摘 要：分析BIM技術(shù)在智能建筑項(xiàng)目中品質(zhì)控制、效益優(yōu)化的優(yōu)勢(shì)，以及其對(duì)于數(shù)字化與信息化的影響。研究發(fā)現(xiàn)，BIM技術(shù)的運(yùn)用，無論是在圖紙審查、深度設(shè)計(jì)、技術(shù)指導(dǎo)，還是實(shí)地操控等領(lǐng)域，都有助于提高項(xiàng)目的品質(zhì)控制，確保項(xiàng)目的品質(zhì)。分析BIM技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)建筑行業(yè)的影響和挑戰(zhàn)，提出建議和措施來促進(jìn)BIM技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；智能建筑；建筑工程

0 引言

隨著IT和數(shù)字化的進(jìn)步以及建筑工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的提升，工程建筑的數(shù)字化管理模式已經(jīng)成為工程建筑行業(yè)的新的發(fā)展方向。在先進(jìn)科技的助力下，各種智能化工地不斷涌現(xiàn)，揭示了工程建筑領(lǐng)域信息化、數(shù)字化和智能化應(yīng)用的多個(gè)方向，使得工程建筑質(zhì)量管理的智能化水平有了顯著的提高。

1 工程概況

位于某地區(qū)接收站項(xiàng)目計(jì)劃建設(shè)一個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)模為300×104 t/a的LNG接收站，該項(xiàng)目涵蓋了4座20×104 m3LNG儲(chǔ)罐的建設(shè)，包括相關(guān)的BOG處理系統(tǒng)、LNG氣化系統(tǒng)、火炬系統(tǒng)和其他輔助公用設(shè)施的設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工、安裝、培訓(xùn)、調(diào)試、驗(yàn)收等各個(gè)環(huán)節(jié)，并對(duì)整個(gè)工程的進(jìn)度、質(zhì)量和安全等方面負(fù)責(zé)。按照規(guī)定，該接收站的最大接受能力達(dá)到了620×104 t/a[1]。

采用BIM技術(shù)可以對(duì)工程的進(jìn)展、管理和費(fèi)用進(jìn)行全面地控制，整合所有的工程建設(shè)信息，跟蹤和觀察整個(gè)施工流程，給予建筑項(xiàng)目的施工精確地引導(dǎo)，從而增強(qiáng)工程品質(zhì)管理的效益。

2BIM的使用和智能工地系統(tǒng)的需求

該項(xiàng)目的總承包商負(fù)責(zé)構(gòu)建BIM應(yīng)用系統(tǒng)，提供技術(shù)文檔和協(xié)同管理系統(tǒng)，并且建立和保養(yǎng)智能工地系統(tǒng)。根據(jù)工程的特性和需求，制定了建筑信息模型的應(yīng)用實(shí)施策略，完善BIM開發(fā)應(yīng)用技術(shù)計(jì)劃、交付驗(yàn)收準(zhǔn)則。BIM的運(yùn)用涵蓋了工程項(xiàng)目的深度設(shè)計(jì)、施工的組織執(zhí)行以及完工驗(yàn)收等整個(gè)施工流程[2]。

在智能接收站中實(shí)現(xiàn)裝車站的無人操作、船只的自動(dòng)卸載，全面覆蓋生產(chǎn)區(qū)域的視頻和聲音信息，自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備軸承的運(yùn)行狀況，自動(dòng)采集震動(dòng)頻譜并進(jìn)行大數(shù)據(jù)的比較，并保障網(wǎng)絡(luò)安全。實(shí)施全場(chǎng)的安全自動(dòng)報(bào)警和視頻協(xié)同，設(shè)置安全圍欄，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)巡查等功能。此外，還需要與電力、儀器、安全、設(shè)備、工藝系統(tǒng)協(xié)同，構(gòu)建一個(gè)自動(dòng)化的專家評(píng)估系統(tǒng)。

3 智能建筑工程施工中BIM技術(shù)的作用

BIM技術(shù)是一種數(shù)碼化的手段，在智慧建筑項(xiàng)目的執(zhí)行上，主要依賴于將智慧建筑的所有階段的數(shù)據(jù)信息融合并輸入，以此來創(chuàng)造三維的立體模型。這種方法精確地闡明了管理目標(biāo)和數(shù)值特征的相互聯(lián)系。

