智慧建造技术在北京城市副中心工程的持续应用

王继行 刘春峰 许有越 赛菡 张清航 孙慧颖

摘    要：近些年来，BIM技术迅猛发展，而我们对于这项技术的应用早已不再是碰撞分析和动画展示那样简单，以BIM技术为核心的信息协调，增强现实，智能办公等技术的应用也逐渐普及，北京城市副中心的一些工程从2016年开始探索并应用智慧建造领域的相关技术解决工作中的问题，到现在已经积累了大量经验，并形成了持续应用的能力，本文将总结和分享在这方面的经验。

关键词  智慧建造;智慧平台;BIM技术;持续应用

1  应用背景

北京城市副中心（以下简称“副中心”）区域是智慧城市的试点区域，北京市政府规划了大量模型利用计划，准备建设6km2三维数字化管理平台，要从不同平台中直接抓取数据。对于施工过程，要求有效控制设计及施工过程的进度和质量，实现项目精细化管理。而且本文涉及到的两个工程是副中心建设工程办公室重点跟踪的智慧平台应用的相关工程。

2  目前已取得的成果

经过2016和2017两个年头，副中心的A工程已经取得了一些成果，获得了包括龙图杯二等奖，卓越一等奖等国内大赛的大奖，而B工程也获得了副中心区域的智慧建造比武第三名。

2.1  遇到的问题和策划

在这样的背景下，要实现规划的目标就需要首先分析工程难度和制定针对性的策划。我们将分析的重点放在B工程，因为其应用是在A工程基础上实施的，呈现一种持续性。

分析B工程难度主要集中在以下几个方面：（1）规格高：要求在原有智慧工地平台上更深入的应用信息协同平台的相关技术。（2）工期紧：在专家论证基础上，工期压缩超过30%，进度压力非常大。（3）协调大：B工程有5个业主方，技术、生产、商务工作协调难度大。（4）图纸散：由于项目的特性，图纸是由2个设计院分别对着两个不同的政府部门，沟通效率的提升是关键。（5）平台多：在应用背景的要求下，管理各方都在探索平台应用，所以施工数据的传输由原来1个增加平台到5个平台，平台数据采集和交互难。（6）效率低：原平台自动化收集信息的能力低，需要我们深入研究提高效率的方法。

2.2  总体思路

（1）针对性的策划。

在总体思路的指导下，我们还进行了包括建立组织、流程调整、软硬件购置等大方向的策划。另外还有像以下这些针对性很强的内容：[①]采用施工组织设计族提高建模效率;[②]利用软件统计施工记录，生成周报，提高编制效率;[③]自动计算并生成进度计划横道图;[④]自动收集质量安全数据;[⑤]模型与施工资料自动挂接。

（2）组织的建立。为了保证措施的落地，建立了由项目经理牵头的领导小组，从各部门抽调人员，形成组成BIM中心，处理相关工作。

（3）流程的调整。在流程调整方面，项目非常注重信息的双向传递和集中管理，因为BIM中心要完成工作必须有足够的信息，需要让各部门与BIM中心直接交换信息，形成以BIM人员为中心的信息传递模式。再通过领导间协调避免多岗位的工作冲突和延迟，使BIM中心人员能顺利实现双岗位的工作。

（4）人员的培训。规划了组织和流程后，还要进行培训。项目制定分层、分阶段的培训计划，针对大部分的人员进行基础理论和简单操作培训，使其能够实施日常检查和信息反馈的活动。针对各部门BIM人员进行建模培训，广联达BIM5D培训，保证项目建模和5D施工模拟。而对于有能力的BIM人员则进行高级培训，培训进阶的族建造和程序设计等能力。形成阶梯状的人力资源体系，保证人力资源的储备。

（5）软硬件选择。要实现规划的目标，需要应用大部分的BIM技术相关的主流软件。还需要统一软件版本，规划使用阶段，保证数据的有效交换。结合项目BIM+智慧工地的应用，项目购入了高性能电脑服务器、电子地磅、VR设备、三维扫描仪、智能放样机器人等硬件设施。

