智能建造与BIM 孪生交付在筑享云平台的运用

梁春玲

（广州华耀置业有限公司，广东 广州 510000）

我国非常关注数字孪生城市的建设，但当前，数字孪生城市的发展还处在起步阶段。BIM 技术是将数字孪生技术应用到建筑业中的一种新技术，也是一种极具价值的技术，为数字孪生城市的建设提供了必要的基础数据。BIM 孪生交付在筑享云平台中的应用，实质上就是将BIM 成果运用到了智能建造技术系统中。在经过漫长的磨合之后，科技必然会慢慢地对建筑业进行改变，不管是智能建造，还是BIM 孪生交付，在筑享云平台中的科学运用都将在一定程度上推动建筑行业的发展。

1 信息技术支持数字孪生体系构建

从总体上看，建筑行业的信息化技术包括：BIM、物联网、数据管理等[1]。

1.BIM 技术（BIM)：是一种建立在数字化基础上的全新的工程设计与管理技术，它是以计算机图形学、数字建模、三维可视化等为基础，对工程项目的各种信息进行提取、处理和表达，从而使项目各方参与者能够在三维场景中进行有效的协作和沟通[2]。BIM 技术的应用，改变了传统的工程建设模式，将建筑工程与其所处的环境紧密结合起来，最大限度地实现了各参与方之间的信息交流与共享，极大地提高了工程项目信息传递与决策管理效率。

2.物联网：是一种能够对工程及其周围环境进行全方位感知的技术，它的主要对象是工程中各种生产要素和周围环境，例如人、机、料、场等，由物联网技术所构成的感知系统是工程数字化的一个重要的数据源。

3.资料管理技术：是指运用计算机技术对工程信息进行存储、检索和处理，同时利用一定的手段和方法对工程资料进行分类、编码、存贮、传递等，并以数据文件的形式向有关用户提供工程信息，达到信息资源共享的目的。近年来，随着互联网技术的发展，建筑行业正面临着新的挑战，即如何将数字孪生技术运用于建筑行业，将其作为推动建筑行业数字化建设的核心力量。因此，构建“数字孪生”工程已经成为建筑行业发展的必然趋势。

伴随着BIM、物联网、数据管理等一系列信息技术在工程建设中的运用，使工程建设向数字化方向发展，并伴随着技术的发展，使工程建设的数字化程度不断提高，由此产生了与实际工程相对应的“数字孪生”工程。

2 数字孪生驱动的项目管理模式转变

2.1 数字孪生工程

项目管理在实质上并不直接开展工程产品的施工操作，它是以信息交互为手段，借助于一系列管理行为，促进工程产品的形成[3]。从资讯互动的角度来看，专案管理的工作可划分为资讯搜集、资讯加工与分析、资讯输出三大部分。在此基础上，以真实、完整的工程数据为基础，构建“数字孪生”工程模型，实现“数字孪生”模型下项目经理与项目经理之间的信息交流、管理协作，从而实现对工程模型的有效管理与控制。

建筑工程项目具有时间周期长、项目复杂度高的特点[4]，特别是超高层建筑，在建造过程中涉及结构、机电、装饰、幕墙等各专业的施工，因此在对工程项目进行管理时，需要建立起完整的模型体系，实现对工程项目进行全方位管理。

同时，项目管理工作也是一项复杂的系统工程，在此过程中需要进行大量的信息搜集与整理工作。在工程项目执行阶段，需要利用BIM、GIS 等信息化技术以及模型重构、数字孪生等技术手段对整个项目进行建模。而在施工过程中，需要对施工过程中的所有数据进行实时采集、存储与更新，以实现对整个建筑工程的数字化管理。

2.2 项目管理模式转变

由于“数字孪生”项目采用了数字化技术，将数据采集工作转移到了智能工地终端，因此，这一部分的工作被大大减少，项目管理服务更多地关注于数据的处理、分析和命令的发布，项目管理服务可以在项目现场（前台）或其它任何地方（后台）进行工作。