借助于數(shù)據(jù)以及可視化的模型，能夠?qū)⒔ㄖ锇凑找欢ǖ谋壤厮埽瑥亩鴮?shí)現(xiàn)了數(shù)碼化的管理。如此可避免傳統(tǒng)的管理方法因?yàn)楸硎龊鴮?dǎo)致的問題，如概念不全面、理解困難等。

為了更有效地進(jìn)行質(zhì)量管理與控制，需要改變現(xiàn)代的建筑工程施工管理策略。如果依然采用傳統(tǒng)的質(zhì)量抽樣、現(xiàn)場(chǎng)觀察、旁邊的監(jiān)督等手段，那么對(duì)人員眾多、環(huán)境繁瑣、規(guī)模宏大的建設(shè)項(xiàng)目，將無法獲得優(yōu)秀的管理成績(jī)。

通過強(qiáng)化BIM技術(shù)的應(yīng)用，能夠利用遠(yuǎn)程監(jiān)控的手段來創(chuàng)建一個(gè)工程施工的數(shù)據(jù)庫，這樣有助于相關(guān)人員全方位地了解實(shí)際的施工情況[3]。BIM技術(shù)增強(qiáng)了現(xiàn)場(chǎng)人員的交流，可通過遠(yuǎn)程指導(dǎo)的方法來修正錯(cuò)誤。BIM技術(shù)還可以建立一個(gè)完整的質(zhì)量監(jiān)管預(yù)警系統(tǒng)，通過合理配置各類傳感器，提升施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量管理能力，并且建立一個(gè)完備的預(yù)防管理體系。

3.1 提高數(shù)據(jù)信息處理的精準(zhǔn)性

隨著計(jì)算機(jī)科技的飛速進(jìn)步，BIM技術(shù)平臺(tái)的計(jì)算能力持續(xù)增強(qiáng)，數(shù)據(jù)處理的精確度也在逐步上升，4D施工管理在建筑項(xiàng)目中的應(yīng)用也越來越廣泛。通過將施工進(jìn)度和三維立體模型緊密相連，項(xiàng)目質(zhì)量的管理人員能夠借助三維模型來追蹤和評(píng)估施工的即時(shí)情況，并對(duì)其做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和改善，增強(qiáng)項(xiàng)目建設(shè)的品質(zhì)控制的效能。

3.2 提升建筑工程施建管理水準(zhǔn)

BIM技術(shù)在火炬新科廣場(chǎng)的建設(shè)施工中的運(yùn)用，不只是能夠幫助整合工程施工圖紙，也能夠引導(dǎo)關(guān)鍵的施工步驟和動(dòng)態(tài)追蹤施工區(qū)的檢測(cè)結(jié)果，從而推動(dòng)整個(gè)建筑項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)最后的管理目標(biāo)[4]。

BIM技術(shù)在整個(gè)建筑項(xiàng)目的過程中實(shí)行集成的數(shù)據(jù)化管理，這對(duì)于保障施工的安全和提高工程的質(zhì)量具有重要作用。在建筑項(xiàng)目的質(zhì)量管理方面，BIM技術(shù)的三維模型的相互關(guān)系和直觀性，能夠幫助管理者做出重大的施工進(jìn)度和流程決策。BIM技術(shù)的整合管理能力有助于總結(jié)每一個(gè)施工步驟的缺陷并進(jìn)行改善，從而增強(qiáng)了整體建筑PMT的全面監(jiān)督能力。

3.3 利用虛擬施工預(yù)先排查問題

BIM技術(shù)的應(yīng)用于建筑工程的實(shí)際施工，其實(shí)質(zhì)是通過虛擬施工來確認(rèn)建筑項(xiàng)目的施工方案。一旦確認(rèn)了方案，就可以進(jìn)行更深層次的施工，從而有效地避免一些施工問題。例如，根據(jù)工程的實(shí)際進(jìn)度，可以創(chuàng)建一個(gè)模型并輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，從而找出并解決施工過程中的缺陷和潛在的安全問題。BIM技術(shù)能預(yù)估未來施工過程中可能出現(xiàn)的問題，極大地降低施工的風(fēng)險(xiǎn)，保證整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目的施工品質(zhì)。

