文｜北京公聯(lián)鼎晟交通樞紐建設(shè)發(fā)展有限公司 馬巖；華融實業(yè)投資管理有限公司 賈少昆

近年來，建筑行業(yè)的信息化競爭與數(shù)字化改革愈演愈烈，在很大程度上推動了建筑項目施工管理模式的創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型。在引入BIM 技術(shù)這一典型的新技術(shù)、新工具后，建筑工程管理的效率與質(zhì)量均能得到顯著提升。在此背景下，有必要對基于BIM 技術(shù)的數(shù)字化工程管控平臺展開探究討論。

1.基于BIM 技術(shù)的數(shù)字化工程管理平臺的優(yōu)勢特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的工程管理技術(shù)、工程管理模式相比，基于BIM 技術(shù)的數(shù)字化工程管理平臺主要具有以下特點(diǎn)：

第一，可視化特點(diǎn)。在應(yīng)用BIM 技術(shù)后，人們可以通過立體化、仿真化的模型圖像對設(shè)計方案、施工成品、施工環(huán)境進(jìn)行呈現(xiàn)與觀察，并在可視化基礎(chǔ)上開展分析、決策、管控等一系列工作，工程管理質(zhì)量也由此大幅提升；第二，模擬化特點(diǎn)。在滿足“所見即所得”這一需求的前提下，BIM 技術(shù)還可實現(xiàn)“所想即所得”。通過應(yīng)用數(shù)字化工程管理平臺，相關(guān)人員可對工程信息、模型圖像進(jìn)行趨勢預(yù)測、事故模擬、沉浸漫游等處理。這樣一來，能夠充分增強(qiáng)工程管理的前瞻性，進(jìn)而確保施工風(fēng)險、管理缺陷的有效規(guī)避。

2.基于BIM 技術(shù)的數(shù)字化工程管理平臺的設(shè)計思路

2.1 BIM 工程管理平臺設(shè)計的功能需求

要想保證技術(shù)應(yīng)用、平臺設(shè)計的質(zhì)量處于較高水平，就必須要堅持需求導(dǎo)向、按需配置的實踐原則。具體來講，BIM 工程管理平臺設(shè)計的功能需求主要涉及如下方面：

第一，模型仿真的需求。從應(yīng)用角度來看，絕大部分BIM 技術(shù)功能的實現(xiàn)都需要以數(shù)字化三維模型的構(gòu)建為前提。若模型的精確性較差、分辨率較低，其對工程管理的支持作用將大打折扣。所以，在設(shè)計BIM 工程管理平臺時，首先要滿足模型仿真的需求，保證可視化界面中的模型與實際施工場景具備高度匹配性；第二，信息處理的需求。在依托BIM 技術(shù)實施工程管理時，會涉及到多種信息處理環(huán)節(jié)，如信息傳輸、信息反饋、信息展示、信息存儲等。因此，進(jìn)行BIM 工程管理平臺設(shè)計的過程中，要做好多種信息處理模塊、信息處理機(jī)制的配置，以免施工管理中出現(xiàn)信息丟失、通信滯后化、信息不對稱、信息利用率低等問題；第三，管理支持的需求。應(yīng)用BIM 技術(shù)、設(shè)計數(shù)字化平臺的根本目的，是為工程管理活動提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，從而達(dá)到提高管理效率、提升管理質(zhì)量、降低管理風(fēng)險等效果。所以，應(yīng)保證平臺功能體系與管理業(yè)務(wù)體系相契合。例如，工程管理涉及決策管理、安全管理、人員管理等多個環(huán)節(jié)，平臺功能也應(yīng)有針對性地覆蓋決策優(yōu)化、風(fēng)險分析、人員定位等方面；第四，建模分析的需求。與傳統(tǒng)的繪圖方式、管理模式相比，BIM 管理的優(yōu)勢不只在于立體反映施工情況，更在于以模型圖像為基礎(chǔ)，對各類工程信息進(jìn)行評估、驗證、預(yù)測等高層次處理。所以，在設(shè)計BIM 工程管理平臺時，還應(yīng)保證平臺系統(tǒng)滿足多元化的建模分析需求，如碰撞檢測、趨勢預(yù)測、效果評估等；第五，優(yōu)化拓展的需求。一方面，設(shè)計BIM 工程管理平臺時，可根據(jù)實際管理情況為平臺系統(tǒng)配置多種拓展功能，如權(quán)限識別功能、信息保護(hù)功能、風(fēng)險告警功能等。另一方面，為了實現(xiàn)BIM 工程管理平臺的長效化應(yīng)用，在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)接口、模塊分區(qū)等部分的設(shè)計時，還應(yīng)在存儲空間、接口數(shù)量、模塊框架等方面留有余裕，從而為平臺隨工程發(fā)展、管理調(diào)整而升級拓展夯實設(shè)計基礎(chǔ)[1]。

