工溝通的及時性，及時解決施工矛盾問題。另外，信息化質(zhì)量管理模式可通過利用BIM技術(shù)促進立體協(xié)同化水平持續(xù)提升。

舉例而言，BIM技術(shù)所表現(xiàn)出的三維立體化、協(xié)同性以及可視化特征相對明顯。在具體應(yīng)用過程中，管理人員可利用技術(shù)優(yōu)勢科學(xué)構(gòu)建建筑三維模型。通過全方位展示建筑三維模型，對建筑施工流程進行過程化管理，及時甄別風(fēng)險，并解決風(fēng)險。在此過程中，各部門可以針對各階段施工作業(yè)流程以及管理重難點問題進行交流互動，保證現(xiàn)場施工作業(yè)活動得以順利開展。

3.3 深度挖掘與分析質(zhì)量管理數(shù)據(jù)，為質(zhì)量管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

建筑工程質(zhì)量管理期間會涉及大量對建筑工程實際情況進行描述的工程數(shù)據(jù)類型，如構(gòu)件名稱、尺寸等幾何信息、技術(shù)參數(shù)、施工信息如施工單位、施工班組等。為確保建筑工程質(zhì)量管理水平得以全面提升，管理人員需要對上述質(zhì)量管理數(shù)據(jù)進行深度挖掘與科學(xué)分析。

在具體實現(xiàn)過程中，可通過利用大數(shù)據(jù)挖掘以及分析技術(shù)對質(zhì)量管理數(shù)據(jù)進行主動采集與整合篩選。通過篩選出最具價值性的信息數(shù)據(jù)，得出質(zhì)量管理過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題的成因以及治理方法。并結(jié)合現(xiàn)場實際情況及時做出相應(yīng)決策，防止質(zhì)量風(fēng)險問題反復(fù)出現(xiàn)。除此之外，通過利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對質(zhì)量管理數(shù)據(jù)進行篩選分析，基本上可以幫助管理人員及時發(fā)現(xiàn)共性以及個性問題，為增強事前質(zhì)量控制以及事后質(zhì)量改進工作效能夯實數(shù)據(jù)基礎(chǔ)保障。

4、BIM和大數(shù)據(jù)技術(shù)在建筑工程質(zhì)量管理中的應(yīng)用措施及實踐建議

4.1 科學(xué)構(gòu)建BIM質(zhì)量管理系統(tǒng)，鞏固加強建筑工程施工質(zhì)量安全

科學(xué)構(gòu)建BIM質(zhì)量管理系統(tǒng)基本上可以實現(xiàn)對市政管網(wǎng)施工全生命周期流程的規(guī)范管理。例如，管理人員可以結(jié)合BIM質(zhì)量管理系統(tǒng)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)手段，對施工現(xiàn)場所涉及到的各類尺寸信息進行詳細(xì)掌握。在施工建設(shè)期間，施工人員可以參考設(shè)計標(biāo)高以及各類尺寸信息規(guī)范開展施工活動，避免出現(xiàn)施工效率低下或者施工失誤問題。與此同時，所構(gòu)建的BIM質(zhì)量管理系統(tǒng)可以與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行結(jié)合應(yīng)用，實現(xiàn)對各階段施工流程狀態(tài)變化的自動化監(jiān)測與管理。期間，相關(guān)人員可以在隱蔽施工位置設(shè)置不同類型的傳感器設(shè)施，根據(jù)傳感器測點位置變化情況以及相關(guān)數(shù)據(jù)反饋情況，及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場施工異常問題以及質(zhì)量缺陷問題，并加以解決。

4.2 注重深化設(shè)計問題的貫徹處理，提高施工建設(shè)水平

對于建筑工程項目而言，在前期建設(shè)階段，各參與項目單位以及各專業(yè)可通過利用BIM技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)優(yōu)勢，對相關(guān)施工資源以及流程內(nèi)容進行信息共建共享。在此基礎(chǔ)上，利用數(shù)字信息仿真模擬技術(shù)對市政管網(wǎng)工程設(shè)計階段以及施工階段所涉及到的重難點內(nèi)容進行決策分析，保障項目整體建設(shè)水平得以有所提升[7]。舉例而言，參建單位可通過利用BIM技術(shù)的虛擬化、可視化分析特點，提前對建筑工程的復(fù)雜工況條件以及隱蔽施工流程等進行模擬分析。通過提前明確施工建造過程所面臨的風(fēng)險問題以及重難點問題，全面提高工程項目的可建性。需要注意的是，在進行BIM模擬分析時，相關(guān)人員需要重點圍繞模型構(gòu)建、參數(shù)校正以及方案優(yōu)化等內(nèi)容進行模擬分析。并結(jié)合實際情況，對存在問題的環(huán)節(jié)進行適當(dāng)調(diào)整。