4 采用BIM技術(shù)控制智慧型建設(shè)項(xiàng)目

4.1 核對(duì)施工設(shè)計(jì)圖

借助BIM技術(shù)的可視性，輸入智慧建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)藍(lán)圖，可通過該技術(shù)來進(jìn)行智慧建筑的設(shè)計(jì)圖紙的審查。借助三維的可視化模型，有望增強(qiáng)審查的品質(zhì)，更好地掌握空間聯(lián)系、精確闡述問題要點(diǎn)、處理策略，從而提高審查的品質(zhì)與效率。

借助智慧建筑項(xiàng)目的數(shù)據(jù)庫、BIM模型以及三維設(shè)計(jì)藍(lán)圖之間的互動(dòng)，通過相互關(guān)聯(lián)特征來優(yōu)化模型內(nèi)的各組成部分的參數(shù)，還能添加額外的標(biāo)記信息。借助BIM技術(shù)，可以自動(dòng)更新設(shè)計(jì)藍(lán)圖，確保藍(lán)圖的檢查結(jié)果，減少藍(lán)圖設(shè)計(jì)的修訂難度。

4.2 深化設(shè)計(jì)方案

項(xiàng)目生產(chǎn)設(shè)備與管道系統(tǒng)復(fù)雜、施工步驟繁多，可以通過使用BIM技術(shù)來建立模型，更好地展現(xiàn)出建筑的設(shè)計(jì)、施工步驟以及完成后的三維動(dòng)態(tài)效果。借助BIM技術(shù)的仿真功能，在模型和軟件里做仿真試驗(yàn)，并根據(jù)當(dāng)前的數(shù)據(jù)信息，對(duì)后期的施工步驟進(jìn)行仿真，有助于發(fā)現(xiàn)施工方案的設(shè)計(jì)問題。

借助BIM技術(shù)的協(xié)同功能，通過使用軟件可精確地解讀施工模擬報(bào)告中的專業(yè)沖突，探究問題的根源。對(duì)由此產(chǎn)出的協(xié)同數(shù)據(jù)和報(bào)告來作出相應(yīng)的修改，以提升施工設(shè)計(jì)藍(lán)圖和施工策略的完善，可防止在真正的施工過程中出現(xiàn)建筑物、管道等的碰撞，確保智能建筑項(xiàng)目的總體施工速度和品質(zhì)。

4.3 開展可視技術(shù)交底

在技術(shù)指導(dǎo)階段，二維的設(shè)計(jì)圖紙的繁多且混亂，參與者無法準(zhǔn)確地理解施工過程以及建筑結(jié)構(gòu)的特性。這可能會(huì)導(dǎo)致參與者由于自身的誤區(qū)而影響實(shí)際的操作，從而使得整體的工程品質(zhì)下滑。

BIM技術(shù)的應(yīng)用于技術(shù)指導(dǎo)階段，有助于創(chuàng)建三維的建筑項(xiàng)目模型，從而對(duì)建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)藍(lán)圖進(jìn)行三維展示。這些模型被視為技術(shù)指導(dǎo)的有效文檔，不僅能讓參與者都能清晰地理解并把握建筑的結(jié)構(gòu)屬性及制造手法。還能根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整模型的大小，展示出工程中的管道布局、設(shè)備的放置地點(diǎn)、零部件的大小等多項(xiàng)施工相關(guān)的詳細(xì)信息和準(zhǔn)確的數(shù)值。

BIM技術(shù)被整合到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中，可使參與者通過配備相應(yīng)設(shè)備進(jìn)入虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，直觀地掌握建筑模型的全部特性，并借助其動(dòng)態(tài)交互功能來進(jìn)行模擬施工訓(xùn)練。同時(shí)可實(shí)行動(dòng)態(tài)、融合和圖像化的建設(shè)管理，把建筑物和施工現(xiàn)場(chǎng)的3D或4D模型與施工進(jìn)度以及施工現(xiàn)場(chǎng)的布局結(jié)合在一起。把傳統(tǒng)的技術(shù)交底任務(wù)中的各類抽象的理論知識(shí)和信息內(nèi)容，通過圖像化的方式，轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際的工作行動(dòng)，可避免員工因?yàn)槔碚摾斫獠蛔慊蛘邔I(yè)經(jīng)驗(yàn)局限，造成操作失誤，從而對(duì)整個(gè)智能建筑項(xiàng)目的施工品質(zhì)造成負(fù)面影響。