2.2 BIM 工程管理平臺設(shè)計的總體架構(gòu)

基于BIM 技術(shù)特性與工程管理應(yīng)用需求，可將BIM 工程管理平臺的總體架構(gòu)分為動態(tài)管理子系統(tǒng)、綜合管理子系統(tǒng)兩大部分。

其中，動態(tài)管理子系統(tǒng)的架構(gòu)內(nèi)容為：（1）工程動態(tài)管理分區(qū)，主要包括進(jìn)度動態(tài)管理模塊、資源動態(tài)管理模塊、成本動態(tài)管理模塊、環(huán)境動態(tài)管理模塊等；（2）工程沖突分析分區(qū)，主要包括結(jié)構(gòu)安全分析模塊、資源沖突分析模塊、進(jìn)度沖突分析模塊、成本沖突分析模塊等；（3）施工過程處理分區(qū)，主要包括過程模擬模塊、過程優(yōu)化模塊等；（4）工程模型檢驗分區(qū)，主要包括構(gòu)件碰撞試驗?zāi)K、環(huán)境碰撞試驗?zāi)K、虛擬漫游檢測模塊等。

綜合管理子系統(tǒng)的架構(gòu)內(nèi)容為：（1）決策支持分區(qū)，主要包括工期分析模塊、施工效果分析模塊、工程臺賬分析模塊等；（2）實時管控分區(qū)，主要包括數(shù)據(jù)查詢模塊、統(tǒng)計分析模塊、動態(tài)更新模塊、事件追蹤模塊、實時預(yù)警模塊等；（3）業(yè)務(wù)管理分區(qū)，主要包括合同管理模塊、進(jìn)度管理模塊、質(zhì)量管理模塊、定位管理模塊、變更管理模塊、采購管理模塊等；（4）通信管理分區(qū)，主要包括工程內(nèi)網(wǎng)管理模塊、公共網(wǎng)絡(luò)通信模塊、信息安全管理模塊、信息共享管理模塊等。

在此基礎(chǔ)上，兩個子系統(tǒng)經(jīng)由Web 服務(wù)器、BIM 數(shù)據(jù)庫等實現(xiàn)平臺內(nèi)連接。同時，進(jìn)行移動終端、可視化界面、權(quán)限管理系統(tǒng)、現(xiàn)場門禁系統(tǒng)、智能傳感系統(tǒng)等配套設(shè)計。架構(gòu)完成后，BIM 工程管理平臺可多層次、全方位地為建筑工程管理活動提供數(shù)字化、動態(tài)化的技術(shù)支持[2]。

3.基于BIM 技術(shù)的數(shù)字化工程管理平臺的應(yīng)用環(huán)節(jié)

3.1 在施工設(shè)計管理中的應(yīng)用

在施工設(shè)計管理方面，基于BIM 技術(shù)的數(shù)字化工程管理平臺能發(fā)揮出可觀的技術(shù)價值。首先，在工程圖紙、施工方案的設(shè)計準(zhǔn)備階段，BIM 工程管理平臺能為相關(guān)人員提供優(yōu)質(zhì)的依據(jù)支持。例如，在通過實地測量、航拍攝影、傳感掃描等手段獲取高精度、整體性的施工現(xiàn)場信息后，可將數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入BIM 系統(tǒng)進(jìn)行建模成像，從而立體、真實地反映出施工環(huán)境場景。這樣一來，相關(guān)人員便能通過調(diào)整模型視角、縮放尺寸，對現(xiàn)場情況做出全面了解，進(jìn)而從根本上避免圖紙方案設(shè)計與管理的隨意性、盲目性。其次，在設(shè)計過程中，BIM 工程管理平臺也能為設(shè)計成果的優(yōu)化提供技術(shù)助力。例如，在開展建筑內(nèi)部電、水、氣等管線的布置設(shè)計時，相關(guān)人員可將已有設(shè)計信息輸入到建筑鋼混結(jié)構(gòu)模型中，并啟用碰撞試驗?zāi)K進(jìn)行檢驗。通過碰撞試驗，BIM 系統(tǒng)能夠快速排查出管線與管線、管線與建筑之間的沖突點(diǎn)，并自動生成試驗報告，對具體的沖突數(shù)量、沖突位置、沖突編號進(jìn)行展示。由此，相關(guān)人員便可有的放矢地對設(shè)計方案進(jìn)行調(diào)整，以逐步解決沖突問題。在多次試驗與優(yōu)化后，管線布置設(shè)計方案便可達(dá)到最優(yōu)化，進(jìn)而保證后續(xù)排管布線施工活動的高效性與安全性。最后，與傳統(tǒng)設(shè)計管理模式不同，依托BIM 平臺生成的設(shè)計方案具有集成性特征，可將建筑鋼混結(jié)構(gòu)、建筑管線布置、機(jī)電設(shè)備安裝等多項設(shè)計成果納入同個模型當(dāng)中。這樣一來，在實施專家評審、圖紙會審等管理活動時，各方人員能夠更全面地對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行審核評估，從而進(jìn)一步降低設(shè)計風(fēng)險的形成幾率[3]。

