透過“智慧工地”的成功應用淺談BIM技術應用的推廣

劉 佳,陳 翔,顧麗臣,謝欣然,駱 陽,代 曦

(成都建工第六建筑工程有限公司,四川成都 610000)

1 智慧工地的簡要概述

近年來，智慧工地這一新興事物已經從概念逐漸成為在建工程的標準配置。在社會各界的參與和努力下，成都地區已經在2019年初步形成了監督部門到施工企業、建設單位、監理單位再到施工現場的三級平臺。對于數字化城市建設、生態環境保護、政企高效管理等領域，智慧工地起到了關鍵作用。

智慧工地受到廣泛的認同，主要歸功于它的實用性。五大模塊有：勞務實名制系統，俗稱“道閘”，有效的記錄、統計每日進出場工人、管理人員，為規范施工現場人員管理起到了立竿見影的作用；遠程視頻監控系統，將現場的畫面實時的傳送到施工企業管理層、監督部門的大屏幕上，讓管理更高效、精準；大型機械設備運行狀態管理系統，使企業機械管理部門能夠了解現場施工機械的運轉狀態，提前防控故障的發生；環境監控系統，隨時檢測施工區域環境并進行有效報警，提醒項目控制污染源，開啟控制措施；運渣車監控系統，迫使進出施工現場的土方作業車輛必須接受管理部門的監督，最大程度的保障了交通安全。

隨著智慧工地的興起，施工企業、建設單位、監督機構和實施項目之間的關系變得更加的密切、及時。體現在施工現場質量、安全、進度、人員各關鍵要素被智慧工地系統實時、全面、智能的監控和管理起來，有效提高了一線人員與企業管理者及監管部門各層的協同工作效率，穩固了施工質量、安全、進度的控制水平，保證項目成功的實施。

而反觀現在的BIM推廣，已經被各家軟件公司無限的夸大，“縮短工期、節約成本、提升安全性、提高質量”這些口號已經成為了BIM軟件行業標配。但真正使用過的人都知道，BIM軟件投入大卻收獲甚少，多數BIM技術應用都停留在表面，難以落地。

2 BIM技術的起源概述

BIM技術的起源要追溯到二十世紀七十年代，受當時計算機硬件和軟件技術的制約，該技術只能停留在概念階段。美國國家BIM 標準(NBIMS)[1]對BIM做出了定義，定義由三部分組成：BIM 是一個設施物理和功能特性的數字化信息;BIM 是一個共享的知識資源，是一個分享有關這個設施的信息，從建設到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據的過程;在項目的不同階段，不同利益相關方通過在BIM 中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責的協同作業。

3 BIM技術在工程造價中的應用

2002年，隨著計算機硬件的不斷發展，AutoCAD公司推出支持空間繪圖的軟件版本，BIM軟件才算真正的和建筑從業者見面。

2005年造價圖形算量軟件的出現，標志著BIM技術在施工現場大規模的推廣。

BIM軟件使施工項目、建設單位和審計單位的造價人員有了統一的算量標準。很容易通過建立BIM模型，以虛擬的方式將工程修建一遍。BIM模型的優勢即圖形化得到了體現，參建各方能直觀的確認模型的準確性，減少了因為理解偏差造成的歧義。得益于BIM軟件自動核算功能，模型細微改動能夠馬上反映到計算公式上，使得BIM技術在造價管理領域認同度相當高。

BIM技術在工程造價領域的成功，歸功于它確實能為從業人員帶來便利，提供高效的工作方式，減少溝通障礙。

4 BIM技術應用的基本原則

要讓BIM技術在施工領域體現更多價值，需要遵循一個原則：“一次建模，全程使用”。

4.1 設計階段

基于唯一性原則，BIM模型優秀的表達能力能夠為設計師和業主帶來良好的溝通體驗，即使不看圖紙，也能通過可視化的模型，表達自己的意愿。同時借助計算機分析功能讓建筑工程在設計階段即可效驗其設計的適當與否。

