基于BIM技術的智慧工地建設研究

張 靖

（中國電信股份有限公司十堰分公司，湖北 十堰 442000）

1 BIM技術應用于智慧工地的優勢

1.1 利于降低成本

BIM技術可以幫助設計師、工程師和施工人員在設計和施工的早期階段進行更準確的預測和模擬，從而減少項目變更和重復工作的風險。使用BIM技術可以讓各個團隊之間更好地協作，如建筑師、機械工程師、電氣工程師、土木工程師和其他相關專業人員間協作。這種協作式的工作流程有助于降低資金成本和時間成本，而且有效地減少誤差和重復的工作，從而節省資金和時間成本。

BIM技術還可以通過虛擬仿真和模擬方式來測試不同的設計和施工策略，以減少可能出現的問題和成本。這些方式可以幫助建筑師、工程師和施工人員了解在特定條件下哪些策略最有效，從而優化建設過程，節約成本。

1.2 利于提高效率

通過BIM技術，建筑師可以創建健全的3D模型，這些3D模型可為工程師和施工人員提供直觀的信息。使用BIM技術還可進行多方面的協調與整合，如CAD圖形設計和3D模型的融合。

3D模型用于簡化團隊之間或施工過程中的維度沖突之類的問題，并且與現場實踐相比，這是更快速的且無須背景知識的解決方案，從而利于提高效率[1]。3D模型具有可視化的優勢，為施工任務的計劃和管理提供了一種有效的工具，同時也為工程師和施工人員提供了可靠的使用和投資回報率。

1.3 利于增強安全

在基于BIM的智慧工地上，可以創建一個3D模型，使其具備可視化的特征，使監管機構和安全專業人員可快速識別并解決安全隱患問題。通過對這些模型的操作和思考，安全專家可以找出傳統方法無法識別的問題。這些技術與模擬進程一樣，使專業人員得以預測可能發生的安全問題。

應用BIM技術還可對通風、安裝鋼筋、設備和其他關鍵安全問題進行模擬與風險分析，幫助專業人員識別潛在安全問題和隱患。這種準確分析及預測有助于降低錯誤率和事故風險，并將施工和維護的成本降至最低。

2 基于BIM的智慧工地建設關鍵技術

2.1 BIM建模技術

BIM建模技術是一種集成的建筑信息管理技術，可以用于建筑項目的規劃、設計、建造和運營。BIM建模技術是BIM技術的基礎，是實現構建BIM模型的鑰匙[2]。

BIM建模技術的核心在于建模軟件的選擇和BIM標準的應用。在建筑物建模過程中，需要將建筑物內各種元素進行模擬和描繪，如門、窗、構件、管道等。選用先進的建模軟件進行模擬，能夠有效地提升建筑物的信息化程度、準確性和可操作性。

此外，應用BIM國際標準，可規范建模數據的收集、表達和維護，使模型具有唯一性、一致性和準確性，實現對整個建筑過程中的數據綜合管理，從而更好地實現智慧工地建設。

2.2 BIM可視技術

BIM可視化技術可基于BIM模型實現建筑物三維可視化模擬與展示。BIM可視化技術有助于建筑模型在空間上的快速展示，幫助人們更直觀地觀察建筑物結構和構造，減少規劃和設計過程中的誤差。

BIM可視化技術可以將多個平面設計以三維方式呈現，大大提高建筑模型的可讀性和可視性。此外，利用BIM可視化技術可將建筑模型轉化為虛擬的三維模型，結合虛擬現實技術和視頻演示方式，可以使人們更加直觀地感受建筑模型的特點和細節。

BIM可視化技術對于智慧工地建設有很大的幫助。在訓練實施階段設計出更加逼真的建筑模型，能夠更加直觀地評估并減少事故風險。

2.3 BIM可視化技術

BIM可視化技術是基于BIM模型數據的可視化呈現技術，通過將建筑模型、構件屬性、時序數據等信息以圖像化形式展示，使得項目各方能夠直觀地理解建筑物的形態、結構和功能。