3.2 在施工質(zhì)量管理中的應(yīng)用

質(zhì)量管理是工程管理的核心，BIM 工程管理平臺在該方面也能表現(xiàn)出良好的應(yīng)用效果。例如，在混凝土施工階段，相關(guān)人員可使用檢測設(shè)備對已成型混凝土構(gòu)件的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。其后，通過有線導(dǎo)入、無線通信等方式，將相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)紹IM 系統(tǒng)當(dāng)中，便能自動繪制生成混凝土構(gòu)件的溫度場模型。在模型中，混凝土內(nèi)部溫度變化會通過顏色區(qū)別顯示出來。通常情況下，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)分區(qū)的溫度越低，其模型顏色越偏向冷色，反之則偏向暖色。在此支持下，相關(guān)人員便能更精準(zhǔn)地實施構(gòu)件保養(yǎng)與保護(hù)的管理工作，以防止混凝土材料因內(nèi)外溫差過大而出現(xiàn)形變、裂縫等故障，對建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、力學(xué)性能強(qiáng)度、使用壽命等質(zhì)量因素產(chǎn)生負(fù)面影響。

3.3 在施工成本管理中的應(yīng)用

通過應(yīng)用BIM 工程管理平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)施工成本的全程化、精細(xì)化管控。例如，在工程的前期準(zhǔn)備階段，可將成本預(yù)算信息導(dǎo)入數(shù)字化模型，從材料、能耗、周期等多個角度入手，對不同施工部分、不同工程階段的成本量進(jìn)行拆分與標(biāo)記。其后，在實際的工程作業(yè)期間，對施工活動相關(guān)的耗材、耗能、收支等信息進(jìn)行動態(tài)采集，并實時上傳到平臺系統(tǒng)中。在多種功能模塊的支持下，模型中成本拆分量的預(yù)算值與實際值能夠?qū)崿F(xiàn)自動分析，并將分析結(jié)果呈現(xiàn)在可視化界面中。由此，相關(guān)人員便可對施工中的資金資源利用情況進(jìn)行充分掌握，并明確現(xiàn)階段是否存在賬實不符、成本超預(yù)算、能源消耗異常等問題。如此一來，一方面有助于實現(xiàn)施工材料浪費(fèi)、資金使用混亂、施工設(shè)備空轉(zhuǎn)等負(fù)面情況的精準(zhǔn)排查與及時處理。另一方面，也能保證各類成本風(fēng)險事件的有據(jù)可查、有源可溯，從而為施工成本管理的有效性、高效性夯實保障條件。

3.4 在施工安全管理中的應(yīng)用

在施工安全管理方面，BIM 工程管理平臺可建立多種安全保障機(jī)制。例如，在前期設(shè)計、中期施工、竣工驗收等各個階段，BIM 模型都能對施工活動、施工環(huán)境的變化情況進(jìn)行動態(tài)反映?；诖?，相關(guān)人員通過觀察模型圖像及平臺信息，即可對絕大部分現(xiàn)場風(fēng)險隱患進(jìn)行感知和預(yù)測，從而保證安全管理的整體性與前瞻性。再如，為了規(guī)范現(xiàn)場施工人員的不安全行為，可將衛(wèi)星定位芯片安裝在安全帽、工作服等施工必要的穿戴用品上。同時，在施工現(xiàn)場布置足量的監(jiān)控傳感器。這樣一來，一旦有現(xiàn)場人員進(jìn)入吊裝施工下方區(qū)域、腳手架作業(yè)區(qū)等BIM 現(xiàn)場模型中預(yù)設(shè)的危險區(qū)時，相關(guān)定位信息、影像信息便會動態(tài)傳輸?shù)紹IM 平臺當(dāng)中，并觸發(fā)平臺的安全告警機(jī)制。其后，經(jīng)由平臺系統(tǒng)與移動終端設(shè)備之間的信息交互，現(xiàn)場管理人員便能及時感知并制止施工人員的不安全行為，從而避免墜物傷人事故的發(fā)生。

4.結(jié)論

綜上所述，依托BIM 技術(shù)構(gòu)建新型的工程管控平臺與工程管理模式，對于保障工程建設(shè)的優(yōu)質(zhì)性、安全性、經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。BIM 技術(shù)具有可視化、模擬化的優(yōu)勢特點(diǎn)，將其應(yīng)用到施工管理的平臺構(gòu)建與工作實踐中，既有助于改善設(shè)計效果、把控施工成本，也有助于實現(xiàn)施工質(zhì)量隱患與安全風(fēng)險的精準(zhǔn)防控。