基于BIM技术的数字化工程管控平台研究

2023-03-07北京公联鼎晟交通枢纽建设发展有限公司马岩华融实业投资管理有限公司贾少昆

中国建设信息化 2023年3期

文｜北京公联鼎晟交通枢纽建设发展有限公司马岩；华融实业投资管理有限公司贾少昆

近年来，建筑行业的信息化竞争与数字化改革愈演愈烈，在很大程度上推动了建筑项目施工管理模式的创新和转型。在引入BIM 技术这一典型的新技术、新工具后，建筑工程管理的效率与质量均能得到显著提升。在此背景下，有必要对基于BIM 技术的数字化工程管控平台展开探究讨论。

1.基于BIM 技术的数字化工程管理平台的优势特点

与传统的工程管理技术、工程管理模式相比，基于BIM 技术的数字化工程管理平台主要具有以下特点：

第一，可视化特点。在应用BIM 技术后，人们可以通过立体化、仿真化的模型图像对设计方案、施工成品、施工环境进行呈现与观察，并在可视化基础上开展分析、决策、管控等一系列工作，工程管理质量也由此大幅提升；第二，模拟化特点。在满足“所见即所得”这一需求的前提下，BIM 技术还可实现“所想即所得”。通过应用数字化工程管理平台，相关人员可对工程信息、模型图像进行趋势预测、事故模拟、沉浸漫游等处理。这样一来，能够充分增强工程管理的前瞻性，进而确保施工风险、管理缺陷的有效规避。

2.基于BIM 技术的数字化工程管理平台的设计思路

2.1 BIM 工程管理平台设计的功能需求

要想保证技术应用、平台设计的质量处于较高水平，就必须要坚持需求导向、按需配置的实践原则。具体来讲，BIM 工程管理平台设计的功能需求主要涉及如下方面：

第一，模型仿真的需求。从应用角度来看，绝大部分BIM 技术功能的实现都需要以数字化三维模型的构建为前提。若模型的精确性较差、分辨率较低，其对工程管理的支持作用将大打折扣。所以，在设计BIM 工程管理平台时，首先要满足模型仿真的需求，保证可视化界面中的模型与实际施工场景具备高度匹配性；第二，信息处理的需求。在依托BIM 技术实施工程管理时，会涉及到多种信息处理环节，如信息传输、信息反馈、信息展示、信息存储等。因此，进行BIM 工程管理平台设计的过程中，要做好多种信息处理模块、信息处理机制的配置，以免施工管理中出现信息丢失、通信滞后化、信息不对称、信息利用率低等问题；第三，管理支持的需求。应用BIM 技术、设计数字化平台的根本目的，是为工程管理活动提供优质服务，从而达到提高管理效率、提升管理质量、降低管理风险等效果。所以，应保证平台功能体系与管理业务体系相契合。例如，工程管理涉及决策管理、安全管理、人员管理等多个环节，平台功能也应有针对性地覆盖决策优化、风险分析、人员定位等方面；第四，建模分析的需求。与传统的绘图方式、管理模式相比，BIM 管理的优势不只在于立体反映施工情况，更在于以模型图像为基础，对各类工程信息进行评估、验证、预测等高层次处理。所以，在设计BIM 工程管理平台时，还应保证平台系统满足多元化的建模分析需求，如碰撞检测、趋势预测、效果评估等；第五，优化拓展的需求。一方面，设计BIM 工程管理平台时，可根据实际管理情况为平台系统配置多种拓展功能，如权限识别功能、信息保护功能、风险告警功能等。另一方面，为了实现BIM 工程管理平台的长效化应用，在进行数据库、系统接口、模块分区等部分的设计时，还应在存储空间、接口数量、模块框架等方面留有余裕，从而为平台随工程发展、管理调整而升级拓展夯实设计基础[1]。

2.2 BIM 工程管理平台设计的总体架构

基于BIM 技术特性与工程管理应用需求，可将BIM 工程管理平台的总体架构分为动态管理子系统、综合管理子系统两大部分。

其中，动态管理子系统的架构内容为：（1）工程动态管理分区，主要包括进度动态管理模块、资源动态管理模块、成本动态管理模块、环境动态管理模块等；（2）工程冲突分析分区，主要包括结构安全分析模块、资源冲突分析模块、进度冲突分析模块、成本冲突分析模块等；（3）施工过程处理分区，主要包括过程模拟模块、过程优化模块等；（4）工程模型检验分区，主要包括构件碰撞试验模块、环境碰撞试验模块、虚拟漫游检测模块等。

综合管理子系统的架构内容为：（1）决策支持分区，主要包括工期分析模块、施工效果分析模块、工程台账分析模块等；（2）实时管控分区，主要包括数据查询模块、统计分析模块、动态更新模块、事件追踪模块、实时预警模块等；（3）业务管理分区，主要包括合同管理模块、进度管理模块、质量管理模块、定位管理模块、变更管理模块、采购管理模块等；（4）通信管理分区，主要包括工程内网管理模块、公共网络通信模块、信息安全管理模块、信息共享管理模块等。