项目管理服务者将会被分成两类，一类是前台，另一类是后台，前台的工作重点是全面的管理和组织协调，其工作内容包括：项目的数据采集、组织协调、运作管理和紧急情况处理。后勤部经理比较注重业务技能与资料分析技能，其工作主要是对专案资料进行资料处理与分析，并提供相关的技术服务支援。

专家们聚集到“后台”，按照各自的分工，通过聚集的方式，促进了专家们的信息交流，知识分享，经验交流（知识外溢），还有专业知识和技能的提升，提高了专家们的问题解决效率和管理服务的质量，促进了项目的标准化、标准化管理的实施。

“小前端，大后台”的工程管理服务系统，将企业的数据与知识资源进行整合，构成企业的工程管理中心，并将其演化为企业的工程管理服务“智慧大脑”，利用数字技术，实现对企业工程项目的统一处理与分析，实现对企业工程项目的远程高效处理，为企业提供规范、高效、科学的管理与服务，从而形成企业的核心竞争能力。

3 利用BIM 技术优化资源配置及进度的控制

通过BIM 技术，可以实现三维可视化，并且利用模型可以进行多角度、多层次的碰撞检测，包括碰撞检查、4D 施工模拟、施工进度模拟、材料用量模拟等，通过对各专业模型的碰撞检测，及时发现设计图纸中的问题并提出改进意见。通过对模型进行优化调整，可以解决施工中的各种问题，并有效地保证工期和质量，为项目建设提供了有力的技术保障。

对于超高层项目而言，施工场地面积大、地下结构复杂、机械设备多，对项目资源配置和进度控制提出了更高要求[5]。例如，场地中包含大量的电缆管线，这就需要通过BIM 技术将各专业管线布置在现场平面图上进行展示。针对项目场地狭小且周边环境复杂的特点，在项目管理中应合理运用BIM技术进行场地优化。

4 项目应用情况

广州树根互联项目（以下简称“树根互联项目”），位于广州市琶洲西区，总建筑面积为19.8 万平方米，由中建五局三公司承建。质量要求：鲁班奖，钢结构金奖；绿色目标：绿色建筑三星级，本项目基于“筑享云”平台，进行全流程数字化管理智能建造，被评为2022年广州市智能建造观摩工地。

筑享云平台在项目的智能化建造中起到了关键作用，通过平台进行项目设计及施工策划、计划管理、数字工地智能化施工、一件一码孪生交付及数据化运营。

4.1 智能建造在筑享云平台的运用

建设行业要实现高质量发展，必须实施信息化。筑享云”建筑产业互联网平台（以下简称“平台”）借助工业互联网、物联网、卫星导航定位、数字孪生、云计算、大数据分析应用等技术，发挥软硬件的组合优势，以实际应用场景为落脚点，对业主方、总包方、建筑设计院、构件工厂、施工单位等参与方精准赋能，打造了项目“全周期、全角色、全要素”的在线协同平台，为智能建造提供数字化整体解决方案。

4.2 智能建造在项目机电中的运用

树根互联全国总部三一集团华南总部项目机电样板，在前期阶段通过筑享云平台进行招标采购，在设计阶段中运用三维软件进行深化出图，模型轻量化至筑享云闭幕孪生交付平台，基于模型实现专项施工方案的薄弱环节、施工重难点部位和关键工序的反复模拟推敲，落实各专业的施工交底工作。

机电样板材料从搬运，除锈，切断，冲孔，刷漆，全加工阶段精细管理，保证机电成品的质量输出，极大地提升样板间的施工效率。

施工过程中，管理人员通过筑享云可视化模型，将机电安装复杂部位以更直观的形式进行演示，从而提高了沟通效率，现场巡检过程中发现的质量及安全问题，皆通过筑享云质量管理平台上传问题照片，并指定责任人及回复时间，确保问题的整改闭环。

机电安装后期，通过闭幕孪生交付模型，与现场机电排布及参数情况进行数据比对分析，及时对施工情况进行动态纠偏，确保机电样板高质量高品质落地。

广州项目地下室机电样板严格按照集团要求执行评审工作，以“样板先行”促“质量提升”，推进项目又好又快建设，匠心追求，精益求精，力争成为广州标杆项目。

4.3 智能建造在项目钢结构中的运用

钢结构预制构件，前期设计阶段通过Tekla 深化设计上平台，结合自带插件生产BOM 清单，导出设计数据，驱动工程生产，实现BIM 孪生交付；生产阶段，运用PCM 生产数据大屏进行数据驱动生产，并结合要货计划、运输管理模块，实现全生命周期的生产管理。

