基于BIM技术的特大型多方协作智慧管理

杨晓毅 李立洪 陆建新 罗世闻 唐新原

（中国建筑股份有限公司，北京 100029）

1 工程概况

1.1 项目简介

深圳国际会展中心项目位于深圳宝安机场以北、空港新城南部，周边河道、配套商业、地铁、市政路、综合管廊等与会展中心同期开发，施工交通组织、施工部署相互影响。总建筑面积达158 ㎡万 ，整体建成后，将成为全球第一大会展中心。如图1所示。

1.2 工程特点和难点

深圳国际会展中心作为超级工程，具有三个显著特点。

（1）体量大，工期紧。深圳国际会展中心总建筑面积达 158万㎡，地处临海滩涂区，淤泥土方的开挖与转运超过360万m3，钢结构安装量达27万t。周边地铁综合管网、市政道路等多个项目并行施工；工期仅710天，却跨两个台风雨季施工，跨两个春节劳动力资源调配。

（2）协同作业难度大。截至目前为止，设计方案修改了6版，施工图纸修改了12版；土建总包2家、钢结构总包1家、幕墙分包7家、其他各类专业分包近30家。

（3）资源投入量大。7个工区平行组织施工，用工高峰期，现场劳动力近20 000人，321台大型机械设备，48台塔吊同期投入使用，日进场和转运材料超过15万t。

图1 深圳国际会展中心项目效果图

2 BIM组织与应用环境

2.1 BIM应用目标

编制项目的BIM相关标准，建立施工阶段BIM，完成各专项应用，辅助风险识别，提高项目整体管理水平，为工程建设的顺利实施提供有力的技术保障，并为后期BIM运维奠定坚实基础。建立基于BIM的施工管理平台，实现BIM资源的规范、有序管理，在工程建设全过程对多参与方的BIM应用进行协同管控，提高整体协作效率。

2.2 实施方案

基于BIM技术的特大型多方协作智慧建造管理，是深圳国际会展中心施工管理利器。项目建立了统一标准，以科技手段提升建造管理，打造智慧工地，提高施工各环节的管控水平，优质高效地推进建设目标。

项目开发智慧工地管理平台，如图2所示，集成了塔吊防碰撞系统、GPS定位管理系统、物料验收称重系统和物料跟踪系统、质量和安全巡检系统、多方协同系统，运用了无人机逆向建模和热感成像技术以及TSP环境监测系统对现场进行智慧管理。项目指挥部以智慧大屏实时动态展示，并与BIM结合应用，便捷高效地进行智慧建造管理。

2.3 团队组织

为确保满足合同中对项目BIM管理的相关要求顺利实现，以及考虑到本项目组织架构的复杂性，在总包技术部设BIM团队，统筹管理三个项目部的BIM应用工作。如图3所示。

2.4 应用措施

本项目依托大数据平台，将规划、建设、管理统一在BIM中，数据互联互通，提升人工智能管理协同办公、进度、质量、安全和绿色环保等方面的施工管理，打造智慧工地三级架构，如图4所示，探索出了全新的管理模式。

图2 智慧工地管理平台

图3 组织架构

图4 智慧工地三级架构

表1 软件配置表

表2 硬件配置表

（1）指挥部管理平合

实现项目整体目标执行的可视化、基于生产要素的现场指挥调度、基于BIM模型的项目协同管理。

（2）单项目管理平台

通过整合终端应用集成现有系统，实现对各项目部管理范围内的生产管理、质量管理、安全管理、经营管理等目标执行监控。

（3）工具管理层终端工具应用

聚焦于工地现场实际工作，紧密围绕人、机、料、法、环开展建设，提升了各岗位工作效率，实现了项目专业化、场景化、碎片化管理。广泛应用新技术，形成“端+云+大数据”的管理模式，打通一线操作与后台监控的数据链条，实现智能化、信息化管理。[1]

