湯 瑞 （安徽省路橋工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230000）

1 引言

受全球疫情和不穩(wěn)定的國(guó)外環(huán)境持續(xù)影響，當(dāng)前建筑業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中仍是主要的支撐性產(chǎn)業(yè)，并帶動(dòng)大量人員就業(yè)。智能化和信息化是提升建筑業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的必然途徑，其中BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）作為近幾年來(lái)的新技術(shù)，在建筑施工領(lǐng)域被大范圍應(yīng)用。有部分學(xué)者研究了基于BIM 技術(shù)的高速公路、市政、房建等工程的項(xiàng)目管理，并詳細(xì)闡述了BIM 所發(fā)揮的作用，對(duì)項(xiàng)目管理水平有所提升。同時(shí)，BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)階段也有所應(yīng)用，補(bǔ)充了CAD 的短板，被認(rèn)為是繼CAD 之后建筑行業(yè)的第二次科技革命。此外，大量學(xué)者研究了BIM 和智慧工地的融合，并認(rèn)為BIM 融合信息技術(shù)在異形構(gòu)件施工、進(jìn)度協(xié)同優(yōu)化、風(fēng)險(xiǎn)管控、數(shù)字信息處理等方面有良好的可行性，可實(shí)現(xiàn)智慧工地在質(zhì)量、進(jìn)度、安全、物資、商務(wù)等方面的管理。

雖然大量學(xué)者都提出了基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目管理，但多數(shù)在討論“BIM+智慧工地”管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是通過(guò)將BIM 模型載入智慧工地平臺(tái)，最終形成界面交互系統(tǒng)。目前，該系統(tǒng)僅將BIM應(yīng)用停留在工程形象展示、施工方案模擬、技術(shù)交底等層面，對(duì)提升項(xiàng)目管控能力收效甚微。同時(shí)，“BIM+智慧工地”主要是以單一項(xiàng)目為依托，單一項(xiàng)目的生產(chǎn)數(shù)據(jù)往往單項(xiàng)匯集或無(wú)法匯集至公司級(jí)項(xiàng)目管理層面，導(dǎo)致出現(xiàn)數(shù)據(jù)孤島、數(shù)據(jù)無(wú)法被高效利用的現(xiàn)象。此外，對(duì)于多數(shù)的施工企業(yè)，還停留在“BIM 技術(shù)+智慧工地”與企業(yè)級(jí)項(xiàng)目管理系統(tǒng)相互獨(dú)立的狀態(tài)，這就導(dǎo)致項(xiàng)目人員需要反復(fù)填報(bào)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，造成了人員資源的浪費(fèi)，不利于項(xiàng)目管理。

為此，本文將以企業(yè)自有的項(xiàng)目管理平臺(tái)為依托，融合BIM 技術(shù)和智慧工地平臺(tái)，打造三方數(shù)據(jù)互通的綜合信息化、智能化管理平臺(tái)。為其他施工企業(yè)升級(jí)項(xiàng)目管理平臺(tái)提供參考依據(jù)。

2 BIM技術(shù)研究現(xiàn)狀

2.1 BIM技術(shù)在測(cè)繪中的應(yīng)用

在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，往往需要大量的現(xiàn)場(chǎng)的踏勘和測(cè)繪工作，人工成本高且時(shí)間周期長(zhǎng)。同時(shí)，路橋項(xiàng)目常位于地質(zhì)條件復(fù)雜，易出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)工作空間受限的情況，導(dǎo)致人力資源消耗大、人員風(fēng)險(xiǎn)高等問(wèn)題。隨著無(wú)人機(jī)和高清攝像的發(fā)展，對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)高的項(xiàng)目，已采用無(wú)人機(jī)結(jié)合高清攝像采集現(xiàn)場(chǎng)地貌照片，并通過(guò)傾斜攝影技術(shù)構(gòu)建三維模型，再與BIM技術(shù)結(jié)合，可輔助分析周邊建筑信息。