首先，BIM可視化技術可以用于設計方面，通過將設計進度和建筑模型相結合，可以實現實時的設計展示和修改，設計人員可以直觀地查看建筑模型，并根據實時數據進行設計調整，以提高設計的合理性和效果。其次，BIM可視化技術對于施工管理也起到了重要的作用，工作人員可以通過可視化界面查看工地的施工進度、材料使用情況等，并及時調整和協調工作。

2.4 BIM模擬仿真技術

BIM模擬仿真技術是在BIM模型的基礎上模擬和仿真建筑項目的施工過程和效果的一種技術手段，通過模擬建筑物的施工流程、物流運輸、施工序列等，以及預測和評估建筑物在不同情況下的性能和效果，提供了一種全面、動態的建筑項目管理和決策支持工具。

首先，BIM模擬仿真技術可以用于規劃和預測建筑物的施工進度和資源需求，通過對建筑模型、工程計劃和資源信息進行模擬和分析，可以預測施工的時間和資源需求，幫助項目管理人員進行合理的資源調配和施工進度的優化。其次，BIM模擬仿真技術可以評估建筑物的性能和效果，通過在BIM模型中引入材料特性、環境條件等信息，并基于物理仿真和數值計算，可以評估建筑物在不同工況下的熱力、光照、聲學等性能[3]，幫助設計人員優化建筑物的能耗和舒適性，提高建筑物的整體效益。

3 BIM技術在智慧工地建設中的具體應用

3.1 BIM技術在智能化監測中的應用

首先，BIM技術可利用傳感器和監測設備實現傳感器檢測數據實時監控，監測施工現場的進度、材料使用情況和人員管理等方面的狀況。這些監測數據會實時反饋到BIM模型中，從而能夠實現智能化的協調管理。這種集中式的監測體系，不僅可以提升施工的效率，還能夠更好地保障施工人員的安全[4]。

其次，BIM技術也可以實現施工質量的監測和管理。結合可視化的BIM模型，可以將施工過程中所有與質量有關的數據和細節信息都整合到同一個平臺上進行監測，并實時反饋到施工管理團隊的控制中心，從而實現及時準確的質量管理。這種方式可以有效地避免在建筑施工中出現重復工作、遺漏或錯誤等問題，提高施工質量。

最后，基于BIM技術的智慧工地建設還可以實現對工人和設備的實時管理。在建筑施工過程中，對工人和設備的監控和管理至關重要，可以通過BIM技術實現對人員和設備的定位和監管。這種實時的位置監控和設備狀態監控，能夠幫助施工管理團隊做出更快速、更科學的決策，提高管理效率和安全性。

3.2 BIM技術在材料管理中的應用

BIM技術在智慧工地建設中的另一個具體應用是在材料管理方面。在建筑施工中，材料管理是個非常重要的環節，BIM技術可以應用于材料管理的各個階段，從而實現智慧化的協調管理。

首先，BIM技術可以幫助建筑師和施工團隊進行材料采購和供應鏈管理。BIM技術可以通過3D模型追蹤材料需求，并根據需求情況向供應商發出需求指令。同時，BIM技術還能夠根據實際情況調整購買材料節奏和優化供應鏈管理，從而提升采購效率和優化成本控制。

其次，BIM技術能夠實現材料的可視化管理。基于BIM技術的3D模型，可以對材料的位置、數量和屬性等信息進行準確記錄，為倉庫、供應商和施工隊提供材料信息的可視化和精準管理。施工團隊可以通過BIM模型來管理材料的進出庫，以及各種材料的使用情況。這種管理方式可以在材料使用方面實現跟蹤自動化和精準化[5]。

