蔣小龍,魏 銳,楊兵兵
(1.酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院,甘肅 酒泉 735000;2.甘肅第六建設(shè)集團(tuán)股份有限公司,蘭州 730000)
根據(jù)建設(shè)工程項(xiàng)目各參與方的專業(yè)性質(zhì),針對設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位及實(shí)驗(yàn)監(jiān)控監(jiān)測等類別的內(nèi)容,其中設(shè)計(jì)單位的內(nèi)容包括模型審查、指導(dǎo)模型虛擬演示;施工單位的內(nèi)容包括BIM實(shí)施方案審查、施工深化模型審查、總體施工組織及專項(xiàng)方案BIM模擬、數(shù)字化加工制造方案咨詢和工地標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)仿真模擬等;對鋼結(jié)構(gòu)制造廠商的內(nèi)容包括BIM智能制造方案審查、監(jiān)督生產(chǎn)過程BIM技術(shù)應(yīng)用、BIM模型數(shù)字格式轉(zhuǎn)換和總結(jié)梳理智能制造成果;對監(jiān)理方的內(nèi)容包括培訓(xùn)掌握BIM基礎(chǔ)技能、反饋BIM咨詢成果輔助計(jì)量;對試驗(yàn)測控方的內(nèi)容包括指導(dǎo)培訓(xùn)掌握BIM基礎(chǔ)技能、指導(dǎo)試驗(yàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)模型(試驗(yàn)數(shù)據(jù)、測量數(shù)據(jù)和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù))[1]。
針對設(shè)計(jì)單位的BIM模型技術(shù)應(yīng)用包括:施工圖設(shè)計(jì)模型咨詢審核及驗(yàn)收、設(shè)計(jì)變更管理、BIM虛擬展示等三方面,各項(xiàng)工作內(nèi)容與要求如下。
按照項(xiàng)目制定完成的《BIM設(shè)計(jì)與交付標(biāo)準(zhǔn)》,對建筑、結(jié)構(gòu)及機(jī)電工程各個(gè)專業(yè)模型進(jìn)行審核,重點(diǎn)審核BIM模型的信息完備性、模型與施工圖的一致性。審查內(nèi)容要求模型范圍應(yīng)涵蓋全專業(yè)、全構(gòu)件建模、模型的精細(xì)度、模型屬性信息完備性、模型的互用性、模型中構(gòu)件與構(gòu)件之間、模型與外圍環(huán)境之間是否存在空間沖突、模型能夠順利導(dǎo)入施工期BIM協(xié)同管理平臺(tái)、保留主要信息。
設(shè)計(jì)中發(fā)生變更不可避免,對設(shè)計(jì)方BIM模型的更新及時(shí)性進(jìn)行檢查,并確保相關(guān)變更流程及變更資料的留存及模型是否已完成掛接。
提供平臺(tái)數(shù)據(jù)接口與數(shù)據(jù)上傳規(guī)則,設(shè)計(jì)方將BIM模型數(shù)據(jù)上傳平臺(tái)后,在PC、PAD和手機(jī)端完成模型的展示、虛擬瀏覽,方案具體要求模型渲染且畫面美觀,實(shí)現(xiàn)觸控、瀏覽等交互要求,具有較好展示效果;能夠接入VR及AR設(shè)備,實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)[2]。
施工單位BIM技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容包括施工、制造單位的BIM技術(shù)實(shí)施方案、工地標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)BIM模擬、總體施組及專項(xiàng)施工方案的仿真模擬、中間交工BIM模型和施工階段BIM技術(shù)應(yīng)用成果展示等方面內(nèi)容,具體內(nèi)容與要求如下。
