胡俊，楊成，歐陽浩

（中國建筑第四工程局有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

隨著大數(shù)據、物聯(lián)網、人工智能、區(qū)塊鏈、5G等新一代信息技術的快速發(fā)展，世界正處于從工業(yè)化經濟向數(shù)字經濟轉型過渡的大變革時代，數(shù)據成為驅動社會發(fā)展的新資源、新要素和新引擎。同時，隨著數(shù)字技術與實體經濟的結合越來越緊密，整個經濟環(huán)境和經濟活動發(fā)生了根本變化，加快了社會的進步和發(fā)展。因此，數(shù)字化轉型已經不是可選項，而是發(fā)展的唯一出路。

BIM技術作為數(shù)字化轉型的核心技術，圍繞著BIM模型形成一個大的數(shù)據中心庫，利用BIM模型的幾何信息、定位信息、非幾何信息，對工程量進行統(tǒng)計，并進行進度計劃排布，施工成本計劃，在施工過程中，利用BIM可視化、可模擬技術對方案進行模擬、技術進行交底，以及展開一系列的安全、質量、進度、成本施工管理活動，達到上下游數(shù)據信息對稱，責任到人可追溯的目的，最終為實現(xiàn)企業(yè)形成廣泛的施工數(shù)據信息，實現(xiàn)決策有理可依，不再按照經驗施工，科學合理的安排施工，這將是企業(yè)的巨大財富，也是項目實現(xiàn)企業(yè)化的必經之路。

據統(tǒng)計，國內開展B I M應用的主要為碰撞檢查（66.71%）、施工方案模擬（56.91%）、管線綜合（82%），現(xiàn)場可視化交底的應用比例達到了53.11%，質量安全等方面應用達到了47.24和24.43%，技術交底、質量安全的BIM應用偏重于支持施工現(xiàn)場生產。

由此可見，BIM技術作為CIM技術、數(shù)字孿生技術的底層數(shù)據庫，目前還沒有達到其進行項目數(shù)字化信息管理的目的。目前的BIM技術應用比較常規(guī)，需要更多創(chuàng)新的BIM技術應用去推動BIM行業(yè)的發(fā)展，真正的為項目創(chuàng)效、減少工期、提高效率。

1 BIM+軟件應用

1.1 BIM技術在模板工程中應用

傳統(tǒng)的模板設計中，模板計算不精確，現(xiàn)場施工根據實際情況進行隨意切割，造成了模板大量的浪費。隨著鋁模板技術的發(fā)展，對配模技術的要求越來越高，但是目前配模需要畫大量的配模圖，需要花費大量的時間，且在樓梯、飄窗、衛(wèi)生間等結構復雜的部位用二維圖紙很難表達出位置關系，另外模板形式多樣，不利于模板的統(tǒng)計與施工方案交底[2]。

基于BIM技術的配模設計，可以在CAD圖紙的基礎上，進行三維建模，且可以快速生成符合規(guī)范要求和標準的計算書、可根據不同區(qū)域、樓層一鍵輸出配模設計圖，也可以自動生成用于加工的材料計劃及材料清單。以廣聯(lián)達BIM模架設計軟件為例，它需要進行圖紙預處理、主體結構建模、配模參數(shù)設置、一鍵快速配模、配模圖優(yōu)化、模板用量統(tǒng)計等操作。但還是存在不足之處，圖紙?zhí)幚淼暮脡摹⒛Ｐ偷木戎苯記Q定配模的準確性，以及配模規(guī)則需手動輸入、生成的配模圖觀感質量差、線條雜亂無章、非標板編號缺失等缺點。

目前國內運用還有其它較多的BIM配模軟件有神機妙算、牛魔王、愛配模、基于插件的revit配模、基于插件的草圖大師、solidworks等等，但是各有優(yōu)勢，草圖大師不能模型展示很好用，但是不能進行參數(shù)化表達，solidworks作為工業(yè)設計軟件，又在操作性及通用性有弊端，revit配模跟鋼筋一樣，模型精度不錯，但是硬件配置要求較高，只能進行局部應用。

