基于BIM+智慧工地的大型医疗建筑综合管理技术

张蓓，徐震，方一鸣，许雷，张杰 （南通职业大学，江苏 南通 226007）

1 工程概况

九江市第一人民医院新建综合大楼，总建筑面积为35564.83 m，地上二十一层，地下二层，建筑高度84.39 m，一类高层建筑，耐火等级一级。建筑结构形式框架剪力墙结构，抗震设防烈度6度，建筑结构类别为乙类，使用年限为50年。本模型设计范围包含该大楼建筑、结构、给排水、采暖通风与空气调节、电气、热能动力等，以及建筑范围内的总平面、道路及室外管网设计，不包含地下立体车库、人防、医用气体管网、装修等设计，模型范围内明确要求使用BIM软件技术进行建筑信息化处理以及深化设计。

由于施工人员少，施工任务重，项目规模大、现场施工管理点多面广、各专业界面与接口繁多，使用传统的现场管理方法极其困难。此外随着BIM应用的深度和广度逐渐增加，数据和信息量越来越大，沟通效率的提高，以及随着移动互联、互联网技术与BIM技术的发展，基于互联网+BIM的沟通与共享平台逐渐走向实践，例如：BM360等。但由于业主方项目管理的复杂性和个性化要求不同，以及软件的功能特征、易使用性、二次开发灵活性、对移动端的支持程度、对项目管理支持程度、对BIM的支持程度等也存在着差异，往往多数项目会优先使用BIM+智慧工地管理平台。

2 BIM+智慧工地平台搭建

BIM+智慧工地平台采用1+N平台联合应用模式，实现数据互联互通，是在项目招投标到项目整个项目周期的结束可以全方面应用的智慧管理平台。平台数据可通过手机APP+云端数据+数据采集与集成，以模型的形式，实时显示施工现场的各种生产数据，管理人员可以通过智慧监控，实时查看施工现场的BIM协调管理、进度、造价、质量、安全及BIM模型等管理数据，实现建筑规范化的信息化管理平台。

3 BIM协调管理机制

为确保本工程项目管理成功、有序地运行，需要选用合适的BIM协调管理机制。同时，应设置合理的协调管理体系，建立更加有效、科学的运行模式，进一步增强管理水平，提高项目管理的成功率。在BIM+项目管理云平台的支持下，九江市第一人民医院新建综合大楼协调管理体系是在集成理念的指导下，通过策划、计划、合同、制度等管理手段实现BIM的全过程应用协调。

3.1 BIM计划协调管理

BIM应用需要和项目管理工作紧密结合，BIM应用成果要能及时辅助项目管理的关键决策，应编制BIM应用工作计划，进行项目进度计划与阶段管理。

3.2 BIM合同协调管理

九江市第一人民医院新建综合大楼创建BIM模型

为确保建筑全寿命周期内运用BIM技术，在项目施工总包招标中应签订BIM条款，条款应明确规定本项目应用BIM技术，且应包含BIM模型（建筑、结构、机电等所有相关专业），此外施工总承包单位应在模型完成的基础上对模型进行深化和更新。

3.3 BIM技术在本项目中的应用

①本项目全过程应用BIM技术进行模型绘制、进度控制、造价控制、质量和安全控制、竣工管理，见下图。

②应用BIM模型进行施工全过程中施工场地的场地平面布置模拟，完成整个九江市第一人民医院新建综合大楼项目施工工序演示。

③完成基于BIM模型的施工图深化设计，通过BIM模型实现相关卫生器具、插座开关、建筑设备等居中布置，完成施工深化设计BIM模型，并利用BIM技术解决施工深化设计中可能存在的设计问题、碰撞、施工关键工艺等问题，并进行必要校核和调整。

④基于施工深化设计BIM模型、施工深化设计图纸等资料，检查各个机电专业间综合管线碰撞的同时，复核整体管线净高，并进行必要校核和调整，对于涉及其他专业分包的问题，向业主的BIM咨询单位提交相关碰撞检查报告、机电管线综合优化报告，见表1。

基于九江市第一人民医院新建综合大楼BIM大楼碰撞报告 表1

4 BIM+进度管理平台

进度管理一般分为两大部分：进度计划+进度控制。进度计划主要依据项目总体的时间要求，结合工程特有的条件以及施工环境进行工程分解，形成符合工程要求的项目计划排布方案。进度控制主要通过收集实际的进度进展信息，与计划的进度计划进行比对分析，若发生偏差则及时采取相应的补救措施，确保总体进度目标尽可能地接近计划工期。