2.5 软硬件环境

本项目主要应用软件为 Revit、Tekla、Navisworks等，详见表1。

项目自建BIM服务器，结合云空间，用于模型建立、数据处理等操作，主要硬件配置详见表1。

3 BIM应用

3.1 BIM建模

总包BIM团队组织编写BIM管理策划、统一建模标准，用于指导项目BIM工作的开展。整体模型精细程度需达到 LOD300，细部节点模型精细程度需达到LOD350及以上。

3.2 BIM应用情况

（1）搭建项目模型，辅助技术管理提效益

通过搭建土建、钢结构、幕墙、机电等各专业模型，如图5所示，各自专业模型进行软硬碰撞监测，通过模型整合，对专业间进行碰撞检测，减少返工，为项目提高效益。

（2）劳务实名制系统，让人员管理促生产提效能

项目高峰期人员近20 000人，规模大、流动频繁。项目严格推行劳务实名制管理，通过劳务实名制系统，如图 6所示，利用物联网技术，集成各类智能终端设备，实现实名制管理、考勤管理、安全教育管理、后勤管理以及基于业务的各类统计分析等，提高项目现场劳务用工管理能力、辅助提升政府对劳务用工的监管效率，同时保证了劳务工人与企业利益。

（3）物料跟踪验收系统，让大宗物资全方位精益管理

图5 各专业模型

图6 劳务实名制系统

图7 物料跟踪验收系统

图8 BIM5D进度挂接

施工现场商品混凝土、预拌砂浆、地材、水泥、废旧材料、钢构件等进出场频繁，现场物资进出场需要全方位精益管理。运用物联网技术，通过地磅周边硬件智能监控作弊行为，自动采集精准数据，如图 7所示。运用数据集成和云计算技术，及时掌握一手数据，有效积累物料数据资产。运用互联网和大数据技术，多项目数据监测，全维度智能分析。运用移动互联技术，随时随地掌控现场情况并识别风险，零距离集约管控、可视化智能决策。从而实现实施智慧工地的主要目的——智能化决策支持。[2]

（3）BIM+无人机的进度管理，让工程进度一目了然

本工程作业面广、工期紧，分区平行施工，需要通过信息化手段提高进度管理效率。

通过BIM5D的应用，如图8所示，完成项目进度计划的模拟和资源曲线的查看，直观清晰，方便相关人员对项目进度计划和资添调配的优化。将日常的施工任务与进度模型挂接，建立基于流水段的现场任务精细管理。通过后台配置，推送任务至施工人员的移动端进行任务分派。同时工作的完成情况也通过移动端反馈至后台，建立实际进度报告。

通过无人机进行进度跟踪。项目属于禁飞区，且地上结构为钢结构，对无人机飞行增加难度。通过办理解禁相关手续，搭建无人机飞控平台，每周进行两次固定航线拍摄，方便项目各方及时了解现场施工进度，如图 9所示，过程中也可积累大量现场影像资料供后期使用。

（4）质量巡检系统，让施工现场尽收眼底

由于施工中存在复杂性、多变性、高空作业的危险性等因素。仅依靠人工管理的粗放式施工管理方式，难以做到全过程、金方位的实施监督管理。

通过日常施工现场质量巡检管理、隐蔽工程质量监管等环节的检查、整改反馈、复查以及相应处罚信息录入，移动端同步上传，最终进行相关的业务流转，辅以现场照片、位置定位、拍照时间、上传时间等信息，最终上传到项目质量巡检系统，如图10所示，后台对质量数据进行汇总，可以对质量问题统计分析，一键生成质量报告，快速查看看板质量问题。通过质量巡检系统平台打造质量红黑榜，对优秀施工做法和质量缺陷警示进行按月公示，让施工现场情况尽收眼底。

图9 航拍施工进度

图10 质量巡检系统

图11 安全随手拍

图12 多方协同系统

（5）安全巡检系统，让施工现场提前风险预控

安全管理员对现场进行检查时可对问题点进行拍照、描述、上传，系统自动通知相关责任人。后台对安全问题进行汇总和统计分析，一键生成安全检查报告。项目负责人通过安全看板对问题快速查看、及时整改，从源头监管施工安全问题，降低施工事故的发生。为倡导全员参与安全管理，项目上开展了APP“安全随手拍”活动，平台定期公示“安全随手拍”奖励排名，如图11所示。

