水運(yùn)工程施工質(zhì)量管理中BIM協(xié)同平臺的應(yīng)用

◎ 陳亦瑞 中交四航局第二工程有限公司

國家經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展帶動著水運(yùn)工程行業(yè)也有了很大的發(fā)展，目前，我國水運(yùn)工程建設(shè)中存在著許多問題，其中最突出的問題就是水運(yùn)工程建設(shè)中存在的工程質(zhì)量問題。因此，對此方面提出了很高的要求。經(jīng)過分析其他安全事故得出結(jié)論，企業(yè)雖然擴(kuò)大了施工規(guī)模，但卻忽略了智聯(lián)管理，這是發(fā)生水運(yùn)事故的核心要素，對生產(chǎn)和作業(yè)人員的生命安全都造成了影響。BIM技術(shù)以數(shù)字信息技術(shù)為核心，能夠在管理、建造和設(shè)計(jì)中發(fā)揮出數(shù)字化技術(shù)的優(yōu)勢，使得建筑工程項(xiàng)目中集成管理環(huán)境得以積極的構(gòu)建，顯著提升了水運(yùn)工程項(xiàng)目的施工效率，將施工風(fēng)險(xiǎn)控制到最低。

1.工程概況

深圳港鹽田港區(qū)東作業(yè)區(qū)集裝箱碼頭工程一期工程碼頭及護(hù)岸工程，建設(shè)20萬噸級自動化專業(yè)集裝箱泊位3個(gè)，岸線總長1470m；陸域形成及地基處理約120萬m2；配套陸域道路、堆場等面積約115萬m2，年設(shè)計(jì)吞吐量300萬TEU。

3個(gè)20萬噸級集裝箱泊位碼頭及護(hù)岸工程，碼頭岸線長度1470m，結(jié)構(gòu)形式為高樁梁板。陸域形成區(qū)面積約4.6萬m2，陸域形成區(qū)護(hù)岸長度約600m。碼頭后方護(hù)岸主體結(jié)構(gòu)為拋石斜坡堤，碼頭后方與陸域形成區(qū)過渡段護(hù)岸和陸域形成區(qū)護(hù)岸為直立堤結(jié)構(gòu)。

2.BIM技術(shù)在建設(shè)期的應(yīng)用狀況

對BIM協(xié)同管理平臺進(jìn)行了充分的利用，整合了建筑工程項(xiàng)目中的信息化模型和數(shù)據(jù)化模型技術(shù)，從項(xiàng)目的運(yùn)行和維護(hù)等角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)生命周期的有效傳遞與信息共享，促使技術(shù)人員能夠?qū)ㄖ畔⒓夹g(shù)做到合理化的使用，使得各個(gè)參與方的協(xié)同工作能夠取得最佳的效果，將工程項(xiàng)目的建設(shè)施工周期縮減到最短，并使施工效率發(fā)生了根本性的改變。在全生命周期的BIM框架提出以后，BIM服務(wù)平臺和數(shù)據(jù)集成平臺得到了高效的開發(fā)，同時(shí)也對施工過程中的虛擬技術(shù)使用情況進(jìn)行了綜合的分析。

3.BIM協(xié)作管理平臺的構(gòu)建

3.1 設(shè)計(jì)方案

本文提出了基于計(jì)算機(jī)的BIM協(xié)作管理平臺的設(shè)計(jì)方案。其中，計(jì)算機(jī)端的主要功能包括：顯示和瀏覽模型、上傳資料、模擬進(jìn)度以及上傳數(shù)據(jù)；手機(jī)端是一個(gè)平臺，可以讓管理員輸入現(xiàn)場數(shù)據(jù)。網(wǎng)頁端的作用是收集整理和瀏覽數(shù)據(jù)。工程資料庫的主要作用是抽取平臺資料，完成工程所需要的資料格式的自動轉(zhuǎn)換。它的形式是主要的用戶輸出報(bào)告，輸入企業(yè)管理系統(tǒng)，以及進(jìn)程仿真，圖1為數(shù)據(jù)處理流程圖。