4.3 實現(xiàn)全生命周期質(zhì)量監(jiān)測管理目標(biāo)，推進建筑信息化質(zhì)量管理進程

實現(xiàn)全生命周期質(zhì)量監(jiān)測管理目標(biāo)，可以視為促進建筑工程信息共建共享水平提升的重要保障。在具體實現(xiàn)過程中，各參建單位應(yīng)該利用BIM技術(shù)的優(yōu)勢功能完成對項目設(shè)計階段進行協(xié)同與深化設(shè)計處理。其中，在協(xié)同建模過程中，設(shè)計人員可采取大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)實現(xiàn)對BIM參數(shù)以及信息等重要資源的整合分析。根據(jù)分析反饋結(jié)果，對建筑各施工階段流程所涉及到的重難點內(nèi)容進行深度研究與分析。與此同時，在施工作業(yè)階段，參與到項目施工建設(shè)的相關(guān)人員可通過借助輕量化協(xié)同平臺，對關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行重點研究與共用分享。

可對各專業(yè)施工相互交叉所涉及到的風(fēng)險問題進行提前處理，盡量減少專業(yè)施工矛盾問題出現(xiàn)。在后期運營管理階段，相關(guān)負(fù)責(zé)人員可利用BIM技術(shù)對施工階段的模型進行全面深化調(diào)整，通過不斷提高模型運用精度，保障項目運營質(zhì)量服務(wù)水平得以全面提升。除此之外，基于BIM技術(shù)的建筑項目可以提前對關(guān)鍵施工節(jié)點流程內(nèi)容進行模擬分析，根據(jù)分析反饋結(jié)果，對關(guān)鍵施工節(jié)點所涉及到的重難點施工問題進行提前把握，盡量減少現(xiàn)場施工風(fēng)險問題。

需要注意的是，全生命周期質(zhì)量監(jiān)測管理期間所涉及到的工程數(shù)據(jù)量相對龐大，要求各管理組織需要在各自的職責(zé)權(quán)限范圍內(nèi)科學(xué)利用大數(shù)據(jù)挖掘以及分析技術(shù)，完成對工程產(chǎn)品信息以及質(zhì)量管理業(yè)務(wù)信息的集成處理，避免信息資源出現(xiàn)流失或者斷層問題。在具體分析過程中，管理人員應(yīng)重點針對質(zhì)量管理資料如勘察設(shè)計文件、招投標(biāo)及合同文件等重要資料數(shù)據(jù)進行篩選應(yīng)用，為質(zhì)量管理工作提供良好支持。在此基礎(chǔ)上，管理人員可通過綜合對比資料數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)，對當(dāng)前施工現(xiàn)場是否存在質(zhì)量風(fēng)險問題進行甄別分析。

4.4 利用碰撞檢測功能優(yōu)勢，提前識別風(fēng)險并規(guī)避風(fēng)險

基于BIM模型，施工單位可在正式施工前對各工種施工流程以及專業(yè)施工協(xié)調(diào)問題進行碰撞檢測。并根據(jù)檢測結(jié)果，對現(xiàn)場施工建設(shè)期間是否會出現(xiàn)施工碰撞或者相關(guān)風(fēng)險問題進行研判分析。同時將碰撞點反饋給設(shè)計單位進行整改優(yōu)化，以防止施工作業(yè)期間出現(xiàn)設(shè)計變更等影響工程建設(shè)進度以及造價成本的情況。在此基礎(chǔ)上，利用BIM技術(shù)的可視化以及模擬化功能，基本上可以提前對排水管網(wǎng)線路交叉的復(fù)雜部位進行三維可視化設(shè)計分析。除此之外，技術(shù)人員可根據(jù)BIM技術(shù)所構(gòu)建的管網(wǎng)空間場景模型，提前完成對交叉碰撞問題的有效應(yīng)對，確保空間使用率以及現(xiàn)場安全管理效率得以全面提升。

結(jié)語：

總而言之，BIM和大數(shù)據(jù)技術(shù)已然成為新時期建筑工程項目質(zhì)量管理的主流方向。針對于此，在今后的管理過程中，管理人員應(yīng)該積極將BIM和大數(shù)據(jù)技術(shù)內(nèi)容引入到建筑工程質(zhì)量管理體系當(dāng)中。通過主動結(jié)合BIM和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展方向以及優(yōu)勢特點，對質(zhì)量管理模式以及相關(guān)作業(yè)流程進行全面升級與優(yōu)化。在具體應(yīng)用過程中，管理人員應(yīng)該明確當(dāng)前信息化質(zhì)量管理存在的痛點問題以及難點問題，通過規(guī)范使用與高效管理，保證建筑工程項目信息化質(zhì)量管理水平得以持續(xù)提升。除此之外，建筑企業(yè)也應(yīng)該加強對信息化管理人才的培養(yǎng)，通過熟練掌握與應(yīng)用BIM、大數(shù)據(jù)技術(shù)手段，進一步鞏固加強施工現(xiàn)場質(zhì)量管理效能。