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(山西八建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030027)

引言

長(zhǎng)期以來(lái)，建筑施工企業(yè)存在著粗放式管理、能耗高、勞務(wù)密集、利潤(rùn)低等問(wèn)題，隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，迫切需要轉(zhuǎn)型與突破。BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)使得企業(yè)集約經(jīng)營(yíng)、項(xiàng)目精益管理的管理理念落地，并為之提供了技術(shù)支持。本文主要對(duì)二者在工程施工過(guò)程中的應(yīng)用及價(jià)值作一探討。

1 BIM技術(shù)概述及應(yīng)用

建筑信息模型(BuildingInformationModeling，以下簡(jiǎn)稱(chēng)BIM)的技術(shù)核心是一個(gè)由計(jì)算機(jī)三維模型所形成的數(shù)據(jù)庫(kù)，這些數(shù)據(jù)庫(kù)信息在建筑全過(guò)程中動(dòng)態(tài)變化調(diào)整，可以及時(shí)、準(zhǔn)確地調(diào)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中包含的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行共享和傳遞。BIM技術(shù)加快了建筑運(yùn)營(yíng)單位的決策進(jìn)度，提高了決策質(zhì)量，從而提高了項(xiàng)目質(zhì)量，降低了項(xiàng)目成本，增加了項(xiàng)目利潤(rùn)。BIM技術(shù)的關(guān)鍵是信息，重點(diǎn)是協(xié)作，結(jié)果是模型，工具是軟件。

1.1 三維圖形平臺(tái)

三維圖形支撐平臺(tái)是支撐BIM建模以及基于BIM相關(guān)產(chǎn)品的底層支撐平臺(tái)。在數(shù)據(jù)容量、顯示速度、模型建造和編輯效率、渲染速度和質(zhì)量等方面，滿(mǎn)足BIM應(yīng)用的各種支撐。

1.2 虛擬施工與方案論證

借助BIM技術(shù)可以直觀(guān)地進(jìn)行項(xiàng)目虛擬場(chǎng)景漫游，在虛擬現(xiàn)實(shí)中身臨其境地開(kāi)展方案體驗(yàn)和論證。基于BIM模型，可以對(duì)施工組織設(shè)計(jì)方案進(jìn)行論證，就施工中的重要環(huán)節(jié)進(jìn)行可視化模擬分析。可以根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃對(duì)施工方案進(jìn)行模擬和優(yōu)化，對(duì)重要的施工環(huán)節(jié)、施工關(guān)鍵部位、施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置等施工方案進(jìn)行模擬和分析，以提高方案的可行性?？梢灾庇^(guān)地了解整個(gè)施工環(huán)節(jié)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)和工序，清晰地把握施工過(guò)程中的難點(diǎn)和要點(diǎn)，從而優(yōu)化方案、提高施工效率，確保施工方案的安全性。

1.3 碰撞檢查與減少返工

在傳統(tǒng)的建筑施工中，因建筑工程專(zhuān)業(yè)、結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)、設(shè)備及水暖電專(zhuān)業(yè)等各個(gè)專(zhuān)業(yè)獨(dú)立設(shè)計(jì)，導(dǎo)致圖紙中平立剖面圖之間、建筑圖與結(jié)構(gòu)圖之間、安裝與土建之間及安裝與安裝之間沖突的問(wèn)題很多，而B(niǎo)IM的三維技術(shù)可以在前期進(jìn)行碰撞檢查，快速、全面、準(zhǔn)確地檢查出設(shè)計(jì)圖紙中的錯(cuò)誤、遺漏及各專(zhuān)業(yè)之間的碰撞等問(wèn)題，減少由此產(chǎn)生的設(shè)計(jì)變更和施工中的返工，提高了施工現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)效率，有利于保證質(zhì)量、節(jié)約成本、縮短工期和降低風(fēng)險(xiǎn)。

1.4 形象進(jìn)度與4D虛擬

建筑施工是一個(gè)高度動(dòng)態(tài)且復(fù)雜的過(guò)程，常用以反映進(jìn)度計(jì)劃的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，難以形象地表達(dá)工程施工的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。通過(guò)BIM與施工進(jìn)度計(jì)劃的鏈接，將空間信息與施工信息整合在一個(gè)可視的4D(3D+Time)模型中，能直觀(guān)、精確地反映整個(gè)建筑的施工過(guò)程和虛擬形象進(jìn)度。4D施工模擬技術(shù)可以合理地編制施工組織設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確掌握施工進(jìn)度，優(yōu)化使用施工資源及科學(xué)地進(jìn)行場(chǎng)地布置，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工程的施工進(jìn)度、資源和質(zhì)量統(tǒng)一有效地管控。