(1)專項(xiàng)施工方案BIM與總體施工組織計(jì)劃仿真模擬及成果驗(yàn)收。提出各專項(xiàng)施工方案4DBIM施工仿真模擬的技術(shù)要求;施工方各專項(xiàng)方案BIM施工仿真模擬的信息完備性;各專項(xiàng)施工方案BIM仿真模擬的合理性和真實(shí)性;確保各專項(xiàng)施工方案4DBIM施工仿真模擬的及時(shí)性,確保BIM模擬成果隨各專項(xiàng)施工方案在專家評審會(huì)上提交給專家審查。建立BIM模型與施工計(jì)劃(project文件)及現(xiàn)場進(jìn)度數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系,動(dòng)態(tài)、可視化地展示標(biāo)段及全線的進(jìn)度計(jì)劃,并生成工料機(jī)等資源的需求曲線。
(2)中間交工BIM模型審核及成果驗(yàn)收。協(xié)助業(yè)主針對施工單位建立基于計(jì)量支付的施工BIM模型交付機(jī)制;審核工程形象進(jìn)度,模型深化程度和工程量復(fù)核;對各階段的施工深化BIM模型進(jìn)行驗(yàn)收。
(3)視頻、PPT和成果報(bào)告整理總結(jié)。承包人及時(shí)總結(jié)梳理施工期BIM技術(shù)應(yīng)用成果,形成視頻、PPT及成果報(bào)告等資料,便于相關(guān)單位到場參觀學(xué)習(xí)。
(4)施工方案BIM仿真模擬。施工方案BIM模擬是施工階段模型應(yīng)用的主要內(nèi)容,通過對方案進(jìn)行虛擬4D仿真,達(dá)到預(yù)演優(yōu)化與可視化交流的目的。施工方應(yīng)制定專項(xiàng)方案仿真模擬內(nèi)容,同時(shí)對仿真模擬成果進(jìn)行審核,提升BIM應(yīng)用價(jià)值。
工程項(xiàng)目BIM技術(shù)應(yīng)用立足建設(shè)期,著眼于全壽命周期管理。BIM應(yīng)在施工階段后期開展對運(yùn)營期BIM總體規(guī)劃與平臺(tái)設(shè)計(jì)。運(yùn)營期BIM總體規(guī)劃包括BIM技術(shù)應(yīng)用、平臺(tái)規(guī)劃及數(shù)據(jù)協(xié)同等,使設(shè)計(jì)、施工階段的模型與信息能夠流轉(zhuǎn)到運(yùn)營階段?;贐IM的工程全資產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì),結(jié)合BIM技術(shù),設(shè)計(jì)針對土建結(jié)構(gòu)、機(jī)電等重要資產(chǎn)設(shè)施的管理系統(tǒng)框架和功能模塊,建立全資產(chǎn)管理系統(tǒng)理念,使全線重要資產(chǎn)的BIM模型和數(shù)據(jù)能夠順利流轉(zhuǎn)到運(yùn)營期進(jìn)行有效管理,保持?jǐn)?shù)據(jù)的延續(xù)性[3]。基于GIS+BIM的工程智慧管理系統(tǒng)設(shè)計(jì),借助移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),結(jié)合GIS+BIM,設(shè)計(jì)針對工程運(yùn)營期巡檢、健康監(jiān)測、定檢、特檢、技術(shù)狀況評定和維修加固的BIM智慧管理系統(tǒng)框架和功能模塊,規(guī)劃設(shè)計(jì)三維可視化智慧養(yǎng)護(hù)管理平臺(tái),使土建基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)和施工階段的建造信息能夠無損地流轉(zhuǎn)到運(yùn)營期使用。
