基于BIM的智慧工地管理體系框架研究

黎涵 梅生陽 張梓權(quán) 齊加順

摘要：基于BIM的智慧工地管理系統(tǒng)構(gòu)建施工方法、要點(diǎn)、技術(shù)等，優(yōu)化工地管理，確保施工質(zhì)量，加強(qiáng)選工安全。本文主要介紹智能施工理念的BIM、智能工地、BM的應(yīng)用模式，并基于BIM優(yōu)化智能工地管理。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)﹔智慧工地;體系框架

一、BIM與智慧工地介紹

1. BIM技術(shù)

BIM 技術(shù)可以將2D圖紙轉(zhuǎn)換為3D圖紙，以確保施工工作的可視化。建筑信息可以與BIM技術(shù)共享，以可靠地支持執(zhí)行決策。BIM技術(shù)具有同步建筑信息的能力，有助于確保施工管理的科學(xué)性和效率。

2.智慧工地

智慧工地形成的基礎(chǔ)主要是在數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、能源技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的支持下形成的。智慧工地的最重要管理問題設(shè)計和施工可以通過科學(xué)化、智能化的工地管理，從而在建設(shè)活動穩(wěn)中求進(jìn)。同時，施工企業(yè)可以應(yīng)用智慧工地管理模式，控制施工資源，減少資源浪費(fèi)。結(jié)果，降低了建造成本。此外，通過智能現(xiàn)場管理，訂貨部、設(shè)計部、監(jiān)理部可以更順暢地與施工公司溝通交流施工信息。

二、基于BIM的智慧工地管理整體技術(shù)架構(gòu)

基于BIM的智慧工地管理整體技術(shù)架構(gòu)包括服務(wù)管理、技術(shù)管理、安全管理、進(jìn)度管理、綠色施工管理五個模塊。通過發(fā)揮各個模塊的作用，可以提升工地智能化管理水平。因此，建設(shè)單位要做好智慧工地管理平臺建設(shè)。

三、智慧建設(shè)理念下的BIM運(yùn)用模式分析

1.典型BIM咨詢服務(wù)模式

將BIM技術(shù)應(yīng)用于智慧工地管理，可以提升咨詢服務(wù)水平。其中，應(yīng)用最頻繁、客戶數(shù)量最多且舒適的服務(wù)模式是典型BIM咨詢服務(wù)模式。該服務(wù)模式可以通過優(yōu)化和完善建設(shè)管理體系，為許多建設(shè)項目提供企業(yè)咨詢項目管理解決方案。咨詢項目時，負(fù)責(zé)人需要在軟件中創(chuàng)建項目，使項目立體化、可視化，為施工管理任務(wù)提供管理思路。

現(xiàn)有的BIM技術(shù)發(fā)展并不成熟，尤其是咨詢服務(wù)模式還不能完全滿足客戶的需求。BIM技術(shù)沒有針對施工過程進(jìn)行充分優(yōu)化是典型服務(wù)模式的缺點(diǎn)，它還缺乏在部署前階段整合各種資源和有效信息反饋的能力。BIM技術(shù)營造的管理環(huán)境相對封閉，使得施工現(xiàn)場的信息不能及時接受。BIM技術(shù)的應(yīng)用可以對一些施工工作進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，但并不能提高整體的控制力。

2.改進(jìn)的BIM應(yīng)用模式

隨著在社會的發(fā)展和進(jìn)步中不斷提高和改進(jìn)BIM技術(shù)，使其BIM咨詢服務(wù)模式克服了傳統(tǒng)咨詢服務(wù)的不足。設(shè)計資源和流程的整合可以為客戶提供全面的項目管理服務(wù)，同時設(shè)計和施工階段緊密相連，確保信息交互，便于動態(tài)管理增加。雖然 BIM 技術(shù)和 BIM 咨詢服務(wù)模式得到了優(yōu)化，但與咨詢服務(wù)合作仍然存在一些問題。這對于落后的管理理念和管理技能差是非常重要的。進(jìn)一步提高BIM咨詢服務(wù)水平，需要研究智能化、智能化技術(shù)，樹立先進(jìn)的管理理念，科學(xué)管理建設(shè)項目管理。

3.智慧建設(shè)管理推動BIM運(yùn)用

現(xiàn)如今我們將BIM技術(shù)應(yīng)用于智慧建設(shè)管理當(dāng)中，在優(yōu)化施工設(shè)計工作的同時提高項目運(yùn)營的發(fā)展水平，但是BIM技術(shù)在實際施工階段并沒有發(fā)揮重要作用。智慧施工管理不僅提供了基于BIM技術(shù)的先進(jìn)管理理念，還提升了管理技能。隨著智能施工管理的快速發(fā)展，BIM技術(shù)的應(yīng)用價值不斷增長。