3  智慧平台的应用

3.1  平台的基本工作原理

平台的基本工作原理是通过将BIM技术、物联网、云计算等技术整合到一起，形成了从信息收集到信息反馈的整条信息流程，从而提高信息协调效率。B工程的平台界面，在A工程平台之上做了改进，能直接查进度、安全、质量情况。

3.1   应用平台进行进度管理

利用平台高度的信息协调性进行进度管理，提高进度管理的效率。例如：钢结构的施工，从基本的多专业协调开始，就应用BIM技术处理碰撞、预埋预留等工作、利用平台跟踪物料。用这些手段使B工程的钢结构施工在北侧和西侧没有场地的情况下，通过进度管理功能合理规划场地和安装顺序，实现大部分构件按计划加工，随到随吊，并最终确保钢结构提前16天封顶。

3.2   劳务管理和现场监控的应用

在劳务管理方面，用闸机收集劳务信息，用平台监控工种和数量，利用视频监控提高安全和质量管理效率，用黑匣子监控塔吊和外用电梯的运行，并搜集数据，可在平台检查。

3.3   安全质量的管理

用一局的手机APP进行安全质量管理，落实整改在，而且利用平台自动收集和分类相关的信息。再用平台数据指导现场工作，每周根据平台汇总的数据，调整安全质量重点工作方向，调整材料供应商排名，截止到2018年5月初累计收集物资数据251次，发现安全问题282个，质量问题416个，均在整改期限内完成，未出现重大质量安全问题。

4  BIM技术的应用

4.1  制定标准

在智慧建造相关技术的应用过程中的A工程已经形成了副中心智慧建造标准。B工程根据这个标准编制自己的建模标准，以指导建模活动。明确了包括施工段信息，临建信息和大型设备信息等内容模型创建方案，使这部分信息符合被软件系统提取的原则，以便于运维阶段直接进行数据层面的转换，从建模阶段就在为运维上线做准备。而且明确规定，模型要经过对应技术人员书面认可，否则不能使用

4.2  深化设计模型的创建

在深化设计模型方面，应用BIM技术与设计单位协同完成机电深化设计和出图工作。B工程有298根抗震支座，由于上下支墩内部钢筋密集，造成施工难度高，通过建立钢筋三维模型，并制作施工模拟视频，提高三级交底效率。同时分析静态碰撞和安装碰撞，节省常规现场样板安装时间3天。

4.3  施工组织模型族的创建

用于创建施工组织的模型族是关键问题。项目人员创建了一些带有逻辑信息的族，辅助计算和分析。像外用电梯和塔吊族，除了实现自身的灵活变换之外，还增加了各种设备参数。帮助分析功率，群塔作业等等，还能进行简单基础承载力判断。同时还创建了绿色施工族系，包含了各种设备和物资族。使我们有能力用模型进行绿色施工设计，帮助B工程顺利通过绿色施工中期验收。

4.4  三维扫描技术的应用

在三维扫描设备的应用方面，吸取了A工程在机电工程上的应用经验，B工程扫描了卫生间、楼梯间、电梯间、屋面等精装部位的点云数据，与模型叠合，进行排砖设计，提高精度准度，降低材料损耗，这样就解决了大部分的排砖图不准的问题。而且因为确定要交付BIM模型，所以用三維扫描仪扫描实体结构，将点云数据与模型对比，调整模型使其接近结构真实情况，为交付竣工验收模型做准备。

5  结论

智慧建造相关技术的应用很好的解决了我们对于信息协调的需求。在日常管理活动中应用协同平台、BIM技术和专项管理软件，我们能很好的构建起一套高效率的工作方法，实现过去很难实现的管理目标。相信随着技术的发展，我们应用这些技术解决的问题会越来越广泛，并最终实现智慧系统接管工程管理，实现智能的工程建造！

参考文献：

[1] 刘占省，孙佳佳，杜修力，李久林，张安山.智慧建造内涵与发展趋势及关键应用研究[J].施工技术，2019（24）：1～7+15.

[2] 李严，马如意.智慧建造开启行业发展新时代[J].中国建设信息化，2019（18）：22～27.