(中國(guó)建筑第八工程局有限公司,上海市 200122)

1 引言

近幾年，BIM在中國(guó)得到了飛速發(fā)展，深入到了工程建設(shè)行業(yè)的各方面。動(dòng)態(tài)施工模擬的概念依托BIM技術(shù)提出至今，已在越來(lái)越多的建筑工程中被廣泛應(yīng)用起來(lái)，業(yè)內(nèi)人員已普遍接受此類直觀、高效的可視化施工模擬技術(shù)。

從80年代以文字表述施工工藝，90年代以序列圖展示，再到21世紀(jì)初利用靜態(tài)展示法展示，每個(gè)階段對(duì)施工工藝的展示都存在著相應(yīng)的問(wèn)題。例如文字表述依賴人工，因而效率低；序列圖法因?yàn)槭菙帱c(diǎn)展示，所以工作量大，空間性差；而靜態(tài)展示法則同設(shè)計(jì)脫節(jié)，精準(zhǔn)度較低，數(shù)據(jù)也難以共享。所以，在建筑行業(yè)的CAD時(shí)代，雖然利用3DS Max也可以實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)態(tài)展示，但基本都是對(duì)于項(xiàng)目的外觀效果展示，效果雖華麗，但缺乏真實(shí)性和對(duì)部件信息的可利用性。此外，當(dāng)時(shí)創(chuàng)建施工工藝的門(mén)檻也高，施工工藝視頻的復(fù)用率也低。

為了能進(jìn)一步提升企業(yè)原有施工工藝的普適性，改變由于原來(lái)分散存儲(chǔ)導(dǎo)致的重復(fù)創(chuàng)建，提高成果在現(xiàn)場(chǎng)、在企業(yè)內(nèi)部的共享、流轉(zhuǎn)和集中管控。我們整合了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化的動(dòng)態(tài)施工工藝，在施工階段，讓各類人員從虛擬樣板引路到技術(shù)交底再至施工工藝模擬、優(yōu)化上一目了然，極大地提升了人員對(duì)項(xiàng)目的理解力及精準(zhǔn)度。大大減少建筑質(zhì)量問(wèn)題、安全問(wèn)題，減少返工和整改。

2 總體思路

從實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，基于BIM 技術(shù)的施工工藝展示應(yīng)用在工程建設(shè)行業(yè)主要集中在施工階段。在虛擬樣板引路、技術(shù)交底、施工方案模擬及優(yōu)化上，使用動(dòng)態(tài)施工工藝展示占據(jù)著主要地位。因此，我們通過(guò)對(duì)文字、序列、靜態(tài)展示、動(dòng)態(tài)展示、BIM模型等在施工工藝展示中的技術(shù)優(yōu)劣勢(shì)進(jìn)行分析，結(jié)合多源數(shù)據(jù)的共享這一角度，實(shí)現(xiàn)“文字 + 圖片 + BIM 模型 + 視頻”四位一體施工工藝大數(shù)據(jù)庫(kù)的精準(zhǔn)創(chuàng)建。

3 實(shí)現(xiàn)方法

3.1 梳理企業(yè)施工工藝規(guī)范

企業(yè)施工工藝的先進(jìn)性和規(guī)范性是施工工藝大數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建的基礎(chǔ)，也是創(chuàng)建的規(guī)范依據(jù)。我們以企業(yè)《綠色施工手冊(cè)》為準(zhǔn)，以施工工藝的先進(jìn)性、復(fù)用性高為原則，梳理出多專業(yè)的施工工藝目錄，如圖1所示：

圖1 施工工藝目錄

3.2 編制文字交底樣板

依據(jù)整理好地施工工藝目錄，進(jìn)行文字交底樣板的編制。在編制的過(guò)程中，研究人員依據(jù)各類施工標(biāo)準(zhǔn)、施工各階段準(zhǔn)備、相應(yīng)地工藝流程、合理的施工方法、質(zhì)量要求及保障措施，以及各類施工注意事項(xiàng)、成品保護(hù)、 安全文明施工等各個(gè)方面的規(guī)定進(jìn)行文字交底樣板的編制，形成文字交底樣板庫(kù)。文字交底樣板及文字交底樣板庫(kù)如圖2、圖3所示。

圖 2 文字交底樣板

圖3 文字交底樣板庫(kù)

3.3 提煉施工材料、機(jī)械圖片

文字交底樣板庫(kù)組建以后，研究人員分專業(yè)對(duì)各類施工工藝交底文件中進(jìn)行常用的施工材料、施工機(jī)械分析總結(jié)并且歸類，最終形成施工材料圖片庫(kù)和施工機(jī)械圖片庫(kù),如圖4所示。

圖4 施工材料、機(jī)械圖片庫(kù)