在此基础上，两个子系统经由Web 服务器、BIM 数据库等实现平台内连接。同时，进行移动终端、可视化界面、权限管理系统、现场门禁系统、智能传感系统等配套设计。架构完成后，BIM 工程管理平台可多层次、全方位地为建筑工程管理活动提供数字化、动态化的技术支持[2]。

3.基于BIM 技术的数字化工程管理平台的应用环节

3.1 在施工设计管理中的应用

在施工设计管理方面，基于BIM 技术的数字化工程管理平台能发挥出可观的技术价值。首先，在工程图纸、施工方案的设计准备阶段，BIM 工程管理平台能为相关人员提供优质的依据支持。例如，在通过实地测量、航拍摄影、传感扫描等手段获取高精度、整体性的施工现场信息后，可将数据信息导入BIM 系统进行建模成像，从而立体、真实地反映出施工环境场景。这样一来，相关人员便能通过调整模型视角、缩放尺寸，对现场情况做出全面了解，进而从根本上避免图纸方案设计与管理的随意性、盲目性。其次，在设计过程中，BIM 工程管理平台也能为设计成果的优化提供技术助力。例如，在开展建筑内部电、水、气等管线的布置设计时，相关人员可将已有设计信息输入到建筑钢混结构模型中，并启用碰撞试验模块进行检验。通过碰撞试验，BIM 系统能够快速排查出管线与管线、管线与建筑之间的冲突点，并自动生成试验报告，对具体的冲突数量、冲突位置、冲突编号进行展示。由此，相关人员便可有的放矢地对设计方案进行调整，以逐步解决冲突问题。在多次试验与优化后，管线布置设计方案便可达到最优化，进而保证后续排管布线施工活动的高效性与安全性。最后，与传统设计管理模式不同，依托BIM 平台生成的设计方案具有集成性特征，可将建筑钢混结构、建筑管线布置、机电设备安装等多项设计成果纳入同个模型当中。这样一来，在实施专家评审、图纸会审等管理活动时，各方人员能够更全面地对设计结果进行审核评估，从而进一步降低设计风险的形成几率[3]。

3.2 在施工质量管理中的应用

质量管理是工程管理的核心，BIM 工程管理平台在该方面也能表现出良好的应用效果。例如，在混凝土施工阶段，相关人员可使用检测设备对已成型混凝土构件的温度数据进行采集。其后，通过有线导入、无线通信等方式，将相关数据信息传输到BIM 系统当中，便能自动绘制生成混凝土构件的温度场模型。在模型中，混凝土内部温度变化会通过颜色区别显示出来。通常情况下，混凝土内部结构分区的温度越低，其模型颜色越偏向冷色，反之则偏向暖色。在此支持下，相关人员便能更精准地实施构件保养与保护的管理工作，以防止混凝土材料因内外温差过大而出现形变、裂缝等故障，对建筑的结构稳定性、力学性能强度、使用寿命等质量因素产生负面影响。

3.3 在施工成本管理中的应用

通过应用BIM 工程管理平台，能够实现施工成本的全程化、精细化管控。例如，在工程的前期准备阶段，可将成本预算信息导入数字化模型，从材料、能耗、周期等多个角度入手，对不同施工部分、不同工程阶段的成本量进行拆分与标记。其后，在实际的工程作业期间，对施工活动相关的耗材、耗能、收支等信息进行动态采集，并实时上传到平台系统中。在多种功能模块的支持下，模型中成本拆分量的预算值与实际值能够实现自动分析，并将分析结果呈现在可视化界面中。由此，相关人员便可对施工中的资金资源利用情况进行充分掌握，并明确现阶段是否存在账实不符、成本超预算、能源消耗异常等问题。如此一来，一方面有助于实现施工材料浪费、资金使用混乱、施工设备空转等负面情况的精准排查与及时处理。另一方面，也能保证各类成本风险事件的有据可查、有源可溯，从而为施工成本管理的有效性、高效性夯实保障条件。

3.4 在施工安全管理中的应用

在施工安全管理方面，BIM 工程管理平台可建立多种安全保障机制。例如，在前期设计、中期施工、竣工验收等各个阶段，BIM 模型都能对施工活动、施工环境的变化情况进行动态反映。基于此，相关人员通过观察模型图像及平台信息，即可对绝大部分现场风险隐患进行感知和预测，从而保证安全管理的整体性与前瞻性。再如，为了规范现场施工人员的不安全行为，可将卫星定位芯片安装在安全帽、工作服等施工必要的穿戴用品上。同时，在施工现场布置足量的监控传感器。这样一来，一旦有现场人员进入吊装施工下方区域、脚手架作业区等BIM 现场模型中预设的危险区时，相关定位信息、影像信息便会动态传输到BIM 平台当中，并触发平台的安全告警机制。其后，经由平台系统与移动终端设备之间的信息交互，现场管理人员便能及时感知并制止施工人员的不安全行为，从而避免坠物伤人事故的发生。