（6）多方协同系统，让沟通便捷高效

本工程图纸版本多、模型文件多、参与单位多、报审资料种类多，通过多方协同系统，如图12所示，实现资料统一管理，并可以支持多种建筑行业常见文件格式在线预览，无需安装专业软件，随时随地查看，提升工作效率。

4 应用效果

（1）为项目安全施工保驾护航

通过点云模型搭建，实现对基坑监测、已完成主体结构的巡查，确保安全、精准施工；通过合理划分工区，责任到人，借助质量巡检系统等信息化措施，保障现场安全隐患在最短时间内完成整改；实现BIM+VR的安全体验与多媒体安全教育培训，提高管理人员、劳务人员安全意识；通过BIM施工模拟、机械定位、群塔作业监控系统，合理布置群塔，保障塔吊与其他起重机械的平稳运行。

（2）为项目如期履约奠定基础

项目周边同期开发工程多，通过 BIM技术对地铁、凤塘大道、电缆沟等影响本项目的区域进行施工模拟，提前介入相关单位进行交叉施工方案的解决沟通，将影响程度降至最低；通过施工日志、周报、BIM5D进度模拟、现场航拍相结合，对计划工期与实际进度进行分析，及时纠偏确保履约。

（3）为项目参与方降本增效

通过BIM专业间碰撞检测12 568处，将问题提前消化在施工前，降低损耗、减少返工；通过总平面模型进行堆场布置、物料转运路线规划、通过超大平面的进度管理是本项目管理的重难点，通过无人机航拍提高进度巡查效率，按一周 2次计，仅施工总承包方管理人员就可节约5 050天（600人）；通过内外部的协作管理系统，实现了高效的无纸化办公，确保各方沟通、文件流转方便、高效，降低沟通成本。

5 总结

5.1 创新点

在本项目中，主要实现了以下几个方面的创新：

（1）智慧工地管理平台

项目的智慧工地管理平台根据三个层面的管理需求进行搭建。以工区管理层终端工具应用为数据基础，整合集成到单项目的管理平台，最后汇总到指挥部管理平台。紧紧围绕着施工现场业务，针对现场作业人员具体工作，从作业指导、检查、验收等，到施工各参与方之间的沟通管理，通过信息化手段实现要素的智能监控、预测报警、实时协同等。在满足施工现场管理基础上，实现政府、企业对项目建造过程的监管。

（2）全生命期钢构件跟踪

通过钢结构全生命期信息管理平台，如图13所示，对现场构件实现生产、安装、验收的全程跟踪，将构件信息情况生成二维码，现场可随时查看检查记录，解决传统工程长期存在的施工过程信息记录零散、资料档案难以长期保存、追溯信息不准确、管理精细化水平不一、协调效率低下等问题。

图13 全生命期信息管理平台

图14 塔吊防碰撞系统

（3）塔吊防碰撞系统

将项目不同品牌的塔吊监控系统接入同一项目管理平台，如图14所示。可以实时了解塔吊基本信息，运转情况及力矩比、载重比等，实现对现场安全监控、运行记录、声光报警、实时动态的远程监控。

5.2 经验教训

（1）BIM与生产一线的结合

目前推广BIM时多数人都会提及投入资金不足、人员能力不够等制约因素，通过本项目，其实根本问题是BIM是否与生产一线相结合，BIM人员不能只会软件，还需要会规范、会工艺、会现场管理，这样的BIM在施工现场才会得到真正的推广与效益。

（2）BIM技术与项目管理平台的关系

通过项目实践，BIM技术可以为项目管理赋能，BIM技术与管理相结合是项目管理的升级，如本项目的智慧工地管理平台。传统的项目管理平台，在现场数据采集、录入工作量大，通过BIM人员对智慧工地管理平台基础信息的准备，通过引导每位工作人员需要必备相应的信息化管理工具，实现高效准确的进行数据采集、录入、存储和读取，让这些数据真正流动起来。