基于精益建造与BIM的施工安全管理模型构建

仲 青

(江苏开放大学建筑工程学院，江苏 南京 210000)

精益建造作为一种先进建造方式，由于其有效减少浪费，提高劳动生产率，很大程度改善质量与安全，而被列入《江苏省建造2025行动纲要》，成为未来建筑现代化推广的四个建造方式之一。BIM是目前建筑业新兴的信息技术，具有可视化模型等多重功能，又是能贯穿项目全寿命周期的信息化平台。Bhargav A等[1]通过构建精益建造关键技术以及BIM核心功能的耦合矩阵，得出BIM促进精益建造高效实施。Toledo等[2]构建基于BIM—Lean的计划框架并通过实例对比出BIM融入使精益工具更高效；Ahuja等[3]通过实证证实了BIM可以促进精益建造及绿色建筑的实施。牛博生[4]通过精益建造与BIM结合构建了施工进度可靠性预测集成系统。徐奇升，苏振民等[5]通过构建BIM与精益建造的集成模式，并对其实施分析了集成优势。

国内外研究表明精益建造与BIM可以相互作用，相得益彰，但将两者集成用于安全管理的研究还较少。因此本文将两者集成运用于安全管理中，构建安全管理集成模型，运用精益建造的关键工具，以“拉式工作流”对安全进行滚动计划和控制，并以BIM作为强大的技术支撑，实现全面、高效、实时、可视化的安全管理，提高安全管理效率。

1 模型构建的关键技术集成分析

本模型采用精益建造主要工具有最后计划系统、看板管理系统、并行工程等。BIM是信息化技术平台，可以进行3D/4D甚至nD可视化，结合VR/VA进行虚拟建设、信息共享等，此外与RFID等物联网技术结合可以对施工现场物品进行标识并实时可视化反映在BIM中，与云计算等结合可以进行数据分析与挖掘。

1.1 LPS(最后计划者体系)与BIM集成

LPS(Last Planner System最后计划者体系)是精益建造最基础也是最有力的工具之一，是一种通过“拉式”进行工作流设计和多级交互式的计划与控制方法[6]。在本集成模型中LPS是基础工具也是核心工具，与BIM集成可以实现各参与方协同分析，计划控制过程可视化等(集成点见表1)。

1.2 看板管理系统与BIM集成

KanBIM 即融合了 BIM 的看板，是将精益建造固有控制工作流的看板与可视化信息工具BIM的融合[7]。

看板管理系统本身就是最后计划者体系LPS下编制各阶段计划，通过看板可以使各参与方以及施工现场人员看到生产的状态及流程。与BIM集成后，借助BIM的模型可视化、信息共享等功能，不仅可以将整个建筑模型生产可视化，还可以对计划与控制过程及状态可视化，便于多方协作，及时进行调整；同时由于BIM模型承载了整个项目寿命周期包括生产目标、整个安全计划与控制、安全分析危险源等数据信息，还可以进行数据收集与分析，便于发生危险时及时检查原因进行控制，也可以形成安全数据库用于其他项目。

表1 LPS与BIM集成点分析表

1.3 其他精益工具与BIM集成

并行工程与BIM集成：并行工程(Concurrent Engineering简称CE)是面向全生命周期为消除不必要的浪费，对过程进行并行的系统化模式[8]。CE与BIM集成最主要功能就是促进设计施工一体化[9]，通过BIM信息平台建立，对可以并行的工作同时展开，规划交叉面，预防安全事故的连锁效应。

持续改进CI与BIM集成：是指精益建造对安全的实施是对整个项目实施过程中持续优化，不断改进[10]。BIM与CI集成就是将全过程安全信息进行实时收集反馈，对施工活动实时监控，及时调整，持续改进。

5S与BIM集成：5S指的是整理、整顿、清扫、清洁、素养。安全事故的产生多是由人的不安全行为和物的不安全状态形成。因此整洁的施工现场、有序的施工流程都有助于现场的安全管理。与BIM集成，在LPS与KanBIM的框架下，可以对整个5S的流程与实施情况进行实时可视化与信息反馈，同时结合RFID等物联网计划可以使5S中的物品及人员进行实时监控。

2 基于精益建造与BIM的施工安全管理模型构建

精益建造与BIM的集成既是将安全计划与控制过程融合，更是从技术与管理的双管齐下，使现场的安全管理扩宽到设计阶段，整个安全计划于控制过程与状态实时可视化。模型结构如图1所示。

模型是对技术和管理的集成，也是计划与控制的集成。模型的技术层以BIM技术为中心，管理层采用精益建造体系构建组织和管理流程，两者集成运用于安全管理实现从软件到硬件的双管齐下，全面提高安全管理效率。该集成模型下的安全管理提前至设计阶段，通过并行工程等实现设计施工一体化，通过BIM平台可以实现全寿命周期各方的协同沟通及信息共享(见图2)。

施工前，各参与方可以形成一个安全管理小组，在BIM平台上，运用LPS体系和并行工程等，形成设计施工一体化，结合各参与方的专业，进行协同安全分析，制定安全计划与控制方案。同时通过BIM冲突碰撞及各参与方交底等可以预先对危险源以及不安全因素列入到安全计划与控制中，便于实施时结合看板进行监控。精益建造不同于传统管理模式在于工作流是拉式而不是推式，因此安全分析及安全计划的制定在每个阶段都有一线施工人员及管理人员参与，减少因信息不对称而引起的实施问题。

施工阶段，通过LPS与BIM实现安全计划与控制过程的可视化，通过KanBIM对整个计划实施状态及流程可视化，通过5S保证了现场的整洁有序，减少安全隐患的发生，结合BIM与RFID等技术，可以对物品及人员进行实时可视化监控。集成模型的运行过程是一个边计划边控制的过程，每个阶段的循环都是持续改进，不断优化，结合BIM协同各参与方专业信息，减少专业的局限，

使整个安全管理更加全面。

施工后，安全管理过程全部信息通过BIM形成安全管理数据库，结合云计算和数据挖掘等可以对安全数据进行深度分析，得出危险源及不安全的工序，便于运用于其他项目进行针对性的安全管理。

3 结语

将精益建造这种先进的建造方式与新兴的信息技术BIM进行集成，使安全管理不是处于单一的技术层面或管理层面，而是技术与管理的双管齐下，对提高施工安全管理效率具有一定的应用意义；同时两者集成也改善了传统安全管理先计划后控制的模式，使安全管理处于动态可视化的滚动式计划与控制中，有助于实现安全管理的信息化、可视化与全程化。