圖1 BIM數(shù)據(jù)處理過程流程圖

3.2 虛擬建造

在施工初期，以專項(xiàng)施工方案為依托，對Revit軟件進(jìn)行合理化的使用，實(shí)現(xiàn)對施工模型的積極構(gòu)建。在Navisworks導(dǎo)入以后，真實(shí)模擬施工工序，實(shí)現(xiàn)對施工方案的優(yōu)化升級，高質(zhì)量地完成工藝動畫的制作。借助協(xié)同管理平臺，實(shí)現(xiàn)了在施工構(gòu)件上關(guān)聯(lián)動畫視頻，施工技術(shù)人員借助手機(jī)端就能對動畫視頻進(jìn)行及時(shí)的觀看，使現(xiàn)場施工技術(shù)交底資料變得更加豐富。

4.水運(yùn)工程BIM協(xié)作平臺的實(shí)際應(yīng)用

BIM協(xié)作平臺包含的主要內(nèi)容有網(wǎng)頁、手機(jī)端和PC端。PC端對模型進(jìn)行查看，對進(jìn)度進(jìn)行模擬，實(shí)現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的快速上傳；移動端負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)；網(wǎng)站一方負(fù)責(zé)收集、查看、瀏覽數(shù)據(jù)。此次，利用BIM協(xié)同平臺，將其用作項(xiàng)目管理的基礎(chǔ)平臺，采集基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)信息資料，結(jié)合平臺的內(nèi)容和數(shù)據(jù)格式，有效地開發(fā)項(xiàng)目BIM 數(shù)據(jù)庫。工程數(shù)據(jù)庫能夠抽取平臺上的數(shù)據(jù)信息，及時(shí)將其轉(zhuǎn)化成為項(xiàng)目部需要的報(bào)告形式。在對資料信息進(jìn)行采集時(shí)，采集的信息能夠高效地實(shí)現(xiàn)進(jìn)度仿真顯示和報(bào)告輸出。

4.1 水運(yùn)工程前期BIM協(xié)作平臺的應(yīng)用

4.1.1 最佳化設(shè)計(jì)

碰撞分析技術(shù)能夠完成項(xiàng)目圖紙的詳細(xì)設(shè)計(jì)，在建造之前，找出錯(cuò)誤，并加以改進(jìn)。避免重做，并保證項(xiàng)目的質(zhì)量。充分利用水路運(yùn)輸項(xiàng)目的作用，發(fā)揮它的利用價(jià)值，它作為水運(yùn)工程建設(shè)方案最基本的技術(shù)，精確性和完備性將會對后續(xù)工程的成本控制和施工進(jìn)度控制質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響（如圖2所示）。

圖2 水運(yùn)工程中樁端錨固的仿真分析

4.1.2 工程量設(shè)計(jì)

借助發(fā)達(dá)的信息技術(shù)將工程量進(jìn)行全方位精細(xì)的統(tǒng)計(jì)，用BIM協(xié)同平臺將數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，在進(jìn)入施工之前找出各專業(yè)之間的沖突，避免成本浪費(fèi)和工期延誤，BIM協(xié)同平臺的自動化算量方法，比傳統(tǒng)的計(jì)算方法更加準(zhǔn)確，便于在設(shè)計(jì)的前階段對成本更好的控制，有利于全方位掌握工程量，提高造價(jià)預(yù)算的準(zhǔn)確性。

4.2 進(jìn)度管理

首先，把整個(gè)進(jìn)度標(biāo)準(zhǔn)表輸入到BIM協(xié)作管理平臺，然后手工把進(jìn)度標(biāo)準(zhǔn)與各個(gè)組件相結(jié)合，采用3D動畫仿真方法，驗(yàn)證了方案的可行性，并對方案進(jìn)行優(yōu)化。在引入平臺之后，將整體的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分解，并結(jié)合工程項(xiàng)目的進(jìn)度，制訂出一份詳盡的周進(jìn)度計(jì)劃。在 BIM平臺的PC上，將周進(jìn)度計(jì)劃分配到具體的負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)人在接到周定工作后，按照現(xiàn)場的實(shí)際進(jìn)展，在系統(tǒng)中輸入相關(guān)的進(jìn)展數(shù)據(jù)，并將相關(guān)的進(jìn)展數(shù)據(jù)自動匯總到網(wǎng)站上[3]。

