朱雙穎 ZHU Shuang-ying；陳喚 CHEN Huan；吳繼剛 WU Ji-gang；王婷婷 WANG Ting-ting；劉金川 LIU Jin-chuan

（①昆明學院，昆明 650214；②云南信永中和工程咨詢管理有限公司，昆明 650100；③重慶城市管理職業(yè)學院，重慶 400000）

0 引言

BIM（Building Information Modeling）技術由Autodesk公司在2002 年率先提出，它是一種應用于工程設計、建造、管理的數(shù)據(jù)化工具。從2011 年至今，BIM 技術從實現(xiàn)對工程建造的可視化到BIM5D 運用，為中國智慧建造提供了有力的技術支持。

2020 年國家發(fā)布的《關于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導意見》指出建筑行業(yè)要加快智能建造的步伐，顯著提高建筑工業(yè)化、數(shù)字化、智能化水平，通過運用新型計算機技術集成到建筑業(yè)以實現(xiàn)建筑業(yè)升級[1]。“十四五”規(guī)劃中更是對新型基礎設施建設提出了“智能升級、融合創(chuàng)新”，構建“系統(tǒng)完備、高效實用、智建綠色、安全可靠的現(xiàn)代化基礎設施體系”[2]。在此數(shù)字革命的推動下，建筑業(yè)發(fā)展更是朝著智慧設計、智慧建造、智慧管理的方向蓬勃發(fā)展。本文以某國際機場為案例，探討基于BIM 智能管理技術在建設項目全壽命周期的應用。

1 項目背景

某國際機場是信永中和工程管理有限公司承擔全壽命周期咨詢服務的一個涉外國際工程項目。該項目是在“一帶一路”背景下，云南省投資建設的重點建設項目，也是項目所在國的門窗工程。機場采用BOT（建設-運營-移交）方式運作，由中方承擔建設，項目建設期加運營期共55 年（建設期預計3-5 年），運營期結束后將項目移交給項目所在國政府。項目一期總投資約8.8 億美元，包含新建4E 級跑道、滑行道，空側站坪、新建航站樓、機場附屬工程，以及市政、道路等配套設施工程。一期工程滿足年旅客吞吐量700 萬人次，遠期要規(guī)劃2000 萬人次。機場包含航站樓（建筑面積約：7.8 萬平米)、飛行區(qū)工程（70.98 萬平米）、飛行區(qū)供電及助航燈光工程、機場消防工程、供水工程、雨水污水污物處理工程、供冷工程、供油工程等。

2 基于BIM 技術的全壽命周期智能管理

某國際機場項目是通過利用BIM 數(shù)字平臺對項目進行全壽命周期智能管理，并在項目實施的各階段將建設信息參數(shù)化、數(shù)字化以后建筑模型在設計方、甲方、施工方等各參建單位之間進行信息的共享、改進以及模擬分析，從而實現(xiàn)節(jié)約成本、節(jié)省能源、降低污染和提高效率。

2.1 利用BIM 輕量化息化協(xié)同平臺實現(xiàn)設計問題的閉環(huán)管理

BIM 的協(xié)同平臺的研究在我國已經(jīng)有了一定的研究基礎，理論方面，戴成元[3]提出了構建“數(shù)據(jù)-中心-決策（Data-Center-Decision）”工程建造信息化管理模式（DCD模式），設置決策層、數(shù)字信息中心和數(shù)據(jù)端三個結構層次，利用BIM 模型與工程信息的深度融合進行信息的處理與傳遞，將決策信息分解、重組并分發(fā)到數(shù)據(jù)端的各執(zhí)行單位，同時將數(shù)據(jù)端采集的經(jīng)過處理成簡明的、可供參考的信息上傳至決策層。徐志斌[4]指出利用二維碼或無線射頻識別技術（RFID）作為載體將BIM 模型數(shù)據(jù)及施工過程中的相關信息進行傳遞，能避免二次轉換過程中產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟失，節(jié)約了人力、物力。

本項目由于工期緊，采用邊設計邊施工模式。為了將BIM 模型進行輕量化處理，實現(xiàn)在無需任何BIM 平臺軟件的情況下自由瀏覽、修改BIM 模型，項目采用BIMe 輕量化協(xié)同平臺上傳項目施工圖紙、設計階段模型、深化模型，便于甲方、BIM 咨詢單位、施工單位、設計單位、監(jiān)理單位就圖紙及模型問題在協(xié)同平臺上作業(yè)，更重要的是施工單位也可以就深化模型指導施工現(xiàn)場應用。輕量化息化協(xié)同平臺一方面改變以前BIM 建模管理的松散以及管理不到位的情況，實現(xiàn)實時、深入的對建模執(zhí)行情況強化管理；另一方面方便各專業(yè)在同一平臺上進行協(xié)調和碰撞檢查，實現(xiàn)了設計問題的閉環(huán)管理。（圖2）

