基于BIM技术的智慧工地实践与探索

王 勇

上海嘉实（集团）有限公司 上海 201804

21世纪来，随着互联网技术、人工智能的不断发展，制造业生产方式已向信息化、智能化突飞猛进。建筑业作为传统产业，在当前我国城市与工程建设规模日益增长的形势下，面临的改造与升级任务十分艰巨，建筑工地普遍存在着劳动生产率低，资源消耗及环境污染问题严重，工程质量与安全存在诸多问题。因此传统的管理及生产方式已经越来越不能满足科学决策、精益管理的现代工程管理要求，智慧工地就是在这样的背景下应运而生。

1 智慧工地相关概念

智慧工地是将BIM、物联网、大数据等技术的深度融合，是将“人、机、料、法、环”等关键因素控制管理，形成的互联协同、信息共享的智能决策系统；并通过计算机软硬件信息技术，与施工生产过程相融合，对工程质量、安全等生产过程以及商务、技术等管理过程加以改造，以提高工地现场的生产效率、管理效率和决策能力，实现工地的数字化、精细化、智慧化生产和管理。

2 建筑工程建设项目管理现状分析

2.1 工程图纸设计欠缺

在日益复杂的建筑结构设计中，传统二维平面设计图纸往往难以反映三维视图中的细部设计，造成图纸错误或深度不足。同样，机电各专业在复杂空间部位，往往也难以考虑各专业间的空间布置，造成各专业相互干涉，错漏碰缺问题多；由此而造成的工程返工、工期损失情况十分普遍。

2.2 粗放管理

目前的传统工程管理，十分依赖于管理人员的个人素质；工程各专业之间、操作层与管理层以及监管层之间，也缺少有效的沟通和联络。传统管理模式中各参建方，还存在着各自利益最大化的想法，根本无法做到基于工程项目整体目标的管理及决策，造成大量的人力成本和时间成本内耗。因此工程问题往往不能最大程度地暴露，信息不能共享并快速流通，企业管理层不能及时、准确地获取施工动态信息并进行有效管控。

2.3 管理手段和工具落后

传统项目管理，由于缺乏物联网技术监控手段，质量安全及环境风险依靠条线管理人员人力观测，材料及进度控制也没有BIM为基础的信息数据，造成管理精细化不足，管理效率低下，项目管理的风险不能及时有效地控制。

3 案例介绍

南京栖霞综合研发楼项目，是由栖霞集团投资，集酒店、餐饮、办公、休闲于一体的综合性建筑。工程地处南京市栖霞区马群仙林大道西侧，包括12栋单体和地下二层车库，总建筑面积10万平方米。本工程在施工前期，总包主导建立了各专业BIM施工模型，并在施工全过程推行了以BIM技术为基础的信息化管理，取得了良好的经济效益和社会效益。

3.1 BIM技术应用

1、基于统一的平台，让各设计、施工、业主等参建方提前进行“协同合作”，提早发现施工图纸中的“错漏碰缺”等问题。通过各方参与的深化团队，围绕全生命周期进行协作，实现各方参与的“IPD”管理模式。以3号楼地库为例，通过地库综合BIM模型分析，提前发现基础承台、车道入口等结构梁问题二十多处，设计及施工各方及时介入保证了设计优化的顺利进行，避免了后期的大量工程返工；通过机电BIM综合管线技术，对剪力墙体和结构梁的预埋套管进行了二次深化和复核，由此而提高了整个地下车库的安装标高达20cm。

2、BIM是智慧工地的核心信息技术，BIM技术为载体生成的三维数据文件，全面、准确地为工程全寿命周期各层管理人员提供可视、实时、高效的技术支撑，可更精细地管控劳务、材料、设备等，为精益建造提供精准的数据支持。如通过地下室机电BIM管综导出的材料数据，流通于采购、财务、桥架制造厂等部门，实现了地下室电气桥架的预制化作业，缩短了桥架安装将近30%的施工工期。

3、实现对业主的竣工模型交付，通过BIM技术，将施工过程信息、采购信息进行关联，将建筑物空间信息和设备参数信息有机地整合起来，从而为业主提供完整的建筑物全局信息，为施工后期的3号楼室内装饰的顺利施工提供了帮助，同时也给业主的物业管理、机电运维提供基础技术支持。

3.2 物联网技术应用

BIM与物联网的集成应用，实质就是建筑全过程信息的集成与融合。BIM技术发挥上层信息集成、交互作用，而物联网技术承担底层信息采集、传递和监控的功能。二者的集成应用可以实现建筑全过程“信息流闭环”，实现虚拟信息化管理与实体环境硬件之间的有机融合。

