基于BIM技術的智慧工地實踐與探索

王 勇

上海嘉實（集團）有限公司 上海 201804

21世紀來，隨著互聯網技術、人工智能的不斷發展，制造業生產方式已向信息化、智能化突飛猛進。建筑業作為傳統產業，在當前我國城市與工程建設規模日益增長的形勢下，面臨的改造與升級任務十分艱巨，建筑工地普遍存在著勞動生產率低，資源消耗及環境污染問題嚴重，工程質量與安全存在諸多問題。因此傳統的管理及生產方式已經越來越不能滿足科學決策、精益管理的現代工程管理要求，智慧工地就是在這樣的背景下應運而生。

1 智慧工地相關概念

智慧工地是將BIM、物聯網、大數據等技術的深度融合，是將“人、機、料、法、環”等關鍵因素控制管理，形成的互聯協同、信息共享的智能決策系統；并通過計算機軟硬件信息技術，與施工生產過程相融合，對工程質量、安全等生產過程以及商務、技術等管理過程加以改造，以提高工地現場的生產效率、管理效率和決策能力，實現工地的數字化、精細化、智慧化生產和管理。

2 建筑工程建設項目管理現狀分析

2.1 工程圖紙設計欠缺

在日益復雜的建筑結構設計中，傳統二維平面設計圖紙往往難以反映三維視圖中的細部設計，造成圖紙錯誤或深度不足。同樣，機電各專業在復雜空間部位，往往也難以考慮各專業間的空間布置，造成各專業相互干涉，錯漏碰缺問題多；由此而造成的工程返工、工期損失情況十分普遍。

2.2 粗放管理

目前的傳統工程管理，十分依賴于管理人員的個人素質；工程各專業之間、操作層與管理層以及監管層之間，也缺少有效的溝通和聯絡。傳統管理模式中各參建方，還存在著各自利益最大化的想法，根本無法做到基于工程項目整體目標的管理及決策，造成大量的人力成本和時間成本內耗。因此工程問題往往不能最大程度地暴露，信息不能共享并快速流通，企業管理層不能及時、準確地獲取施工動態信息并進行有效管控。

2.3 管理手段和工具落后

傳統項目管理，由于缺乏物聯網技術監控手段，質量安全及環境風險依靠條線管理人員人力觀測，材料及進度控制也沒有BIM為基礎的信息數據，造成管理精細化不足，管理效率低下，項目管理的風險不能及時有效地控制。

3 案例介紹

南京棲霞綜合研發樓項目，是由棲霞集團投資，集酒店、餐飲、辦公、休閑于一體的綜合性建筑。工程地處南京市棲霞區馬群仙林大道西側，包括12棟單體和地下二層車庫，總建筑面積10萬平方米。本工程在施工前期，總包主導建立了各專業BIM施工模型，并在施工全過程推行了以BIM技術為基礎的信息化管理，取得了良好的經濟效益和社會效益。

3.1 BIM技術應用

1、基于統一的平臺，讓各設計、施工、業主等參建方提前進行“協同合作”，提早發現施工圖紙中的“錯漏碰缺”等問題。通過各方參與的深化團隊，圍繞全生命周期進行協作，實現各方參與的“IPD”管理模式。以3號樓地庫為例，通過地庫綜合BIM模型分析，提前發現基礎承臺、車道入口等結構梁問題二十多處，設計及施工各方及時介入保證了設計優化的順利進行，避免了后期的大量工程返工；通過機電BIM綜合管線技術，對剪力墻體和結構梁的預埋套管進行了二次深化和復核，由此而提高了整個地下車庫的安裝標高達20cm。

2、BIM是智慧工地的核心信息技術，BIM技術為載體生成的三維數據文件，全面、準確地為工程全壽命周期各層管理人員提供可視、實時、高效的技術支撐，可更精細地管控勞務、材料、設備等，為精益建造提供精準的數據支持。如通過地下室機電BIM管綜導出的材料數據，流通于采購、財務、橋架制造廠等部門，實現了地下室電氣橋架的預制化作業，縮短了橋架安裝將近30%的施工工期。

3、實現對業主的竣工模型交付，通過BIM技術，將施工過程信息、采購信息進行關聯，將建筑物空間信息和設備參數信息有機地整合起來，從而為業主提供完整的建筑物全局信息，為施工后期的3號樓室內裝飾的順利施工提供了幫助，同時也給業主的物業管理、機電運維提供基礎技術支持。

3.2 物聯網技術應用

BIM與物聯網的集成應用，實質就是建筑全過程信息的集成與融合。BIM技術發揮上層信息集成、交互作用，而物聯網技術承擔底層信息采集、傳遞和監控的功能。二者的集成應用可以實現建筑全過程“信息流閉環”，實現虛擬信息化管理與實體環境硬件之間的有機融合。