根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn),BIM協(xié)同管理平臺(tái)應(yīng)下設(shè)1個(gè)中心,3大平臺(tái),3個(gè)階段,8大體系。1個(gè)中心為基于BIM云計(jì)算的數(shù)據(jù)中心;3大平臺(tái)為基礎(chǔ)BIM平臺(tái)、GSD(地理空間數(shù)據(jù))平臺(tái)和IoT物聯(lián)網(wǎng)接入平臺(tái);3個(gè)階段涵蓋項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)階段、施工階段和運(yùn)維養(yǎng)護(hù)階段;8大體系分別為協(xié)同設(shè)計(jì)體系、安全管理體系、質(zhì)檢體系、進(jìn)度管控體系、計(jì)量支付體系、資料管理體系、監(jiān)控測量體系和運(yùn)維養(yǎng)護(hù)體系。
BIM數(shù)據(jù)中心是項(xiàng)目的數(shù)據(jù)大腦,承擔(dān)著項(xiàng)目全生命周期BIM相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理、分發(fā)和決策的功能,因此其通用性、可靠性、可計(jì)算性及接口標(biāo)準(zhǔn)化程度很大程度上決定了項(xiàng)目的成敗。鑒于建筑工程系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源及處理登錄方式:PC端+移動(dòng)端賬號登錄。BIM數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)處理能力來自對多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的接入和處理,BIM平臺(tái)、GSD平臺(tái)和IoT接口平臺(tái)承擔(dān)著主要數(shù)據(jù)入口及信息在線處理功能,因此底層平臺(tái)的選擇也制約著項(xiàng)目能否成功。
4.1.1 BIM平臺(tái)
BIM平臺(tái)作為最重要的基礎(chǔ)平臺(tái),必須滿足以下幾方面的功能要求。
(1)能兼容市面主流BIM模型格式。
(2)支持PC端和手機(jī)端在線瀏覽模型,且交互要流暢。
(3)模型與項(xiàng)目的管理職能以及應(yīng)用場景要高度融合。
(4)平臺(tái)接口要開放,支持二次開發(fā),支持與GIS數(shù)據(jù)、IoT數(shù)據(jù)和圖文檔數(shù)據(jù)的對接。
(5)數(shù)據(jù)承載量要高,能支持10 km2的數(shù)據(jù),5 000萬個(gè)以上的模型三角面。
4.1.2 GSD平臺(tái)
工程項(xiàng)目的全生命周期中需要對周邊地理環(huán)境有準(zhǔn)確的了解,來幫助我們在規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建造和運(yùn)營養(yǎng)護(hù)階段做出更好的決策,因此利用GSD做場景還原有助于項(xiàng)目決策。場景還原采集周邊的地理信息,信息來源可以是衛(wèi)星照片,也可以是無人機(jī)攝影掃描[4]。GSD平臺(tái)需具有以下數(shù)據(jù)兼容功能。
(1)支持tif格式衛(wèi)星圖片DOM、高程DEM/DSM。
(2)支持ArchGIS柵格數(shù)據(jù)。
(3)與BIM模型對接的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理。
4.1.3 平臺(tái)IoT接口
項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)維的大量信息需要借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對數(shù)據(jù)的采集、傳輸及處理,涉及的信息類型多樣,且采集每種信息的設(shè)備和傳感器類型千差萬別,因此平臺(tái)要有開放和強(qiáng)大的接口來兼容這些軟硬件信息,并在未來的運(yùn)維中具有可擴(kuò)展性。對于建設(shè)工程,平臺(tái)接入的IoT設(shè)備主要有如下種類:①視頻監(jiān)控;②基坑監(jiān)測;③主體施工監(jiān)測;④人員和設(shè)備定位;⑤沉降監(jiān)測;⑥拌合站質(zhì)量管控;⑦實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)檢測。