目前我国施工进度管理主要采用横道图法和网络计划图，其中横道图法可以直观地展现不同工序之间的前后搭接关系，便于编制，适用于小型项目，但无法反映关键线路，因此使用范围受到很大的局限。网络计划图能够清楚地在图中看到每个工序自身的持续时间，时差等关键参数，并能反映不同工序的前后关系。传统方式编制的进度计划很难呈现上述各类因素对计划的影响，必然导致进度计划偏差引起的修正和调整。

BIM+施工进度管理平台，利用BIM可视化优势对施工组织设计中的关键工程穿插、专项施工方案、资源调配等进行模拟，通过虚拟评估进度计划的可行性，识别关键控制点，基于BIM-4D模型对施工组织设计和项目实施的各级计划进行优化模拟；其次，以BIM模型为载体集成各类进度跟踪信息，将方案审批、深化设计、招标采购等工作纳入辅助工作并跟踪其进展状况，便于管理者根据自己要求及时查阅到全面的现场信息，客观评价进度执行情况，为进度计划的进一步优化和调整提供参考；另外，可为进度管理提供模型工程量数据，为物料准备以及劳动力分配提供了依据。基于集成BIM后的施工进度管理，可以将参与方从复杂的计划图、图纸中解放出来，以直观形象的3D模型作为沟通的载体，方便建筑项目各阶段、各专业之间的沟通与交流，减少信息过载或信息流失带来的损失，提高参与方的工作效率。

九江第一人民医院新建综合大楼为一幢地上二十一层，地下二层，建筑高度84.39 m。本工程施工体量较大，计划工期为765天，工期紧张，必须安排科学合理的工程进度计划。同时考虑保证施工质量与安全。首先通过三维模拟软件构建各个构建和专业的信息模型，根据项目的资源和总工期要求进行详细的进度计划。接着，通过关联三维模型与进度信息，形成4D模型直观展示整个施工进程。在项目进行过程中，可以通过不同颜色来表示项目的进度(已建、在建、完工)并和原计划进行对比。最后利用进度进展和资料、人员设备材料报告对项目的进度进行评价，为后期进行进度计划和控制提供借鉴性的信息。通过BIM在建设项目进度控制中的应用，可以直观、高效、交互地完成项目的模拟，进度计划的编制、执行、调整和评价。

5 BIM+工程造价管理平台

造价管理，是企业根据一定时期预先建立的造价管理目标，由造价控制主体在其职权范围内，在生产消耗发生以前和造价控制过程中，对各种影响造价的因素采取一系列预防和调节措施，保证造价管理目标实现的管理行为。BIM+工程造价管理平台，使传统的一维的静态的造价管理发生根本性改变，从2D变成了3D，完成了工程量统计的自动化；由静态管理变成了动态管理，从3D转变成4D(3D+时间)进一步发展了5D(BIM+时间+造价)，实现工程建设全过程造价管理的BIM信息集成与共享。

工程造价管理贯穿于工程项目的整个生命周期，是提升工程企业核心竞争力的关键因素之一。传统模式下，工程量计算主要依靠手工计算，造价人员首先通过平面图纸获得的造价相关信息和数据，继而参照国家定额、企业定额、施工阶段的市场价格，确定不同清单项的单价，最终再根据以上工程量和单价得到分项工程量的总造价。由于数据信息的共享性较低，导致造价工作的自动化程度很低。

BIM+工程造价管理，需要集成三维模型、施工进度、成本造价三个部分于一体，形成5D模型(3D+时间+成本)，实现成本费用的实时模拟和核算，为后续施工阶段的组织、协调、监督等工作提供有效的信息。BIM+造价管理系统，利用BIM集成的数据，可迅速统计出构件的类型、数量。BIM+5D实际造价数据库，汇总分析能力强，速度快，同时对于数据库中的造价数据可以进行动态更新，消除累计的误差，使造价数据准确性越来越高。

