基于BIM的智能建造技术探索

文｜广东龙越建筑工程有限公司 胡跃军 罗坤 乔鸣宇

随着国家的快速发展，不断推动数字经济发展。目前我国建筑行业数字技术应用尚且落后，整个行业生产效率低下。随着BIM技术不断成熟。基于BIM+新技术的工程智能建造技术近年来受到业内高度认可和关注，本文以信息协同、BIM+智能设备、智慧工地为出发点，结合工程BIM应用实践，阐述了基于BIM的智能建造技术在工程施工中的应用价值探索，供业内人士参考。

1 BIM技术在施工阶段的价值体现

基于BIM的项目信息化管理应用平台，结合BIM技术可视化、协调性、可出图性、参数化的特点，可以提升施工效率、建筑产品质量、现场安全保障，降低工期、降低成本，具体应用包括三维平面策划、BIM审图、方案模拟、提取工程量、多算对比、碰撞检查、可视化交底，BIM技术在施工中的价值体现如下：

①投标阶段全专业建模提取工程量，指导成本预算，可视化模拟方案，直观展现施工部署和关键方案。

②前期策划阶段全专业建模，碰撞检测出专业间的图纸问题，建模发现图纸本专业的问题，同时规避施工不合理的设计问题。

④模型结合时间参数，动态演示施工部署，暴露施工过程中的问题，充分考虑资源合理调配。

⑤施工过程中项目管理人员可从BIM模型提取工程量，指导现场施工，实现限额领料。

⑥基于三维模型进行二次结构深化，充分考虑一、二次结构的交接关系，最大限度的避免二次浇筑，便于下道工序、砌体、门窗的深化设计和现场施工。

⑦在深化模型的基础上，进行三维排版（砌体排版、模板排版），出具排版图和材料表，指导项目管理。

⑧数字工法样板，借助BIM技术，根据工艺流程和质量标准，制作工艺工法动画，实现可视化交底。

⑨简化管理。管理人员基于BIM模型、BIM协同平台，各类信息集成与管理平台，指令通过移动端传达至现场，可借助BIM模型直接查阅现场情况，管理更加便捷、准确、高效和精细。

⑩降低成本。标准化的工艺工法库，降低了培训成本；工程量、材料计划等资料自动生成，降低人工管理成本；管理提升，降低返工成本。

2 BIM项目管理平台

2.1 应用背景

建筑行业发展快速，现场管理良莠不齐。行业管理人员趋于年轻化，对于规范、标准的熟悉程度较低，现场情况多变，难以快速把控。变更签证等资料易发生遗漏，扯皮事件频发。现场工人对工艺标准不熟悉，出现工序遗漏、颠倒等现象。工人流动性较大，面临班组交底难，交完底后执行难问题。

这些具有装备背景的案例加入后，明显提高了学员学习的兴趣，也使老师可以由这些案例引出机械制造工艺知识点，分析制造过程，加工缺陷防治，使课程案例式教学能顺利开展。案例库课堂应用结果表明，案例库的使用明显提高了教学效果，课程内容有了依托，有了支撑，不再空洞难懂；老师的授课更加生动、高效。

2.2 应用价值

进行项目信息化智能管理。利用BIM模拟，将相关标准、工艺要求等，形成工艺工法库，上传至管理平台，实现多维度动态交底，实现过程标准导航。基于BIM建立统一高效的管理模式，输出最佳的实践经验。应用BIM模拟，可视化展现项目的计划、关键方案。拆分每个阶段的任务、交付物、时间节点，指派负责人。通过方案前置可视呈现项目整体状况，施工日志及无人机照片实时反馈现场工作状况。项目人员能够及时得到信息，随时查看图纸、文件及规范等。

2.3 BIM+项目管理平台智能管理应用

①通过BIM建模，碰撞检测出图纸问题，上传至项目管理平台，管理者通过平台协同处理问题，参与各方通过实时查看问题情况，提取工程量，编制材料计划，实现限额领料。

②现场发现的质量、安全问题上传至平台，关联BIM模型，可以清晰的反映问题出现的位置，处理进展情况、验收情况等。

③将各类工程标准、工艺做法上传至平台，各个专业工种基于移动端快捷查看标准规范，实现标准导航。

④项目的日常管理，人员考勤、安全教育、施工日志、资料文件、工人劳务实名制等工作集成至项目管理平台，资料关联BIM模型构件，施工日志电子化、资料无纸化，随时线上调取项目的情况、变更签证的情况，通过BIM模型定位的功能清楚的查看工人的进出场时间、教育培训、工资发放、施工情况等。