本工程的物联网技术，主要是通过设备监控、传感器等设施组成。设备感知层在一定的范围内与工人、材料、施工方法、环境因素的现场要素有着密切的联系，通过动态采集，将项目生产、安全监测和应用的各项数据集中、关联到信息化平台上，从而为项目日常办公、管理决策提供有力的信息化数据支撑。项目管理实现了如下系统功能：

1、信息化监测系统：该系统是项目管理统一的安全监测信息化模块，具有开放性、集成性、协同性特点。

（1）通过物联网技术，实时收集工地各类物联网监测系统的监测数据，包括深基坑监测、配电柜监测、塔吊安全监测、物料平台监测等多种监测系统，实现多工点、多业务的安全监测和智能预警，为安全生产提供基础支撑。

（2）通过统一数据接口格式，支持目前主流的物联网设备厂家数据接入和计算，方便同市场成熟的第三方监测系统集成。

（3）采用无线传输技术，后台实时读取全站仪等测量仪器数据，结合图像辨别及定位技术在数据库中进行比较，通过智能判决的方式给项目工序流程及成品行为进行判断，为质量管理提供基础数据。

2、劳务实名制管理系统：通过信息化平台接入现场人脸识别系统，支持实名制、定位系统等硬件设备数据，可以在信息化平台中实时了解现场人员种类、身份及进出场等情况，可对未识别或未参与培训人员推送预警信息，实现对劳务人员数量、位置、状态、工种等信息的全面监管。

3、环境监测系统： 将扬尘监控终端系统、视频采集终端等集成至信息化平台，通过平台可对施工现场扬尘、噪声、风速、风向、温湿度、PM2.5等环境数据进行实时查看监控，环境数据超限能自动联动自动喷淋降尘设备，保证施工环境绿色环保。

4、视频监控系统： 将视频监控系统集成至信息化平台，并标记在BIM场景相应位置，通过模型来观察监控点空间位置，重要监控点实时视频预览和云台控制，确保施工生产精准、实时控制。

3.3 信息化平台

BIM为基础形成的数据，是企业信息化建设的“细胞”，在管理流程、辅助科学决策等方面，正变得越来越重要。作为企业首个智慧工地示范项目，我公司自主开发的智慧工地管理平台最大化地利用当前最前沿的BIM技术和物联网技术，获得多项国家发明专利、著作权。平台具有模型轻量化、多点位登录（PC端、手机端、iPad端三个应用层次）、多人在线协同特点，将物料跟踪、实际进度考核、质量安全可视化管理、模型管理、资料信息管控等系统纳入动态管理范围，突破了传统任务管理的局部性。

1、采集层：充分利用BIM、物联网等信息化技术手段，将环境、人员、机械、作业情况等方面信息，通过手动移动终端、摄像头、各类传感器等数据采集口，在平台中进行集成，实现互联互通。解决施工现场数据采集效率低、不及时等问题，提高数据获取的实时性、准确性、真实性。

2、传输层：将既有各应用系统以部分集成管理和多点位登录的方式接入平台，实现相关业务关键数据的提取，并供处理层应用和分析。

3、处理和应用层：将提取的业务及报表数据、物联网数据汇总分析，形成可视化图表数据。根据实际管理的维度和细度，将业务数据分类纳入不同的功能模块进行管理，便于用户查询和分析。在工期管理上，集成 BIM 技术中进度管理信息，并以可视化技术手段展示，实时进行工期纠偏。在物资管理上，集成物资管理平台，多点登录，实现多方协同的智慧建造。在质量安全管理上，利用实测实量工具或手机App进行检查拍照和上传，将检查信息与BIM模型相关联，实时查询问题整改情况，达到更好的统计分析效果。

4 存在问题

4.1 平台系统集成了物联网数据、BIM数据、其它经营管理数据等，如数据之间的标准不统一，导致数据的流通和应用产生障碍，对集成数据的应用深度和广度有着重大的影响。例如采购部门和财务部门，对同一产品需求不一样，往往导致部门间的代码格式无法融为一体。

4.2 平台的应用者出于不同的利益目的或管理需要，在数据的填报上差异较大，影响了数据的真实性。

5 结束语

在南京栖霞综合研发楼项目中，通过BIM及物联网等技术在信息化平台中的深度融合，综合了各相关方资源，打破了信息孤岛，保证了数据实时获取和共享，提高了各层次管理人员协同能力。通过BIM模型与项目管理的紧密衔接，让抽象模糊的传统管理变成以数据支撑的智能化、信息化管理；应用过程中制定了项目智慧工地建设标准，为企业后续智慧工地的推广应用提供了依据。

后续我们将以数据的格式统一为突破口，以服务于工程全寿命周期为目的，从设计端开始着手数据的统一，力求将设计、施工、经营、财务、采购等各部门的产品编码形成统一的数据编码格式，更深层次地向智慧工地探索，为企业向真正的智慧建造方式转型升级而服务。