3.4 制定族樣板文件和BIM模型樣板文件

我們制定了針對(duì)不同專業(yè)的BIM 模型細(xì)度規(guī)定，并利用我單位開(kāi)發(fā)的基于Revit軟件的企業(yè)自有族庫(kù)系統(tǒng)，圍繞施工工藝大數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建依據(jù)，進(jìn)行 BIM 模型樣板、BIM 族文件樣板的創(chuàng)建，方便企業(yè)全體人員下載使用，提高施工工藝制作的效率，降低制作門(mén)檻的高度。BIM組文件樣板和BIM模型樣板如圖5、6所示。

圖5 BIM 族文件樣板 (場(chǎng)地布置)

圖6 BIM 模型樣板 (給排水專業(yè))

3.5 形成視頻庫(kù)

在對(duì)施工工藝交底的文字、BIM樣板等的進(jìn)行分析、總結(jié)、提煉后，基于Suite工作流的多源數(shù)據(jù)參數(shù)共享實(shí)現(xiàn)方法，以 BIM 模型為基礎(chǔ)信息，進(jìn)行基于 BIM 技術(shù)的施工工藝的創(chuàng)建，最終形成視頻庫(kù)。 基于 BIM 技術(shù)的施工工藝創(chuàng)建流程包括前期準(zhǔn)備、視頻創(chuàng)建、故事腳本、后期創(chuàng)建4個(gè)環(huán)節(jié)。視屏庫(kù)如圖7所示。

圖 7 視頻庫(kù)

4 價(jià)值分析

我們從虛擬樣板引路、技術(shù)交底、施工方案模擬及優(yōu)化的角度，對(duì)多源數(shù)據(jù)在施工工藝精準(zhǔn)創(chuàng)建中的價(jià)值進(jìn)行分析。

4.1 多源數(shù)據(jù)在虛擬樣板引路中的價(jià)值分析

傳統(tǒng)方式下，實(shí)體樣板的制作工藝和制作材料往往是高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求的，制作過(guò)程更是“驗(yàn)收、修改、再驗(yàn)收”的多次反復(fù)過(guò)程，其間的人、機(jī)、料投入成本巨大；同時(shí)，傳統(tǒng)方式下，工程建設(shè)結(jié)束后，非工程部位的實(shí)體樣板通常會(huì)被拆除，成為建筑垃圾。 造成人工費(fèi)、材料費(fèi)的2次消耗，這種資源浪費(fèi)更是同工程建設(shè)行業(yè)所倡導(dǎo)的綠色建造理念背道而馳。

虛擬樣板引路在施工過(guò)程中的意義在于：在確保工程質(zhì)量達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范需求的同時(shí)，顯著減少乃至避免因大面積拆改、返工所造成的工期、質(zhì)量、成本方面的損失。

多源數(shù)據(jù)在虛擬樣板引路中的價(jià)值在于：虛擬樣板的制作具有資源投入少、綜合成本低、周轉(zhuǎn)率高、資源消耗少的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能從根本上解決實(shí)體樣板引路在資源上的消耗和浪費(fèi)，為施工質(zhì)量樣板引路開(kāi)辟了一條全新的途徑。圖8、9分別是模板支撐架虛擬樣板和屋面虛擬樣板示例。

4.2 多源數(shù)據(jù)在技術(shù)交底中的價(jià)值分析

傳統(tǒng)方式下，現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員依據(jù)一系列二維圖紙結(jié)合文字和圖片進(jìn)行技術(shù)交底，技術(shù)交底方案晦澀難懂，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員、勞務(wù)人員個(gè)人能力要求高，不同水平的人員可能引發(fā)技術(shù)交底不徹底，造成施工過(guò)程無(wú)法達(dá)到預(yù)期的效果。

圖8 模板支撐架虛擬樣板

圖9 屋面虛擬樣板

技術(shù)交底在施工過(guò)程中的意義在于：使現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員對(duì)工程中的技術(shù)要求、質(zhì)量要求、安全要求、施工做法產(chǎn)生精準(zhǔn)的認(rèn)知和理解，以便科學(xué)、合理、優(yōu)化的組織施工，避免技術(shù)、質(zhì)量、安全事故的發(fā)生。

基于多源數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)環(huán)境下進(jìn)行技術(shù)交底方案的創(chuàng)建，能夠?qū)夹g(shù)交底方案中涉及的各施工步驟、施工工序之間的邏輯時(shí)序關(guān)系進(jìn)行全面剖析和展示；同時(shí)，配合傳統(tǒng)的文字和圖片描述，在降低現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員、勞務(wù)人員對(duì)技術(shù)交底方案的認(rèn)知和理解難度的同時(shí)，進(jìn)一步確保了技術(shù)交底方案的科學(xué)、合理和優(yōu)化。圖10、11分別是腳手架技術(shù)交底電子書(shū)和鋼筋技術(shù)交底電子書(shū)示例。

圖10 腳手架技術(shù)交底電子書(shū)

圖11 鋼筋技術(shù)交底電子書(shū)

