BIM技術(shù)在水廠工程建設(shè)管理中的應(yīng)用

袁 健

(上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司，上海 200092)

引言

建筑信息模型(BIM，Building Information Modeling)技術(shù)是—以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)等技術(shù)為基礎(chǔ)，將多維建筑模型信息整合而形成的一種集成管理技術(shù)，通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)，為模型提供完整的、與實(shí)際情況一致的建筑工程信息庫(kù)[1]。在項(xiàng)目策劃、運(yùn)行和維護(hù)的全生命周期過程中進(jìn)行共享和傳遞，使工程技術(shù)人員對(duì)各種建筑信息作出正確理解和高效應(yīng)對(duì)，為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)以及包括建筑、運(yùn)營(yíng)單位在內(nèi)的各方建設(shè)主體提供協(xié)同工作的基礎(chǔ)，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮重要作用。

隨著工程建設(shè)行業(yè)的迅速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)質(zhì)量、管理標(biāo)準(zhǔn)、智能化水平均提出了更高的要求[2]。2014年8月，國(guó)家發(fā)改委等8個(gè)部委發(fā)布的《關(guān)于促進(jìn)智慧城市健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》中，要求全面提升電力、燃?xì)狻⒔煌ā⑺畡?wù)等公用基礎(chǔ)設(shè)施的智能化水平[3]。“智慧水廠”的概念應(yīng)運(yùn)而生，高度信息化和智慧化建設(shè)是智慧水廠關(guān)注的重點(diǎn)。BIM 技術(shù)與信息化平臺(tái)的結(jié)合，在建設(shè)智慧水廠的過程中發(fā)揮了明顯的優(yōu)勢(shì)，以BIM模型為載體能夠?qū)崿F(xiàn)多維信息集成和管理以及數(shù)據(jù)的三維可視化展示。

BIM技術(shù)在工程建設(shè)全壽命周期中的應(yīng)用，有效的解決了水廠在建設(shè)過程中技術(shù)復(fù)雜、設(shè)計(jì)專業(yè)多、建設(shè)各階段銜接不暢、協(xié)調(diào)管理困難等問題。

本文以BIM技術(shù)在深圳紅木山水廠二期工程項(xiàng)目中的應(yīng)用為例，詳細(xì)介紹如何基于BIM+互聯(lián)網(wǎng)的信息化管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)水廠工程建設(shè)的云端管理。

1 項(xiàng)目概況

紅木山水廠位于深圳市龍華區(qū)，水廠現(xiàn)狀設(shè)計(jì)規(guī)模為15萬(wàn)m3/d，紅木山水廠二期工程新增15萬(wàn)m3/d供水規(guī)模的常規(guī)處理和污泥處理設(shè)施，以及30萬(wàn)m3/d規(guī)模的臭氧生物活性炭深度處理設(shè)施。為提高工程建設(shè)管理的預(yù)見性、可控性，提升工程項(xiàng)目的協(xié)同管理能力，控制項(xiàng)目成本和工程建設(shè)周期，促進(jìn)提高工程項(xiàng)目各方協(xié)同參與的效率和現(xiàn)代化管理的水平，紅木山水廠二期工程項(xiàng)目在設(shè)計(jì)和建設(shè)階段采用了全過程BIM技術(shù)應(yīng)用。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容

為提高各方協(xié)作效率，建設(shè)階段以智能化BIM模型設(shè)計(jì)成果為基礎(chǔ)，結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)及GIS技術(shù)，搭建和定制BIM+互聯(lián)網(wǎng)的信息化管理平臺(tái)。通過設(shè)置各參建方工作流程和工作權(quán)限，為業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等參建方提供一個(gè)協(xié)同、共享的作業(yè)平臺(tái)。

以WEBGL的圖形架構(gòu)為模型終端可視化基礎(chǔ)，以BIM構(gòu)件的信息為數(shù)據(jù)底層，以水廠工程的建設(shè)管理為業(yè)務(wù)需求，以信息化技術(shù)為開發(fā)手段，定制開發(fā)了基于B/S架構(gòu)的協(xié)同管理平臺(tái)，主要功能模塊包括圖模審核、歸檔資料管理、在線流程、現(xiàn)場(chǎng)管理、協(xié)同辦公、智慧工地等核心功能，基本滿足項(xiàng)目建設(shè)單位和參建各方的工程現(xiàn)場(chǎng)管理需求。

