基于BIM的智慧工地管理体系研究

基于BIM的智慧工地管理体系研究

蔡明

宿迁东润建设工程有限公司 江苏宿迁 223800

摘要：建筑工程数量不断增加。施工现场管理是项目进行的关键，也是内在要求。近年来，随着我国建筑行业高速发展，在建建筑工程数量不断增长、规模不断扩大，建筑工地施工产生的扬尘、噪音等问题引起广泛关注。针对建筑工程工地管理问题，2019年，住建部出台实施了《关于进一步加强施工工地和道路扬尘管控工作的通知》，强调各建筑工程应落实安全文明施工主体责任，强化建筑工地六个百分百管理，严禁“野蛮作业”、扬尘污染等问题。2020年，住建部、发改委等13部位联合发文《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》，指出“当前建筑行业生产方式仍存在粗放管理问题，与建筑行业高质量发展要求相比存在较大差距”，并提出推进建筑工业化、数字化、智能化升级，加快建筑建造方式转变，推动建筑行业高质量发展的要求。建筑工程工地是建筑行业安全文明生产的主要场所，通过推进智慧工地系统建设，在建筑工程管理中引入和应用智慧系统，能够实现建筑工程工程管理信息化、数字化、智能化，显著提高建筑工程管理水平。

关键词：BIM；智慧工地；管理体系

引言

近年来，建筑新结构和综合系统的复杂化已成为大型结构项目的一个显著特点，设计的复杂性需要建筑行业对性能需求重新进行思考。随着技术发展速度呈指数级增长，作为建筑工程项目的管理者必须学会通过采用新的实践和技术来适应不断变化的环境。

1BIM技术应用的理论基础

BIM技术可以为建筑行业提供大数据的源代码，通过数据的采集、整理、分析、存储等方式，使建筑项目的各个工序都得到科学合理的定义，能够加强相关人员对建筑工程各工序的了解和统计，使建筑工程管理更加全面，避免遗漏或误差。还可以对收集的大量数据进行更深入地应用，包括建立模型或计算公式等方式对建筑工程质量进行更科学和快速地评估，提高建筑工程质量管理的有效性。分析基于BIM技术提供的大量数据能快速掌握其中的关键性数据，通过评价建筑工程质量管理的相关指标，使质量管理进一步细化,完善对建筑工程质量的控制。

2智慧工地系统的特点

（1）集成化管理。基于施工现场的实际生产状况，智慧工地系统将施工环节与信息化技术进行了有效融合，并对工程项目管理中人、机、料、法、环全要素信息整合，打破了传统工程管理中数据关联性低、各专业数据分散问题，实现了建筑工程管理集成化管理、专业化管理；（2）数字化平台。基于红外线、摄像机、设备传感器、RFID等物联网设备，智慧工地系统可实现建筑工程现场关键生产要素信息收集，并集中展示在监控大屏，可实现全局监控和重点监控相结合，可针对工程管理中出现的问题进行预警、提醒、联动控制，形成建筑工程管理全要素展示、管理，打造数字化工程管理平台；（3）集成的应用。智慧工地系统实现了各种信息技术的综合应用，以达到资源的最优配置和使用，为项目施工提供了依据，保证了信息化管理体系的可行性和有效性。

3基于BIM的智慧工地管理体系

3.1BIM技术在施工管理中的应用

在施工阶段,传统工地管理较为粗放,存在标准不统一、信息不对称等问题,在进度、质量、安全、环境上难以找到平衡点,风险因素较多,更加迫切需要精细化管理,BIM技术的运用尤显重要。BIM技术在施工管理方面的应用点很多,主要有图纸会审、施工可视化管理、碰撞检查、深化设计施工进度控制、质量安全控制、智慧工地、成本控制等方面。工程越复杂,交叉作业越多,越能体现BIM技术的优势,应用效果越好。但运用BIM技术需要购买软件及设备,投入专业技术人员建立模型、信息输入,并及时根据实际情况更新模型和信息。