1.2 BIM技術在裝配式建筑中的施工模擬

BIM施工模擬主要分為靜態(tài)模擬和動態(tài)模擬，動態(tài)模擬又分為施工工藝模擬、施工進度模擬等等。目前主要的三維動畫模擬軟件有3Dmax、fuzor、lumion、navisworks。其中3Dmax動畫制作指令成熟，能完成較多的動畫模擬，但是操作難度大，fuzor、Lumion操作簡單、能完成固定的幾種動畫指令，畫面質量很好。Navisworks也能完成通過熱點、按鍵、移動、旋轉功能完成簡單的動畫及施工進度模擬，但是動畫的質感較差。

進度模擬：將完整的BIM模型和進度計劃導入模擬軟件，將模型中的構件與進度計劃單獨進行綁定，操作比較繁瑣。也可以通過名字相同進行綁定，這就需要進行BIM建模和進度計劃的時候命名進行統(tǒng)一?？赏ㄟ^模擬將計劃與實際進展進行對比。

施工環(huán)境模擬：合理規(guī)劃各個階段的場地布置，各個堆場、機械布置、生活和施工分區(qū)、以及運輸?shù)缆返牟贾?，減少不必要的二次搬運，優(yōu)化運輸路線，通過模擬提前發(fā)現(xiàn)影響不合理的施工布置，并對施工策劃提出修改方案[3]。

吊裝模擬：無論是在裝配式建筑和混凝土結構、鋼結構的工程應用中，都會有大量的構件需要進行起重機或者塔吊的吊裝，通過動態(tài)模擬可以對現(xiàn)場工人進行技術交底，清楚每道工序的交接順序，安裝的具體位置，構件的安裝順序，及構件與鋼筋的連接和碰撞，與爬架的碰撞。特別是裝配式建筑，目前沒有專業(yè)的裝配式工人，通過模擬技術能夠直觀的讓工人快速理解。

群塔模擬：對塔吊進行參數(shù)化建模，通過塔吊與時間進度的綁定，模擬塔吊隨著樓層升高，在不同階段在平面位置和豎向位置是否存在碰撞，提前發(fā)現(xiàn)碰撞的時間節(jié)點、碰撞的位置，提出修改方案，確保塔吊在安裝、運行、拆卸全過程中安全，以及塔吊的位置滿足塔吊的半徑范圍內最大最遠的構件能夠吊運需求。

1.3 基于BIM技術的鋼筋精細化管理

傳統(tǒng)的工程應用中，鋼筋的管理流程為：勞務分包下料、翻樣—總承包審核、采購—勞務分包加工、領料、安裝。鋼筋的使用沒有引起大家的重視，對分包單位的管理不到位，存在較多的浪費、利用率較低、超耗嚴重的現(xiàn)象，主要因為翻樣不合理錯誤多（翻樣水平和責任心不足）、鋼筋計劃做不準（鋼筋預算量沒有考慮相鄰鋼筋之間自動扣減以及更優(yōu)化的搭接方案）、原材使用不合理（采用哪種尺寸的原材加工省材料最合理）、余料無法有效利用（缺乏指導方案、隨意堆放）、實時損耗不清晰（缺少直觀的數(shù)據統(tǒng)計）、盈利空間把握不準（預算偏差大，不確定因素多）。

目前國內常用的幾款鋼筋翻樣軟件主要有E鋼筋、魯班鋼筋、廣聯(lián)達鋼筋、Revit鋼筋等，主流鋼筋翻樣軟件可進行參數(shù)化建?；蛘邔隒AD圖紙手動建模，得出最優(yōu)鋼筋加工方案、余料編號及使用、鋼筋損耗統(tǒng)計、鋼筋需用計劃。所有鋼筋管理流程基于管理平臺，數(shù)據信息可追溯、管理透明化、鋼筋使用合理化。

但是目前存在一些問題，鋼筋碰撞的部分不會自動優(yōu)化，需要手動調節(jié)，還有一些異形鋼筋，需要手動建模，自建鋼筋模型難度大工作量較大。

2 BIM+硬件應用

2.1 BIM+3D打印

BIM+3D打印技術，是建筑行業(yè)中一種新興的打印技術，實現(xiàn)快速建筑產品。它跟普通打印機的原理相似，需要首先進行精細化BIM建模，將BIM數(shù)據進行數(shù)據代碼轉換，轉換生成 STL 文件，打印機識別STL文件的參數(shù)和信息，以特殊的混凝土、水泥等建筑材料作為打印的原材料，可以打印出復雜的模型，可以極大地提高生產效率、節(jié)約能源減少施工過程中產生不必要的浪費。