2.1 圖模審核

BIM模型在很大程度上能夠減輕圖紙會(huì)審的工作量，BIM模型深化到一定精度后，結(jié)合模型中獲得的準(zhǔn)確信息，發(fā)現(xiàn)細(xì)節(jié)后可及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行更改，減少后期設(shè)計(jì)變更，避免返工問題[4]。

紅木山水廠二期工程每一個(gè)單體都設(shè)置了一個(gè)二維碼，手機(jī)“掃一掃”功能掃描二維碼即可迅速獲取該單體的完整模型，還可以對(duì)模型進(jìn)行瀏覽、獲取模型屬性等一些操作，提高了模型查看的便捷性(圖1)。同時(shí)，圖紙通過簡(jiǎn)單的“一鍵上傳”操作上傳至平臺(tái)，模型和圖紙可以進(jìn)行關(guān)聯(lián)，方便在瀏覽模型的時(shí)候就可以選擇查看具體某個(gè)模型和構(gòu)件的相關(guān)圖紙。模型和圖紙被關(guān)聯(lián)在云端上，實(shí)現(xiàn)了共享，通過瀏覽器就可以輕松瀏覽模型和圖紙信息，提高在線辦公的效率。傳統(tǒng)的二維圖紙審核有很大的局限性，沒有一定的審圖能力是比較難能夠理解項(xiàng)目建設(shè)的，本項(xiàng)目應(yīng)用BIM+互聯(lián)網(wǎng)的信息化管理平臺(tái)，將圖紙和模型關(guān)聯(lián)，既能形象的展示3D模型，提高審圖效率，又沒有完全的脫離二維圖紙[5]。做到云端共享，在線審閱高效作業(yè)。

圖1 BIM模型和圖紙

2.2 歸檔資料管理

平臺(tái)還具有強(qiáng)大的資料儲(chǔ)存功能，涉及到項(xiàng)目的所有文件都可以分門別類的上傳至平臺(tái)進(jìn)行歸檔，還可以將文檔與模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，在模型中即可點(diǎn)選查看文件(圖2)。文件還可以設(shè)置指定人可見或下載，提高了文檔的安全性。項(xiàng)目施工過程中會(huì)涉及到數(shù)量非常大的文件，資料是項(xiàng)目建設(shè)過程中相當(dāng)重要的一環(huán)，通過上傳至平臺(tái)將這些文件分類整合、共享，方便了各參與方對(duì)資料的搜索和瀏覽。手機(jī)APP也提供了文檔瀏覽功能，做到了隨時(shí)隨地瀏覽資料文件。不同于傳統(tǒng)的紙質(zhì)版和電子版文件管理，BIM+互聯(lián)網(wǎng)的信息化管理平臺(tái)將工程建設(shè)階段所有的電子版文件集中在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，并可以上傳各種格式的文件，這種多元化的集成文檔管理功能，解決了傳統(tǒng)文檔管理存在的容易丟失的缺陷，并為以后的工程維護(hù)留下依據(jù)[6]。

圖2 文檔資料

2.3 在線流程

工序的開工、報(bào)工操作是施工過程中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)(圖3)，通過開工確認(rèn)、工序報(bào)工、監(jiān)理復(fù)核這樣一個(gè)流程順序以對(duì)應(yīng)施工現(xiàn)場(chǎng)的整個(gè)建造過程。施工操作人員只需要在結(jié)構(gòu)樹中點(diǎn)選或批量選中需要開工、報(bào)工的構(gòu)件，調(diào)整具體的操作時(shí)間，即可提交監(jiān)理進(jìn)行下一步審批。確保線上進(jìn)度與施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)度步調(diào)一致。進(jìn)行“工序報(bào)工”前，前提條件是對(duì)信息錄入人員的培訓(xùn)，使其了解該操作對(duì)平臺(tái)及工程的影響； 同時(shí)，指導(dǎo)其將即將施工的構(gòu)件能夠準(zhǔn)確掛鉤至已有的高精度模型上(滿足最小施工工序)，這是整個(gè)流程得以順利完成的保障[7]。開工報(bào)工與上傳至平臺(tái)后的進(jìn)度計(jì)劃聯(lián)動(dòng)，即將到一個(gè)施工任務(wù)前平臺(tái)會(huì)發(fā)送短信給相關(guān)責(zé)任人，提醒其進(jìn)行開工報(bào)工，這一功能很好地提高了施工效率。

