基于 BIM+智慧工地精细化项目管理决策平台的研究与应用

沈夏磊

（千易建设集团有限公司，福建 厦门 361000）

0 引言

近年来，智慧建造［1］技术在工程建设领域得到了较快的发展，取得良好的成效，智慧建造技术在工程建设全过程质量控制的作用日益突显，它利用数字设备和信息管理系统，通过互联网信息技术处理工程数据，从而实现项目智慧管控。

1 工程概况

1.1 项目概况

新罗区中医院 A 地块项目位于福建省龙岩市新罗区未来城片区，总建筑面积为 81 128 m2，系福建省重点民生保障项目，是福建省首个创建国家优质工程全过程质量控制咨询的项目，获得了福建省建筑行业的高度关注。

1.2 项目管理重难点

1）工期紧，场地小，质量安全标准高，建筑结构造型复杂，施工精度要求高。

2）基坑周边环境复杂，基础筏板大体积混凝土施工难度大。

3）装配构件规格复杂、数量多、拆分细，施工难度大。

4）功能全，分包多，专业性强，精密设备与管线错综复杂。

5）专业材料及设备品种多、数量大，管控难度大、协调难度大。

2 智慧管理体系研究

2.1 项目需求研究

项目建设过程中，围绕人、机、料、法、环、测等关键要素会产生的庞大数据库，这需要建立起集智能采集信息、科学分析数据、高效协同管理、智能测评的一体化信息管理可视化［2］平台为项目决策提供依据，通过智能化让项目效益、效率双提升，让工地管理更高效，打造一个基于 BIM+智慧工地精细化管理的决策平台。经策划，本项目需要从数字工地、人员管理、材料管理、机械设备管理、环境管理、质量管理、安全管理、BIM 技术管理、智慧党建等九大模块来提升管理质量，建立起包含全业务场景、项目全员参与的智慧工地信息化决策平台，用智能化实现项目的高效管控，推动精细化项目管理的发展。

2.2 BIM+智慧工地管理体系平台研究

为了实现项目的建设目标，本项目以 IoT、BIM、大数据、AI 等核心为技术，与软件公司共同开展基于 BIM+智慧工地的数据决策平台研究与应用，建立起以 1 个平台、3 大管理中心、3 大技术中心、9 大模块、3 端应用的系统架构，实现对施工数据的实时采集，对施工风险进行辨别、归类与分析，为项目提供科学的解决方案来辅助项目决策，创建一个能为项目提供生产提效、成本节约、风险可控的 BIM+智慧工地平台，如图1 所示。

图1 BIM+智慧工地数据决策平台

3 项目管理决策平台应用

3.1 数字工地

系统搭建起数据可视化看板如图2 所示，通过 BIM 模型联动整个项目的生产要素，整体呈现工地各要素的状态和关键数据，对劳务、进度、质量、安全相关核心数据进行多维度的提取分析，建立起可视化的项目管理大脑。在满足项目日常业务管理的同时，也能直观了解到项目上发生的预警情况，大幅度提升了管理效率。

图2 数字可视化看板

3.2 人员管理

基于项目人员数量多、管理难度大的特点，系统搭建的劳务管理系统如图3 所示，对现场人员进行实名制智能判别，利用速登宝和培训宝等手持设备、闸机+人脸识别设备实现人员的快速进场和考勤自动记录功能，识别劳务潜在风险，时刻掌握登记在场和疫情防控等相关信息，大幅提高了管理效率，保障了信息准确性，同时人员进场及考勤信息自动同步至政府信息平台，满足政府对项目的监管要求。

图3 劳务管理系统

本项目目前累计进场 3 000 余人，出勤数据 12 万余条，平均出勤率 75 %，这些数据仅需 0.5 h 即可完成统计，大大优化入场流程，节约了两个管理人员的工作量，对劳务人员信息资料进行了有效整合和系统化管理，为后期企业建立风险预警中心提供了指引。

3.3 材料管理

项目安装的智慧物料系统如图4 所示，要求大宗主材车过磅，借助 AI 自动识别和红外对射等先进技术快速识别钢筋数量，将车辆进出场重量进行自动计算，对进场材料的实际重量与运单重量进行对比分析，对供应商的供货偏差进行分析，为项目结算提供有效的依据，可节约大量的人力和物力。

图4 智慧物料系统

运用 AI 人工智能技术后，在结构施工期间，混凝土工程杜绝了搅拌站亏方、虚假小票、罐车带灰出场等现象，减少至少 2 % 的浪费，节约混凝土约 1 000 m3，节省约 40 万元；钢筋工程的钢筋识别准确率达到 99 %，可自动计算钢筋理重和上传点数结果及照片，实现可视化监管。与验收环节结合，通过称重、点数交叉验证，提升了项目物料验收效率、堵塞漏洞、规避风险。通过智慧物料+智能点跟技术，相较于传统的物资验收工作，项目整体物资验收人员节省 50 %，验收效率提升 70 %，如图5 所示。

图5 智能点跟识别

3.4 机械设备管理

塔机监测系统（见图6）通过安装的传感器、摄像头等末端设备，将数据实时传输至平台，系统以数字化显示现场塔机的幅度、高度、重量、倾角等运行数据，可实时预警塔机操作过程中发生不安全行为，运行记录和报警信息实时上传到智慧工地系统，便于远程监管和信息留存。系统通过对塔机运行记录进行自动分析，辅助项目进行塔司工作强度判别、设备维修保养期限判别，精准统计每台塔吊的工效，同时根据塔吊利用率可以形成数据资产，辅助塔吊布设工作，从而将塔吊管理从传统的经验管理提升到基于数据的精确决策。