1.5 精確算量與成本控制

工程量統(tǒng)計(jì)結(jié)合4D的進(jìn)度控制，就是BIM在施工中的5D應(yīng)用。施工中的預(yù)算超支現(xiàn)象十分普遍，缺乏可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐是造成超支的重要原因。BIM是一個(gè)富含工程信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以真實(shí)地提供造價(jià)管理所需的工程量信息，借助這些信息，計(jì)算機(jī)可以快速地對(duì)各種構(gòu)件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)行工程量計(jì)算，保證工程量數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)圖紙的一致性。工程量計(jì)算的準(zhǔn)確性直接影響到工程預(yù)算、工程結(jié)算及成本控制的準(zhǔn)確性，BIM技術(shù)恰恰解決了這一問(wèn)題。

1.6 現(xiàn)場(chǎng)整合與協(xié)同工作

BIM集成了建筑物的完整信息，給項(xiàng)目參建各方提供了一個(gè)三維的、便于交流、便于協(xié)同工作的平臺(tái)，參建各方將BIM模型統(tǒng)一通過(guò)BIM服務(wù)器平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)交換。項(xiàng)目各方人員通過(guò)平臺(tái)獲取和瀏覽BIM模型，為施工現(xiàn)場(chǎng)人員提供三維模型、施工方案模擬、施工工藝工法、節(jié)點(diǎn)大樣圖瀏覽、鋼筋料表、相關(guān)的進(jìn)度、成本等信息，從而幫助現(xiàn)場(chǎng)人員更好地理解項(xiàng)目，方便洽商，達(dá)成共識(shí)。

1.7 數(shù)字化加工與工廠(chǎng)化生產(chǎn)

建筑工業(yè)化采取工廠(chǎng)預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)施工相結(jié)合的建造方式，這將是未來(lái)建筑業(yè)發(fā)展的方向。BIM結(jié)合數(shù)字化制造，能夠提高建筑企業(yè)的生產(chǎn)效率。采用工廠(chǎng)精密機(jī)械技術(shù)對(duì)門(mén)窗、預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)等構(gòu)件進(jìn)行數(shù)字化加工預(yù)制，不僅能減小預(yù)制構(gòu)件的誤差，而且大幅度提高了預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)效率。這樣一種綜合項(xiàng)目交付(IPD)方式，可以大幅度地降低建造成本，提高施工質(zhì)量，縮短項(xiàng)目周期，同時(shí)減少資源浪費(fèi)，并體現(xiàn)先進(jìn)的施工管理，實(shí)現(xiàn)建筑施工流程的自動(dòng)化。對(duì)于沒(méi)有建模條件的建筑部位，可以借助先進(jìn)的三維激光掃描技術(shù)快速獲取原始建筑物或構(gòu)件的模型信息。

2 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和價(jià)值

物聯(lián)網(wǎng)(InternetOfThings，簡(jiǎn)稱(chēng)IOT)即“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，就是將射頻識(shí)別裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等各種信息傳感裝置與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)，其中的關(guān)鍵技術(shù)是RFID電子標(biāo)簽技術(shù)。在各類(lèi)物體上加裝電子標(biāo)簽(RFID)、傳感器、二維碼等，它們經(jīng)過(guò)接口與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)相連，從而給物體賦予“智能”，實(shí)現(xiàn)“物物相連”。

2.1 施工安全管理

在施工過(guò)程中，安全隱患無(wú)處不在，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)施工安全進(jìn)行監(jiān)測(cè)，主要包括如下幾個(gè)方面：對(duì)建筑工地環(huán)境的監(jiān)測(cè)、大體積混凝土澆筑監(jiān)測(cè)、鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變、地基監(jiān)測(cè)、預(yù)應(yīng)力梁的監(jiān)測(cè)、基坑支護(hù)監(jiān)測(cè)以及工地危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)測(cè)等。采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將各類(lèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的信息匯集到統(tǒng)一的監(jiān)控平臺(tái)，既實(shí)現(xiàn)了各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的信息共享，也便于對(duì)建筑工地現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)一管理。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)人員管理