最后，BIM技術還可以通過材料預測模擬進行實時監控和調整。基于BIM技術的材料預測模擬可以幫助施工團隊實現集中化和自動化材料管理，并通過預測分析和數據模擬，實現材料的合理使用和成本控制。這能夠提高材料的利用率，并避免建設過程中材料的浪費，同時還能實時監控材料的存貨量和材料的運輸進度，有助于優化材料供應鏈管理。

3.3 BIM技術在施工現場協調中的應用

BIM技術在智慧工地建設中的另一個具體應用是在施工現場協調方面。施工現場的協調管理是建筑施工過程中至關重要的一個環節，通過BIM技術，可以實現施工現場的智慧化協調管理。

首先，BIM技術可以幫助施工管理團隊對施工過程中的各種因素進行集中監控。通過實時數據監測設備捕捉的數據，BIM技術可以對施工現場中的進度、工人調配、材料管理等各個方面進行監測，并通過可視化的方式將這些數據呈現給管理團隊和施工隊，實時調整施工進程和進度，盡量避免和及時解決施工中遇到的問題。

其次，BIM技術還可通過4D模擬方式實現施工現場的協調管理。BIM技術可以對施工現場進行空間模擬，模擬不同施工階段中各種材料、設備、人員之間的協調關系和運輸路徑，并通過4D模擬方式，呈現出每一天的建筑施工進度，實時調整施工計劃和協調計劃，以達到更精準和高效的施工協調目的。

最后，BIM技術可以幫助施工團隊制定更加精細化的協調計劃。通過應用BIM技術將計劃、任務及相應的資源信息進行聯動，建立詳實的計劃，進行更加精細化的協調管理。同時，應用BIM技術可以提前識別出施工進程中可能出現的問題，預測可能涉及的因素，以及確定可能出現的風險并提出應對措施。這種方式可以避免施工過程中的誤解和沖突，并可以最大程度地協調建筑施工現場的流程。

3.4 BIM技術在信息共享與協同中的應用

BIM技術在智慧工地建設中的另一個具體應用是在信息共享與協同方面。建筑施工過程中的信息共享和協同是至關重要的一環，它涉及項目各方面間的協調和溝通，包括設計師、施工團隊、材料供應商等各個利益相關方之間的協調和信息交流。

首先，應用BIM技術可以建立統一的數字平臺，促進不同領域人員的協同工作。應用BIM技術通過數字建模和數據集成，可以建立通用的數字平臺，將建筑設計和施工團隊之間的工作統一到一個數字環境中。不同的工作方可以在同一數字環境中協同工作、交流和分享信息[6]。這樣可以大大提高溝通效率和工作效率，避免信息傳遞和溝通過程中的誤解和延誤。

其次，應用BIM技術可以實現實時信息共享和遠程協同工作。BIM技術的數字平臺具有實時信息更新和數據傳輸的功能，這使得不同地點的工作方可以實現即時信息交流和遠程協同工作，極大地提高了工作效率。此外，應用BIM技術還可以基于云平臺實現全球協同工作，為全球范圍內有關方面提供遠程信息共享和集成服務。

最后，應用BIM技術可以提供“全生命周期”的信息支持。建筑物的生命周期包括規劃、設計、建設、維護、改造、拆除等階段。BIM技術可以為各個階段提供信息支持，并將建筑物從設計階段到建成后的拆除階段的全生命周期信息、數據和文檔視為一個整體，實現信息共享和協同管理。這意味著相關人員可以通過BIM模型的數字環境來訪問所有建筑相關信息，包括設計文檔、施工計劃、建筑材料使用情況、維護記錄等。

4 結束語

BIM技術的應用極大地提高了智慧工地建設的效率、降低了成本、加強了安全管控，成為智慧工地建設不可或缺的工具。然而，在實際應用中，仍然存在一些問題和挑戰。將BIM技術應用在智慧工地建設中將需要整合多方信息，加強項目管理和技術創新，同時也需要解決相關技術標準和規范的問題。因此，期望未來能夠加強對BIM技術的研究和應用，積極探索智慧工地建設的未來發展方向，共同推動智慧建筑的可持續發展。