BIM技术在建设和运维阶段的拓展服务研究

张国真，梁江滨

（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司 广州 510500）

0 引言

通过BIM 技术实现数字化建造，利用大数据资源，在计算机模拟中建立虚拟建筑，把建造全过程借助计算机完整模拟，目前在工程设计、施工等阶段进行广泛的应用，为建设行业发挥了至关重要的作用［1］。BIM 技术为项目管理提供了经济合理的解决方案，运用完善的信息模型，将建设项目全生命期不同阶段的数据和资源连接起来，为建设项目各参建方提供一个集成的管理和协作环境，实现项目全过程的全面管理，使项目建设的投资效益最大化。正因如此，BIM技术自诞生以来，得到了迅猛的发展，提升工程建设和设计的有效性。但是，BIM 技术除了应用于常规的建筑工程设计和施工领域外，还可以在工程检测、监测领域内得以广泛推广，如图1 所示，在新的建筑领域内可以进一步应用。

图1 BIM技术在全生命期内应用方向Fig.1 Application Direction of BIM Technology in the Whole Life Cycle

1 BIM技术发展现状

众所周知，BIM 技术出现的使命，是使工程信息高度集成于BIM 模型里面，运用BIM 模型参与业主方的决策、参与设计、施工、监理各方的工作管理，成为工程建设里面的核心数据［2］，由于各种原因，目前BIM技术全面落地应用还存在一定的技术障碍，BIM 模型能如蓝图一样流转到项目各阶段应用的项目很少，甚至出现同一阶段因为不同专业而出现不同的模型。由于交付要求和传统技术影响较深，BIM 技术的应用并不是特别规范，出现设计、施工、运维不同阶段各自的不同软件版本的模型，无法实现设计、施工、运营信息的一致性，也不符合BIM 技术应用的初衷。目前各阶段应用包含了可视化、技术分析、模型维护更新、三维出图等常规应用，但还缺乏一些关键的信息，如检测和监测数据、项目物联信息等重要信息；特别是检测和监测数据，在项目运营阶段，此信息将为项目的正常运营提供关键的数据支撑［3］，如图2所示。

图2 建设期BIM模型应包含的信息Fig.2 Information That BIM Model Should Contain during Construction Period

2 项目管理的需求

在建设过程中，项目还有一个关键的信息，是在目前的BIM 应用中尚未普及的，那就是基于BIM 的检测监测数据应用。在目前的BIM 技术管理中，检测监测数据尚未纳入到BIM 模型当中，因此在项目过程验收中缺乏检测监测数据的关键信息，在目前的大多数项目过程验收中，检测监测的验收依然不在项目信息化管理的流程中，在项目建设过程中造成不必要的工期浪费［5］。

目前BIM 技术深入到项目管理当中，但如此重要的过程信息却没有参与BIM 模型管理，使得BIM 技术应用难以全面推广到项目管理当中。因此在项目管理当中，如果能够把检测监测信息很好地融入到BIM模型当中，在项目的过程验收中将会起到非常大的作用。把检测工作信息、方案信息以及监测和监测结果融进模型中，结合项目进度管理应用，能做到提前规划、项目管理信息高度集成，为项目整体进度赢得更好的时间工期，如图3所示。

图3 建设期BIM管理需求Fig.3 BIM Management Requirements in Construction Period

3 项目运营管理需求

在项目的运营过程中，对检测监测数据的要求非常高，特别是在城市社区旧改的过程中，项目的检测和监测结果将为项目的改造提供数据支撑［6］，为项目改造方案提供重要依据，在桥梁的运营过程中，检测数据将为项目的运营单位提供维修管养的决策依据，检测和监测数据数据非常重要。如果项目数据能结合BIM技术等信息化管理平台更高效应用，将会为项目安全运营以及检修决策提供更便捷的服务。项目信息的及时反馈也会为项目的安全运营带来巨大帮助。

例如在路桥的运营过程中，需要定期完成检测监测数据的数据收集、分析和存档管理。房屋建筑使用到一定期限后，也要定期对建筑进行一次检测和监测，保障建筑物安全使用。因此在运营过程中，这些信息如果能够统一到项目管理平台或者是运营管理平台，将会为项目的运营管理提供更好、更便捷的管理提供帮助。

例如市政交通，市政路桥的使用频率非常高，因此对项目的正常运作要求也极高，检测信息能够及时反馈到平台当中，出现异常能够及时报警反馈，路桥的运营就更有安全保障，也会更便捷地为运营管理单位人员提供更直观有效的数据检测结果［7］。