九江第一人民医院新建综合大楼工程项目，总建筑面积35564.83㎡，最初总投资估算控制在30245万元，后经发改委审批确定：批复的投资估算23463万元，批复的投资概算为15826万元。基于BIM技术，建立造价的5D模型(3D+时间+造价)，以各WBS单位工程量人机料单价为主要数据进入造价BIM中，能够快速实现多维度的分析，从而对项目造价进行动态控制。

在九江第一人民医院新建综合大楼工程项目中，为了更好地控制施工造价，首先根据图纸对项目进行模型的搭建。依靠BIM模型的编辑功能，在传统管线综合理念上，融入系统优化理念，优化管道设计，并且按照图纸进行精确安装，节约施工材料从而提高经济效益。同时由于BIM模型的可视化功能，可以对管线进行碰撞检测，项目设计团队不同专业的工种可以根据相关报告内容协商解决办法，优化设计方案，提高设计图纸文件的质量，避免施工阶段的返工现象，从而节约工程的造价。以其中的4款不同类型的门，基于BIM建模算造价与传统方式算造价进行对比，不难发现存在一定的误差，详细见表2。在5D模型中，将进度计划表和清单表导入，按照工序逻辑进行关联，软件会按照时间节点和施工工序关系对项目施工进度进行模拟，同时软件对项目的资金和物资消耗进行计算，生成对应的消耗量数字，减少了造价管理的盲目性。

基于九江市第一人民医院新建综合大楼BIM造价管理清单比较表 表2

6 BIM+质量与安全管理平台

建筑工程的质量和安全生产直接关系到建筑劳动者的生命安全，与广大百姓的切身利益息息相关。尤其是医院建筑，是人口密集的公共活动场所。如果发生重大质量安全事故，不但会造成人员伤亡和经济损失，而且会直接影响社会秩序的稳定。应用BIM技术、互联网大数据技术、移动终端设备技术等现代管理手段，搭建BIM+安全与质量管理平台，建立完善的工程质量安全监管体系，推动良好的工程质量安全体系的形成，产生良好的社会效益和经济效益。

工程中通常由建设方、施工方和监理方对项目质量进行管理控制，根据相应的质量标准和政策法规进一步编制工程质量控制计划，对现场施工进行自我检查评定。传统质量管理存在着信息化程度低、信息共享与协同工作较难进行，易形成信息孤岛、不具有可视化的特点。传统施工质量管理施工过程中，施工人员专业技术差、材料使用不规范、不按设计或规范进行施工、不能准确预制完工后的质量效果、各个专业工种相互影响等问题都会对工程质量造成一定的影响。

BIM+质量管理平台，基于BIM+4D、BIM+5D施工模拟，协同并对关键施工工序的BIM模拟、BIM技术交底，确保施工质量。基于BIM云平台进行原材料质量管理，进场材料的合格证、检验试验报告、现场照片等资料能与BIM模型中的构件材料属性对应，对进场材料的数量、质量、生产厂商等诸多信息，可集成管理，具有实时跟踪管理的可操作性。

在九江第一人民医院新建综合大楼工程项目中，利用BIM技术对主体结构进行可视化模拟。该方法以参数化三维模型为核心，原理为尽可能将结构图纸中剪力墙，框架柱，梁，板等构件位置相互冲突以及平面与详图相互矛盾，同时使施工方全过程(方案、交底、建造、成本)的信息保持一致。例如，九江第一人民医院新建综合大楼的顶层楼梯结构深化设计，由于顶层大会议室的功能实现和贵宾室的通道设置，对楼梯结构进行了深化设计和优化设计，既保证了建筑的消防疏散、人流畅通，又实现了贵宾室的独立通道。

6.2 BIM+安全管理

在传统的质量安全问题上，现场管理人员、监理人员通过定期检查，以文字或头脑记忆的方式记录质量问题，再以质量安全周报/月报的形式存档。往往不能及时有效地进行记录，存在很多疏漏，管理人员之间难以形成流程化的信息共享。没有数据支撑的质量安全管理，不能达到预防的目的。主要存在监控不到位，体系不完善；场地狭小，协调困难；对于安全教育的培训和投入力度不足；企业重生产，轻安全等问题。

BIM+安全管理平台，运用BIM三维模型与BIM-4D施工模拟进行不同阶段施工管理。采用安全巡查-整改通知-现场整改-整改复查-复查合格形式进行，责任具体到个人。运用WEBGL技术实现BIM数据模型的在线预览及人机交互，安全问题巡查整改与风险源监控至智慧管理平台中。

