透过“智慧工地”的成功应用浅谈BIM技术应用的推广

刘 佳,陈 翔,顾丽臣,谢欣然,骆 阳,代 曦

(成都建工第六建筑工程有限公司,四川成都 610000)

1 智慧工地的简要概述

近年来，智慧工地这一新兴事物已经从概念逐渐成为在建工程的标准配置。在社会各界的参与和努力下，成都地区已经在2019年初步形成了监督部门到施工企业、建设单位、监理单位再到施工现场的三级平台。对于数字化城市建设、生态环境保护、政企高效管理等领域，智慧工地起到了关键作用。

智慧工地受到广泛的认同，主要归功于它的实用性。五大模块有：劳务实名制系统，俗称“道闸”，有效的记录、统计每日进出场工人、管理人员，为规范施工现场人员管理起到了立竿见影的作用；远程视频监控系统，将现场的画面实时的传送到施工企业管理层、监督部门的大屏幕上，让管理更高效、精准；大型机械设备运行状态管理系统，使企业机械管理部门能够了解现场施工机械的运转状态，提前防控故障的发生；环境监控系统，随时检测施工区域环境并进行有效报警，提醒项目控制污染源，开启控制措施；运渣车监控系统，迫使进出施工现场的土方作业车辆必须接受管理部门的监督，最大程度的保障了交通安全。

随着智慧工地的兴起，施工企业、建设单位、监督机构和实施项目之间的关系变得更加的密切、及时。体现在施工现场质量、安全、进度、人员各关键要素被智慧工地系统实时、全面、智能的监控和管理起来，有效提高了一线人员与企业管理者及监管部门各层的协同工作效率，稳固了施工质量、安全、进度的控制水平，保证项目成功的实施。

而反观现在的BIM推广，已经被各家软件公司无限的夸大，“缩短工期、节约成本、提升安全性、提高质量”这些口号已经成为了BIM软件行业标配。但真正使用过的人都知道，BIM软件投入大却收获甚少，多数BIM技术应用都停留在表面，难以落地。

2 BIM技术的起源概述

BIM技术的起源要追溯到二十世纪七十年代，受当时计算机硬件和软件技术的制约，该技术只能停留在概念阶段。美国国家BIM 标准(NBIMS)[1]对BIM做出了定义，定义由三部分组成：BIM 是一个设施物理和功能特性的数字化信息;BIM 是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个设施的信息，从建设到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程;在项目的不同阶段，不同利益相关方通过在BIM 中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。

3 BIM技术在工程造价中的应用

2002年，随着计算机硬件的不断发展，AutoCAD公司推出支持空间绘图的软件版本，BIM软件才算真正的和建筑从业者见面。

2005年造价图形算量软件的出现，标志着BIM技术在施工现场大规模的推广。

BIM软件使施工项目、建设单位和审计单位的造价人员有了统一的算量标准。很容易通过建立BIM模型，以虚拟的方式将工程修建一遍。BIM模型的优势即图形化得到了体现，参建各方能直观的确认模型的准确性，减少了因为理解偏差造成的歧义。得益于BIM软件自动核算功能，模型细微改动能够马上反映到计算公式上，使得BIM技术在造价管理领域认同度相当高。

BIM技术在工程造价领域的成功，归功于它确实能为从业人员带来便利，提供高效的工作方式，减少沟通障碍。

4 BIM技术应用的基本原则

要让BIM技术在施工领域体现更多价值，需要遵循一个原则：“一次建模，全程使用”。

4.1 设计阶段

基于唯一性原则，BIM模型优秀的表达能力能够为设计师和业主带来良好的沟通体验，即使不看图纸，也能通过可视化的模型，表达自己的意愿。同时借助计算机分析功能让建筑工程在设计阶段即可效验其设计的适当与否。

4.2 招投标阶段

基于唯一性原则，BIM模型优秀的工程量核算能力能够为投标人带来更加准确和相对公平的竞争环境，且施工前即可先进行空间关联性的分析、工法评估、数量计算检核、管线碰撞冲突检查等，减少信息断层，达到有效的衔接。

4.3 项目实施阶段

基于唯一性原则，BIM模型丰富的信息容量能够为施工人员带来更简便的图纸组织方式，若有发现设计不妥当之处，可立即对该工程的模型直接进行修正。模型变更时能够同步的更新所有相关的图面信息，大幅降低人力、缩短时间及减少工程信息再制与界面的交换。结合协作平台，可进一步减少设计、施工和业主之间因传递图纸带来的时间延误。

4.4 项目核算阶段

基于唯一性原则，参见各方使用同样的模型，造价人员可以省去60 %以上的建模时间消耗，减少因为对图纸理解不同产生的歧义，有利于就计算方式计算规则达成一致。

4.5 维运阶段

基于唯一性原则，BIM模型优秀的表现能力能够使建筑管理人员迅速了解到建筑的基础信息，为排除故障、维修带来便利；设备管理系统功能与营运维护管理系统整合后，增加智能数据如GPS、GIS 空间地理信息，可及时提供业主一系列重要信息，如强弱电设备、管线、位置、与地图空间坐标等。

5 BIM技术的壁垒在于多次建模

要实现BIM技术的价值，必须建立在一次建模全程使用这一基础原则上。多次建模容易错误传达设计师意图，同时来自施工现场的反馈信息也会出现偏差，一来一往不仅没有提升效率，反而花费太多时间在识别无效信息上。而要达到此目的，需要的就是设计师采用BIM设计。