通過對項目設計圖進行BIM 模型審查，發(fā)現(xiàn)設計問題共402 個，標注信息不明確或遺漏、圖紙信息矛盾等信息類問題192 個；建筑與結構沖突、管道沖突、管線排布安裝空間不足、使用功能受影響等空間類問題193 個；未開洞口（除設計注明外）、洞口位置信息不一致、洞口未使用等洞口類問題17 個。這些BIM 模型設計的問題第一時間通過BIMe 輕量化息化協(xié)同平臺在設計方、BIM 咨詢單位和甲方之間同時交流溝通，實現(xiàn)了全過程跟蹤問題匯總報告，通過BIM 咨詢單位對不同的處理狀態(tài)進行實時標記，對設計澄清內容和問題處理進展狀態(tài)定期（每周）向各參建方匯總報告，使各參建方能及時協(xié)調資料情況，及對相關問題進行反饋，實現(xiàn)設計問題的閉環(huán)處理流程。（圖3）

圖3 問題匯總表及處理情況

2.2 利用BIM 技術與VR 技術結合實現(xiàn)設計深化

VR 技術是當今的熱門黑科技之一。它能借助110°廣角的頭戴式設備，利用雙目成像原理將計算機中的圖像直接傳輸于頭盔內的雙目前方，并借助手柄的觸覺反饋、頭盔的聽覺反饋等技術使用戶產(chǎn)生一種“身臨其境”的沉浸式感覺，克服了BIM 技術無法從空間上確認設計布局的合理性與科學性，無法合理感知設計內容的色彩搭配[5]。BIM+VR 技術使項目各參建方直觀感受漫步機場的視覺效果，并能對設計效果進行優(yōu)化。在進行中心區(qū)設計時，為節(jié)約投資，設計方提出柱子頂部離地高度可由2.233m 變?yōu)?.233m，指廊區(qū)柱子頂部離地高度可由2.43m 變?yōu)?.43m。通過BIM 技術與VR 技術結合，對兩種方案指廊區(qū)域進行了直觀展示，專家和甲方在感受漫步機場的視覺效果后，很快發(fā)現(xiàn)柱子高度壓縮雖然能帶來成本的節(jié)約，但明顯感覺空間感不足，視覺效果不佳。最終確定保留原設計方案，在最大程度上減少了設計單位的方案論證的時間，縮短設計的進程。（圖4、圖5）

圖5 VR 技術的運用

另一方面，VR 技術的沉浸式體驗，實現(xiàn)了對不同功能區(qū)域的建筑凈高控制。根據(jù)甲方對建筑品質及后期的使用要求，在充分考慮管道施工安裝可行性、檢修空間便利性、綜合支吊架安裝規(guī)范性、管道排布合理性等問題，發(fā)現(xiàn)了一些凈高不足及施工不可行性的問題，并對此及時提出解決方案和專業(yè)性優(yōu)化建議，避免把問題遺留到施工，造成更大的損失及變更。如指廊區(qū)域三樓樓結構板7.6 米，二樓樓板建筑面4.5 米，大部分區(qū)域梁高0.6 米，梁下只有2.5 米，為了不影響吊頂高度，BIM+VR 技術指導施工單位將機電管線和預留洞口深化到位，使公共區(qū)域管線沿穿梁洞口布置，避免了公共區(qū)域預留管線鋪設造成層高不夠而產(chǎn)生的空間壓迫感與急促感。

2.3 利用BIM 技術與無人機技術結合對施工過程數(shù)字管理

隨著智慧城市步伐加快，構建建筑物的高度可視化三維模型已經(jīng)成為測繪領域及建筑工程領域重要發(fā)展方向[6]。通過無人機的傾斜攝影技術定期將施工現(xiàn)場的進度、質量、安全狀況反饋給國內甲方，是該國際機場項目全過程管理中一大亮點。項目應用BIM+GIS 技術，每個月定期進行航拍，無人機的GPS 和慣導系統(tǒng)會自動記錄拍攝照片的空間位置和角度姿態(tài)，多角度傳感器，打破地表建筑與復雜地形的限制，獲取地面高質量的多角度影像及地理網(wǎng)格，將擬建項目實際施工情況進行三維重建并反饋到BIM 三維管理模型中，再通過BIM 輕量化協(xié)同平臺，為國內的各參建方提供項目現(xiàn)場進度、質量、安全情況。如在進度管理過程中，無人機將采集的進度數(shù)據(jù)更新到協(xié)同平臺中，項目咨詢服務方再將進度數(shù)據(jù)與實際的人工、機械、材料的消耗量進行關聯(lián)并動態(tài)匯總，實現(xiàn)計劃進度、成本與實際施工進度、成本的動態(tài)對比、分析。當某項工作計劃與實際有偏差時，平臺系統(tǒng)會自動對偏差構件進行預警，生成偏差數(shù)據(jù)并傳遞給項目各參建方，使各參建方能及時掌握工程動態(tài)，針對偏差分析原因，采取有針對性的改進措施。（圖6）

