基于BIM 技术的工程机械设备协调调度管理研究

文/刘珊珊

BIM 技术可以打造出一种全新的信息模型，基于三维数据开展分析，从而优化工程的各项工作，对于工程机械设备管理与调度来说，该项技术就能够有效提高调度的可靠性和管理效率。本文通过分析BIM 技术应用在工程机械设备方面的特点，进一步分析了基于BIM 技术的施工机械设备协调调度运行与管理措施。

BIM 技术概念及其应用在工程机械设备方面的特点

BIM 技术具体是指建筑信息模型技术，该项技术融合了信息共享理念，并结合三维数字技术原理，促进工程建设项目中各项功能信息的数字化、可视化表达，BIM 技术所呈现出的内容有助于工程建设的各方面运行，为整个工程生命周期提供决策支持，其也是建筑领域技术从二维革命发展到多维的代表性技术，所构建的技术模型会整合并分析信息，促进有效管理。在工程技术的施工机械设备方面，也可运用BIM 技术，其主要是用于施工机械设备的综合性管理与科学调度，技术应用具体体现出以下几项特征。

一是信息的无障碍共享特征，施工机械设备的管理和调度往往需要人员间实现良好沟通交流，而在BIM 技术的作用下，其施工机械设备信息就可以实现无障碍共享，促进施工机械设备的协作管理，尤其是针对一些机械设备复杂、功能性要求较高的项目，若是采用传统技术实施管理，将会导致效率低下，甚至是拖延的施工进度，但BIM 技术本身就能够快捷反馈数据，不仅提高了施工机械设备管理效率，还能避免出现管理混乱问题，对管理决策实现优化。

二是可视化模拟特征，BIM 技术主要是能够对施工机械设备的运行进行可视化模拟，让工人掌握机械设备操控要点，及时识别实际操作中存在的安全隐患，进一步优化施工机械设备的调度计划与技术方案，提高其可靠性。该项技术也有助于施工机械设备技术交底的良好落实，保证工程整体质量。

三是灵活运用信息技术的特征，目前的施工机械设备管理要求随着时代发展也出现了很多变化，因而开始运用BIM 技术来创新管理模式，而该项技术本身就是结合了信息化技术，其也能够灵活运用数据分析技术、网络技术等，促进机械设备管理运行的云平台搭建，促进施工机械设备数据库的形成，完善相关管理的信息化系统，保证机械设备高质量运行使用。

传统工程机械设备运维管理的弊端

设备与其信息相互割裂

建筑设备的信息存在一定的独立性、分散性，主要体现在以下两个方面。一方面，繁杂的参与方与独立的信息给管理人员带来了极大不便。在设计、绘制图纸时，各方面的参与者以及不同专业的工作人员是分开的、独立的，使得最终的信息没有形成一个整体。同时由于各参与方不同以及各专业的独立工作，管理人员要对所有的图纸和资料进行查找统计，这个过程相当繁琐。工作人员若想对设备信息进行系统的了解，则必须统计各个部门的信息，而这样很容易出现信息不全的情况，使得信息无法得到有效完整的传递。另一方面，由于信息存储的形式不同，管理人员需要比对不同的文件、图纸、操作流程以及维修记录等各方面的资料。这种做法不仅效率低下，还很有可能出现错误、遗漏之处，若管理对象是大型建筑则更有可能出现检查不全的问题。此外，当图纸出现错误需要修改或者是图纸发生变动时，管理人员就会面对非常复杂的局面，比如信息的散乱，哪怕是同一套图纸中的信息也缺乏完全的相关性，在进行修改工作时会出现大量信息重复的现象，造成资源的浪费，使得工作效率极低，严重时还会延误预定的工期。

设备运维信息的真实性难以保证

设备的运营以及维护信息要由负责人进行登记，而记录形式多是电子表格或是纸质文档，这种形式使得相关人员获得了极大的自主权。一旦这些数据被安全负责人修改，就会极大地降低运营与维护的准确性。不仅如此，在进行责任追究时也很难获取直接证据，故追求责任十分困难，很难保证设备运营的安全性。运维人员在巡检大型建筑时，管理人员很难准确地把握工作人员的动态，这对管理工作带来了很大的挑战。此外，运维人员还要将实地记录的检查信息交给运营及管理中心以便录入计算机，保存为电子版。但这种方式费时费力，一旦发生紧急事件还会导致信息传递出现延误。

二维图形信息难以理解

目前，管理人员在进行设备管理时多选择AutoCAD 来绘制图纸，使其以二维的方式呈现。当建筑投入运营后，这些二维资料就成了管理建筑设备信息的所有材料，而这种方法会对纸质材料、文档等有着过度的依赖。同时二维图形具有一定的专业性，所以工作人员必须掌握一定数量的基础专业知识，还要在读懂二维图形后将二维空间转化为三维空间，这个过程要在脑海中进行模拟，十分复杂又浪费时间。