所谓的BIM设计，应该是用BIM做三维设计而不是二维设计后用BIM软件翻模[3]。BIM本身就是一个三维设计的理念，它的核心就是模型数据为主，二维图形为辅的逻辑。设计院交付的成果是“图纸”，图纸必须符合国家的二维制图规范和标准，二维制图规范和标准的制定都是基于当时的二维制图CAD工具设计的。如果没有基于三维软件工具的制图标准和规范，非要硬套二维出图的标准，只会出现两个结果：第一，有能力的设计院会采取能套进去的就套，套不进去的就不套的做法；这就是为什么有些大设计院会说建筑专业实现了90 %的BIM出图，电气专业实现了60 %的出图的情形；第二，没有能力的设计院要么仍旧二维设计为主，要么“设计后BIM”。既然用BIM做设计，就应该是用BIM做三维设计，那么三维模型应该为主，二维图纸应该为辅；主、次逻辑关系必须明确。现实恰恰相反，我们需要以二维图纸为主，三维模型为辅；因此，设计师作为BIM设计的最大的内驱力，根本没有动力去实现用BIM技术做二维设计，二维设计当然是CAD效率高，为什么要选择一个三维软件去画二维图纸？

所以目前建筑业的现状是不是所有设计单位都能运用BIM技术进行设计，更不能通过BIM模型交付成果，即使提供也是通过图纸翻成的模型；投标阶段只能拿到施工图；施工单位施工、造价以及审计造价、业主造价建模平台不互通，多次建模标准不统一；维运单位能够拿到的BIM模型基本与施工脱节。

6 BIM技术的推广需要统一规划

或许可以借鉴国外BIM领域的先进经验。如美国总务署(General Service Administration，GSA)负责美国所有的联邦设施的建造和运营。早在2003年，为了提高建筑领域的生产效率、提升建筑业信息化水平，GSA下属的公共建筑服务(Public Building Service)部门的首席设计师办公室(Office of the Chief Architect，OCA)推出了全国3D-4D-BIM计划[2]。3D-4D-BIM计划的目标是为所有对3D-4D-BIM技术感兴趣的项目团队提供“一站式”服务，虽然每个项目功能、特点各异，OCA将帮助每个项目团队提供独特的战略建议与技术支持，目前OCA已经协助和支持了超过100个项目。GSA要求，从2007年起，所有大型项目(招标级别)都需要应用BIM，最低要求是空间规划验证和最终概念展示都需要提交BIM模型。所有GSA的项目都被鼓励采用3D-4D-BIM技术，并且根据采用这些技术的项目承包商的应用程序不同，给予不同程度的资金支持。目前GSA正在探讨在项目生命周期中应用BIM技术，包括：空间规划验证、4D模拟，激光扫描、能耗和可持续发模拟、安全验证等等，并陆续发布各领域的系列BIM指南，并在官网可供下载，对于规范和BIM在实际项目中的应用起到了重要作用。在美国，GSA在工程建设行业技术会议中如AIA-TAP都十分活跃，GSA项目也常被提名为年度AIA BIM大奖。因此，GSA对BIM的强大宣贯直接影响并提升了美国整个工程建设行业对BIM的应用。

以“智慧工地”、“智慧城市”、“数字化城市”建设为契机，完善设计BIM模型的交付标准，统一BIM模型的平台、标准。再加上必要的政策导向，如建设数字化城市，项目要交付除了实体需满足相关规范要求之外，BIM模型也要能达到接入数字化城市的验收标准。这样一来，BIM模型有了“最终归属”。

7 BIM技术需要培养更多的人才

除了政府导向以外，BIM技术的推广的本质是人才的培养。BIM技术的发展需要理解BIM理念、掌握BIM方法和操作技术的专门人才。企业主管部门应发挥组织和引领作用，在资金投入以及组织建设方面，制订BIM匠人培训和考评方案并付诸实施，在企业内部形成对BIM人才的需求。制定激励机制。可把BIM技术应用列入工程建设科技进步的评选条件，激励广大企业积极创建BIM技术示范工程。支持建立BIM技术研发中心，鼓励员工积极参加BIM社会考评或BIM大赛，大力促进企业的BIM技术推广应用。

8 智慧工地结合BIM技术将大有作为

在“数字城市”的模型帮助下，项目可以提前对周边环境进行全方位的分析，制定现场布置方案，拟定材料进场路线及堆放场地，充分考虑对周边环境的影像，最大程度保证建筑之间的安全。

项目进度方面，多方确认的模型可以反映真实的项目进度，同步分析材料消耗，为甲乙双方履约提供了准确便捷的渠道，为监督机构提供了真实的管控资料。

项目安全质量管理方面，利用BIM技术可以使现场与模型一一对应的标注质量检查信息并供多方查验；利用BIM技术可在模型上建立虚拟安全措施如脚手架、支撑架并验算，形成的数据甚至可以保留到维运阶段供后期维修参考。

项目现场管理方面，监控摄像头结合BIM模型，能够保留一套完整的施工全息过程影像；BIM模型也能提前为施工现场规划出安全防护区域，结合智能安全帽，提高工人的安全度。

随着预制装配建筑的兴起，智慧工地与BIM技术的结合甚至能够开拓网络新市场，打通原材料、工厂与现场的隔阂，让建设更加智能化，让BIM技术发挥更大价值。

9 结束语

智慧工地推广的成功，很大程度得益于两点，一是政策的导向，二是统一平台和开放接口。BIM应用技术若继续“百家争鸣、各自为政”，缺乏整体布局和总体思路是很难形成气候的。

可以效仿智慧工地，设立政府级BIM机构，由机构制定BIM实施标准，规划数字城市BIM战略实施纲要，统一BIM模型实施配套软件并开放多平台接口。

还可以配合市场信用评分体系，规定参建各方BIM实施的责任和义务。引导BIM模型的唯一化原则，杜绝重复建模和多模不互通的情况发生。

笔者相信，智慧工地结合BIM技术应用能够为数字化城市、现代化城市建设开辟宏伟的前景。