基于建筑信息模型技術(shù)的建筑工程施工安全管理研究

孫效良

【摘 要】安全是永遠(yuǎn)的話題，尤其是在建筑工程的施工過(guò)程中，更是要注意安全問(wèn)題。但是有些危險(xiǎn)是難以發(fā)現(xiàn)的，只有在危險(xiǎn)發(fā)生了之后才知道危險(xiǎn)的存在。為了提升建筑工程施工安全程度，企業(yè)應(yīng)用建筑信息模型技術(shù)來(lái)進(jìn)行輔助，以加強(qiáng)施工安全管理。文章當(dāng)中便基于建筑信息模型技術(shù)，對(duì)于建筑工程施工安全管理進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】建筑信息模型技術(shù)；建筑工程；施工；安全管理

1.建筑信息模型技術(shù)及應(yīng)用

1.1BIM參數(shù)化建模的概念

參數(shù)化建模是指通過(guò)協(xié)調(diào)和變更管理項(xiàng)目中所有圖元之間的關(guān)系來(lái)進(jìn)行模型的創(chuàng)建。這些圖元之間的關(guān)系可以通過(guò)軟件的默認(rèn)來(lái)創(chuàng)建，也可以由設(shè)計(jì)人員在建模過(guò)程中進(jìn)行定義。在數(shù)學(xué)和機(jī)械CAD中，定義這些關(guān)系的數(shù)字或特性稱為參數(shù)。參數(shù)化的方法對(duì)項(xiàng)目的協(xié)調(diào)組織和建模效率的提高都有很大的優(yōu)勢(shì)，主要原因是：在任意時(shí)間對(duì)項(xiàng)目中模型的修改，都會(huì)協(xié)調(diào)至整個(gè)項(xiàng)目中。

BIM是對(duì)某個(gè)工程建設(shè)項(xiàng)目相關(guān)信息的詳盡的數(shù)字化表達(dá)。BIM模型是信息高度集成化的，這種信息3D、4D甚至5D的形式儲(chǔ)存模型中。在BIM中，繪圖的基本單元不再是點(diǎn)、線、面，而是墻體、口、窗等基本構(gòu)件，每個(gè)構(gòu)件包含了構(gòu)件本身的三維構(gòu)造信息以及其他工程技術(shù)信息，并且其中一部分信息在使用過(guò)程中具有唯一性，也就是說(shuō)修改一處所有使用該信息的地方都進(jìn)行修改。因此工程發(fā)生變更時(shí)，只需要修改任意處的構(gòu)件信息，其他相關(guān)部分隨之自動(dòng)修改，避免原有繪圖中對(duì)其他圖形逐點(diǎn)逐線的修改。

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，BIM技術(shù)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，直觀的三維顯示比傳統(tǒng)的尺規(guī)作圖，使設(shè)計(jì)人員更容易找到方案的缺陷與不足，從而建筑師通過(guò)對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用，改變了過(guò)去設(shè)計(jì)方案的思維方式，直觀的視圖方式可以更容易發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的不足之處，幫助建筑師不斷改進(jìn)方案；在施工過(guò)程中，施工方由于得到大量BIM模型以及基于模型的二維施工圖紙，在施工過(guò)程中根據(jù)這些信息，更容易采用新型的施工技術(shù)，更容易設(shè)計(jì)和調(diào)整施工方案。

基于參數(shù)化的建模的流程是通過(guò)對(duì)實(shí)際項(xiàng)目的業(yè)務(wù)需求分析，從而引發(fā)了相關(guān)的BIM應(yīng)用，而BIM應(yīng)用又需要BM的工具和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行支持，相關(guān)人員對(duì)通過(guò)BIM工具和標(biāo)準(zhǔn)最終建立了BIM信息模型，該模型又支持了初始的業(yè)務(wù)需求。

1.2BIM在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

目前市場(chǎng)上BIM軟件最多的當(dāng)屬建模軟件，BIM建模軟件主要有4類，分別是建筑模型設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)、機(jī)電及管線模型設(shè)計(jì)、場(chǎng)地布置設(shè)計(jì)。建筑模型設(shè)計(jì)有Auodesk Revit、Vector Works、ArchiCAD、鴻業(yè)樂(lè)建等；結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)主要有Auodesk Revit Structure、Teckla、PKPM等；機(jī)電及管線模型設(shè)計(jì)有Auodesk Revit MEP、Magicad、鴻業(yè)機(jī)電等；場(chǎng)地布置設(shè)計(jì)有Auodesk Revit Architecture、Auodesk Navisworks、廣聯(lián)達(dá)場(chǎng)布等。目前沒(méi)有任何一種軟件可將上述四種需求都完全滿足。大多數(shù)情況是某一種軟件建造各專業(yè)模型，然后通過(guò)FLC數(shù)據(jù)格式進(jìn)行數(shù)據(jù)共享與數(shù)據(jù)傳遞。