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員安全帽、安全帶、身份識(shí)別牌進(jìn)行相應(yīng)的無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別，可以實(shí)現(xiàn)人員在施工現(xiàn)場(chǎng)的定位和跟蹤。結(jié)合在BIM系統(tǒng)中的精確定位，如果操作作業(yè)不符合相關(guān)規(guī)定，身份識(shí)別牌與BIM系統(tǒng)相關(guān)定位同時(shí)報(bào)警，可使管理人員精準(zhǔn)定位隱患位置，及時(shí)采取措施以避免事故的發(fā)生。

2.3 工程現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控

(1)進(jìn)度監(jiān)控。針對(duì)工程的施工進(jìn)度情況，可以通過(guò)視頻監(jiān)控的手段進(jìn)行遠(yuǎn)程了解、遠(yuǎn)程指揮、遠(yuǎn)程調(diào)度。

(2)質(zhì)量檢查監(jiān)控。對(duì)工程施工過(guò)程中需要巡檢和預(yù)檢的部位、施工人員操作的規(guī)范性、設(shè)備安裝過(guò)程等，通過(guò)視頻監(jiān)控手段可及時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和監(jiān)督。

(3)安全施工監(jiān)控。對(duì)建筑物的腳手架搭設(shè)、安全網(wǎng)設(shè)置、纜風(fēng)繩固定、吊籃安裝及使用、吊盤(pán)進(jìn)料口和樓層卸料平臺(tái)防護(hù)、塔吊和施工電梯安裝及操作、“四口五臨邊”的防護(hù)、施工人員安全帽與安全帶的佩帶等進(jìn)行視頻監(jiān)控，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理安全隱患。

(4)文明施工監(jiān)控。可對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)圍擋、建筑材料堆放、臨時(shí)設(shè)施布置、施工標(biāo)識(shí)及標(biāo)牌設(shè)置、是否做到工完場(chǎng)清等內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)控與監(jiān)督。

(5)現(xiàn)場(chǎng)安防監(jiān)控。由于施工現(xiàn)場(chǎng)材料設(shè)備堆放密集，工地人員流動(dòng)性大、進(jìn)出頻繁，導(dǎo)致盜竊事件時(shí)有發(fā)生，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。采用視頻監(jiān)控后，可對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全天候、全方位監(jiān)控，而且對(duì)職工考勤、現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)力分布等情況一目了然。

2.4 物料跟蹤

對(duì)施工過(guò)程中的物料運(yùn)輸、進(jìn)場(chǎng)、出入庫(kù)、盤(pán)點(diǎn)、領(lǐng)料等都可以采用RFID電子標(biāo)簽，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行跟蹤和監(jiān)控。

2.5 地下空間施工監(jiān)控

在地下工程施工中，對(duì)于復(fù)雜的地質(zhì)條件，施工過(guò)程控制尚無(wú)系統(tǒng)性、可靠性和及時(shí)性的方法。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，溫度、應(yīng)力、加速度等傳感器和無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetwork，WSN)對(duì)地下空間施工的碰撞預(yù)警、施工環(huán)境監(jiān)測(cè)、施工質(zhì)量保障、人員和設(shè)施財(cái)產(chǎn)安全等方面均有顯著效果。

2.6 塔機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控(黑匣子記錄)

大型塔吊及設(shè)備在施工運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄。塔機(jī)作業(yè)安全監(jiān)控可以最大程度地降低安全生產(chǎn)事故，減少各種違規(guī)操作而引起的安全事故，同時(shí)也為事故處理提供了有效證據(jù)。

2.7 電梯運(yùn)行安全監(jiān)測(cè)

由于超載或超負(fù)荷運(yùn)行，施工工地的運(yùn)輸電梯常存在安全隱患，特別是在超高層建筑工程中更應(yīng)引起注意。電梯的運(yùn)行監(jiān)測(cè)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)及時(shí)進(jìn)行安全報(bào)警，從而做到防患于未然。

3 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)在施工階段的運(yùn)用是施工企業(yè)信息化發(fā)展的趨勢(shì)。新技術(shù)的應(yīng)用必將帶動(dòng)建筑企業(yè)的施工質(zhì)量、安全監(jiān)控能力和經(jīng)濟(jì)效益的提升，推進(jìn)建筑施工企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)信息化與工業(yè)化的有效融合。