基于BIM的智慧工地管理體系框架研究

凌立睿，張強

（沈陽化工大學）

1 BIM與智慧工地介紹

1.1 BIM技術

BIM技術可將二維圖紙轉化為三維圖紙，保證建筑工作的可視化。在BIM技術下，可共享建筑信息，為管理決策提供可靠的支持。BIM技術具備同步建筑信息的功能，有利于確保施工管理工作的科學性、有效性[1]。

1.2 智慧工地

數字化技術、信息技術、互聯網技術、智能技術等是智慧工地形成的基礎。設計、施工等均是智慧工地重要管理事項。在科學的智慧工地管理下，建筑施工活動將會穩定、健康運行。同時建筑企業在應用智慧工地管理模式下可以控制施工資源，減少資源浪費，進而降低施工成本[2]。另外，業主、設計單位、監理單位在應用智慧工地管理模式下可以更好地與建筑企業溝通、交流施工方面的信息。

2 基于BIM的智慧工地管理整體技術架構

基于BIM的智慧工地管理整體技術架構包括服務管理、技術管理、安全管理、進度管理、綠色施工管理五大模塊（見圖1）。通過發揮各個模塊的作用，可以提升智慧工地管理水平。因此，施工單位需要做好智慧工地管理平臺建設工作。

3 智慧建設理念下的BIM運用模式分析

3.1 典型BIM咨詢服務模式

在智慧工地管理中應用BIM技術，可以提升咨詢服務水平。BIM咨詢服務模式主要包括四大類別，即企業級BIM咨詢、項目級BIM咨詢、基于BIM的項目管理解決方案咨詢服務、BIM培訓咨詢服務。類型多樣的BIM咨詢服務模式可以對客戶有效服務[3]。其中，基于BIM的項目管理解決方案咨詢服務應用得最為廣泛，該服務模式得到了很多客戶青睞。開展上海中心大廈、重慶地產大廈等建設項目的企業就是進行了項目管理解決方案方面的咨詢，進而優化、完善了建筑管理體系。在進行該項目咨詢時，相關人員就需要在軟件中創建工程，使得工程項目立體化、可視化，進而為施工管理工作提供管理思路。

由于BIM技術發展不夠成熟，基于BIM的項目管理解決方案咨詢服務模式還不能夠充分地滿足客戶需求。該服務模式的弊端包括：在BIM技術下，還未能較好地對施工全流程進行充分地優化，同時整合各項資源的能力也不高；尚沒有有效地反饋前期施工階段的信息，進而影響工程指導、管理效果；在BIM技術下所形成的管理環境相對封閉，缺乏及時更新施工現場信息；應用BIM技術可對部分施工工作進行精細化管理，但是還不能夠提升項目工程整體管理效果。

3.2 改進的BIM應用模式

圖1 智慧工地管理平臺架構圖

隨著社會以及技術發展，BIM技術獲得了發展，性能逐漸增強。在這種情況下，我國典型的BIM咨詢服務水平也得到了提高。改進的BIM咨詢服務模式克服了傳統咨詢服務的弊端[4]。一方面，將設計資源與流程整合，可為客戶提供全面的工程管理服務；另一方面，將設計階段與施工階段的信息緊密相連，保證信息的交互性，有利于客戶動態管理施工工作，保障管理工作的科學性。雖然BIM技術以及BIM咨詢服務模式得到了優化，但是其咨詢服務工作還存在一定的問題。這與管理理念落后，管理技術基礎不充分等具有重要的關系。為進一步提升BIM咨詢服務水平，就需要研究智能、智慧化技術，樹立先進的管理理念，以科學地把控建筑工程管理工作。

3.3 智慧建設管理推動BIM運用

通過把BIM技術應用到建筑工程中，不僅可以優化施工設計工作，而且可以提高工程運行發展水平。然而，BIM技術在施工階段所發揮的作用并不大。追究其原因發現，應用BIM技術所構建的施工管理環境相對封閉，不能夠及時地與外界施工活動進行緊密聯系。當前，缺乏基于BIM技術下的管理理論、管理實踐經驗等，不利于加強施工管理工作。智慧建設管理為基于BIM技術下的管理工作既提供了先進的管理理念，而且強化了管理技術。在智慧建設管理快速發展的背景下，BIM技術的應用價值不斷提高。