1.3BIM的施工階段的應(yīng)用

施工階段的信息數(shù)據(jù)的來(lái)源主要有兩種形式，一是設(shè)計(jì)方直接將設(shè)計(jì)階段的BIM模型給施工方直接使用，但需要進(jìn)行部分修改。通過(guò)專業(yè)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換軟件解決施工和設(shè)計(jì)交換數(shù)據(jù)的問(wèn)題。二是如果設(shè)計(jì)方只有二維信息，可利用二維圖紙跨蘇翻模得到BIM模型。由于設(shè)計(jì)和施工階段的基本數(shù)據(jù)是相同的（如標(biāo)高、軸網(wǎng)、墻體厚度等），而且轉(zhuǎn)換的過(guò)程也是動(dòng)態(tài)的，初始階段數(shù)據(jù)格式的差異不會(huì)完全導(dǎo)致數(shù)據(jù)無(wú)法復(fù)用。但隨著工程項(xiàng)目的深入進(jìn)斤，數(shù)據(jù)信息將更加豐富、詳盡，施工企處可將更多更豐富的信息正在BIM模型中，建立更符合施工要求的參數(shù)化模型，這個(gè)模型在整個(gè)施工中是動(dòng)態(tài)變化的。

這兩種獲得初始施工模型的做法的優(yōu)點(diǎn)在于：首先，雖然兩種做法提取建筑信息的方式不同，但都是基于相同的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，即相同的設(shè)計(jì)信息，因此兩種方式的BIM模型從根本上來(lái)講是沒(méi)有區(qū)別的；其次，第一種方式建模成本幾乎為零，而第二種方式借助現(xiàn)有的快速翻模工具，建模成本也不高，主要原因在于翻模是自動(dòng)進(jìn)行的，額外的人員培訓(xùn)費(fèi)用較低。

2.基于建筑信息模型技術(shù)的建筑工程施工安全管理

建筑工程施工安全管理的過(guò)程實(shí)際上就是在施工過(guò)程中對(duì)具體安全目標(biāo)進(jìn)行管理的。實(shí)際施工過(guò)程中施工安全管理的過(guò)程就是安全工作組按照完成事先制.定好的安全目標(biāo)，因此安全管理行為其核也內(nèi)容就是運(yùn)用項(xiàng)目管理的原理和方法來(lái)降低施工過(guò)程可能產(chǎn)生的各種安全風(fēng)險(xiǎn)，消除或減少安全事故造成經(jīng)濟(jì)損失。施工安全管理采用的是PDCA管理循環(huán)，PDCA循環(huán)管理的對(duì)象是施工安全的管理者和現(xiàn)場(chǎng)施工人員。

P階段：

在傳統(tǒng)的施工安全管理的計(jì)劃階段，項(xiàng)目經(jīng)理部分析施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，從施工企業(yè)的安全生產(chǎn)形勢(shì)和安全生產(chǎn)狀況入手，查找企業(yè)往的一些安全問(wèn)題，確定出該階段內(nèi)的合理、可量化的安全目標(biāo)。在安全目標(biāo)確立的基礎(chǔ)上，找出導(dǎo)致安全事故的主要影響因素，滿認(rèn)問(wèn)題的主要原因，并在施工現(xiàn)場(chǎng)予W確認(rèn)。根據(jù)找到危險(xiǎn)源和危險(xiǎn)行為，編制相應(yīng)的安全管理的具體目標(biāo)及相應(yīng)的施工安全作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的施工安全管理的計(jì)劃階段的存在的最大的問(wèn)題是計(jì)劃的制定沒(méi)有針對(duì)性，由于安全計(jì)劃對(duì)于安全施工來(lái)講是前置的，在制定計(jì)劃時(shí)并沒(méi)有己完成的建筑作為參照，因此，無(wú)法完全考慮到施工時(shí)可能出現(xiàn)的問(wèn)題。而且不同項(xiàng)目的安全風(fēng)險(xiǎn)可能完全不同，要求安全管理人員在沒(méi)有實(shí)際模型的情況下制定安全計(jì)劃的難度是非常高而且不切實(shí)際的。

在基于BIM的施工安全管理的計(jì)劃階段中，安全工作組根據(jù)項(xiàng)目經(jīng)理部的要求以消除或減少安全事故及其隱患為目標(biāo)，在施工作業(yè)前，通過(guò)對(duì)3D-BIM模型、施工進(jìn)度計(jì)劃及4D施工模擬過(guò)程的研巧，找到施工安全風(fēng)險(xiǎn)的危險(xiǎn)源和危險(xiǎn)行為，根據(jù)其內(nèi)容制定相應(yīng)的安全管理的具體目標(biāo)作為安全管理的控制點(diǎn)。要求安全措施編制人員理解施王安全需求，并根據(jù)要求編制相應(yīng)的施工安全作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并將該作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的安全風(fēng)險(xiǎn)高進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