規(guī)劃設(shè)計(jì)對于建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施至關(guān)重要,合理的規(guī)劃、精細(xì)化的科學(xué)設(shè)計(jì),無論是對前期工程施工和后期運(yùn)維難易程度、投資的經(jīng)濟(jì)性,還是通行的舒適性、對周邊環(huán)境的影響性,都具有舉足輕重的意義。利用平臺(tái)BIM和GSD技術(shù)的疊加優(yōu)勢,可以輔助規(guī)劃和精確設(shè)計(jì),從而真正做到科學(xué)決策[5]。以下僅挑選若干點(diǎn)來展示協(xié)同平臺(tái)在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的價(jià)值。
4.2.1 規(guī)劃選址
建設(shè)工程對地理依賴性強(qiáng),美學(xué)上講究與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性,工程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)環(huán)境指標(biāo)都有賴于前期合理的場址規(guī)劃。平臺(tái)需兼具BIM和GSD 2大基礎(chǔ)平臺(tái),將工程數(shù)據(jù)和地理信息數(shù)據(jù)完美對接,實(shí)現(xiàn)所見即所得,為工程選址提供科學(xué)決策依據(jù)。此階段協(xié)同平臺(tái)的主要價(jià)值體現(xiàn)如下幾點(diǎn)。
(1)有效避開地質(zhì)不良地段和生態(tài)脆弱地段。
(2)利用平臺(tái)的虛擬仿真功能,輔助選址、可行性研究。
(3)大幅減少現(xiàn)場踏勘次數(shù)及工作強(qiáng)度,地理數(shù)據(jù)直接線上瀏覽和量取。
4.2.2 BIM協(xié)同設(shè)計(jì)
平臺(tái)應(yīng)能支持多專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)。BIM協(xié)同平臺(tái)應(yīng)能支持主流建模軟件的導(dǎo)入,為發(fā)揮BIM在建設(shè)工程中的最大優(yōu)勢,協(xié)同平臺(tái)應(yīng)能支持以下輔助設(shè)計(jì)功能。
(1)工程量統(tǒng)計(jì)。平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)工程量統(tǒng)計(jì),為編制預(yù)算及施工招標(biāo)標(biāo)底提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐,同時(shí)還可以按構(gòu)件的不同屬性進(jìn)行快速提量,為后續(xù)計(jì)量提供數(shù)據(jù)支撐。
(2)3D虛擬展示。設(shè)計(jì)方3D模型上傳平臺(tái)后,各方無需安裝專業(yè)設(shè)計(jì)軟件即可通過PC端和手機(jī)端在線登錄平臺(tái),查看和瀏覽項(xiàng)目的三維效果。
平臺(tái)需要考慮工程施工管控的特點(diǎn),將真實(shí)的業(yè)務(wù)管理需求、場景及流程和平臺(tái)功能結(jié)合起來,主要的管理要素要能和BIM深度結(jié)合與互動(dòng)。
4.3.1 質(zhì)量安全管理體系
平臺(tái)要能按發(fā)現(xiàn)、通知提醒、解決、復(fù)驗(yàn)和閉環(huán)的流程實(shí)現(xiàn)質(zhì)安問題的識(shí)別、上報(bào)通知、整改及檢查的閉環(huán)管理,做到質(zhì)量安全無死角。綜合起來,平臺(tái)要實(shí)現(xiàn)以下功能。
(1)參建各方尤其是業(yè)主能在BIM平臺(tái)上知曉現(xiàn)場實(shí)際質(zhì)量安全情況。
(2)業(yè)主能從平臺(tái)上得到問題匯總,進(jìn)行橫向比較,判斷出哪些部位存在問題較多,進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。