查询信息时需要翻阅大堆的资料和图纸

管理人员想要查阅某些相关信息，必须从浩如烟海的图纸中进行翻阅，而且还不能完全保证信息的完整性，整个实践过程也十分繁琐。如果某一图纸中的某一对象需要使用多个图表来进行描写，那么一旦发现某张图纸出现错误，就需要改动多幅图画。这种信息的不完整以及图纸的复杂性给设备维护带来了很大困难， 导致设备不能得到及时有效的维护。这样一来维护质量就会下降，造成时间与人力资源的浪费，从而导致设备的管理效率低下。

基于BIM 技术在工程机械设备协调调度管理中的应用

建筑设备可视化管理模型

BIM 技术是一种更加直观的模型，其可以用3D 的形式来表述设备的相关信息。BIM 技术的应用对建筑设备的管理十分有利，能够极大地提升管理效率。此外，其还为与项目设备管理相关的参与人员提供了一个共享平台，这个平台可以输入、查询、更新或修改设备信息。可利用BIM 软件（如Revit）建立建筑及建筑设备3D 模型，将设备各方面的信息输入这个系统中，从而对信息进行智能化统计，这样一个拥有完备信息的BIM 模型就建立起来了。通过这个模型，这些信息从二维平面变成了三维空间，让人更能从视觉角度了解信息。不仅如此，该模型还可以对设备进行定位，虽然这个定位是虚拟的，但其准确度较高。在虚拟空间里，可以用不同的颜色或者符号来对设备的不同信息进行示意。这种模型让数据直观化，给管理层的决策提供了相当充足完备的数据。这样管理人员在管理设备时，就可以更好地给出处置意见。

建筑设备信息可视化表达

建筑设备信息可视化表达主要通过颜色的区别或是图标的不同来表示。在运维状态上可以用颜色A 来表示正常运行，而如果设备发生故障时，则会用颜色B 来表示，一旦机器需要维修，则可以用颜色C 来表示，给使用者以提醒，当设备报废后，还可以将其显示颜色设置为D。在成本的控制上有三种，分别是收大于支、收支平衡以及支大于收。针对这三种状态，可以选择不同的颜色来对管理人员进行提醒，以防出现成本超支的情况。另外，合同的纠纷共分为有无两种情况，可以使用图标来区分。最后是处置决策的可视化。在设备的管理中，需要管理人员运用各种各样的处置方法，不同的处置方法也可以用不同的颜色加以表示，包括修理、更新、报废等。

建筑设备信息快速查询及统计

在运用BIM 技术进行统计时，可以整理出该模型涵盖的与建筑设备相关的全部信息。此外，还可根据管理需要来对所需信息进行有效选择，只选择需要查询或统计的设备信息，然后用Excel 表格导出有效数据，不同部门的工作人员可根据不同的信息类型分别导出设备在不同状态下的信息图表。BIM 技术可以对所有参与方的信息进行统计整合，让管理人员实时、有效地掌握或查找设备的信息，可以说BIM 技术的应用为管理人员提供了一个十分便捷的信息共享平台。

建筑设备管理

第一，设备变动管理。设备变动管理包括设备移装、调拨、停用、报废等，这些分支所包含的内容有共性也有差异性。共性是指所有部分都有设备名称和编定的序号。设备移装与调拨和设备报废的共同点在于三者都需要设立相关部门，而移装包括出、入两个部门，并要有转入前的设备状况，调拨则要有调拨的原因和价格。此外，设备调拨与设备的报废都要有具体原因，也要获得相关部门的审批同意。第二，备品备件管理。所有的设备构造都十分复杂，需要许多个零件来组装。如果一个企业没有备件只有设备，则绝对不能满足持久的生产需要，所以备件管理在设备管理中也起着关键性作用。备件管理主要包括备件材料的计划、采购与使用进度。

基于BIM 技术的工程机械设备协调调度管理体系构建

在施工机械设备协调调度过程中运用BIM 技术，可以提供一种更为高效的调度方法，基于BIM 技术的模型构建功能，促进建筑信息模型中施工机械设备的信息可视化呈现，再进行针对性调度处理，解决实际问题，完善相关调度体系，为工程施工推进奠定良好基础，而融合了BIM 技术的施工机械设备协调调度实现主要包括以下几个步骤。