4.4 智能建造在项目施工中的运用

4.4.1 智慧监管系统

严格使用广州住建智慧监管系统开展视频监控、见证取样、扬尘监测、实名制管理等工作。

4.4.2 智能管理平台

使用中建协同平台、云筑网等工具完成在线多方协同管理、电子商务采购等工作。

使用三一集团PCteam 管理平台实现项目进度的模拟、管控和质量安全问题的在线整改回复。钢结构构件生产、运输、安装实时掌控（一件一码），平台下发整改通知单，上传回复单。

4.4.3 智慧工地系统

将施工过程中涉及的人、机、料、法、环等要素进行实时、动态采集，实现工地管理信息化、智能化。

在工地门口设置人脸机、测温筛查一体机以及AI识别摄像头对进场工人进行考勤、测温，自动识别是否正确佩戴安全帽、穿戴反光衣，并上传到系统，让管理员及时掌握工人动态的安全行为。使用智能安全帽进行现场巡检，拍摄工地视频，并通过无线通讯与平台进行联动，实现视频远程巡查，可视化管理。

4.5 视频监控、喷淋联动、VR 体验

施工现场设置视频监控，将现场围墙喷淋或雾炮机与平台联动，远程操控，既环保又节能。现场搭建VR 安全体验室，让作业人员模拟亲身经历安全事故发生过程，切身感受安全的重要性。

4.5.1 起重机械监控、吊钩可视化、智能广播

安装起重机械监控系统，实时监控塔吊力矩、载重、幅度、高度、回转角度、塔身倾斜等安全参数；并对群塔作业防碰撞进行分级报警。

在塔吊吊钩上安装摄像头实时监控吊钩高度和变幅避免盲勾等现象。

在主要通道处安装语音广播，通过平台或APP 向广播发送语音信息，循环播报安全警示提醒，提高工人安全意识。

4.5.2 危大工程智能监测

高支模变形监测：根据施工方案在现场布设变形监测点位，实时监测模架在混凝土浇筑过程中发生的变形，并通过监测设备将数据上传至电脑统一整理并上传至住建系统。使用安全培训打印一体机进一步做好入场培训、安全技术交底、班前培训等工作。

4.6 项目施工BIM 技术应用

建模发现图纸问题、解决施工难点，根据设计图纸运用BIM、TEKLA 等软件建立各专业模型，更直观地反映设计问题及施工难点。

施工模拟，根据项目进度计划，模拟动臂塔吊与爬模的爬升，动态调整技术间歇时间以及流水步距，保证不会因一方爬升过快导致技术间歇时间拉长而影响工期。

深化设计，利用BIM 技术进行钢结构、幕墙等复杂节点的深化设计。

碰撞检查、方案交底，建立建筑、结构、设备、水电等各专业BIM 模型，在施工前进行碰撞检查，优化施工，进行施工方案交底。

4.7 智能化三维扫描技术

通过技术融合将BIM 信息化模型与逆向工程结合，利用精度达0.5mm 的工业级Trimble TX8 三维激光扫描仪，对实际钢构件的大小、位置、形状等情况，布设好各测站位置，规划扫描站数和需要测量的特征数据，确保获取的数据齐全、完整和可用。通过对扫描模型的测量实现构件测量；在工件周围架设扫描站点采集数据，采用自提目标配准方法，自动计算整体拼接误差，判断是否满足工件的数据精度要求。

5 结论

随着建筑行业发展模式转变，建筑企业对于施工技术要求越来越高，要求施工企业具有更多更高的科技含量。本文针对智能建造和BIM 技术在超高层项目管理中的应用提出了相应的解决方案，并通过具体案例来进行论证说明。在未来的研究中，还需要进一步深入研究如何将二者有机结合起来发挥更大作用，进一步提高超高层项目管理效率和水平。