4.2 招投標階段

基于唯一性原則，BIM模型優秀的工程量核算能力能夠為投標人帶來更加準確和相對公平的競爭環境，且施工前即可先進行空間關聯性的分析、工法評估、數量計算檢核、管線碰撞沖突檢查等，減少信息斷層，達到有效的銜接。

4.3 項目實施階段

基于唯一性原則，BIM模型豐富的信息容量能夠為施工人員帶來更簡便的圖紙組織方式，若有發現設計不妥當之處，可立即對該工程的模型直接進行修正。模型變更時能夠同步的更新所有相關的圖面信息，大幅降低人力、縮短時間及減少工程信息再制與界面的交換。結合協作平臺，可進一步減少設計、施工和業主之間因傳遞圖紙帶來的時間延誤。

4.4 項目核算階段

基于唯一性原則，參見各方使用同樣的模型，造價人員可以省去60 %以上的建模時間消耗，減少因為對圖紙理解不同產生的歧義，有利于就計算方式計算規則達成一致。

4.5 維運階段

基于唯一性原則，BIM模型優秀的表現能力能夠使建筑管理人員迅速了解到建筑的基礎信息，為排除故障、維修帶來便利；設備管理系統功能與營運維護管理系統整合后，增加智能數據如GPS、GIS 空間地理信息，可及時提供業主一系列重要信息，如強弱電設備、管線、位置、與地圖空間坐標等。

5 BIM技術的壁壘在于多次建模

要實現BIM技術的價值，必須建立在一次建模全程使用這一基礎原則上。多次建模容易錯誤傳達設計師意圖，同時來自施工現場的反饋信息也會出現偏差，一來一往不僅沒有提升效率，反而花費太多時間在識別無效信息上。而要達到此目的，需要的就是設計師采用BIM設計。

所謂的BIM設計，應該是用BIM做三維設計而不是二維設計后用BIM軟件翻模[3]。BIM本身就是一個三維設計的理念，它的核心就是模型數據為主，二維圖形為輔的邏輯。設計院交付的成果是“圖紙”，圖紙必須符合國家的二維制圖規范和標準，二維制圖規范和標準的制定都是基于當時的二維制圖CAD工具設計的。如果沒有基于三維軟件工具的制圖標準和規范，非要硬套二維出圖的標準，只會出現兩個結果：第一，有能力的設計院會采取能套進去的就套，套不進去的就不套的做法；這就是為什么有些大設計院會說建筑專業實現了90 %的BIM出圖，電氣專業實現了60 %的出圖的情形；第二，沒有能力的設計院要么仍舊二維設計為主，要么“設計后BIM”。既然用BIM做設計，就應該是用BIM做三維設計，那么三維模型應該為主，二維圖紙應該為輔；主、次邏輯關系必須明確。現實恰恰相反，我們需要以二維圖紙為主，三維模型為輔；因此，設計師作為BIM設計的最大的內驅力，根本沒有動力去實現用BIM技術做二維設計，二維設計當然是CAD效率高，為什么要選擇一個三維軟件去畫二維圖紙？

所以目前建筑業的現狀是不是所有設計單位都能運用BIM技術進行設計，更不能通過BIM模型交付成果，即使提供也是通過圖紙翻成的模型；投標階段只能拿到施工圖；施工單位施工、造價以及審計造價、業主造價建模平臺不互通，多次建模標準不統一；維運單位能夠拿到的BIM模型基本與施工脫節。

