王建宏，石 慧

（1.中國二冶集團(tuán)有限公司，四川 成都 610000；2.成都魚鳧城產(chǎn)實(shí)業(yè)有限公司，四川 成都 610000）

隨著建設(shè)項目數(shù)量、規(guī)模和規(guī)范種類的不斷增加，工程現(xiàn)場監(jiān)管資源的有限性愈加明顯。為滿足工程現(xiàn)場的監(jiān)管需求，需要加強(qiáng)在工程現(xiàn)場對信息化技術(shù)的應(yīng)用，以此種方式提高工程施工現(xiàn)場的監(jiān)管效能[1]。從工程的復(fù)雜性和結(jié)構(gòu)變化層面分析，隨著建筑工程新工藝和新技術(shù)的應(yīng)用，建筑樓層不斷提高、建筑設(shè)計中的整體裝配率不斷提升，智能建筑數(shù)量持續(xù)增多，為滿足工程項目施工進(jìn)度需求，而各種工種間不得不采取交叉作業(yè)形式，但在交叉作業(yè)工作過程中工程現(xiàn)場資源與工程信息無法得到有效流通，不僅會造成巨大的資源浪費(fèi)，還會在一定程度上對工程工期造成影響。為有效預(yù)防此類問題，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用越來越頻繁[2]。下述將以某工程為例，對應(yīng)用BIM 技術(shù)做好工程現(xiàn)場全面信息化管理展開研究。

1 建立工程現(xiàn)場全面信息化管理模型

1.1 信息傳播效率基本數(shù)學(xué)模型計算

信息傳播是工程現(xiàn)場管理的基本骨架，因此應(yīng)用BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)對工程現(xiàn)場的全面信息化管理時，需要通過信息傳播效率數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)對管理效率的分析與驗證。工程現(xiàn)場上的信息傳播是以人為目標(biāo)的，而人們的信息主要通過手機(jī)、電腦等方式進(jìn)行，這也是信息的傳播渠道[3]。假定各個信息提供者、中介人和信息接收者都是信息傳播的不同類型，并假定每個人的個人因素都是普遍的，因此，在研究中暫時不考慮特殊情況。假定在整個信息傳播過程中，信息提供者、中介人和最終信息接收者都是一個整體，在一個單獨(dú)的信息傳播信道上，其傳播效率是通過持續(xù)地累加而得到的[4]。假設(shè)每個單一信息通道的傳播效率可表示為e0，e1，…，en，串聯(lián)信息的傳播通道見圖1。

圖1 串聯(lián)信息的傳播通道

根據(jù)圖1 得出，串聯(lián)信息的傳播效率E 的計算公式為

進(jìn)一步得出串聯(lián)信息的傳播錯誤率L 的計算公式為

在信息傳播過程中，媒介的位置發(fā)生了變化，不再是串聯(lián)形成的線時，信息傳播效率的計算公式并不能直接得出，但信息傳播錯誤率可以通過公式計算得出。

在假定所有人的能力都是一樣的情況下，通過計算得出的信息傳播錯誤率可以用不同的信息傳播信道錯誤率連乘來表達(dá)[5]。假設(shè)各個信息傳播信道（子通道）的信息傳播錯誤率為L1，L2，…，Ln，并聯(lián)信息的傳播通道見圖2。

圖2 并聯(lián)信息的傳播通道

則并聯(lián)信息的傳播錯誤率的計算公式為

進(jìn)一步得出并聯(lián)信息的傳播效率的計算公式為

式中：1 為完全傳播信息時的整體信息傳播效率。

1.2 工程現(xiàn)場全面信息化管理模型推導(dǎo)

在上述建立的信息傳播效率基本數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出工程現(xiàn)場全面信息化管理模型。在一個具有明顯的上下級關(guān)系的工程現(xiàn)場管理組織中，上述關(guān)于信息傳播效率的基本數(shù)學(xué)模型并未將其納入其中[6]。因此，在這一部分，假定在管理組織中，每個人的情況都是一樣的，只考慮管理組織的上下級關(guān)系對信息傳播的影響，根據(jù)實(shí)際情況，可以將其設(shè)定為0.2～4，并且，這樣的壓力強(qiáng)度會影響到管理組織的信息傳播效率。根據(jù)上述分析，得出管理組織的總信息傳播效率En的計算公式為

