浅析应用BIM 技术做好工程现场全面信息化管理之要点

王建宏，石 慧

（1.中国二冶集团有限公司，四川 成都 610000；2.成都鱼凫城产实业有限公司，四川 成都 610000）

随着建设项目数量、规模和规范种类的不断增加，工程现场监管资源的有限性愈加明显。为满足工程现场的监管需求，需要加强在工程现场对信息化技术的应用，以此种方式提高工程施工现场的监管效能[1]。从工程的复杂性和结构变化层面分析，随着建筑工程新工艺和新技术的应用，建筑楼层不断提高、建筑设计中的整体装配率不断提升，智能建筑数量持续增多，为满足工程项目施工进度需求，而各种工种间不得不采取交叉作业形式，但在交叉作业工作过程中工程现场资源与工程信息无法得到有效流通，不仅会造成巨大的资源浪费，还会在一定程度上对工程工期造成影响。为有效预防此类问题，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术在工程建设中的应用越来越频繁[2]。下述将以某工程为例，对应用BIM 技术做好工程现场全面信息化管理展开研究。

1 建立工程现场全面信息化管理模型

1.1 信息传播效率基本数学模型计算

信息传播是工程现场管理的基本骨架，因此应用BIM 技术实现对工程现场的全面信息化管理时，需要通过信息传播效率数学模型，实现对管理效率的分析与验证。工程现场上的信息传播是以人为目标的，而人们的信息主要通过手机、电脑等方式进行，这也是信息的传播渠道[3]。假定各个信息提供者、中介人和信息接收者都是信息传播的不同类型，并假定每个人的个人因素都是普遍的，因此，在研究中暂时不考虑特殊情况。假定在整个信息传播过程中，信息提供者、中介人和最终信息接收者都是一个整体，在一个单独的信息传播信道上，其传播效率是通过持续地累加而得到的[4]。假设每个单一信息通道的传播效率可表示为e0，e1，…，en，串联信息的传播通道见图1。

图1 串联信息的传播通道

根据图1 得出，串联信息的传播效率E 的计算公式为

进一步得出串联信息的传播错误率L 的计算公式为

在信息传播过程中，媒介的位置发生了变化，不再是串联形成的线时，信息传播效率的计算公式并不能直接得出，但信息传播错误率可以通过公式计算得出。

在假定所有人的能力都是一样的情况下，通过计算得出的信息传播错误率可以用不同的信息传播信道错误率连乘来表达[5]。假设各个信息传播信道（子通道）的信息传播错误率为L1，L2，…，Ln，并联信息的传播通道见图2。

图2 并联信息的传播通道

则并联信息的传播错误率的计算公式为

进一步得出并联信息的传播效率的计算公式为

式中：1 为完全传播信息时的整体信息传播效率。

1.2 工程现场全面信息化管理模型推导

在上述建立的信息传播效率基本数学模型的基础上，推导出工程现场全面信息化管理模型。在一个具有明显的上下级关系的工程现场管理组织中，上述关于信息传播效率的基本数学模型并未将其纳入其中[6]。因此，在这一部分，假定在管理组织中，每个人的情况都是一样的，只考虑管理组织的上下级关系对信息传播的影响，根据实际情况，可以将其设定为0.2～4，并且，这样的压力强度会影响到管理组织的信息传播效率。根据上述分析，得出管理组织的总信息传播效率En的计算公式为

式中：q 为压力强度对管理组织信息传播的影响因素；Ex为在不考虑上下级关系的情况下，信息传播的整体效率；b 为管理组织中的上下级关系的紧张程度；m 为信息传播次数。将式（5）作为工程现场全面信息化管理模型。

2 基于BIM 技术的工程现场组织创新管理

2.1 工程现场管理组织模式

常见的工程现场管理组织模式包括直线型管理组织模式、矩阵型管理组织模式。由于直线型管理组织模式中的信息传播采用了串行式，因此，在管理组织结构中，每一层都会增加一层，从而使整个信息传播效率提高[7]。通过分析得出，这种模式的信息传播通道数量的计算公式为

式中：Fn为信息传播通道数量；k 为自然数；h 为组织层级数；w 为管理跨度。平均传播效率Pn的计算公式为

式中：En为直线型管理组织模式中的信息传播的效率总和。

矩阵型管理组织模式主要由3 个层次组成：一是领导；二是部门负责人和项目经理；三是参与人。这样就形成了一个沟通渠道，从部门到项目经理，再到项目负责人。参与人这一层次的部门数量取决于部门主管和项目经理的传播通道。若部门主管和项目经理传播通道为w，则其部门数量为w2/4，传播通道为部门数量的2 倍。根据上述分析得出，矩阵型管理组织模式的传播通道为