本工程的物聯網技術，主要是通過設備監控、傳感器等設施組成。設備感知層在一定的范圍內與工人、材料、施工方法、環境因素的現場要素有著密切的聯系，通過動態采集，將項目生產、安全監測和應用的各項數據集中、關聯到信息化平臺上，從而為項目日常辦公、管理決策提供有力的信息化數據支撐。項目管理實現了如下系統功能：

1、信息化監測系統：該系統是項目管理統一的安全監測信息化模塊，具有開放性、集成性、協同性特點。

（1）通過物聯網技術，實時收集工地各類物聯網監測系統的監測數據，包括深基坑監測、配電柜監測、塔吊安全監測、物料平臺監測等多種監測系統，實現多工點、多業務的安全監測和智能預警，為安全生產提供基礎支撐。

（2）通過統一數據接口格式，支持目前主流的物聯網設備廠家數據接入和計算，方便同市場成熟的第三方監測系統集成。

（3）采用無線傳輸技術，后臺實時讀取全站儀等測量儀器數據，結合圖像辨別及定位技術在數據庫中進行比較，通過智能判決的方式給項目工序流程及成品行為進行判斷，為質量管理提供基礎數據。

2、勞務實名制管理系統：通過信息化平臺接入現場人臉識別系統，支持實名制、定位系統等硬件設備數據，可以在信息化平臺中實時了解現場人員種類、身份及進出場等情況，可對未識別或未參與培訓人員推送預警信息，實現對勞務人員數量、位置、狀態、工種等信息的全面監管。

3、環境監測系統： 將揚塵監控終端系統、視頻采集終端等集成至信息化平臺，通過平臺可對施工現場揚塵、噪聲、風速、風向、溫濕度、PM2.5等環境數據進行實時查看監控，環境數據超限能自動聯動自動噴淋降塵設備，保證施工環境綠色環保。

4、視頻監控系統： 將視頻監控系統集成至信息化平臺，并標記在BIM場景相應位置，通過模型來觀察監控點空間位置，重要監控點實時視頻預覽和云臺控制，確保施工生產精準、實時控制。

3.3 信息化平臺

BIM為基礎形成的數據，是企業信息化建設的“細胞”，在管理流程、輔助科學決策等方面，正變得越來越重要。作為企業首個智慧工地示范項目，我公司自主開發的智慧工地管理平臺最大化地利用當前最前沿的BIM技術和物聯網技術，獲得多項國家發明專利、著作權。平臺具有模型輕量化、多點位登錄（PC端、手機端、iPad端三個應用層次）、多人在線協同特點，將物料跟蹤、實際進度考核、質量安全可視化管理、模型管理、資料信息管控等系統納入動態管理范圍，突破了傳統任務管理的局部性。

1、采集層：充分利用BIM、物聯網等信息化技術手段，將環境、人員、機械、作業情況等方面信息，通過手動移動終端、攝像頭、各類傳感器等數據采集口，在平臺中進行集成，實現互聯互通。解決施工現場數據采集效率低、不及時等問題，提高數據獲取的實時性、準確性、真實性。

2、傳輸層：將既有各應用系統以部分集成管理和多點位登錄的方式接入平臺，實現相關業務關鍵數據的提取，并供處理層應用和分析。

3、處理和應用層：將提取的業務及報表數據、物聯網數據匯總分析，形成可視化圖表數據。根據實際管理的維度和細度，將業務數據分類納入不同的功能模塊進行管理，便于用戶查詢和分析。在工期管理上，集成 BIM 技術中進度管理信息，并以可視化技術手段展示，實時進行工期糾偏。在物資管理上，集成物資管理平臺，多點登錄，實現多方協同的智慧建造。在質量安全管理上，利用實測實量工具或手機App進行檢查拍照和上傳，將檢查信息與BIM模型相關聯，實時查詢問題整改情況，達到更好的統計分析效果。

4 存在問題

4.1 平臺系統集成了物聯網數據、BIM數據、其它經營管理數據等，如數據之間的標準不統一，導致數據的流通和應用產生障礙，對集成數據的應用深度和廣度有著重大的影響。例如采購部門和財務部門，對同一產品需求不一樣，往往導致部門間的代碼格式無法融為一體。

4.2 平臺的應用者出于不同的利益目的或管理需要，在數據的填報上差異較大，影響了數據的真實性。

5 結束語

在南京棲霞綜合研發樓項目中，通過BIM及物聯網等技術在信息化平臺中的深度融合，綜合了各相關方資源，打破了信息孤島，保證了數據實時獲取和共享，提高了各層次管理人員協同能力。通過BIM模型與項目管理的緊密銜接，讓抽象模糊的傳統管理變成以數據支撐的智能化、信息化管理；應用過程中制定了項目智慧工地建設標準，為企業后續智慧工地的推廣應用提供了依據。

后續我們將以數據的格式統一為突破口，以服務于工程全壽命周期為目的，從設計端開始著手數據的統一，力求將設計、施工、經營、財務、采購等各部門的產品編碼形成統一的數據編碼格式，更深層次地向智慧工地探索，為企業向真正的智慧建造方式轉型升級而服務。