4.3 多源數(shù)據(jù)在施工方案模擬及優(yōu)化中的價(jià)值分析

傳統(tǒng)方式下，現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員依據(jù)一系列二維設(shè)計(jì)圖紙，結(jié)合文字進(jìn)行和施工方案的編制，不利于現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員、 勞務(wù)人員對(duì)上述新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備的認(rèn)知和理解。

施工方案模擬及優(yōu)化對(duì)施工過(guò)程有著重要的意義，一個(gè)科學(xué)、合理和優(yōu)化的施工方案模擬能夠確保工程的可實(shí)施性。

基于多源數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)環(huán)境下進(jìn)行施工方案模擬及優(yōu)化，能夠?qū)κ┕し桨钢猩婕暗男录夹g(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備之間的邏輯時(shí)序關(guān)系進(jìn)行全面剖析和展示；同時(shí)，配合傳統(tǒng)的文字和圖片描述，在降低現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員、勞務(wù)人員對(duì)施工方案的認(rèn)知和理解難度的同時(shí)，進(jìn)一步確保了施工方案的科學(xué)、合理和優(yōu)化。不同工作方式下施工方案模擬及優(yōu)化的及時(shí)特征分析如表1所示。圖12、13分別為鋼結(jié)構(gòu)和土建專業(yè)的施工方案模擬示例。

表1 不同工作方式下施工方案模擬及優(yōu)化的技術(shù)特征分析

圖12 施工方案模擬 (鋼結(jié)構(gòu)專業(yè))

圖13 施工方案模擬 (土建專業(yè))

5 性能分析

我們從易用性和工作效率的角度對(duì)面向多源數(shù)據(jù)的施工工藝精準(zhǔn)創(chuàng)建技術(shù)的性能進(jìn)行分析。

5.1 易用性分析

工程實(shí)踐顯示：面向多源數(shù)據(jù)的施工工藝精準(zhǔn)創(chuàng)建技術(shù)對(duì)工程實(shí)踐的普適性體現(xiàn)在：

(1) 文字庫(kù)的創(chuàng)建顯著提升了現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員對(duì)施工工藝交底資料的編制精準(zhǔn)程度；

(2) 圖片庫(kù)、BIM 模型庫(kù)的創(chuàng)建顯著降低了現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員對(duì)施工工藝交底資料的編制工作強(qiáng)度；

(3) 視頻庫(kù)的創(chuàng)建顯著提升了現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員、勞務(wù)人員對(duì)標(biāo)準(zhǔn)流程、工序的認(rèn)知、理解程度。

5.2 工作效率分析

基于傳統(tǒng)工作方式以及基于四位一體施工工藝大數(shù)據(jù)方式進(jìn)行施工工藝編制的工作效率分析如圖14、15所示。

從施工工藝編制所包括的“文字交底、規(guī)范、機(jī)械查找、BIM 模型創(chuàng)建以及視頻創(chuàng)建”4個(gè)環(huán)節(jié)看，文字交底和規(guī)范、機(jī)械查找方面，同傳統(tǒng)方式相比，四位一體施工工藝大數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)省了約 25%～33%的工作時(shí)間，隨著施工工藝大數(shù)據(jù)庫(kù)中樣板的持續(xù)補(bǔ)充，這一工作效率的提升還將更加顯著；BIM 模型創(chuàng)建(靜態(tài)展示)方面，同傳統(tǒng)方式相比，四位一體施工工藝大數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)省了約75%的工作時(shí)間；視頻創(chuàng)建(動(dòng)態(tài)展示)方面，同傳統(tǒng)方式相比，四位一體施工工藝大數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)省了約79%的工作時(shí)間。從整體工作效率分析來(lái)說(shuō)，四位一體的工藝大數(shù)據(jù)庫(kù)方式同傳統(tǒng)方式相比，也有著明顯的優(yōu)勢(shì)，顯示出了良好的性能。

圖14 各環(huán)節(jié)的工作效率分析

圖15 整體工作效率分析

6 結(jié)論

綜上所述，基于四位一體的工藝大數(shù)據(jù)庫(kù)方式能提高成果在現(xiàn)場(chǎng)、在企業(yè)內(nèi)部的共享、流轉(zhuǎn)和集中管控。在施工階段，對(duì)施工單位的技術(shù)人員和勞務(wù)人員都有著直觀、簡(jiǎn)單、清晰的認(rèn)知幫助，極大地提升了人員對(duì)施工技術(shù)的理解力及精準(zhǔn)度，大大減少建筑質(zhì)量問(wèn)題、安全問(wèn)題，減少返工和整改。同時(shí)四位一體施工工藝大數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建也為新員工提供了一個(gè)便捷的資源庫(kù)，對(duì)他們專業(yè)理論和實(shí)際的理解上有著很直觀的幫助。但我們也清楚的認(rèn)識(shí)到，多源數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)，要求企業(yè)以BIM技術(shù)為核心制定相應(yīng)的業(yè)務(wù)流程，并依次建立與之配套的BIM資源和其相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為基礎(chǔ)，才能使多源大數(shù)據(jù)庫(kù)更好地應(yīng)用于實(shí)踐。