基于BIM的智慧工地管理体系研究

杜宣甫

（中铁二十一局集团第五工程有限公司，重庆 402160）

随着我国建筑行业的快速发展，工程建筑具有生产规模逐渐增大、建筑结构日趋复杂的变化特征，如何有效地提高施工现场管理质量是控制建设成本、进度、质量和安全的基础。在信息化发展阶段，加强BIM技术（建筑信息模型技术）的综合利用，逐步实现建筑工程设计流程优化、方案交互、资源整合等是提高建筑企业经济效益和建筑施工质量的前提。但是，现阶段BIM技术的应用主要体现在脱离真实环境的虚拟建造等方面，而与RFID（射频识别）、AR（增强现实）、VR（虚拟现实）等技术相结合进而加强施工现场管理水平的应用较少，尚未形成较为完整的管理体系。“智慧建设”理念的提出，为建设智慧工地管理体系及发展提供了思路和指明了方向，以“智慧建设”理念为基础，结合BIM、VR、AR、RFID等技术为一体的现代化智能管理体系是今后发展的主要方向。基于此，文章针对重庆市永川区中医院建设项目的施工阶段，立足于BIM的智慧工地管理体系研究，借助BIM、VR、AR等技术满足建设项目施工现场管理需求，通过管理创新实现建设全过程可视化控制，为提高建设成本、质量、安全可控奠定基础。

1 工程项目概况

中医院建设工程位于重庆市永川区凤凰湖工业园区内昌龙大道西侧，拟建900床，日门诊量3000人次左右，日急诊量300人次，为一总建筑面积约150000m2的三级综合性甲等医院。一期工程为地上四层，地下一层，建筑高度21.2m，为多层公共建筑；主要功能为门诊大厅、门急诊诊室、急诊等主要医疗用房，地下部分为设备用房及车库。总建筑面积为34462.07m2，其中地上建筑面积为26204.73m2，地下建筑为8257.34m2；耐火等级为地上2级，地下1级；地下室防水等级为1级，屋面防水等级为1级；设计使用年限50年。为建造一流精品工程，该工程应用BIM技术，通过BIM数字建模实现工程项目BIM施工工程模拟及质量安全管控和成本优化控制。构建开放式VR/AR施工精度系统和基于设计/基于实体的施工进度系统，开展碰撞检测、施工进度模拟、虚拟建造、工程缺陷识别、视觉辅助施工、视觉服务铺管等动态施工工序优化。以海绵城市理念构建雨水系统三维场布模拟和实体施工建设，以BIM技术+智慧工地理念，系统开展建设项目全生命周期协同管控研究。

2 BIM技术在拟建工程项目中的需求分析

针对建设项目的质量要求，为了打造精品工程，可以BIM技术为基础，并结合VR、AR等技术来提高智慧工地管理体系的质量。该工程使用BIM技术的主要需求包括以下几个方面：（1）项目定位高，要确保“巴渝杯”优质工程，需BIM技术辅助。（2）涉及专业多，设计协调难度大，需要BIM正向设计以满足EPC管理需求。（3）项目施工方案复杂，需要借助BIM技术进行方案模拟。（4）需要借助BIM技术建立4D BIM进度管理模型进行进度管理。（5）项目质量安全要求高，需要借助BIM管理平台进行现场质量安全管理。（6）医院建成后运维管理要求高，借助BIM技术可为实现智能、绿色运营奠定基础。

3 基于BIM的智慧工地管理体系应用

3.1 基于BIM平台的工程管理应用

基于BIM平台的工程管理应用主要包括以下几个方面：（1）BIM进度管理。中医院建设项目功能性区块多、结构复杂、穿插施工多，通过BIM技术进度模拟能够保证各专业施工互不影响，材料进场、资金投入均衡，按时交付。（2）5D平台的进度管理模块。按照模型划分的流水段进行每周任务分配，并将任务发送至相应的责任人，相应责任人每天记录该地块的人、材、机、质量、安全等情况，并将情况上传至平台，平台利用数据分析导致施工进度出现偏差的原因，并反馈至责任人，责任人根据反馈信息进行判断并采取相应的措施。（3）5D平台安全管理模块。主要利用手机端、PC端进行安全管控，手机端负责闭合流程，PC端负责分析安全责任人、整改情况、安全问题类型、安全问题分区情况，找出主要原因，采取措施进行安全管控。（4）BIM移动端信息化管理。建设项目运用BIM信息化管理平台，平台可通过手机操作，对工程进度、质量、安全进行控制，实现智能办公、无纸化办公。（5）智慧工地平台可对项目塔吊、施工电梯、用水、用电、养护室等进行全面实时监控。数据达到预警值时可自动报警，再结合劳务实名制及智能安全帽，就能够实时显示施工现场作业人员数量及工作区域，这为确保施工人员安全和施工场地安全奠定了基础。

3.2 基于开放式VR/AR的施工精度管理系统

智慧工地管理体系的另一个主要功能在于开放式VR/AR施工精度系统，目的在于通过BIM技术的可视化、模拟等功能实时掌握施工情况等，为提高建设项目施工质量奠定基础。开放式VR/AR施工精度系统的主要内容有以下几个方面：（1）以BIM技术的可模拟、可视化功能为基础，为施工过程中技术交底、技术应用创新等提供指导，逐步实现施工全过程的精度控制目的（见图1）。（2）以BIM技术为基础，结合VR、AR技术进行建设项目的三维空间仿真模拟演练，再利用Fuzor软件进行可视化漫游、净高检查等，逐步查找建设设计中的不足之处。（3）施工关键部位的BIM模拟。以BIM模拟功能为主，对施工过程中的关键施工环节进行三维模拟，查找施工设计中的不足，进一步优化设计方案，同时通过模拟对比，优选出最佳施工方案。（4）机电管线综合管理。建设项目的地下室和转换层之间的机电管线较复杂，机电管线的排布需要进一步深化和优化处理，即需要二次管线排布，将BIM技术应用于二次管线排布方面，可有效统一支吊架的设置等。

图1 钢结构节点精细化施工示意图

3.3 基于设计/实体的施工进度管理系统

BIM技术在设计或实体施工进度管理系统中具有重要应用意义，主要包括以下几个方面：（1）以BIM平台为基础对整个建设项目的施工全过程进行动态模拟，通过施工顺序的模拟演练，确定每一层的施工工艺流程，进而为优选最佳的施工方案奠定基础（见图2）。（2）施工进度方面的模拟。及时了解不同施工阶段的建造、资金、建筑材料消耗现状等，并对下一个施工阶段进行模拟预测。（3）以BIM技术为基础，结合5D管理平台，由项目业主、监理等通过手机端或者PC端查看建设项目进度、变更、成本、质量、安全等情况。

图2 基于设计/实体的施工进度管理系统

4 结束语

综上所述，BIM技术在建设项目设计、施工、运行、检查等方面具有重要的应用意义。以现代化信息技术为基础，结合人工智能等技术，对建设项目进行基于BIM技术的精细化管理工作，能够有效提高各种资源的利用效率，为进一步实现绿色节能发展奠定基础。此外，基于BIM技术的智慧工地管理体系对于优化建设施工管理模式和优化管理组织机构，增强业主、设计单位、施工单位与监理单位之间的协同施工具有积极意义。基于BIM技术的智慧工地管理体系促进了建设施工项目向信息化、精细化、绿色化方向发展，为建设项目的运营提供了智慧化的发展环境，为提高建设施工管理水平和建筑行业的稳定可持续发展提供了支撑。