2.2 BIM技術(shù)在正向設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

BIM 正向設(shè)計(jì)的提出，是為了與“逆向”做區(qū)分。逆向設(shè)計(jì)是指從二維圖紙翻模得到三維模型的過(guò)程。由于二維模型本身就存在信息缺失，導(dǎo)致翻模后的三維模型往往需要再重新調(diào)整，如機(jī)電、管廊等。而正向設(shè)計(jì)是在三維環(huán)境中進(jìn)行，模型中包含的信息將不斷傳遞至下游，貫穿設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)全壽命周期。如通過(guò)三維模型的二維平面進(jìn)行初步設(shè)計(jì)、在建筑模型中增加邊界力學(xué)特性進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算、在三維模型中增加機(jī)電和管道以及鋼筋后進(jìn)行碰撞檢查等。

為實(shí)現(xiàn)正向設(shè)計(jì)覆蓋項(xiàng)目全過(guò)程，需要協(xié)同各專業(yè)的數(shù)據(jù)信息和有效傳遞，這就要求建立統(tǒng)一的BIM 建模標(biāo)準(zhǔn)、模型手冊(cè)、族庫(kù)、BIM 構(gòu)建庫(kù)、基礎(chǔ)資源庫(kù)等，各專業(yè)（建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、裝飾）在BIM 平臺(tái)協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)快速出圖。隨后，需要將業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理的業(yè)務(wù)板塊多維掛接BIM 信息化平臺(tái)中。最終，實(shí)現(xiàn)業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理在BIM信息化集成平臺(tái)上對(duì)模型進(jìn)行協(xié)同交付應(yīng)用。

2.3 BIM技術(shù)中智慧工地中的應(yīng)用

在信息化、智能化的發(fā)展，對(duì)項(xiàng)目管理平臺(tái)都有了較大的提升。目前，BIM技術(shù)在智慧工地應(yīng)用較為廣泛，主要是以BIM 模型為數(shù)據(jù)載體并結(jié)合物聯(lián)、智能設(shè)備，從而形成單一項(xiàng)目智能化管理平臺(tái)。該類平臺(tái)主要功能包括進(jìn)度、質(zhì)量、技術(shù)、安全、勞務(wù)、設(shè)備、節(jié)能環(huán)保等多模塊化管理。隨著智慧工地的大量普及后，企業(yè)將多個(gè)智慧工地匯集為一個(gè)平臺(tái)，形成企業(yè)級(jí)的智慧工地。在多個(gè)智慧工地簡(jiǎn)單的疊加后，導(dǎo)致企業(yè)級(jí)智慧工地平臺(tái)與企業(yè)級(jí)項(xiàng)目管理系統(tǒng)相互獨(dú)立，兩者數(shù)據(jù)不互通。進(jìn)而增加了現(xiàn)場(chǎng)人員反復(fù)填報(bào)兩套系統(tǒng)，浪費(fèi)人力資源、難以達(dá)到管理精細(xì)化和效益最大化。

3 基于BIM+智慧工地的企業(yè)級(jí)管理系統(tǒng)

3.1 構(gòu)建思路

基于BIM 技術(shù)+智慧工地的企業(yè)級(jí)項(xiàng)目綜合管理系統(tǒng)，將BIM 技術(shù)與企業(yè)現(xiàn)有項(xiàng)目管理系統(tǒng)深入融合，主要體現(xiàn)在利用BIM 技術(shù)將當(dāng)前項(xiàng)目管理信息系統(tǒng)中的抽象“結(jié)構(gòu)物”實(shí)現(xiàn)具象化，并由智慧工地平臺(tái)展示，讓項(xiàng)目管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集更加簡(jiǎn)便，項(xiàng)目形象進(jìn)度管理更加直觀，以此達(dá)到形象進(jìn)度與產(chǎn)值統(tǒng)計(jì)相統(tǒng)一、勞務(wù)實(shí)名制管理手段更加有效、考勤數(shù)據(jù)更加真實(shí)、成本管理更加規(guī)范、安全管理更加智能。最終形成依托BIM 模型數(shù)據(jù)，以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)為介質(zhì)，通過(guò)企業(yè)級(jí)項(xiàng)目管理平臺(tái)與智慧工地相互交互的綜合管理平臺(tái)，達(dá)到施工數(shù)字化和智能化管理，其系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 構(gòu)建思路

3.2 數(shù)據(jù)載體

在系統(tǒng)中以BIM 模型、GIS 作為數(shù)據(jù)載體層，GIS 數(shù)據(jù)包括了高清遙感影像、傾斜攝影模型、DEM 等地理空間相關(guān)的數(shù)據(jù)。其中，傾斜攝影數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)人機(jī)搭載多臺(tái)不同角度傳感器獲取地面信息，再通過(guò)軟件處理成三維模型，如圖2所示。