存在問題：① 相關標準不完善，BIM與3D打印技術融合標準欠缺；② 缺乏信息協(xié)同和交互平臺（3D打印機與BIM信息的接口程序缺少，未有專業(yè)的軟件平臺與之配套）；③ 行業(yè)認可度待提高；④ 3D打印出來的建筑，跟普通建筑的結構體系不一樣，他沒有傳統(tǒng)的鋼筋或者梁構件等，需要研發(fā)一種新興的建筑材料，具備良好的抗拉和抗壓強度；⑤ 打印存在不可逆性，打印過程中修改模型會對結構承載力受影響。一旦打印失敗，成本就會極大地增加。

2.2 BIM+三維激光掃描

三維激光掃描主要應用點主要包括：舊城改造翻模、建筑物的變形監(jiān)測、工程質量檢測與驗收、構件預拼裝模擬。通過三維激光掃描儀掃描施工現(xiàn)場得到真實，準確的數(shù)據。通過對比檢測得知施工現(xiàn)場是否在施工質量控制范圍之內；也可以與設計模型進行對比分析，減少施工中存在的誤差，為工程質量提供保證[4]。

通過運用三維激光掃描的建筑信息建模（BIM）技術，對超高層建筑物進行掃描，結合點云處理軟件Cyclone、CAD插件CloudWorx、Scence及Geomagic精確獲取目標點云的數(shù)據信息，導入Rhino、Tekla、Revit等BIM軟件，然后通過插件，擬合墻面、柱子、門窗等功能，快速準確的建出模型，為施工方案提供精確的數(shù)據支撐。

雖然三維掃描儀目前應用范圍較廣，但是仍然存在技術要求較高、過程復雜、點云數(shù)據量大、特征值困難、三維建模算法不完善等問題。

2.3 BIM+數(shù)字化工廠

工業(yè)化建筑相較于裝配式建筑，不僅要求建筑采用裝配式設計，且在設計階段對內裝系統(tǒng)進行提前設計，形成建筑、結構、內裝一體化，更要求在設計、施工、加工等不同環(huán)節(jié)進行預制構件的信息化管理。BIM設計模型在建模過程中，應該輸入項目信息，構件生產信息：構件尺寸、編號、混凝土方量、構件鋼筋（鋼筋直徑、形狀、數(shù)量）、保護層厚度、預留預埋構件以及位置，內裝信息：機電管線排布、裝飾裝修、門窗及部品。

目前國內的基于BIM技術的數(shù)字化加工系統(tǒng)，主要有planbar建筑工業(yè)4.0系統(tǒng)。Planbar的應用主要有三維協(xié)同工作、快速、規(guī)范、精準創(chuàng)建三維模型、高效智能化深化設計、優(yōu)化BIM模型進行碰撞檢查、一鍵出圖、批量生成物料清單。目前planbar的生產數(shù)據，可與全球范圍內的大多數(shù)自動化流水線進行無縫對接，將生產數(shù)據以Unitechnik和PXML等格式導出后傳遞到中控系統(tǒng)，也可接受3Dmax、SketchUP、Rhino等模型數(shù)據，實現(xiàn)工廠流水線的高效運轉；且能夠實現(xiàn)信息共享化，能夠在ERP系統(tǒng)中提供混凝土、鋼筋、預埋件的物料信息，如物料名稱、編碼、數(shù)量、單位等。

但該軟件目前也存在一些問題，主要是輸出模型封閉、二次開發(fā)或插件功能較弱；表單信息無法直接用于材料的估算和采購，表單需二次加工。

3 結論

BIM技術不僅僅是一項建模技術，它是圍繞模型，結合一系列軟硬件平臺，提取有效的數(shù)據，對項目進行數(shù)字化管理，為企業(yè)技術提供數(shù)據服務、技術支撐的平臺。隨著BIM的普及，未來對軟件的不斷開發(fā)優(yōu)化及應用場景的開發(fā)，更加適合國內的軟、硬件都會產生，軟、硬件之間的技術壁壘將被打破，BIM技術不再是各個獨立的信息孤島，而是從設計、施工、采購、加工、運維貫穿全生命周期的集成應用技術，且BIM人才不再是某個部門的專項技術，而是滲透到各個部門，最終實現(xiàn)BIM數(shù)據在工程項目管理、企業(yè)管理、智慧建造甚至更大范圍的集成應用。