圖3 開工報(bào)工

在施工過程中，也往往會(huì)出現(xiàn)預(yù)留孔洞未預(yù)留，機(jī)電、設(shè)備管線安裝時(shí)發(fā)生交叉碰撞的情況。在BIM模型中，將結(jié)構(gòu)、建筑、機(jī)電、設(shè)備模型進(jìn)行合模后，可以利用軟件的分析功能，計(jì)算交叉管線的碰撞點(diǎn)，與相關(guān)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行線上變更溝通，調(diào)整并深化圖紙模型[8]。有效避免了后期施工過程將會(huì)發(fā)生的問題，大大提高了施工效率。

平臺(tái)還提供了“變更管理”模塊(圖4)，包括變更申請(qǐng)、設(shè)計(jì)變更以及造價(jià)審批流程。根據(jù)建設(shè)單位制定的變更申請(qǐng)流程，線上發(fā)起變更流程，發(fā)起人可添加審批人員，審批人會(huì)收到需審批流程的短信提醒，最后一環(huán)審批人審批通過后形成流程閉環(huán)。通過線上發(fā)起流程審批和變更申請(qǐng)，提高了施工、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、建設(shè)各方的協(xié)同效率。

圖4 線上變更流程

2.4 現(xiàn)場(chǎng)管理

工程項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)施工管理工作是項(xiàng)目建設(shè)過程中非常重要的一環(huán)，既要保證施工人員和建設(shè)器材安全，也要保證施工的質(zhì)量要求[9]。紅木山水廠二期工程項(xiàng)目管理平臺(tái)將現(xiàn)場(chǎng)問題與平臺(tái)模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，在模型上以相應(yīng)的標(biāo)記展示，點(diǎn)擊會(huì)顯示具體的現(xiàn)場(chǎng)問題內(nèi)容，包括部位名稱、問題描述、創(chuàng)建時(shí)間以及實(shí)際圖片展示等(圖5)，該功能使得平臺(tái)工作人員高效地反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)問題，同時(shí)方便了各參建方瀏覽查看現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工問題，掌控現(xiàn)場(chǎng)安全施工情況。同時(shí)，還可以利用手機(jī)端快速記錄施工現(xiàn)場(chǎng)存在的質(zhì)量、安全問題，通過網(wǎng)頁(yè)端隨時(shí)查看項(xiàng)目質(zhì)量、安全問題的發(fā)生情況，通過模型直觀地查看問題發(fā)生部位[10]。同時(shí)將施工現(xiàn)場(chǎng)常見危險(xiǎn)源、常規(guī)檢查點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別，形成定點(diǎn)巡視計(jì)劃，現(xiàn)場(chǎng)管理人員通過掃描二維碼對(duì)現(xiàn)場(chǎng)巡視點(diǎn)進(jìn)行定期檢查，如發(fā)現(xiàn)安全隱患可發(fā)起安全問題整改流程。通過網(wǎng)頁(yè)端可核查現(xiàn)場(chǎng)各巡視點(diǎn)的巡檢執(zhí)行效果，全面覆蓋現(xiàn)場(chǎng)安全管理。通過對(duì)BIM 技術(shù)可視化模型的應(yīng)用，與信息集成系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)相結(jié)合，針對(duì)人員作業(yè)實(shí)行全方位的管理，以此實(shí)現(xiàn)人員管理水平及其效率的切實(shí)提高[11]。做到及時(shí)溝通，協(xié)調(diào)解決過程閉環(huán)。