6 BIM技術的推廣需要統一規劃

或許可以借鑒國外BIM領域的先進經驗。如美國總務署(General Service Administration，GSA)負責美國所有的聯邦設施的建造和運營。早在2003年，為了提高建筑領域的生產效率、提升建筑業信息化水平，GSA下屬的公共建筑服務(Public Building Service)部門的首席設計師辦公室(Office of the Chief Architect，OCA)推出了全國3D-4D-BIM計劃[2]。3D-4D-BIM計劃的目標是為所有對3D-4D-BIM技術感興趣的項目團隊提供“一站式”服務，雖然每個項目功能、特點各異，OCA將幫助每個項目團隊提供獨特的戰略建議與技術支持，目前OCA已經協助和支持了超過100個項目。GSA要求，從2007年起，所有大型項目(招標級別)都需要應用BIM，最低要求是空間規劃驗證和最終概念展示都需要提交BIM模型。所有GSA的項目都被鼓勵采用3D-4D-BIM技術，并且根據采用這些技術的項目承包商的應用程序不同，給予不同程度的資金支持。目前GSA正在探討在項目生命周期中應用BIM技術，包括：空間規劃驗證、4D模擬，激光掃描、能耗和可持續發模擬、安全驗證等等，并陸續發布各領域的系列BIM指南，并在官網可供下載，對于規范和BIM在實際項目中的應用起到了重要作用。在美國，GSA在工程建設行業技術會議中如AIA-TAP都十分活躍，GSA項目也常被提名為年度AIA BIM大獎。因此，GSA對BIM的強大宣貫直接影響并提升了美國整個工程建設行業對BIM的應用。

以“智慧工地”、“智慧城市”、“數字化城市”建設為契機，完善設計BIM模型的交付標準，統一BIM模型的平臺、標準。再加上必要的政策導向，如建設數字化城市，項目要交付除了實體需滿足相關規范要求之外，BIM模型也要能達到接入數字化城市的驗收標準。這樣一來，BIM模型有了“最終歸屬”。

7 BIM技術需要培養更多的人才

除了政府導向以外，BIM技術的推廣的本質是人才的培養。BIM技術的發展需要理解BIM理念、掌握BIM方法和操作技術的專門人才。企業主管部門應發揮組織和引領作用，在資金投入以及組織建設方面，制訂BIM匠人培訓和考評方案并付諸實施，在企業內部形成對BIM人才的需求。制定激勵機制?？砂袯IM技術應用列入工程建設科技進步的評選條件，激勵廣大企業積極創建BIM技術示范工程。支持建立BIM技術研發中心，鼓勵員工積極參加BIM社會考評或BIM大賽，大力促進企業的BIM技術推廣應用。

8 智慧工地結合BIM技術將大有作為

在“數字城市”的模型幫助下，項目可以提前對周邊環境進行全方位的分析，制定現場布置方案，擬定材料進場路線及堆放場地，充分考慮對周邊環境的影像，最大程度保證建筑之間的安全。

項目進度方面，多方確認的模型可以反映真實的項目進度，同步分析材料消耗，為甲乙雙方履約提供了準確便捷的渠道，為監督機構提供了真實的管控資料。

項目安全質量管理方面，利用BIM技術可以使現場與模型一一對應的標注質量檢查信息并供多方查驗；利用BIM技術可在模型上建立虛擬安全措施如腳手架、支撐架并驗算，形成的數據甚至可以保留到維運階段供后期維修參考。

項目現場管理方面，監控攝像頭結合BIM模型，能夠保留一套完整的施工全息過程影像；BIM模型也能提前為施工現場規劃出安全防護區域，結合智能安全帽，提高工人的安全度。

隨著預制裝配建筑的興起，智慧工地與BIM技術的結合甚至能夠開拓網絡新市場，打通原材料、工廠與現場的隔閡，讓建設更加智能化，讓BIM技術發揮更大價值。

9 結束語

智慧工地推廣的成功，很大程度得益于兩點，一是政策的導向，二是統一平臺和開放接口。BIM應用技術若繼續“百家爭鳴、各自為政”，缺乏整體布局和總體思路是很難形成氣候的。

可以效仿智慧工地，設立政府級BIM機構，由機構制定BIM實施標準，規劃數字城市BIM戰略實施綱要，統一BIM模型實施配套軟件并開放多平臺接口。

還可以配合市場信用評分體系，規定參建各方BIM實施的責任和義務。引導BIM模型的唯一化原則，杜絕重復建模和多模不互通的情況發生。

筆者相信，智慧工地結合BIM技術應用能夠為數字化城市、現代化城市建設開辟宏偉的前景。