2.4 制定適用項目全壽命周期管理的BIM 標準

將BIM 技術貫穿于建設項目全壽命周期智能管理是該建設項目的一大目標。為使BIM 的模型信息在全壽命周期管理中各個階段實現(xiàn)應用上的共享，就需要使BIM標準與各類應用的現(xiàn)行行業(yè)標準進行有效對接。因此為保障項目BIM 技術滲透各環(huán)節(jié)、各參建方，保證項目信息能夠在工程各階段、各參建方流暢、有序傳遞，制定了適用項目的BIM 實施方法，包括BIM 實施策略、實施方案、技術標準。

另一方面，本項目將BIM 軟件與現(xiàn)行工程計量、計價標準結合，實現(xiàn)了在Revit 軟件下“一步算量”的目標。通常情況下，為了使BIM 應用能適應各建設階段工程造價管理的需求，需要將BIM 標準中EBS 標準與工程量清單匹配，在工程分解結構上采用線分類法，將工程量清單計價模式應用提前到建設前期階段，再通過重建工程量清單并與BIM 模型工程數(shù)量建立聯(lián)系，初步實現(xiàn)BIM 全過程的工程造價管理[7]。本項目解決了Revit 明細表統(tǒng)計工程量不符合我國工程量清單計算規(guī)則，在Revit 軟件中無法準確進行算量的問題。首先，在建模前就制定技術標準，將族命名根據(jù)圖紙構件特征進行細化；其次，在滿足現(xiàn)有BIM 標準及規(guī)范的前提下，將BIM 的族命名規(guī)則匹配到工程量清單項目名稱及項目特征上，對于異形構件，更是在構建模型前就提前根據(jù)構件的計量規(guī)則，創(chuàng)建與工程量清單匹配的族構件；最后，項目設計了基于Revit 的算量插件，將BIM 模型與造價信息相關聯(lián)，構件扣減規(guī)則與工程量清單計量規(guī)則匹配，達到在Revit 模型下精確計算項目工程量的目標。實現(xiàn)了“一模多用”“一步算量”，跳過了造價數(shù)據(jù)在不同軟件之間轉化的繁瑣步驟。不僅將BIM技術貫穿項目全生命周期，更是將項目的進度、質量、造價管理統(tǒng)一到了BIM 平臺中。（圖7）

圖7 在BIM 模型中計算工程量示意圖

該際機場項目預計2023 年底竣工，竣工后將會對建筑、機電、施工、運維、設備信息、監(jiān)控信息等資料在BIMe 輕量化協(xié)同平臺進行集成，創(chuàng)建三維可視化的運維管理系統(tǒng)，并構建智能化運維管理系統(tǒng)的移動端和綜合端，實現(xiàn)移動管理。當然，項目的投資方也在與項目BIM 技術團隊積極溝通，力圖打造一個基于云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術、BIM、人臉識別、安防系統(tǒng)等高度集成的智慧管理平臺。

3 結束語

某國際機場項目基于BIM 技術的全壽命周期智能管理，是BIM 深化運用“智”造未來的一個重要的探索，項目是以機場項目為載體，面向項目建設全過程，面向各參建方，采用BIM 技術和協(xié)同管理平臺，實現(xiàn)項目的數(shù)字化、精細化管理，探索空港建設的新模式，以達到項目價值創(chuàng)造、管理能力提升、創(chuàng)新模式探索的BIM 技術應用目標。項目在模型維護、工程量統(tǒng)計、建筑策劃、產(chǎn)地分析、設計論證、多專業(yè)協(xié)同設計、3D 管線綜合、施工現(xiàn)場配合、施工進度模擬等十個方面運用BIM 技術及數(shù)字化管理，更將VR 技術、無人機傾斜攝影技術與BIM 技術高度融合，為智能化項目管理提供有力支持。本文通過對該項目一些典型的智能管理技術的分析，希望為智能建造的推廣實施提供一些建議和方法。