4.4 BIM技術(shù)的主要特點(diǎn)

BIM技術(shù)的高效數(shù)據(jù)處理功能，使得它成為一個(gè)數(shù)碼化的工具，適用于創(chuàng)建智能建筑的現(xiàn)場(chǎng)。通過深度了解所有的智能建筑項(xiàng)目信息，BIM技術(shù)有助于創(chuàng)造一個(gè)智能的工地。

可依照施工的具體情況，如區(qū)域布局和設(shè)計(jì)，來適當(dāng)配備傳感器、監(jiān)控設(shè)備等基本設(shè)備，然后將其連接到BIM平臺(tái)的多個(gè)應(yīng)用子系統(tǒng)。BIM技術(shù)被運(yùn)用于搭建項(xiàng)目的施工信息系統(tǒng)，一旦BIM模型形成，它就變成了工程的中央數(shù)據(jù)庫，能夠檢索數(shù)據(jù)來源，從而有效地管理和利用資源。

項(xiàng)目需要執(zhí)行高度的數(shù)碼交接，為此創(chuàng)立一個(gè)工程項(xiàng)目的數(shù)碼交接平臺(tái)。它可以達(dá)到對(duì)數(shù)碼工廠的數(shù)碼資產(chǎn)進(jìn)行管理和檢索的效果，并且為未來的承包商在使用智能工廠的過程中提供工程信息的輔助。數(shù)碼交接的部分主要涵蓋了工程模型、設(shè)計(jì)文檔和相關(guān)數(shù)據(jù)、設(shè)備文檔和相關(guān)數(shù)據(jù)、安裝和調(diào)試以及工程完工的相關(guān)文檔等。

利用BIM技術(shù)，實(shí)施智慧型建設(shè)項(xiàng)目的施工品質(zhì)監(jiān)控，廣泛應(yīng)用于各種管理情境。在執(zhí)行施工品質(zhì)監(jiān)控時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)的工作人員可以利用手機(jī)捕捉施工結(jié)果的影像，并把這些影像信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫，由負(fù)責(zé)監(jiān)控的管理者來審核每個(gè)施工階段的結(jié)構(gòu)品質(zhì)，確認(rèn)它們是否達(dá)標(biāo)。通過平臺(tái)直接向現(xiàn)場(chǎng)工作人員提出品質(zhì)問題，并傳達(dá)給了團(tuán)隊(duì)的每一個(gè)人，要求其盡快設(shè)計(jì)出合理的修正計(jì)劃。

此類建筑工地的品質(zhì)監(jiān)督模式，有助于管理層利用該系統(tǒng)實(shí)施有效的品質(zhì)監(jiān)督任務(wù)，無需到現(xiàn)場(chǎng)一一核實(shí)。該模式既能增強(qiáng)監(jiān)督的效益，也能確保數(shù)據(jù)的一致性，防止在反饋信息的傳遞過程中遇到含糊不明的情況。

依照施工任務(wù)的具體進(jìn)度，需在工地上配置適當(dāng)?shù)母咔鍞z影設(shè)備。將這些設(shè)備連接至BIM系統(tǒng)以及智能建設(shè)平臺(tái)，將攝影設(shè)備的圖片和視頻信息發(fā)布到系統(tǒng)界面，可創(chuàng)造出遠(yuǎn)程即時(shí)的監(jiān)控方案，從而提升了視頻監(jiān)控的效率。所有參與者可以利用這個(gè)平臺(tái)，全方位了解施工現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)狀態(tài)，識(shí)別出任何違反標(biāo)準(zhǔn)的操作行為以及可能存在的質(zhì)量安全問題。還能按照智能建設(shè)項(xiàng)目的品質(zhì)管理要求，獲取指定區(qū)域或時(shí)期的監(jiān)控照片。全面利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)來提升建筑品質(zhì)的管理效果。