負(fù)責(zé)人可以在網(wǎng)站上看到任務(wù)的執(zhí)行過程，并將網(wǎng)站上的數(shù)據(jù)輸出到網(wǎng)站上，通過網(wǎng)站看到任務(wù)的執(zhí)行情況，然后輸出網(wǎng)站上的數(shù)據(jù)，將已建立的工程BIM數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入到項(xiàng)目中，完成自動轉(zhuǎn)換，根據(jù)項(xiàng)目部要求，產(chǎn)生日、周、月度報(bào)告，既減輕了工程管理者的統(tǒng)計(jì)工作，又將人工統(tǒng)計(jì)的錯(cuò)誤率控制到最低。使用手工操作的方式對輸入的實(shí)際進(jìn)度資料進(jìn)行處理時(shí)，把模型中的各個(gè)部分連接在一起，產(chǎn)生一個(gè)實(shí)際的進(jìn)度表，然后把它和計(jì)劃的進(jìn)度表進(jìn)行對比，進(jìn)程狀態(tài)以不同的顏色進(jìn)行顯示，在此基礎(chǔ)上，項(xiàng)目經(jīng)理可以根據(jù)該平臺的建模，對項(xiàng)目的進(jìn)度進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的把握。如今，在使用此項(xiàng)功能時(shí)，手工操作的頻率非常高，實(shí)際進(jìn)度和已經(jīng)規(guī)劃好的時(shí)間需要借助手工操作的方式得以完成，所以還不能實(shí)現(xiàn)自動的聯(lián)系。

4.3 水運(yùn)工程建設(shè)中BIM協(xié)作平臺的應(yīng)用

在水運(yùn)工程建設(shè)過程中，要從整體上進(jìn)行規(guī)劃和安排，必須經(jīng)過認(rèn)真的檢驗(yàn)，以確保工程的進(jìn)展符合設(shè)計(jì)，在傳統(tǒng)的施工進(jìn)度管理中，工作人員需要根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)，并經(jīng)過認(rèn)真地校驗(yàn)，來保證它的精確度。但是，這往往會造成大量的工作量，而通過BIM協(xié)作平臺，可以建立一個(gè)數(shù)字運(yùn)算模型，對整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)度及施工進(jìn)行優(yōu)化，并用模式邏輯檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)的完整性和可行性。在此基礎(chǔ)上，采取相應(yīng)的措施，對工程進(jìn)度進(jìn)行了微調(diào)與優(yōu)化，比如在深圳鹽田港東部作業(yè)區(qū)的集裝箱碼頭建設(shè)過程中，該項(xiàng)目碼頭岸線長達(dá)1470m，為高樁梁板式結(jié)構(gòu)[4]。