检测信息在运营过程中的需求更加明确，并且随着信息化的不断普及，项目的运营管理过程中，也将会随着BIM技术的发展得到进一步的深入拓展应用。

4 建设期基于BIM 模型的检测方案、验收方案等设想

4.1 检测和监测工作在项目中的重要性

项目的检测监测结果管理贯穿于项目全生命期，在项目的建设期中，项目的地基基础、梁、板、柱等建筑构件检测和监测中；在项目中的建筑材料、预制构件也需要各种检测证明；临时设施的建筑电梯、脚手架、塔吊等，都离不开检测和监测的工序。但是不同的部位检测和监测一般由不同的单位完成，甚至一个构件存在多家单位的检测信息，如钢管混凝土柱的检测，钢管柱需要做一次钢材检测，混凝土需要做一次检测，而且这两种检测还可能是由两家不同的单位完成的［8］，因此相关的工序和时间都要提前安排好。如此广泛的建筑检测结果却没能够在建筑的BIM 模型中体现，在项目建设过程的各种验收都是独立进行，因此工程监理在工程验收时，对同一种材料、同一个构件会进行多次的验收，其中一道工序就是检测或监测验收，验收资料是独立的检测或监测报告。

4.2 检测或监测工作方案与结果信息在BIM 模型中显示

基于BIM 的项目检测和监测工作方案，就是在检测工作开展之前可以做到自动提醒，根据施工方案中的检测和监测要求，提前做好检测或监测规划，并且把相关计划信息提前录入建筑构件中，设定提醒的时间，在提醒的同时把相关检测方案和相关检测单位的信息汇总，让相关的工程管理人员能够第一时间完成项目检测工作，避免出现工作交叉影响或者遗漏。方案的推送提高了检测工作的便捷性。

4.3 监测或检测结果跟随BIM模型至运维阶段

在检测结果出来后，设计一种能够运用三维技术直观表达的新方式，如构件状态显示，是否存在裂纹，裂纹的具体位置和大小，采取的后补维修方案等等，这些显示能够更加好地表达检测和监测结果，在基于BIM 模型管理工作时，也可以很快速地找到挂有监测信息的建筑构件，在后续竣工验收和项目运营阶段都会得到很好的帮助。

4.4 运营阶段检测和监测信息的应用

城市基础设施、公共建筑等是关系社会经济协调发展的重要工程。国家投入巨额资金发展基础设施，社会各界越来越重视这些设施的安全性和耐久性。由于老化、超载、设计、施工、维护管理不到位等原因，正在运营的大部分建筑都存在着各种轻、重的“病”，并且常年带着“病”运行，存在巨大的安全隐患［9］。如果不及时消除这些安全隐患，可能造成人员伤亡等事故，给社会和人民生命财产造成巨大损失。

运营阶段的检测和监测就是对结构进行实时监控的整体行为，诊断结构的损伤位置和损伤程度，评价被检测和监测对象的运行、可靠性、耐久性和承载能力，为建筑物（构筑物）的维修、养护决策提供依据和指导，确保建筑物（构筑物）的安全运营，如图4、图5所示。

图4 运营阶段管理需求Fig.4 Management Requirements in Operation Stage

4.5 基于BIM技术的检测和监测数据重要性

依托BIM 技术建立基于现代化的信息处理技术和管理手段，基于模型的检测和监测数据管理应用，有助于建立科学、规范、完善的建筑物数（构筑物）据采集、处理和决策体系，为建筑物（构筑物）保持良好的状态提供有力的保障，通过BIM+物联网等信心技术应用，更直观表达项目运营的健康程度，从而对建筑的实际状况做出准确判断和预测，为其养护、改造、维修方案的决策提供依据。

4.6 基于BIM技术的项目管理完整性

在目前应用BIM 技术的项目中，绝大多数的BIM模型都不包含检测和监测数据，因此在设计、施工等阶段项目管理时，检测和监测数据往往是单独呈现，在目前建筑信息化程度运用很普遍的前提下显得很落后，在项目管理过程中，对检测和监测数据的应用也非常普遍，如果能在信息化管理中结合BIM 模型使用，将为项目管理带来极大的便利，有利于项目精细化管理，使项目管理更加高效便捷［10］。

5 总结

工程检测和监测工作是项目很重要的一环，对于项目有举足轻重的影响，如果能把这些工作融进基于BIM 的项目管理中，会很大程度提高项目管理效率，减少不必要的重复工作，在项目验收时也能够把相关信息一直保留在模型中，为项目运营管理带来很大的便利。本文主要从项目检测监测数据在项目中的过程管理中展开研究，通过对项目过程中检测监测数据的应用和管理进行对比，把以往工程的检测监测数据管理存在不足的地方，与基于BIM 技术的检测监测数据应用与管理带来的明显优势进行对比，得出基于BIM 的检测和监测数据的管理将使得项目管理更加便捷高效。