3.1.1利用BIM技术,管道预制加工

利用管线优化排布的图纸和BIM模型,利用BIM技术精准地统计材料的详细信息,提前在工厂预制管道,工厂化预制管道质量有保证,它不受场地、交叉施工、天气、环境等制约和干扰,提升了工作效率,降低了废品率,减少了浪费,节能减耗，对整个社会和环境有利。以加工量大的风管为例说明,采取BIM技术流程如下:根据优化后的BIM模型→提取风管数据和加工表(材质、数量、长度、型号)→出具风管细节图纸及风管翻弯节点图纸→预制厂家根据图纸和加工表生产加工→现场实施安装。

3.1.2施工可视化管理应用

利用BIM技术可以解决传统施工存在的管理难的问题,采用BIM可视化和施工模拟,施工中重难点、危险点、质量和安全控制点等一目了然,技术交底、安全交底等均采用可视化交底,细化到施工管理的每一个细节。以下举几个案例说明。

(1)基坑开挖机械选择

某工程场地狭小,基坑开挖深度达16米,地下施工隐蔽性强,施工工序衔接复杂,基坑运土困难,内部设有两道环形内支撑,其中内支撑下空间狭小,开挖难度大。经多方专家论证,有两种方案供选择:伸缩式长臂挖机垂直挖掘土方,以及固定式长臂挖机垂直挖掘土方。这两种方案各有优缺点,经过对两种方案的BIM可视化模拟施工。伸缩式长臂挖机抓土不灵活,挖土过程中施工安全性难以保证;固定式长臂挖机在深基坑中可正常作业,但大臂不要过度扬起,避免碰到支撑梁,需要配备人员监督,有效地指导挖土的安全和质量保证。经过权衡后,项目部选择固定式24m长臂挖机作为基坑开挖机械。

(2)利用BIM模型指导施工

建筑工程的质量、安全、进度控制一直是建筑业的重点和难点,建筑业的质量和安全事故中,人的因素占重要部分。传统施工中,管理人员对照二维图纸,对每个现场工人进行质量、安全、技术交底,不形象、不直观,随着建筑工程规模不断扩大,造型和结构越来越复杂,使得各项交底工作也越来越难。运用BIM技术后,整个施工过程已实现三维可视,尤其是关键工作或情况比较复杂的关键工序,通过使用三维模型的可视化模拟技术进行质量、安全、技术交底,能在不同的方位变化中观察,及时发现安全隐患和质量控制要点。利用BIM技术进行三维动画交底,可以让现场工人直观地了解整个施工过程及要求,对施工方法、施工方案的实施有一个更加透彻、清晰的认识,有利于控制工程质量、安全和进度。

3.2BIM技术在建筑工程项目运维阶段的应用

BIM技术根据更新2D数字或文本需要使用与操作和维护相关的3D图形来提高对空间的管理水平。隐蔽工程管理要求操作员和相关保管人使用BIM模型执行可视化管理，以便管理人员可以随时更新和组织信息。应急管理是应该集中在所有大型公共建筑和高层建筑必须关注的一个环节。在这些地区往往存在大量的人群，一旦遇到紧急危险事故，很难做好疏散工作，因此必须提高这些建筑的应急响应能力，以便官员可以使用BIM技术来协调应急响应和相关设备，并帮助人们应对紧急情况。在节能减排管理环节，BIM+IoT技术可用于可视化不同建筑物的能耗数据进行可视化处理。

3.3周界防范红外对射

施工场地和办公区域一直是安全管理的重中之重，经常发生生产事故、盗窃事件等。如何保证其安全管理的正确性和实效性成为目前施工管理的重要工作。通过利用智慧工地周界防范红外对射子系统的应用可以有效提高安全管理工作的效率。在周界防范红外对射子系统中，其原理是借助红外传感器设备对入侵物体、人员信息进行监测并发出相应的警报，由于智能工地系统中红外传感器与工地位置信息绑定，一旦红外传感器检测到入侵行为，系统可自动提示告警，监控人员可手动或由系统自动调整附近区域摄像设备对准入侵告警区域进行监测，能够有效防范建筑工程现场被盗问题，提高建筑工程现场管理敏捷性。