四、基于BIM的智慧工地管理體系組成

1.開放式VR/AR施工精度子系統(tǒng)

BIM的智慧工地管理系統(tǒng)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷完善，其中最重要的組成部分是開放的VR/AR配置精準(zhǔn)子系統(tǒng)。通過開放的虛擬現(xiàn)實和增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)，可以推進(jìn)現(xiàn)場施工質(zhì)量檢驗階段，通過跟蹤和增強(qiáng)現(xiàn)實，可以將施工、位置、手持設(shè)備的規(guī)格等信息投影到施工現(xiàn)場或工作臺面。在前期工作以及流程執(zhí)行過程中執(zhí)行輔助施工功能，并在流程結(jié)束時完成檢查和評估，以提高全過程的施工精度。通過AR技術(shù)和位置跟蹤顯示，管理人員可以全面跟蹤施工信息，了解施工情況，制定施工管理方案。通過應(yīng)用開放的虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)，可以對整個施工活動進(jìn)行評估。通過應(yīng)用3D掃描技術(shù)，可以將施工現(xiàn)場的3D施工信息傳輸?shù)介_放的虛擬現(xiàn)實和增強(qiáng)的現(xiàn)代文本系統(tǒng)中。管理人員應(yīng)該研究這些信息，然后優(yōu)化施工管理任務(wù)，同時獲取的施工信息可用于在虛擬施工中進(jìn)行碰撞檢測和虛擬演示。

2.Petri-Net動態(tài)施工工序子系統(tǒng)

動態(tài)管理是項目管理的演進(jìn)方向，將Petri動態(tài)施工過程子系統(tǒng)應(yīng)用到項目管理中，可及時獲取項目信息，確保動態(tài)管理質(zhì)量。Petri-Net動態(tài)構(gòu)建過程子系統(tǒng)允許了解項目布局并評估其有效性。如果這是不合理的，應(yīng)該優(yōu)化項目的安排，這樣既可以保證工程效率，又可以節(jié)約施工成本。

3.基于設(shè)計/基于實體施工進(jìn)度子系統(tǒng)

基于設(shè)計/基于施工調(diào)度子系統(tǒng)可應(yīng)用于項目管理，構(gòu)建三維施工模型，動態(tài)管理施工活動，協(xié)調(diào)施工進(jìn)度，及時完成項目。識別層、傳輸層、應(yīng)用層和控制層組成基于設(shè)計/基于實體的施工進(jìn)度子系統(tǒng)，這些可以提高系統(tǒng)的運(yùn)行水平。其中，認(rèn)知層通過捕獲項目掃描信息和位置信息，為項目管理提供管理數(shù)據(jù)。同時，為保證基于設(shè)計/基于物理的施工進(jìn)度子系統(tǒng)應(yīng)用的有效性，需要在施工現(xiàn)場建立“虛擬現(xiàn)實”和“虛擬虛擬”雙向信息流。控制層的應(yīng)用對象是項目經(jīng)理，他們必須對獲取的項目信息進(jìn)行分析，將項目管理經(jīng)驗與項目管理專業(yè)知識相結(jié)合，制定項目管理計劃，協(xié)調(diào)施工現(xiàn)場操作。同時，管理者必須分析項目管理風(fēng)險，制定風(fēng)險應(yīng)對管理計劃，進(jìn)而控制風(fēng)險，降低其發(fā)生的可能性。此外，管理者要做好項目進(jìn)度管理，控制項目進(jìn)度，科學(xué)提高施工效率。

結(jié)語

考慮到工程建設(shè)施工階段生產(chǎn)規(guī)模大，生產(chǎn)現(xiàn)場固定，提出了基于實時BIM系統(tǒng)的智能現(xiàn)場管理系統(tǒng)框架，具有重要的現(xiàn)實意義，因此智慧施工管理理念來實現(xiàn)綜合實踐和示范應(yīng)用。BIM 的智能工地管理系統(tǒng)對提高施工質(zhì)量至關(guān)重要。對于技術(shù)人員來說，應(yīng)該投入相關(guān)的技術(shù)研究，豐富技術(shù)種類，增強(qiáng)技術(shù)能力;對于管理人員，應(yīng)該提出一些管理建議，提高建設(shè)項目的管理水平。

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