圖2 GIS應(yīng)用

在施工企業(yè)管理中結(jié)構(gòu)物分解至關(guān)重要，將關(guān)乎后續(xù)項(xiàng)目施工、結(jié)算、支付等。可將BIM 模型在結(jié)構(gòu)WBS 編碼以多層級(jí)名稱，如“XX 項(xiàng)目-橋梁工程-XX橋梁-上部結(jié)構(gòu)-……”。在輕量化處理模型后，以層級(jí)名稱來(lái)形成結(jié)構(gòu)樹（如圖2、圖3 所示），以替代項(xiàng)目結(jié)構(gòu)分解工作。其中BIM 模型結(jié)構(gòu)樹的層級(jí)要根據(jù)后續(xù)應(yīng)用的需求來(lái)劃定。同時(shí)，BIM模型還可掛接結(jié)構(gòu)物的屬性信息，并通過(guò)輕量化處理后得到幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)兩個(gè)存儲(chǔ)文件，但該方法對(duì)后臺(tái)處理與儲(chǔ)存要求較高，也可以通過(guò)企業(yè)管理系統(tǒng)中增加結(jié)構(gòu)物屬性信息，如圖3 所示。

圖3 基于BIM模型的結(jié)構(gòu)物分解

3.3 項(xiàng)目管理應(yīng)用

3．3．1 進(jìn)度管理

依托BIM 模型所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)物樹，按施工總進(jìn)度、季度進(jìn)度、月進(jìn)度計(jì)劃掛接相應(yīng)的結(jié)構(gòu)物。并在相應(yīng)的進(jìn)度計(jì)劃中，根據(jù)緊前、緊后、平行施工等工序的邏輯關(guān)系，對(duì)結(jié)構(gòu)物進(jìn)行編寫計(jì)劃時(shí)間、完成時(shí)間、工程量等信息，該功能可利用圖3 中“編輯”功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。對(duì)于實(shí)際進(jìn)度的填報(bào)，可采用圖3 中“編輯”功能進(jìn)行人工錄入，也可以采用利用報(bào)驗(yàn)程序，在報(bào)驗(yàn)界面中設(shè)置BIM 構(gòu)建選項(xiàng)和實(shí)際完成時(shí)間，系統(tǒng)抓取固定字符串，實(shí)現(xiàn)填報(bào)功能。保留人工錄入功能的好處在于項(xiàng)目在建設(shè)工程中可能存在突發(fā)事件如疫情、洪水等，所造成的工期可以進(jìn)行索賠，不應(yīng)該計(jì)入。

系統(tǒng)將自動(dòng)對(duì)比計(jì)劃完成時(shí)間和實(shí)際完成時(shí)間，計(jì)算兩者的差值，以此區(qū)分項(xiàng)目建設(shè)是否滯后。如果兩者差值為負(fù)值則表示工期滯后，會(huì)在智慧工地反饋預(yù)警信息，反之則表示正常。同時(shí)，在智慧工地平臺(tái)中，會(huì)根據(jù)系統(tǒng)提供的進(jìn)度信息，進(jìn)行BIM 模型的渲染，可讓各級(jí)項(xiàng)目管理人員、業(yè)主等更加直觀了解和管控項(xiàng)目進(jìn)度。

3．3．2 技術(shù)質(zhì)量管理

在技術(shù)質(zhì)量管理方面，傳統(tǒng)質(zhì)量檢查主要以現(xiàn)場(chǎng)檢查、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，下發(fā)整改通知單，該工作由最早的紙質(zhì)手寫整改單到現(xiàn)階段的電腦無(wú)紙化辦公，但在電腦中錄入，往往不是在問(wèn)題現(xiàn)場(chǎng)而是在公司補(bǔ)錄，這就導(dǎo)致依舊存在手寫記錄過(guò)程。上述工作忽略了移動(dòng)端的優(yōu)勢(shì)，為此開發(fā)移動(dòng)端項(xiàng)目管理系統(tǒng)，包含技術(shù)質(zhì)量檢查模塊，與電腦端收據(jù)互通。此外，為了起到警示作用，將質(zhì)量問(wèn)題掛接到對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)物中，使在智慧工地平臺(tái)BIM 模型中與之相應(yīng)構(gòu)建會(huì)顯示為紅色（見圖4）。