3.4区块链技术的应用

区块链的核心可描述为由按时间顺序排列的“区块”组成的一个链式数字账本，其中每个新区块都是网络活动的记录并被添加到现有区块链的末端。因此，区块链的基本单位是涉及一个或多个实体的单一交易，这可能是一个支付过程，也可能是一个信息转移的过程。区块链中的每个区块都可以定义为一个加密的信息，这些信息被存储、打上时间戳，同时自动分发到多个服务器，并将多笔交易合并成一个区块，区块由网络参与者或“矿工”验证，它们部署计算资源、相互竞争，以创建下一个区块。

3.4.1智能建筑合约

区块链技术在建筑施工管理中的其他方向也有实施的潜力，如智能合约。建筑行业的大部分纠纷均由支付、风险、责任和合约演变而来。智能合约被描述为“一种执行合同条款的计算机化交易协议”，是一种位于区块链数据账本上的计算机程序，具有驱动、可运行和可复制的特点。它的实施过程可以理解为将合同条款转化为代码，并将代码输入软件中自动执行而不需要中间人。智能合约技术可以通过消除律师等中间人的需求，建立信任和透明度来影响建筑业。

3.4.2信息管理

近几年，区块链的潜力在建筑行业得到了广泛关注，能够为建筑行业的信息管理问题提供有效的解决方案。在过去，建筑过程在一定程度上是分散的，企业要么专攻信息流程，要么专攻材料流程。信息流程由一连串的纸质文档和人们以紧密合作的方式创建，然后再通过整理与合并成为大型的完整文档，但存在的问题是信息的共享并不频繁。如今，数字技术使施工过程进一步碎片化，数字化沟通导致公司规模越来越小，跨越组织和法律边界的信息交流更加频繁。现在规划和设计过程几乎完全数字化，信息以数字格式共享。目前，区块链技术在建筑领域的使用案例有维护数字财产记录、时间戳行为或交易、多签名交易等。

4提高BIM技术在工地管理中应用的措施

4.1完善BIM发展环境

BIM技术拥有广阔的应用前景，对建筑工程质量管理起到较强的促进作用，未来将成为主要的质量管理技术手段。BIM技术还会在应用中不断地完善，更有利于建筑工程质量管理水平的不断提高。所以，将BIM技术应用于建筑工程质量管理对改善传统的管理方式、推动建筑工程质量管理的现代化转型有着极为重要的现实意义。为了使BIM技术优势得到有效发挥，需要加大力度培养和吸引相关技术人员。人才是行业发展的核心，只有保证人才的供应，才能够保证行业持续向上的发展趋势。可以建立更科学的人才吸收计划，引进专业的BIM技术人才，包括与高校建立合作，能够加强专业人才的实践应用能力，使专业能力转化为生产动力，直接作用于行业的建设与发展。也可以通过自身的行业优势对人才进行专项培养，使人才更符合建筑工程质量管理的需求。积极学习国内外的先进经验，组织优秀人才的沟通交流，创建出更加和谐的BIM发展环境。