D階段：

在傳統(tǒng)的施工安全管理的實(shí)施階段，施工管理人員根據(jù)P階段制定安全管理目標(biāo)和安全生產(chǎn)保證計(jì)劃具體組織和嚴(yán)格執(zhí)行。在施工前，管理人員通過(guò)反復(fù)的講授，將安全施工作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及施工安全教育的內(nèi)容傳達(dá)給施工人員。同時(shí)將安全物資的采購(gòu)與驗(yàn)收記錄歸檔。目前講授的模式非常單一，而且沒(méi)有具體建筑模型和施工環(huán)境作參照，是的教育和培訓(xùn)的結(jié)果流于形式，效果非常差。安全物資的使用記錄只能有效的記錄采購(gòu)、驗(yàn)收環(huán)節(jié)，對(duì)物資的使用及消耗情況無(wú)法做到動(dòng)態(tài)追蹤。

在基于BIM的施王安全管理的實(shí)施階段，按照P階段所制訂的計(jì)劃和措施，要求施工人員在施工前通過(guò)相應(yīng)的設(shè)備，在BIM模型中對(duì)編制好的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過(guò)BIM技術(shù)的可視化和高仿真性等特性使施工人員可以更好地理解施工安全作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從技術(shù)方面保證了施王人員能夠最大限度的在施工過(guò)程中按照安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。同時(shí)在BIM模型中做好相應(yīng)的施王安全記錄及安全物資的采購(gòu)、驗(yàn)收及使用記錄。

C階段：

傳統(tǒng)的建筑施工安全管理檢查階段是根據(jù)制定的安全措施計(jì)劃，檢查進(jìn)度和實(shí)際執(zhí)行的效果是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)要求。安全檢查主要的內(nèi)容是對(duì)建筑施工中的可能存在的危險(xiǎn)源及危險(xiǎn)行為進(jìn)行查證，以確定其存在的狀態(tài)，以及它們轉(zhuǎn)化為事故的條件，從而采取有效措施，以便消除人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)和管理中的缺陷，防止各類事故的發(fā)生。

在基于BIM的施王安全管理的檢查階段對(duì)安全目標(biāo)的監(jiān)測(cè)包括單項(xiàng)工程施工過(guò)程中的安全目標(biāo)檢查和單項(xiàng)工程施工后的監(jiān)測(cè)。安全工作組通過(guò)基于BIM安全作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照安全目標(biāo)檢查安全標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的情況和效果，及時(shí)發(fā)現(xiàn)是否存在新的問(wèn)題，同時(shí)及時(shí)更新對(duì)應(yīng)的BIM模型。通過(guò)目標(biāo)監(jiān)測(cè)，安全工作組能夠確認(rèn)施工人員在施工過(guò)程對(duì)施工安全的執(zhí)行是否符合制定的標(biāo)準(zhǔn)，并在實(shí)際施工過(guò)程中檢驗(yàn)所制定的標(biāo)準(zhǔn)是否和提出的安全需求相沖突。

A階段：

施工安全管理過(guò)程的改進(jìn)分為突破性改進(jìn)和漸進(jìn)式，根據(jù)施工安全檢查的結(jié)果，采取相應(yīng)的措施，對(duì)原有的安全管理計(jì)劃進(jìn)行漸進(jìn)式改進(jìn)或者根據(jù)新發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題制定新的計(jì)劃。同時(shí)要針對(duì)存在的問(wèn)題和相關(guān)反饋信息制定的應(yīng)急措施、補(bǔ)救措施和整改措施。

對(duì)安全措施計(jì)劃?rùn)z查評(píng)估后，企業(yè)安全管理目標(biāo)責(zé)任人召集與所有職能部門對(duì)整個(gè)實(shí)施過(guò)程進(jìn)行全面系統(tǒng)的討論、匯總和總結(jié)。將實(shí)施過(guò)程中有效的經(jīng)驗(yàn)和安全風(fēng)險(xiǎn)防范對(duì)策措施用書面形式固定下來(lái)，并納入企業(yè)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定和制度之中。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，建筑信息模型技術(shù)具有多種作用，在建筑工程施工安全管理方面也發(fā)揮著重要的作用，在過(guò)程當(dāng)中通過(guò)PDCA的管理循環(huán)，以加強(qiáng)施工安全，從而保障工程的安全穩(wěn)定建設(shè)。

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