為了對該工程的建設(shè)進(jìn)度進(jìn)行優(yōu)化和改善，負(fù)責(zé)人首先把數(shù)據(jù)導(dǎo)入到BIM平臺的數(shù)據(jù)庫中，然后人工將調(diào)度時(shí)間與各組成部分相結(jié)合，并利用BIM建模功能對調(diào)度過程進(jìn)行仿真。并通過BIM平臺把總體計(jì)劃分成若干部分，結(jié)合場地實(shí)際施工情況細(xì)化為周進(jìn)度計(jì)劃發(fā)送到各個(gè)負(fù)責(zé)人手中，各個(gè)項(xiàng)目經(jīng)理都會根據(jù)工地的進(jìn)展情況，將資料輸入到移動端，然后將資料匯總到網(wǎng)站上。項(xiàng)目經(jīng)理在上Web查看項(xiàng)目進(jìn)度，并將數(shù)據(jù)從Web端導(dǎo)入BIM數(shù)據(jù)庫，自動轉(zhuǎn)化為詳細(xì)的日、周、月報(bào)，這樣可以大大減少項(xiàng)目經(jīng)理的統(tǒng)計(jì)工作量，減少錯(cuò)誤率。手工處理輸入的實(shí)際進(jìn)度資料，將該方法和已建好的模型結(jié)合起來，得到實(shí)際的進(jìn)度，工件的進(jìn)程狀態(tài)以不同的顏色進(jìn)行顯示，負(fù)責(zé)人在平臺即可查看項(xiàng)目進(jìn)度，了解生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題，并對生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整。在目前來看，該功能出現(xiàn)的手動操作情況比較普遍，只能是借助手動的方式將實(shí)際進(jìn)度、預(yù)定時(shí)間和生成的程序合理的匹配，還沒有實(shí)現(xiàn)自動聯(lián)系。此外，在BIM協(xié)作平臺上，還可以利用建筑追蹤功能，實(shí)現(xiàn)對水路運(yùn)輸工程建設(shè)質(zhì)量的實(shí)時(shí)控制。

4.4 質(zhì)量管理

1）質(zhì)量管理控制。在對施工過程中的施工質(zhì)量進(jìn)行管理時(shí)，零件追蹤功能發(fā)揮著十分重要的作用。質(zhì)量控制在對控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)定時(shí)，要以構(gòu)件的制造流程為基礎(chǔ)，依據(jù)檢測批次報(bào)告設(shè)定控制參數(shù)；將設(shè)定好的控制過程與對應(yīng)的組件相聯(lián)系，并在PC端將組件的追蹤任務(wù)分配給相關(guān)人員；其次，在接受委托后，負(fù)責(zé)人員應(yīng)按照現(xiàn)場測試的結(jié)果，及時(shí)填寫相應(yīng)的數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)不在控制節(jié)點(diǎn)的誤差范圍內(nèi)，負(fù)責(zé)人就會收到警告訊息，發(fā)現(xiàn)問題，改正問題；最后，在現(xiàn)場輸入數(shù)據(jù)后，將其自動匯總到網(wǎng)絡(luò)上，便于工程管理人員對其進(jìn)行分析，以了解其工作進(jìn)度及工作狀況。在此基礎(chǔ)上，將網(wǎng)絡(luò)端的構(gòu)件追蹤數(shù)據(jù)輸入到工程BIM數(shù)據(jù)庫中，并在BIM數(shù)據(jù)庫中自動形成檢測批次報(bào)告，作為質(zhì)量驗(yàn)收的依據(jù)。

2）閉環(huán)處理質(zhì)量問題。在對出現(xiàn)的問題進(jìn)行處理時(shí)，質(zhì)檢員使用BIM平臺中的手機(jī)端來對問題進(jìn)行拍照，手機(jī)端會第一時(shí)間將問題的詳細(xì)情況、具體位置和需要整改的內(nèi)容快速地傳遞給相關(guān)的負(fù)責(zé)人，在收到資料后，負(fù)責(zé)人員立即對產(chǎn)品的質(zhì)量問題進(jìn)行糾正，糾正完畢后，將糾正后的圖片在移動端上，并將糾正后的圖片發(fā)給質(zhì)檢人員；質(zhì)量檢查人員檢查，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)就停止檢查，未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的則及時(shí)上報(bào)責(zé)任單位。Web端能夠?qū)λ袉栴}進(jìn)行有效的接收，項(xiàng)目管理人員對問題清單進(jìn)行了實(shí)時(shí)的瀏覽和查看，與此同時(shí)，Web端還會將問題和數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類，以便更好地分析問題。隨著水運(yùn)工程建設(shè)的日益困難，其質(zhì)量管理也隨之日益困難。技術(shù)員通過BIM技術(shù)將施工過程動態(tài)模擬，對重點(diǎn)環(huán)節(jié)反復(fù)多次模擬，查找不足，保證施工的質(zhì)量安全。在水運(yùn)工程結(jié)構(gòu)施工的過程中，技術(shù)人員采用4D仿真分析，對工程的力學(xué)性能以及變形狀態(tài)進(jìn)行分析，以便于為施工質(zhì)量管理提供依據(jù)。管理員可以通過BIM平臺著重觀察危險(xiǎn)區(qū)域，結(jié)合紅外線功能，一旦有人非法闖入，便會報(bào)警處理，同時(shí)結(jié)合BIM平臺的視頻上傳功能，實(shí)時(shí)監(jiān)控施工現(xiàn)場，倘若出現(xiàn)安全問題，便可快速處理，大大減少事故的發(fā)生率。