⑤根据项目特点编制进度计划，关联BIM模型，4D模拟进度是否合理，资源配置和工作面是否冲突。

⑥利用BIM技术进行铝模排版、木模排版、钢筋深化、砌块排版、饰面排版、机电深化排版、安全文明施工深化等，出具深化排版图、材料单，通过线上任务派发至管理人员和班组，并结合平台的工艺工法库，以及数字工法样板，进行三维交底指导施工。施工完成的进度和质量进行BIM模型对比。对于现场未解决的问题，派单任务至指定人员，问题解决后，拍照上传至平台，形成闭合的管理动作。

3 BIM+智慧工地平台

综合人工智能、3D打印、三维扫描、无线传感、智能硬件、物联网，构建信息化管理体系，打造“智慧工地”，集成工程量智能管理、劳务实名制、视频监控、噪声扬尘监测、自动喷淋系统、大型机械设备监测等各种数据，便于管理人员实时掌握项目情况

3.1 BIM+视频监控

应用人工智能技术、结合高清智能摄像头，通过图像识别、行为识别以及大数据分析等技术，识别现场的危险源、人的不安全行为、物的不安全状态，例如临边洞口未防护，工人不佩戴防护用品、不按规章操作或者佩戴操作不符合规范，作业工具有缺陷、设备带故障等，结合轻量化BIM模型，通过模型的报警，可以清楚了解隐患的具体位置。

3.2 BIM+环境监测

通过传感器对现场的风速、噪声、PM2.5浓度以及污水是否达到排放标准等环境数值进行监测，通过BIM模型施工信息分析，查找污染源。

3.3 BIM+机械设备监测

塔吊、施工电梯安装防碰撞传感器、高清摄像头、超载传感器、防传感器，通过前期的方案模拟，解决方案的问题，使用过程中，传感器将数据传递BIM模型上，可以实时反映现场大型机械设备的运行状态、在模型上的具体位置，提前预判存在的问题，避免隐患发生。

3.4 BIM+智能基坑监测

在基坑支护和开挖阶段，在指定位置点位，安装压力位移传感器、水位传感器，联动BIM三维模型，实时预警基坑支护的位移情况以及地下水位情况。

3.5 BIM+三维扫描技术

可以应用装修设计方面。通过三维扫描模型，进行实际净高分析，误差分析，扫描模型和设计模型对比，复核装修设计准确性。通过三维扫描模型，进行现场洞口尺寸、结构误差分析，为幕墙深化设计提供准确数据，利用BIM深化模型和三维扫描模型，验证深化设计的准确性。

3.6 BIM+3D打印

利用3D打印技术将三维场地模型打印成真实的BIM沙盘模型，在沙盘上对现场的布置进行部署、规划和演练，可以更加直观的掌握项目场地布置和CI设计情况。可以在沙盘上布置临边洞口的防护，直接用BIM沙盘对管理人员和工人交底现场的危险源情况。利用BIM沙盘模拟施工部署、场地布置、办公区临建、塔吊、加工场、机械等，沙盘上的所有临建设施均可手动调整，实时反映现场的动态，帮助项目找出最优方案，优化资源配置，节约成本。

3.7 BIM+无人机

用无人机扫描技术辅助现场管理，设置固定拍摄航线，无人机扫描施工现场，获得每天现场的形象进度。可以将无人机扫描模型与BIM施工模型进行对比，分析进度、场布等的偏差，可以实时掌控施工情况，并最终保留项目的影像资料。

3.8 BIM+数控智能设备

基于BIM深化下料出图，数据联动数控机械，例如钢筋、砌体、模板等实现工厂化集中加工、工业化建造。

3.9 BIM+放样机器人

放样机器人自动从BIM模型中全方位提取特征点进行放样，只需一名测量人员通过移动端查看放样的情况、进行纠偏，有效的减少了对人员的需求。

3.10 BIM+质量管理

将质量管理APP与BIM模型关联，将质量验收和实体质量信息关联到空间模型上，可实现质量信息的自动记录、统计、分析及预警管理。

4 结束语

综上所述，基于BIM的项目管理平台、基于BIM的智慧工地平台，以及BIM+“无人机、智能设备、3D打印、三维扫描、人工智能、大数据分析”等新技术，结合BIM的可视化和信息共享的特点，管理动作可基于同一BIM协同平台实现闭环，从而达到项目的智慧管理。BIM、管理、新技术的结合，模拟项目人、机、料、法、环全要素，让建造变得精准、智慧，从而实现智能建造。未来，随着5G、人工智能、建筑机器人等新技术的不断发展，真正实现“无人驾驶”的智能建造。