(3)平臺(tái)要有巡檢功能,可設(shè)置巡檢路線和作業(yè)表單,巡檢結(jié)果可實(shí)時(shí)上傳平臺(tái)。
基于項(xiàng)目結(jié)構(gòu)拆解,每個(gè)分項(xiàng)工程下掛標(biāo)準(zhǔn)工序。針對每道工序,結(jié)合首件工程,將每道工序的標(biāo)準(zhǔn)化施工工藝操作流程和質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行拆解,形成標(biāo)準(zhǔn)化的工藝流程卡,通過手機(jī)可以便捷查詢。
針對每個(gè)分項(xiàng)工程下掛的標(biāo)準(zhǔn)工序,對不可逆的中間工序設(shè)置停止點(diǎn)檢查,例如混凝土澆筑簽認(rèn),中間交工驗(yàn)收等環(huán)節(jié),監(jiān)理人員利用手機(jī)終端對中間工序停止點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)收檢查。提供手機(jī)移動(dòng)端的便捷式工序驗(yàn)收簽認(rèn)驗(yàn)收流程,能夠上傳時(shí)間、班組、現(xiàn)場照片和質(zhì)量檢驗(yàn)檢測結(jié)果等影相記錄,形成電子化的監(jiān)理人員現(xiàn)場工序驗(yàn)收信息。
質(zhì)量、安全巡檢功能在上述質(zhì)量—安全檢查—整改—回復(fù)流程中加入檢查路線功能,可對檢查點(diǎn)或檢查線路進(jìn)行指定,各單位相關(guān)專職質(zhì)檢、安全員須定期對巡檢路線進(jìn)行日常巡檢,并將巡檢結(jié)果實(shí)時(shí)上傳,有效減少因施工線路長而造成的質(zhì)量安全檢查組織難、巡檢時(shí)間長、巡檢結(jié)果反饋慢和整改結(jié)果核查慢等問題。巡檢還可進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),包括巡檢頻率統(tǒng)計(jì)、質(zhì)量安全問題數(shù)量統(tǒng)計(jì)及隱患整改完成率統(tǒng)計(jì),并根據(jù)各個(gè)單位完成情況進(jìn)行系統(tǒng)排名。
4.3.2 進(jìn)度管理體系
業(yè)主在自身人員緊張的情況下,要想了解建設(shè)工程的全面進(jìn)度,傳統(tǒng)的聽匯報(bào)、現(xiàn)場檢查等方式所采集上來的信息往往是不準(zhǔn)確且不及時(shí)的,借助BIM協(xié)同管理平臺(tái),項(xiàng)目的進(jìn)度信息配合相應(yīng)的獎(jiǎng)懲制度可以第一時(shí)間第一手地收集上來并動(dòng)態(tài)直觀呈現(xiàn)。平臺(tái)需要實(shí)現(xiàn)的管理性需求如下。
(1)業(yè)主及施工方可以根據(jù)工期安排合理編排與調(diào)整施工組織計(jì)劃,并對重點(diǎn)工序作針對性細(xì)化。
(2)業(yè)主及其他參建方要能在BIM平臺(tái)上知曉實(shí)際進(jìn)度。
(3)業(yè)主及參建方要能從平臺(tái)上知曉實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度的偏差情況,并且能找到偏差發(fā)生的原因,繼而督促施工單位調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃。
(4)業(yè)主能從平臺(tái)上知曉每道工序的實(shí)際發(fā)生時(shí)間及完成時(shí)間,便于信息追溯。
要實(shí)現(xiàn)以上功能,平臺(tái)需具備以下功能。
(1)支持4DBIM模型。系統(tǒng)不僅支持直接在其中編制進(jìn)度計(jì)劃,也可直接導(dǎo)入Excel、Project的進(jìn)度進(jìn)度計(jì)劃,并支持導(dǎo)出。通過將經(jīng)過項(xiàng)目結(jié)構(gòu)分解后編排好的進(jìn)度計(jì)劃和相應(yīng)BIM模型進(jìn)行快速的關(guān)聯(lián),給3D模型添加上時(shí)間維度變成4D模型,讓計(jì)劃進(jìn)度結(jié)構(gòu)化地存儲(chǔ)于BIM模型,為后續(xù)進(jìn)度管理創(chuàng)造條件[6]。
