基于精益建造與BIM的施工安全管理模型構建

仲 青

(江蘇開放大學建筑工程學院，江蘇 南京 210000)

精益建造作為一種先進建造方式，由于其有效減少浪費，提高勞動生產率，很大程度改善質量與安全，而被列入《江蘇省建造2025行動綱要》，成為未來建筑現代化推廣的四個建造方式之一。BIM是目前建筑業新興的信息技術，具有可視化模型等多重功能，又是能貫穿項目全壽命周期的信息化平臺。Bhargav A等[1]通過構建精益建造關鍵技術以及BIM核心功能的耦合矩陣，得出BIM促進精益建造高效實施。Toledo等[2]構建基于BIM—Lean的計劃框架并通過實例對比出BIM融入使精益工具更高效；Ahuja等[3]通過實證證實了BIM可以促進精益建造及綠色建筑的實施。牛博生[4]通過精益建造與BIM結合構建了施工進度可靠性預測集成系統。徐奇升，蘇振民等[5]通過構建BIM與精益建造的集成模式，并對其實施分析了集成優勢。

國內外研究表明精益建造與BIM可以相互作用，相得益彰，但將兩者集成用于安全管理的研究還較少。因此本文將兩者集成運用于安全管理中，構建安全管理集成模型，運用精益建造的關鍵工具，以“拉式工作流”對安全進行滾動計劃和控制，并以BIM作為強大的技術支撐，實現全面、高效、實時、可視化的安全管理，提高安全管理效率。

1 模型構建的關鍵技術集成分析

本模型采用精益建造主要工具有最后計劃系統、看板管理系統、并行工程等。BIM是信息化技術平臺，可以進行3D/4D甚至nD可視化，結合VR/VA進行虛擬建設、信息共享等，此外與RFID等物聯網技術結合可以對施工現場物品進行標識并實時可視化反映在BIM中，與云計算等結合可以進行數據分析與挖掘。

1.1 LPS(最后計劃者體系)與BIM集成

LPS(Last Planner System最后計劃者體系)是精益建造最基礎也是最有力的工具之一，是一種通過“拉式”進行工作流設計和多級交互式的計劃與控制方法[6]。在本集成模型中LPS是基礎工具也是核心工具，與BIM集成可以實現各參與方協同分析，計劃控制過程可視化等(集成點見表1)。

1.2 看板管理系統與BIM集成

KanBIM 即融合了 BIM 的看板，是將精益建造固有控制工作流的看板與可視化信息工具BIM的融合[7]。

看板管理系統本身就是最后計劃者體系LPS下編制各階段計劃，通過看板可以使各參與方以及施工現場人員看到生產的狀態及流程。與BIM集成后，借助BIM的模型可視化、信息共享等功能，不僅可以將整個建筑模型生產可視化，還可以對計劃與控制過程及狀態可視化，便于多方協作，及時進行調整；同時由于BIM模型承載了整個項目壽命周期包括生產目標、整個安全計劃與控制、安全分析危險源等數據信息，還可以進行數據收集與分析，便于發生危險時及時檢查原因進行控制，也可以形成安全數據庫用于其他項目。

表1 LPS與BIM集成點分析表

1.3 其他精益工具與BIM集成

并行工程與BIM集成：并行工程(Concurrent Engineering簡稱CE)是面向全生命周期為消除不必要的浪費，對過程進行并行的系統化模式[8]。CE與BIM集成最主要功能就是促進設計施工一體化[9]，通過BIM信息平臺建立，對可以并行的工作同時展開，規劃交叉面，預防安全事故的連鎖效應。

持續改進CI與BIM集成：是指精益建造對安全的實施是對整個項目實施過程中持續優化，不斷改進[10]。BIM與CI集成就是將全過程安全信息進行實時收集反饋，對施工活動實時監控，及時調整，持續改進。

5S與BIM集成：5S指的是整理、整頓、清掃、清潔、素養。安全事故的產生多是由人的不安全行為和物的不安全狀態形成。因此整潔的施工現場、有序的施工流程都有助于現場的安全管理。與BIM集成，在LPS與KanBIM的框架下，可以對整個5S的流程與實施情況進行實時可視化與信息反饋，同時結合RFID等物聯網計劃可以使5S中的物品及人員進行實時監控。

2 基于精益建造與BIM的施工安全管理模型構建

精益建造與BIM的集成既是將安全計劃與控制過程融合，更是從技術與管理的雙管齊下，使現場的安全管理擴寬到設計階段，整個安全計劃于控制過程與狀態實時可視化。模型結構如圖1所示。

模型是對技術和管理的集成，也是計劃與控制的集成。模型的技術層以BIM技術為中心，管理層采用精益建造體系構建組織和管理流程，兩者集成運用于安全管理實現從軟件到硬件的雙管齊下，全面提高安全管理效率。該集成模型下的安全管理提前至設計階段，通過并行工程等實現設計施工一體化，通過BIM平臺可以實現全壽命周期各方的協同溝通及信息共享(見圖2)。

施工前，各參與方可以形成一個安全管理小組，在BIM平臺上，運用LPS體系和并行工程等，形成設計施工一體化，結合各參與方的專業，進行協同安全分析，制定安全計劃與控制方案。同時通過BIM沖突碰撞及各參與方交底等可以預先對危險源以及不安全因素列入到安全計劃與控制中，便于實施時結合看板進行監控。精益建造不同于傳統管理模式在于工作流是拉式而不是推式，因此安全分析及安全計劃的制定在每個階段都有一線施工人員及管理人員參與，減少因信息不對稱而引起的實施問題。

施工階段，通過LPS與BIM實現安全計劃與控制過程的可視化，通過KanBIM對整個計劃實施狀態及流程可視化，通過5S保證了現場的整潔有序，減少安全隱患的發生，結合BIM與RFID等技術，可以對物品及人員進行實時可視化監控。集成模型的運行過程是一個邊計劃邊控制的過程，每個階段的循環都是持續改進，不斷優化，結合BIM協同各參與方專業信息，減少專業的局限，

使整個安全管理更加全面。

施工后，安全管理過程全部信息通過BIM形成安全管理數據庫，結合云計算和數據挖掘等可以對安全數據進行深度分析，得出危險源及不安全的工序，便于運用于其他項目進行針對性的安全管理。

3 結語

將精益建造這種先進的建造方式與新興的信息技術BIM進行集成，使安全管理不是處于單一的技術層面或管理層面，而是技術與管理的雙管齊下，對提高施工安全管理效率具有一定的應用意義；同時兩者集成也改善了傳統安全管理先計劃后控制的模式，使安全管理處于動態可視化的滾動式計劃與控制中，有助于實現安全管理的信息化、可視化與全程化。