4.5 BIM平臺與企業(yè)OA系統(tǒng)相互連接

當(dāng)前，大多數(shù)企業(yè)的工程管理體系與企業(yè)管理體系都是相對獨(dú)立的。項(xiàng)目部經(jīng)理每天都要在項(xiàng)目管理系統(tǒng)中錄入項(xiàng)目的施工進(jìn)度和相關(guān)費(fèi)用信息，并將所有信息及時(shí)上傳到管理系統(tǒng)里，這樣會造成工作重復(fù)，工作效率低下。以此為基礎(chǔ)，對BIM協(xié)同管理平臺進(jìn)行高效的開發(fā)，公司的OA系統(tǒng)與BIM平臺模型完美結(jié)合起來，使項(xiàng)目部工作人員不需要再重復(fù)地輸入數(shù)據(jù)。這樣一來，企業(yè)經(jīng)理可以使利用OA系統(tǒng)，隨時(shí)查詢BIM建模、進(jìn)度等信息，掌握項(xiàng)目進(jìn)展情況。

5.BIM協(xié)作平臺的管理特性

與傳統(tǒng)工程管理內(nèi)容比較，在使用BIM協(xié)作管理平臺以后，使用BIM數(shù)據(jù)庫對整個(gè)工程項(xiàng)目開展了高效的管理工作。

（1）自動分類和管理數(shù)據(jù)信息。手機(jī)端能夠高效地處理質(zhì)量安全問題，自動完成數(shù)據(jù)信息匯總工作，并向網(wǎng)頁端傳遞，依據(jù)問題的性質(zhì)和類別等自動完成統(tǒng)計(jì)和分類工作，管理人員在查看問題信息時(shí)，會更具針對性。

（2）自動產(chǎn)生報(bào)告。協(xié)作平臺中記錄的進(jìn)度數(shù)據(jù)將自動轉(zhuǎn)換成日、周、月報(bào)，這樣就不需要進(jìn)行人工統(tǒng)計(jì)，從而降低了人工統(tǒng)計(jì)誤差，提高了工作效率。

（3）BIM平臺和企業(yè)的OA系統(tǒng)相互聯(lián)通。將BIM平臺的數(shù)據(jù)直接接入企業(yè)的OA系統(tǒng)，避免數(shù)據(jù)重復(fù)輸入。

（4）直觀的進(jìn)程顯示。組件跟蹤任務(wù)與模型組件之間存在著一對一的聯(lián)系，用戶使用手機(jī)端傳輸?shù)男畔?，可以在模型組件上完成實(shí)時(shí)反映，在3D模型里，使用不同的顏色來顯示組件的狀態(tài)和階段，使其變得更加直觀和具體，點(diǎn)擊組件就能夠?qū)唧w的進(jìn)展情況做到全面的了解。

6.結(jié)語

在建設(shè)工程項(xiàng)目的全壽命周期中使用BIM技術(shù)以后，科學(xué)地設(shè)計(jì)數(shù)字化信息內(nèi)容，使得數(shù)據(jù)庫信息體現(xiàn)出了一定的動態(tài)性特點(diǎn)，并在應(yīng)用中完成更新工作。項(xiàng)目各個(gè)參與方在使用協(xié)同工作平臺以后，將整個(gè)工程項(xiàng)目的施工周期縮減到最短，顯著提升了施工效率。