综合上述两种管理组织模式，矩阵型管理组织模式为最佳管理组织模式。

2.2 社会网络分析法在工程现场管理中的运用

社会网络分析法的根本理论来自图论，是将复杂问题抽象化的一种问题解决思维。在确定现场管理组织模式后，将这一分析法应用到工程现场的管理当中，可以进一步促进管理效率的提升。在管理初始阶段，选择需要研究分析的问题，并将其看作一个节点。采用文献调查、专家判定、实践经验等方法，通过数据采集，构建关系矩阵，对关系矩阵进行预处理。根据所要研究的内容，得出相关的结论。在软件中按下相应的图标，获得相应的结果，并通过UCINET 中的图形绘制程序，就可以获得相应的社会网络模型[8]。以BIM 技术为基础的项目管理组织中各方的相互联系，为BIM 技术在工程现场全面信息化管理中的应用提供了理论基础。对于采用BIM 技术的工程现场项目管理组织的不同参与方，明确其在整个网络中的位置、与其他参与方的关系，找出影响工程管理的有效因素以及施工中应注意的问题，从而为改进BIM 技术的项目管理工作提供参考。

3 基于BIM 技术的工程现场全面信息化管理案例

3.1 模拟案例基本概况

模拟案例基本概况见表1。

表1 模拟案例基本概况

该项目涉及的专业较多，包括土建、电气、空调、弱电智能、幕墙等，分包队伍比较多。其中，工程现场穿插作业量大、协调任务较多。

在工程开工前，建筑设计单位要先搭建三维模型，运用BIM 技术进行工程管理，同时，在工程总图布置、工程完工、使用、运行等方面都要应用BIM 技术进行辅助管理。

本文以BIM 技术为支撑进行案例分析，以检验上文提出的管理方案是否能在实际应用中起到预期效果。

3.2 基于BIM 技术的工程现场全面信息化管理

引进BIM 技术，结合计算机终端，搭建工程现场全面信息化管理测试环境，见图3。

图3 工程现场全面信息化管理测试环境

在此过程中，利用BIM 技术，建立了一个工程现场质检与全面信息化管理云平台。同时，各个现场管理终端与监控部门设置监控系统和全面信息化管理的信息展示屏幕，将安装在工程现场上的高清摄像机与监控设备相连接，满足工程现场远程监控和全面信息化管理等需求。应用数据库管理软件、3D-CAD 图形显示软件，构建全面信息化管理程序，并通过软件工具进行工程现场材料信息管理和施工进度协调。由计算机程序辅助，将4D 技术与时间信息相结合，优化工程现场管理。对工程现场管理建模所需的软件工具进行分析，见表2。

表2 工程现场管理建模所需要的软件工具

在AutoCAD 平台上编写相应的功能函数和接口，基于数据库信息，将数据展示组件的交互内容获取到AutoCAD 平台上。利用已开发的工具箱进行工程现场与计算机终端的人机交互，实现工程现场的全面信息化管理。在进行工程现场的工程材料的管理时，应做好对各层构件的计算机绘图，设置不同构件的属性信息（包括尺寸、材料种类等）。

在BIM 监控模式下，终端会根据工程图纸、三维模型、施工单位等信息，生成工程现场自动管理与监控作业方案，并根据工程现场实际情况与项目的难度、薄弱环节和监管重点，进行工程现场的程序化监督，以此种方式，真正做到“一站式”管理，减轻工程现场监理人员与其他管理人员的工作负担。基于BIM 技术的工程现场全过程信息化监管见图4。

图4 基于BIM 技术的工程现场全过程信息化监管

BIM 技术的质量监督抽查模式，改变了过去监理人员频繁查阅图纸、图纸变更资料的做法。在此阶段中，监理人员只需要根据施工进度表，将施工现场管理终端上传的影像及有关数据与BIM 三维模型进行对比即可，则可判定所检区域是否满足设计与施工要求；若对比后发现存在问题，则将问题记录在相应的位置，由监理监督督促施工方在现场进行检查和纠正。

3.3 综合效益分析

完成工程现场全面信息化管理后，对基于BIM技术的管理成效进行分析，见表3。

表3 基于BIM 技术的管理成效

4 结束语

通过上述研究，得到如下2 个方面的结论。

1）根据表3 基于BIM 技术的管理成效可知，应用BIM 技术可以提高工程现场的安全性，降低现场作业风险，提升工程验收质量。

2）近年来，BIM 技术在项目管理中得到了广泛的应用，其中包括基于BIM 技术的无纸化办公、管线碰撞检测、综合协调等，此项技术的应用提高了工程管理的效率。由于此项技术需要软件工具的支撑，因此，在后续的设计中，还需要加大对BIM设计软件的开发，以此更好地发挥BIM 技术在工程现场全面信息化管理中的效能及价值。