采用24小时无死角视频监控，监测现场安全。利用VR技术，对劳务工人进行有效的现场安全体验教育，通过漫游场景，让劳务工人体会现场施工的各种风险，增强安全意识。

BIM技术在施工阶段的安全管理中主要通过模拟施工场地，结合进度合理规划布局施工现场，虚拟施工过程，检测施工过程中的坠落、碰撞等安全隐患，优化施工方案，结合模型进行可视化的施工动态安全管理。

由于九江第一人民医院新建综合大楼建设项目具有场地小、高度大、施工工艺复杂、工程量大、工期紧、交叉作业频繁等特点，安全管理工作面临较大的挑战。在施工过程中存在很多安全隐患，易诱发高层建筑施工安全事故。因此，基于本工程全程运用BIM施工，施工中BIM技术对施工安全管理的影响，可以发现基于危险源识别、动态施工模拟、安全检查、安全教育培训、施工安全计划的优化为主要流程的基于BIM的建筑施工安全管理模型能大大提高建筑施工安全管理的效率和质量，实现由被动管理向主动管理的转变，最终实现在建筑施工之前对安全事故的预警，最终降低安全事故发生的风险，提高高层建设项目的安全管理水平。

7 BIM+材料管理平台

准确的材料计划是材料管理的基本前提。开工前做一个整体性计划，可以以投标时施工图预算中汇总的材料用量为基础向企业的材料采购部门提出，作为今后备料的依据，现可根据BIM系统的模型建立来制定更加详细的材料计划。进入施工阶段，根据施工的进度，提出供料的月度计划。

BIM+材料管理平台，在BIM-4D施工模拟的基础上，编制整体、月度、周计划，控制材料的设计、采购与收发、使用的数量与时间，使材料的供应能够达到实时且供需平衡的标准，以确保工程依项目计划进行。其中包括材料的计划管理、采购管控、进场验收、自检与复检，储存与保管、领用与发放、使用的监督、回收及周转材料的现场管理，以及有毒有害材料的使用与回收。基于BIM综合管控云平台的信息集成，材料管理的目标是将合同范围内所有质量合格的材料适时、适量、适质、适地地提供给材料的使用者，以此来达到降低工程成本、保证工程进度，节能减排的目的。

8 BIM+竣工验收管理平台

8.1 竣工阶段BIM应用

竣工阶段是建设方向运维管理部门移交建筑产品的阶段，传统的项目竣工验收只能根据二维图纸对工程进行验收，具有局限性。而结合BIM技术对项目进行竣工验收，一方面可以结合模型对项目质量、造价、进度进行更好的验收和结算；另一方面可以建立竣工模型，为之后的建立运营、使用模型提供支撑。基于BIM的建设方项目管理团队除了向运维管理部门移交常规的竣工图纸外，还能提供一份信息完备的BIM竣工模型。本项目通过对BIM模型和现场情况进行校对的动态管理方式，确认修改项目的落实情况。实现了交叉比对，BIM模型与现实建筑的同步施工，保障了后期交付竣工模型的质量。

8.2 竣工结算

竣工结算是由施工单位造价管理部门编制，作为建设单位和施工单位核对和结算工程价款的依据，是医院造价管理员编制竣工决算的重要资料。在竣工结算过程中，通过BIM工程量分析，控制工程造价。通过构建桩基竣工模型，对九江第一人民医院新建综合大楼项目167根实际竣工的工程桩的桩号、桩长、桩标高信息及桩位偏差等主要信息进行了竣工核验与工程信息录入，以便后期查阅。同时运用算量软件对桩基工程进行了BIM模型算量，所获得的算量结果与投资监理提供的该标段桩基工程预算工程量进行了对比，误差在3%之内，结合该工程综合单价得出BIM工程造价为桩基工程竣工结算提供参考与支撑。

9 总结

BIM+智慧工地管理平台，主要是运用数字信息和人工管理等技术，从建筑的设计、施工、维护和运行等阶段，实现精细化管理，提高资源利用率，实现绿色节能，优化组织机构和管理模式，进而加强与业主、设计单位、监理单位和施工单位之间的协同施工，减少浪费，促进工程项目施工向着信息化、精细化、标准化和绿色化方向发展。