(2)實(shí)際進(jìn)度采集。可以利用電腦端或者移動(dòng)客戶端實(shí)時(shí)添加構(gòu)件生產(chǎn)、施工狀態(tài)信息,對當(dāng)天施工完成的部位精準(zhǔn)定位。
(3)時(shí)間節(jié)點(diǎn)智能提醒。(4)進(jìn)度對比分析。
4.3.3 質(zhì)檢體系
平臺(tái)需內(nèi)置表單引擎,便于各類質(zhì)檢表單的靈活配置,表單內(nèi)容需符合項(xiàng)目所在省份的標(biāo)準(zhǔn)與格式。
4.3.4 監(jiān)測監(jiān)控體系
施工現(xiàn)場涉及大量有關(guān)施工狀態(tài)及施工安全方面的信息需要被采集和監(jiān)控起來,從而指導(dǎo)信息化施工。這些信息和BIM信息屬于不同種類的信息,因此平臺(tái)需要提供強(qiáng)大的接口去接入這些信息。此部分內(nèi)容可參考前面IoT接入平臺(tái)內(nèi)容。
4.3.5 資料管理體系
平臺(tái)除具備基本的資料收集、分類、存儲(chǔ)及下載打印功能外,還需具備以下功能。
(1)可設(shè)置資料查閱權(quán)限。
(2)支持電子資料與工程相關(guān)或者與具體的模型構(gòu)件相關(guān)聯(lián)。
(3)文件的上傳支持多種格式(Word文件、Excel文件、PDF文件及jpg等圖片文件),支持PC和手機(jī)端在線瀏覽查看。(4)符合建設(shè)工程項(xiàng)目特點(diǎn)的文件分類。(5)配置有文檔審核引擎。
4.3.6 計(jì)量支付體系對于一些線下蓋章后的掃描件也可上傳至附件,作為支付的憑證。發(fā)起計(jì)量通過對分項(xiàng)工程、變更工程、計(jì)日工簽證等數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)取,相關(guān)指標(biāo)中的數(shù)據(jù)自動(dòng)生成,無需手動(dòng)再次輸入。
4.3.7 運(yùn)維養(yǎng)護(hù)接口
工程項(xiàng)目的建設(shè)和運(yùn)營通常是不同的主體來完成,運(yùn)營期工作需要大量的建設(shè)期信息支撐,而根據(jù)統(tǒng)計(jì),通常項(xiàng)目建設(shè)期結(jié)束后轉(zhuǎn)交給運(yùn)維方的信息不超過60%,因此在項(xiàng)目交竣工期間,BIM咨詢方有必要協(xié)助業(yè)主方參與竣工資料驗(yàn)收,確保各參建方信息與資料完整、真實(shí)地上傳到平臺(tái)并和BIM模型掛接,并移交后續(xù)運(yùn)維方[7]。
運(yùn)維期一般單位均有成熟的軟件,大部分是基于表單作業(yè)的,沒有相關(guān)的構(gòu)件和地理信息。借助BIM協(xié)同平臺(tái),不僅可以將設(shè)計(jì)建設(shè)期的信息完整繼承,還可以將二維管理升級成三維可視化管理,效率、精度以及成本上都會(huì)有質(zhì)的提升。運(yùn)維期平臺(tái)主要做好以下四方面的接口:①基于GIS+BIM智慧管理系統(tǒng)接口;②基于BIM健康監(jiān)測系統(tǒng)接口開發(fā);③基于BIM機(jī)電設(shè)備集成控制系統(tǒng)接口開發(fā);④基于BIM應(yīng)急管理平臺(tái)接口開發(fā)。
BIM技術(shù)針對設(shè)計(jì)單位、施工單位及監(jiān)理單位等類別的內(nèi)容,集成了BIM模型、GIS、IoT和圖紙文檔等多源異構(gòu)數(shù)據(jù),通過可視化瀏覽工程結(jié)構(gòu)、周邊地理環(huán)境等信息,查看工程的進(jìn)度、質(zhì)量、安全及資金等工程數(shù)據(jù),利用BIM技術(shù)做到工程信息一覽無余,解決了信息不對稱、信息孤島及工程現(xiàn)場視察難等管理問題,真正起到工程數(shù)字化管理的功能。