4 基于BIM的智慧工地管理體系組成

4.1 開放式VR/AR施工精度子系統

隨著科學技術、信息技術的發展，基于BIM的智慧工地管理體系不斷地完善。開放式VR/AR施工精度子系統則是該體系的重要組成部分。開放式VR/AR施工精度子系統融合了虛擬現實技術、現實增強技術、圖形模擬技術、掃描技術。通過應用開放式VR/AR施工精度子系統開展工程管理工作，不僅可以科學地管理、控制每項施工環節，還可以進行實時管理，進而保證工程管理效果。在開放式虛擬現實與增強現實系統下，管理人員可以應用設備將施工信息投射到施工現場，進而指導施工活動[5]。在AR技術以及位置追蹤標記下，管理人員可以全面地追蹤施工信息，了解施工情況，以此構建施工管理方案。通過應用開放式虛擬現實與增強現實系統，可以對整個施工活動進行評價。在應用三維掃描技術時，可以向開放式虛擬現實與增強現實系統傳遞的工地立體施工信息。對于管理人員來講，其需要研究這些信息，進而優化施工管理工作。同時可以應用所獲得的施工信息，開展虛擬建造中碰撞檢測、虛擬演示等工作。

4.2 Petri-Net動態施工工序子系統

動態管理是工程管理發展的方向，將Petri-Net動態施工工序子系統應用到工程管理中，就可以及時地獲得工程信息，保證動態管理質量。這是因為該系統可以動態模擬施工現場，并構建了實施管理框架，為動態管理工程施工活動提供了可靠的保障。在Petri-Net動態施工工序子系統與開放式VR/AR施工精度子系統兩者結合應用的情況下，就可以更好地對工程進行動態化管理。在“Petri-Net動態施工工序子系統”中，可以獲知工程安排情況，進而評估工程的安排是否合理性。若是不合理，就需要優化工程安排工作。這樣不僅可以保證工程效率，而且可以節約施工費用。

4.3 基于設計/基于實體施工進度子系統

通過將基于設計/基于實體施工進度子系統應用在工程管理中，可以構建施工立體化模型，對施工活動進行動態化管理，協調施工進度，確保工程按時完成?！盎谠O計/基于實體施工進度子系統”是由感知層、傳輸層、應用層與控制層等構成的，在這些層級的作用下，可以提升系統運行水平。其中，感知層通過捕捉工程掃描信息、定位信息等，為工程管理工作提供管理數據。傳輸層則通過利用現代化信息技術，互聯網技術，通信技術傳輸信息，而傳輸信息的載體是手機、PAD等設備。管理人員通過獲得豐富的施工信息，優化管理工作。應用層是在移動計算技術與增強現實技術的運用下發揮作用的。同時要工地現場搭建“虛擬-現實”與“現實-虛擬”雙向信息流，進而保證基于設計/基于實體施工進度子系統應用效果?？刂茖拥膽脤ο笫枪こ坦芾碚?，管理者需要分析所獲得的工程信息，結合自己工程管理經驗以及工程管理專業知識，制定工程管理方案，協調施工現場工作。與此同時，管理者需要分析工程管理風險，構建風險應對管理方案，進而控制風險，降低風險發生概率。此外，管理人員需要做好工程進度管理工作，把控工程進度，科學提高施工效率。

5 結語

綜上所述，基于BIM的智慧工地管理模式在保證施工效率，節約施工成本，提高施工質量方面發揮著重要的作用。開放式VR/AR施工精度子系統，Petri-Net動態施工工序子系統，基于設計/基于實體施工進度子系統是基于BIM的智慧工地管理體系的重要組成部分，對于強化建筑工程施工管理工作具有不可或缺的意義。雖然基于BIM的智慧工地管理模式發展愈加成熟，但是管理模式還需進一步優化、改進等。對于技術人員來講，其需要投入到相關技術的研究之中，以豐富技術種類，強化技術功能；對于管理人員來講，其需要提出一些管理建議，以完善建筑工程管理工作。