对施工机械设备调度信息进行采集

要想实现建筑施工机械设备的有效调度，就要进一步明晰其相关调度信息，因此需结合整体施工机械设备系统的综合调度特点来开展信息采集工作。在施工时，相关机械设备都会根据现场作业要求与设计进度条件对具体区域实施布置，一般较大的施工机械设备都会提前运送到指定区域位置安装好，如施工电梯、塔吊等大型设备，再依据实际施工中的协作状态初步采集其机械调度的特征信息。具体围绕以下几个方面。

一是采集多空间的异地调度信息，在实际建筑施工过程中，许多机械设备需要进行构件安装，因此，会先将施工机械设备的架构运送到施工现场设计地点，随后安排专业技术人员组织安装对应构件，因而施工机械设备调度时也会关注这类构件安装设备的情况，需采集构件在多空间异地实施调度的相关信息。二是明确空间调度性质的差异性，以往施工机械设备调度工作中，机械设备的种类不多，但随着建筑施工技术的逐渐发展，目前需调度的机械设备类型越来越多，且实施调度的施工区域涉及数量颇多，每个施工空间的性质都不相同，因此要考虑空间性质差异性给施工机械设备调度带来的影响，需对其性质信息加强收集。三是考虑机械设备调度时的时间空间差点差异性，在施工各空间中的机械设备往往存在相互约束的关系，因而也会导致特殊施工环节机械设备时间点存在差异信息，具体要依据这些信息的采集并基于现场实际情况开始施工机械设备调度工作。四是施工现场的各项环节存在协作关系，因而现场机械设备的资源也处于动态变化状态，需进行信息采集并统一实现调度。五是由于施工机械设备调度具有鲁棒性特点，因而各机械设备实际使用过程中，会受到外部许多不确定因素影响，对运行产生一定性质，因而来战施工机械设备调度时，也要充分考虑这些不确定因素的干扰，对抗干扰调度信息进行采集，优化调整机械设备调度的计划。六是当前施工中还好对机械设备采用结合调度手段，但这种方式下不同机械设备结合调度的成本和时间也不相同，为了保证调度的可靠性，还需提前对机械结合调度信息实施采集。

搭建精细化的施工机械设备调度体系

为了保证建筑施工过程中，机械设备的协调调度更为精准，可以基于采集到的信息并结合使用BIM 技术来搭建精细化施工机械设备调度体系，其基本原理结构如图1 所示。具体做法是先运用BIM 技术来构建施工机械设备三维立体数字化模型，在模型中融入采集信息，设计机械设备的信息共享。为了促进体系的完备性体现，本次研究决定基于施工现场机械设备拟合的3D 拓扑关系，探析模型中一些关键信息之间的关联，使机械设备的调度精细化、精准化提高。

由上图可知，此次构建的精细化调度体系是从施工机械运行管理出发，再基于机械设备本身的使用责任和规范要求制定调度管理计划。该项体系能够有助于提改施工机械设备调度效果，避免耗费过多调度资源与时间，也能够促进施工效率的提升。实施调度时，会基于项目建设参与单位信息搭建出信息共享机制，促进施工方案和效果之间的拟合，而施工机械设备协调调度工作中BIM 技术应用带来了信息化特点，使调度过程可视化呈现，让施工机械设备的使用者获得更为精准可靠数据，促进规范使用并提高机械设备利用价值。

设计机械设备协调调度的决策平台

在施工机械设备协调调度的过程中，可以利用BIM 技术设计协调调度的决策平台。在过去的施工机械设备协调调度当中，其决策结果一般会受到人员主观因素的强烈影响，因而也容易产生不合理调度现象，而在BIM 技术应用之后，具体调度决策设计会依据工程概况与机械设备实际使用情况，避免人工决策导致误差出现。相关平台设计还会以分布式服务系统为基础（DSS)，同时具备了数据库结构、人机交互模块以及数据管理模块。在这种DSS 调度决策平台中，可以针对施工过程各种机械设备调度问题实施求解，也能够避免个人对调度决策产生过强控制效力，该平台的人机交互功能较为友好，具有特定交互接口，为调度决策人员提供更为准确的数据信息，也能对决策过程产生一定干预作用。另外，平台也结合了AI 技术，将推理逻辑和数值运算有效结合，促进施工机械设备调度决策水平的提升，保证决策方案中融合更为先进的决策知识，依托于该平台运行的调度效果提升，可以进一步实施模块化设计，也就是将平台中的功能划分为不同模块，后续调试和维护也会更加方便，使决策效率更高。

综上所述，工程机械设备的调度与管理工作中，若有效运用BIM 技术，将会提高施工机械设备综合运用水平，为对应工程推进提供技术保障。由本文分析可知，基于BIM 技术的施工机械设备协调调度实现的步骤主要包括：对施工机械设备调度信息进行采集、搭建精细化的施工机械设备调度体系、设计机械设备协调调度的决策平台。