式中：q 為壓力強(qiáng)度對管理組織信息傳播的影響因素；Ex為在不考慮上下級關(guān)系的情況下，信息傳播的整體效率；b 為管理組織中的上下級關(guān)系的緊張程度；m 為信息傳播次數(shù)。將式（5）作為工程現(xiàn)場全面信息化管理模型。

2 基于BIM 技術(shù)的工程現(xiàn)場組織創(chuàng)新管理

2.1 工程現(xiàn)場管理組織模式

常見的工程現(xiàn)場管理組織模式包括直線型管理組織模式、矩陣型管理組織模式。由于直線型管理組織模式中的信息傳播采用了串行式，因此，在管理組織結(jié)構(gòu)中，每一層都會增加一層，從而使整個信息傳播效率提高[7]。通過分析得出，這種模式的信息傳播通道數(shù)量的計算公式為

式中：Fn為信息傳播通道數(shù)量；k 為自然數(shù)；h 為組織層級數(shù)；w 為管理跨度。平均傳播效率Pn的計算公式為

式中：En為直線型管理組織模式中的信息傳播的效率總和。

矩陣型管理組織模式主要由3 個層次組成：一是領(lǐng)導(dǎo)；二是部門負(fù)責(zé)人和項目經(jīng)理；三是參與人。這樣就形成了一個溝通渠道，從部門到項目經(jīng)理，再到項目負(fù)責(zé)人。參與人這一層次的部門數(shù)量取決于部門主管和項目經(jīng)理的傳播通道。若部門主管和項目經(jīng)理傳播通道為w，則其部門數(shù)量為w2/4，傳播通道為部門數(shù)量的2 倍。根據(jù)上述分析得出，矩陣型管理組織模式的傳播通道為

綜合上述兩種管理組織模式，矩陣型管理組織模式為最佳管理組織模式。

2.2 社會網(wǎng)絡(luò)分析法在工程現(xiàn)場管理中的運(yùn)用

社會網(wǎng)絡(luò)分析法的根本理論來自圖論，是將復(fù)雜問題抽象化的一種問題解決思維。在確定現(xiàn)場管理組織模式后，將這一分析法應(yīng)用到工程現(xiàn)場的管理當(dāng)中，可以進(jìn)一步促進(jìn)管理效率的提升。在管理初始階段，選擇需要研究分析的問題，并將其看作一個節(jié)點(diǎn)。采用文獻(xiàn)調(diào)查、專家判定、實(shí)踐經(jīng)驗等方法，通過數(shù)據(jù)采集，構(gòu)建關(guān)系矩陣，對關(guān)系矩陣進(jìn)行預(yù)處理。根據(jù)所要研究的內(nèi)容，得出相關(guān)的結(jié)論。在軟件中按下相應(yīng)的圖標(biāo)，獲得相應(yīng)的結(jié)果，并通過UCINET 中的圖形繪制程序，就可以獲得相應(yīng)的社會網(wǎng)絡(luò)模型[8]。以BIM 技術(shù)為基礎(chǔ)的項目管理組織中各方的相互聯(lián)系，為BIM 技術(shù)在工程現(xiàn)場全面信息化管理中的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。對于采用BIM 技術(shù)的工程現(xiàn)場項目管理組織的不同參與方，明確其在整個網(wǎng)絡(luò)中的位置、與其他參與方的關(guān)系，找出影響工程管理的有效因素以及施工中應(yīng)注意的問題，從而為改進(jìn)BIM 技術(shù)的項目管理工作提供參考。

3 基于BIM 技術(shù)的工程現(xiàn)場全面信息化管理案例

3.1 模擬案例基本概況

模擬案例基本概況見表1。

表1 模擬案例基本概況

該項目涉及的專業(yè)較多，包括土建、電氣、空調(diào)、弱電智能、幕墻等，分包隊伍比較多。其中，工程現(xiàn)場穿插作業(yè)量大、協(xié)調(diào)任務(wù)較多。

在工程開工前，建筑設(shè)計單位要先搭建三維模型，運(yùn)用BIM 技術(shù)進(jìn)行工程管理，同時，在工程總圖布置、工程完工、使用、運(yùn)行等方面都要應(yīng)用BIM 技術(shù)進(jìn)行輔助管理。