圖4 技術(shù)質(zhì)量管理模塊——質(zhì)量檢查

3．3．3 安全管理

在系統(tǒng)中安全管理模塊與技術(shù)質(zhì)量管理類似。同時(shí)，利用無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)或留存的航拍視頻、視頻監(jiān)控錄制視頻，平臺(tái)自動(dòng)進(jìn)行視頻實(shí)時(shí)處理，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工程情況進(jìn)行記錄。此外，視頻監(jiān)控可同時(shí)在智慧工地平臺(tái)和公司級(jí)項(xiàng)目綜合管理平臺(tái)中進(jìn)行查看，方便了多層級(jí)管理人員對(duì)項(xiàng)目的管控（見圖5）。

圖5 安全管理模塊——安全檢查

3．3．4 成本管理

通過(guò)對(duì)BIM 模型的結(jié)構(gòu)物分解，并配合在項(xiàng)目管理系統(tǒng)中工程量的錄入，之后與業(yè)主清單和預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)相映射，形成業(yè)主計(jì)量和對(duì)下支付。同時(shí)，將BIM模型關(guān)聯(lián)施工合同、專業(yè)分包合同、勞務(wù)合同清單等情況，后臺(tái)自動(dòng)計(jì)算工程造價(jià)，形成工程產(chǎn)值、成本等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)BIM 模型、工程量、綜合單價(jià)的構(gòu)件級(jí)的關(guān)聯(lián)。其次，在智慧工地平臺(tái)進(jìn)度模型中，可實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間和單位工程下，所產(chǎn)生的產(chǎn)值、成本等清單量，并與施工進(jìn)度綁定，能夠更加直觀反映不同時(shí)期、不同單位、分部分項(xiàng)工程下工程統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，更好的輔助項(xiàng)目管理者進(jìn)行項(xiàng)目管控和決策。此外，也通過(guò)對(duì)比形似工程，來(lái)分析不同專業(yè)分包單位、勞務(wù)單位的業(yè)務(wù)能力。

3．3．5 勞務(wù)管理

利用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，進(jìn)行身份證自動(dòng)識(shí)別，快速錄入工人實(shí)名信息，自動(dòng)采集考勤數(shù)據(jù)。在施工過(guò)程中利用人臉識(shí)別系統(tǒng)對(duì)項(xiàng)目勞務(wù)人員進(jìn)行考勤，設(shè)置工人或勞務(wù)分包隊(duì)伍黑名單，在項(xiàng)目間共享并上傳至企業(yè)級(jí)項(xiàng)目綜合管理系統(tǒng)，可加強(qiáng)控制用工風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

通過(guò)研究BIM 技術(shù)+智慧工地的企業(yè)級(jí)項(xiàng)目綜合管理系統(tǒng)，與傳統(tǒng)項(xiàng)目管理系統(tǒng)對(duì)比，得到如下結(jié)論：

①該系統(tǒng)打通了智慧工地和企業(yè)內(nèi)部項(xiàng)目管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)壁壘，通過(guò)企業(yè)內(nèi)部項(xiàng)目管理系統(tǒng)與BIM 模型數(shù)據(jù)的雙向映射，最終形成了以BIM、GIS模型為數(shù)據(jù)載體，智慧工地為形象展示，企業(yè)項(xiàng)目管理系統(tǒng)為核心引擎的企業(yè)級(jí)項(xiàng)目綜合管理系統(tǒng)；

②該套系統(tǒng)整合了多套平臺(tái)系統(tǒng)，消除了一線管理人員反復(fù)填報(bào)數(shù)據(jù)的工作，減輕了人力資源和管理成本，對(duì)項(xiàng)目管控起到積極作用。同時(shí)，該系統(tǒng)在進(jìn)度、技術(shù)質(zhì)量、安全、成本管理等方面，均和BIM 技術(shù)相融合，在智慧工地中能夠直觀顯示數(shù)據(jù)信息，能夠極大提升各層級(jí)對(duì)項(xiàng)目的管控水平；

③該系統(tǒng)將滿足企業(yè)對(duì)項(xiàng)目高度集中信息可視化管理和日常管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)項(xiàng)目一體化閉環(huán)管理，推動(dòng)工程施工智慧化的發(fā)展。