圖5 現(xiàn)場(chǎng)問題

2.5 協(xié)同辦公

平臺(tái)提供“工程例會(huì)”功能，包括工程日?qǐng)?bào)、工程周報(bào)和工程月報(bào)，實(shí)現(xiàn)云端匯報(bào)，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的問題，進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，上傳現(xiàn)場(chǎng)圖片，可以使工程管理者直接的了解現(xiàn)場(chǎng)情況，達(dá)到有問題及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處理并且實(shí)時(shí)記錄形成閉環(huán)(圖6)。施工單位利用該功能填寫施工進(jìn)度、安全整改情況，監(jiān)理單位填寫現(xiàn)在安全情況，建設(shè)單位提出要求并可做相應(yīng)指示。云端匯報(bào)方便了各參建方線上匯報(bào)工作，掌握項(xiàng)目進(jìn)展情況。通過BIM平臺(tái)快速獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)，形成數(shù)字周報(bào)，發(fā)送到項(xiàng)目微信群、朋友圈，或者經(jīng)過項(xiàng)目經(jīng)理認(rèn)可后發(fā)送給甲方，監(jiān)理，體現(xiàn)項(xiàng)目BIM工作成果，協(xié)助項(xiàng)目管理人員管控現(xiàn)場(chǎng)施工狀態(tài)[12]。BIM+互聯(lián)網(wǎng)的信息化管理平臺(tái)給工程建設(shè)的各方提供了一個(gè)統(tǒng)一線上辦公的環(huán)境，將項(xiàng)目建設(shè)過程中的問題集成在一個(gè)系統(tǒng)中，供各方討論和查閱，相對(duì)于傳統(tǒng)的會(huì)議，在很大程度上提高了溝通效率[13]。實(shí)現(xiàn)在線匯報(bào)，自動(dòng)生成匯報(bào)資料。

圖6 工程例會(huì)

2.6 智慧工地

通過對(duì)工程進(jìn)行精確設(shè)計(jì)和模擬，圍繞施工過程建立信息化生態(tài)圈，挖掘分析工程信息數(shù)據(jù)，提供過程趨勢(shì)預(yù)測(cè)及預(yù)案，實(shí)現(xiàn)工程可視化智能管理，以提高工程管理信息化水平，從而實(shí)現(xiàn)綠色建造和生態(tài)建造，達(dá)到智慧工地的要求。紅木山水廠項(xiàng)目以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，在工程建設(shè)過程中運(yùn)用新技術(shù)、新手段，全力推進(jìn)了“智慧工地”建設(shè)。

圖7 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控

圖8 環(huán)境監(jiān)測(cè)

通過安裝在施工現(xiàn)場(chǎng)的多臺(tái)高清監(jiān)控設(shè)備(圖7)，實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)24小時(shí)監(jiān)控，并能夠進(jìn)行云臺(tái)回放。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用，將現(xiàn)代化的監(jiān)控設(shè)備運(yùn)用到水廠建設(shè)過程中，任何異常現(xiàn)象以及違章情況將得到第一時(shí)間的制止。即使不在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)，也能通過手機(jī)APP打開監(jiān)控系統(tǒng)，查看現(xiàn)場(chǎng)施工情況。實(shí)現(xiàn)工程技術(shù)施工質(zhì)量的有效控制，而且能夠切實(shí)避免因技術(shù)管理不到位而造成的施工安全事故的發(fā)生。

協(xié)同管理平臺(tái)還擁有強(qiáng)大的環(huán)境監(jiān)測(cè)功能，與現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)器連接，能夠在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)揚(yáng)塵、PM2.5、PM10、風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)力、溫濕度和噪聲(圖8)。除通過自帶顯示屏在線實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)外，還能通過互聯(lián)網(wǎng)與手機(jī)APP連接，方便項(xiàng)目管理人員利用手機(jī)終端及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境狀況，確保施工過程綠色環(huán)保， 對(duì)于問題的及時(shí)發(fā)現(xiàn)與解決有著十分重要的作用。

BIM+互聯(lián)網(wǎng)的信息化管理平臺(tái)與智慧工地的結(jié)合，能夠在很大程度上保證施工單位的經(jīng)濟(jì)收益，對(duì)于工程施工成本、施工安全的科學(xué)有效控制有著重要的現(xiàn)實(shí)意義[14]。

3 總結(jié)

利用BIM技術(shù)在項(xiàng)目云端控制中的應(yīng)用，可以線上展開項(xiàng)目工作，有效組織建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等參建各方在平臺(tái)上開展進(jìn)度、費(fèi)用、質(zhì)量、安全等多方面的可視化、協(xié)同化、精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化管理。在疫情期間，做到停工不停產(chǎn)，更加有效地避免影響進(jìn)度的問題，通過運(yùn)用科學(xué)的管理和手段，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度管理的合理化，在本項(xiàng)目中，通過上述方法對(duì)工程實(shí)施進(jìn)度控制，避免了工程的進(jìn)度停滯并實(shí)現(xiàn)了成本節(jié)約[15-16]。

BIM技術(shù)的崛起是建筑行業(yè)的一次革命，就如當(dāng)初CAD引起的拋圖板一樣，BIM技術(shù)勢(shì)必會(huì)成為未來建筑全生命周期管理的引領(lǐng)者[17]。