本文以BIM 技術(shù)為支撐進(jìn)行案例分析，以檢驗上文提出的管理方案是否能在實(shí)際應(yīng)用中起到預(yù)期效果。

3.2 基于BIM 技術(shù)的工程現(xiàn)場全面信息化管理

引進(jìn)BIM 技術(shù)，結(jié)合計算機(jī)終端，搭建工程現(xiàn)場全面信息化管理測試環(huán)境，見圖3。

圖3 工程現(xiàn)場全面信息化管理測試環(huán)境

在此過程中，利用BIM 技術(shù)，建立了一個工程現(xiàn)場質(zhì)檢與全面信息化管理云平臺。同時，各個現(xiàn)場管理終端與監(jiān)控部門設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)和全面信息化管理的信息展示屏幕，將安裝在工程現(xiàn)場上的高清攝像機(jī)與監(jiān)控設(shè)備相連接，滿足工程現(xiàn)場遠(yuǎn)程監(jiān)控和全面信息化管理等需求。應(yīng)用數(shù)據(jù)庫管理軟件、3D-CAD 圖形顯示軟件，構(gòu)建全面信息化管理程序，并通過軟件工具進(jìn)行工程現(xiàn)場材料信息管理和施工進(jìn)度協(xié)調(diào)。由計算機(jī)程序輔助，將4D 技術(shù)與時間信息相結(jié)合，優(yōu)化工程現(xiàn)場管理。對工程現(xiàn)場管理建模所需的軟件工具進(jìn)行分析，見表2。

表2 工程現(xiàn)場管理建模所需要的軟件工具

在AutoCAD 平臺上編寫相應(yīng)的功能函數(shù)和接口，基于數(shù)據(jù)庫信息，將數(shù)據(jù)展示組件的交互內(nèi)容獲取到AutoCAD 平臺上。利用已開發(fā)的工具箱進(jìn)行工程現(xiàn)場與計算機(jī)終端的人機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)工程現(xiàn)場的全面信息化管理。在進(jìn)行工程現(xiàn)場的工程材料的管理時，應(yīng)做好對各層構(gòu)件的計算機(jī)繪圖，設(shè)置不同構(gòu)件的屬性信息（包括尺寸、材料種類等）。

在BIM 監(jiān)控模式下，終端會根據(jù)工程圖紙、三維模型、施工單位等信息，生成工程現(xiàn)場自動管理與監(jiān)控作業(yè)方案，并根據(jù)工程現(xiàn)場實(shí)際情況與項目的難度、薄弱環(huán)節(jié)和監(jiān)管重點(diǎn)，進(jìn)行工程現(xiàn)場的程序化監(jiān)督，以此種方式，真正做到“一站式”管理，減輕工程現(xiàn)場監(jiān)理人員與其他管理人員的工作負(fù)擔(dān)?；贐IM 技術(shù)的工程現(xiàn)場全過程信息化監(jiān)管見圖4。

圖4 基于BIM 技術(shù)的工程現(xiàn)場全過程信息化監(jiān)管

BIM 技術(shù)的質(zhì)量監(jiān)督抽查模式，改變了過去監(jiān)理人員頻繁查閱圖紙、圖紙變更資料的做法。在此階段中，監(jiān)理人員只需要根據(jù)施工進(jìn)度表，將施工現(xiàn)場管理終端上傳的影像及有關(guān)數(shù)據(jù)與BIM 三維模型進(jìn)行對比即可，則可判定所檢區(qū)域是否滿足設(shè)計與施工要求；若對比后發(fā)現(xiàn)存在問題，則將問題記錄在相應(yīng)的位置，由監(jiān)理監(jiān)督督促施工方在現(xiàn)場進(jìn)行檢查和糾正。

3.3 綜合效益分析

完成工程現(xiàn)場全面信息化管理后，對基于BIM技術(shù)的管理成效進(jìn)行分析，見表3。

表3 基于BIM 技術(shù)的管理成效

4 結(jié)束語

通過上述研究，得到如下2 個方面的結(jié)論。

1）根據(jù)表3 基于BIM 技術(shù)的管理成效可知，應(yīng)用BIM 技術(shù)可以提高工程現(xiàn)場的安全性，降低現(xiàn)場作業(yè)風(fēng)險，提升工程驗收質(zhì)量。

2）近年來，BIM 技術(shù)在項目管理中得到了廣泛的應(yīng)用，其中包括基于BIM 技術(shù)的無紙化辦公、管線碰撞檢測、綜合協(xié)調(diào)等，此項技術(shù)的應(yīng)用提高了工程管理的效率。由于此項技術(shù)需要軟件工具的支撐，因此，在后續(xù)的設(shè)計中，還需要加大對BIM設(shè)計軟件的開發(fā)，以此更好地發(fā)揮BIM 技術(shù)在工程現(xiàn)場全面信息化管理中的效能及價值。