4.2企业组织架构层面

BIM技术在工程项目管理中的应用并不是通过企业内部单一部门就可以实现的，需要有企业各部门彼此协调、相互配合才可以将大数据技术融入到工程项目管理工作当中。为此，企业应当根据一些实际施工需求对当前已有的企业组织架构进行完善，成立专门的信息部，统筹大数据在工程项目管理中的应用。第一，当前平行矩阵是较为常用的项目管理方式之一，这一管理方式在实际应用中通过集中控制的方式全面提高管理效率。而在具体的管理模式上，则通过分层管理的方式使得管理工作能够层层布置，高效进行。总经理、副总经理的公司决策层为核心，而信息部则为项目管理工作的核心中枢所在。负责对各项信息进行高速传递，起到连接不同部门的作用。而前期开发部、设计部、项目部等平行部门为项目管理工作的载体，这些部门彼此统筹，各自负责不同内容，共同形成工程项目管理组织架构。第二，信息部作为公司各项事务开展的协调部门，对于工程项目管理工作的进行有着非常重要的意义。通过该部门作用的有效发挥可以全面提高大数据相关技术在工程项目管理工作中的应用效果。该部门在日常工作中需要通过大数据对公司内部各个部门在实际工作中产生的一系列信息进行收集、统计、挖掘、筛选等工作。还需要将数据分析的最终结果提供给公司高级管理层，进而为公司高层管理人员作出正确的决策提供详细的数据支撑。当管理层经过重重考虑作出决策之后各部门应当积极行动起来，严格按照管理层所作出的决策展开各项活动。通过这样的方式可以由上到下形成信息对称的闭环模式，有效避免公司内部由于信息不对称导致的工程工期延误、质量安全、成本核算等一系列问题。

4.3全面考虑各种风险源和影响因素

承包商在对建筑工程施工时可能会发生的各种风险和影响施工进度的因素考虑不够全面，因此要采取积极的措施解决此类问题，通过不断完善施工现场的各项安全监管机制，全面考虑所有的风险源，严格管理施工现场的各项安全技术管理设施，确保每一道施工工序全部满足安全标准，预测可能会出现的安全事故问题，采取有效的措施予以处理，将施工现场安全事故的发生几率控制在最小范围之内。认真考虑和分析可能出现的影响施工进度因素，施工现场的天气条件、项目管理人员、施工区域的百姓和政府部门、施工人员和施工单位等都会给施工进度带来严重的影响。充分了解所有影响施工进度的因素，制定完善的应急预案，防止在遇到突发事件以后所有人员手足无措，从而导致严重的不良后果。

4.4全面落实施工现场安全责任

首先，在建筑施工现场中，要明确相应的管理内容，由专业的管理人员进行管理，并将责任落实到个人。对现存的防护工作一定要做到位，营造安全的施工环境，确保建筑工程项目的顺利推进。其次，相关人员要基于建筑项目的实际情况，对施工监督机制进行完善健全，将现场安全管理与监督机制紧密结合，使内外因素带来的影响降到最低，提高建筑项目的施工安全性。最后，对施工现场的监督机制进行完善的同时，也要做好相应的管理防范预案，对可能影响施工现场的因素进行全方面分析，找出可能引发建筑施工现场安全隐患的主要因素，充分发挥现场管理人员的监管作用，进一步约束和规范施工人员的行为，使施工质量得到保障。

结语

随着我国建筑行业BIM技术普及、软件成熟、经验增加、电脑硬件升级以及结合云计算、人工智能、机器人等高新技术的发展，BIM技术将会成为一项基础性的技术，作为高新技术应用于建筑工程领域，将为建筑行业带来巨大的改变，极大的提高建筑工程的效率，减轻了相关从业人员的工作压力，提高了工程施工质。

参考文献

[1]马军,丁国栋,杨晓娟.智慧工地管理平台在建筑施工中的应用研究[J].智能城市,2021,7(23):87-88.

[2]宋世锐,唐波,刘洋.基于“智慧工地”平台提升建筑施工企业安全管理的研究[J].智能建筑与智慧城市,2021(11):44-46.

[3]秦成龙.建筑工程智慧工地的构建探讨[J].智能建筑与智慧城市,2020(03):59-61.

[4]史雷萌,谢云,施啸.基于物联网的智慧建筑工地远程环境监测系统[J].物联网技术,2019,9(12):64-65+67.

[5]杨建基,赖伟山,孙宗瑞.基于“智慧工地”管理系统和BIM技术的建筑施工安全生产管理深度协同[J].广州建筑,2019,47(04):38-44.

[6]丘涛.智慧工地建设的数据信息协同管理研究[D].华南理工大学,2019.

[7]韩豫,孙昊,李宇宏,等.智慧工地系统架构与实现[J].科技进步与对策,2018,35(24):107-111.