在線監(jiān)控設(shè)備是通過在平臺(tái)系統(tǒng)中連接傳感器設(shè)備，將施工設(shè)備運(yùn)行的相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至平臺(tái)的。通過對(duì)傳輸數(shù)據(jù)的科學(xué)解讀，識(shí)別出設(shè)備運(yùn)行的異常和故障，并將其作為關(guān)鍵依據(jù)，有助于制定科學(xué)的修理計(jì)劃。通過設(shè)置傳感器，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常和問題，并向平臺(tái)系統(tǒng)發(fā)送警報(bào)信號(hào)，引起管理人員的注意，安排專業(yè)的修理人員進(jìn)行修理工作。調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，以防止設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定或出現(xiàn)故障，這將對(duì)智能建筑工程的作業(yè)質(zhì)量和整體施工進(jìn)度產(chǎn)生負(fù)面影響。

4.5 加強(qiáng)材料質(zhì)量管理

在智慧建設(shè)項(xiàng)目的品質(zhì)監(jiān)督過程中，建設(shè)材料的品質(zhì)至關(guān)重要。若僅依賴常規(guī)的材料品質(zhì)監(jiān)督手段，僅關(guān)注材料的尺寸、品質(zhì)評(píng)估，忽視了對(duì)部分材料的品質(zhì)再次審查，就可能無法找出所有的不達(dá)標(biāo)的材料，這將對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的施工品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面效果。

通過整合將BIM技術(shù)應(yīng)用到物資質(zhì)量管理中，可進(jìn)行實(shí)時(shí)的施工管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)物資的詳盡驗(yàn)收和全程的質(zhì)量控制，從而全方位地確保智慧型建筑項(xiàng)目的施工質(zhì)量。借助RFID編碼技術(shù)與BIM技術(shù)，搭建一個(gè)能夠追蹤到原始構(gòu)件的質(zhì)量監(jiān)督機(jī)制，可提升預(yù)制構(gòu)件的管理水平。這種機(jī)制能夠把芯片嵌入構(gòu)件中，并且在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)，通過辨認(rèn)芯片，將相關(guān)的生產(chǎn)時(shí)間、溫度調(diào)整、混凝土狀態(tài)、生產(chǎn)批次、質(zhì)量審核報(bào)告等相關(guān)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)一并上傳到BIM平臺(tái)，從而使得材料的現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢查更有效率。

4.6 項(xiàng)目竣工驗(yàn)收控制

工程完工后的品質(zhì)審查，是建設(shè)工程品質(zhì)管控的最后一個(gè)重要步驟。借助BIM科技，進(jìn)行智慧化地建設(shè)工程完工驗(yàn)收任務(wù)，參與方有權(quán)把工程的即時(shí)數(shù)據(jù)輸入BIM模型及相應(yīng)的軟件中，作為用于驗(yàn)收的依據(jù)。可通過數(shù)據(jù)的方式儲(chǔ)存工程驗(yàn)收的相關(guān)材料，確保其與建設(shè)模型的連接，創(chuàng)建BIM完工模型，確保它們擁有數(shù)據(jù)搜尋等眾多特性，從而在完工模型的基礎(chǔ)之上，有效地推進(jìn)工程竣工驗(yàn)收任務(wù)的執(zhí)行，增強(qiáng)檢查的品質(zhì)與效能。

5 結(jié)束語

通過建立數(shù)字化建模，可以快速準(zhǔn)確地掌握各個(gè)環(huán)節(jié)的進(jìn)展?fàn)顩r，進(jìn)而提高施工過程的安全性和可靠性。借助BIM技術(shù)來執(zhí)行智慧型建設(shè)項(xiàng)目的品質(zhì)控制，能夠最大限度地利用其可見、配合和仿真等各種特點(diǎn)，推動(dòng)建設(shè)項(xiàng)目的施工管理和BIM技術(shù)的緊密結(jié)合，精確把控項(xiàng)目的進(jìn)度，增強(qiáng)項(xiàng)目品質(zhì)的控制，確保智慧型建設(shè)項(xiàng)目的全面收益，從而驅(qū)動(dòng)整個(gè)建設(shè)領(lǐng)域的成長(zhǎng)。

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收稿日期：2023-10-13

作者簡(jiǎn)介：劉文龍（1981—），男，山東臨沂人，本科，建筑工程師，研究方向：建筑工程。