图6 塔机设备管理系统

项目结构施工期间，由于塔吊每天的吊次都能够精准统计如图7 所示，有力提升了吊装效率，加快了施工进度，据统计，项目塔吊从合同约定的 10 个月使用期压缩到了 9 个月，节省了 1 个月，按照 9 万元/月的租金计算，4 台塔吊共计节约 36 万元。

图7 塔机设备管理系统

3.5 环境管理

为践行绿色施工的目标，项目建立了环境监测系统，通过部署环境监测设备对项目所在地的环境进行实时监测，当扬尘指标超过标准值，自动开启智能喷淋系统环保除尘。另外，根据环境监测及天气情况给出的施工建议，可实现台风、暴雨、高温等极端天气时的风险规避。

3.6 质量管理

质检员可通过手机 APP 应用如图8 所示，将质量问题和整改要求信息上传至云空间，系统自动推送给整改相关人进行改正，结果再通过系统的云空间传递给相关方完成整改。在推动系统应用后，相对于传统的检查方式，本项目的质量问题的处置效率提升了 80 %，近三个月项目质量隐患及时整改率达到 80 %，总整改率达到 100 %。

图8 质量管理手机 APP 应用

另外，项目通过智能靠尺、智能回弹仪等硬件工具，辅助项目质量管理人员执行实测实量工作，数据通过蓝牙连接至移动端设备，自动采集实测实量数据如图9 所示，原本需要两个人一人测量一人记录的实测实量检查过程，现在借助硬件工具只需要一个人即可完成，大大提升质量检查效率。

图9 质量智慧管理系统

3.7 安全管理

项目搭建的视频监控+AI 智能识别系统+手机 APP如图10 所示，可结合 AI 智能算法，对人员的不安全行为自动进行抓拍，智能监测分析人员聚集、安全帽、反光衣穿戴等情况，24 h 监控工地安全文明施工，实现全覆盖监控，对于出现的安全问题联动安全系统自动生成预警和整改通知，实现智能化管理。

图10 人工智能识别系统

根据危险源辨识的情况，平台建立起外墙脚手架、大型机械设备等危大工程现场监测系统如图11 所示，采用高灵敏传感器收集数据，将超过预警阈值的动作、行为回传至管理系统，在人为检查之前就借助智能硬件手段实现设备自检，实现安全管理的工作前移，降低了项目的安全管控风险。

图11 无线智能监测系统

在推动系统应用后，增加了安全管理的办法，整体强化了现场的安全管控，使得本项目安全问题的处置效率提升了 80 %，近三个月项目安全隐患及时整改率达到 90 %，总整改率达到 100 %，安全隐患呈整体下降趋势如图12 所示。

图12 安全隐患统计

3.8 BIM 技术管理

1）进度优化。系统搭建 BIM 指挥中心如图13 所示，通过将 BIM 模型与施工进度计划进行关联，分析与优化各专业的协同施工安排，展示项目当前的形象进度。

图13 BIM 指挥中心

2）突出 BIM 在解决施工重、难点的作用。将施工过程质量、安全的关键工序、关键节点和模型建立关联，配合多视角、多专业组和视点图片的协同，消除了主观判断带来的信息不对称，实现虚拟建造与实体施工效果的双一至，在施工实现可视化的 BIM 虚拟建造。

3）强化 BIM 技术在技术交底中的作用。推动工程三维可视化交底工作，实现一揽子技术交底作法，并使用微信二维码、手机 APP 等网络工具来提升技术交底的效果，增强工人对设计的理解，减少返工率，要求施工一步执行到位，让管理者省心，大大提升了质量安全技术交底的效能。

4）优化项目审批程序。项目所有的审批可在系统上实现，审批意见及时反馈并实时调整方案，审批结果可在施工的三级技术交底中，落实到具体的操作层，指导现场施工。

在推动系统应用后，加强了技术交底的有效性，减少返工率，项目的工作效率提升了 50 %，实现了虚拟建造与实体施工效果的双一至。

3.9 智慧党建

建立智慧党建模块如图14 所示，管理项目部及企业党员党课学习及党建活动情况，方便项目部党支部及党务专员对党务工作进行管理及宣传，展示项目党员的精神面貌和工作风采。

图14 智慧党建系统

4 价值效益

4.1 经济效益

通过以上九大模块的应用，本项目整体实现成本节约 108 万元如表1 所示，管理效率提升近 70 % 如图15 所示，质量安全管理处于受控状态。

表1 经济效益

图15 应用系统效率提升对比

4.2 管理效益

建设过程中产生的大量数据，系统自动进行汇总、分析和提炼，为项目提供科学的解决方案来项目辅助决策，大大提高管理效能。

4.3 数据资产效益

项目的关键数据在收集后，自动同步与质量安全模块的标准库进行分析和比对，结果生成可复用、可溯源的数据资产和数据标准，建立起一套高价值的标准化 BIM+智慧工地精细化项目管理决策部署方案，可为后续项目提供宝贵的参考依据。

4.4 人才梯队建设效益

通过智慧工地试点项目的建设，可形成一只具备 BIM+智慧工地策划、部署实施、培训指导、应用推动、总结汇报的专业化团队，同时能够将管理方法推广至其他项目，并形成一批具备信息化、标准化、规范化管理能力的专业项目管理团队。

4.5 品牌及社会效益

本项目获得了福建省住建行业的高度关注，多次举办了省、市级全过程质量咨询项目观摩活动，基于 BIM+智慧工地精细化项目管理决策平台获得了各方的认可，提升了企业形象。

5 结语

通过对数字工地、人员管理、材料管理、机械设备管理、环境管理、质量管理、安全管理、BIM 技术管理、智慧党建等九大模块的项目精细管理设置，可建立起以BIM为核心的，包含全业务场景、项目全员参与的智慧工地信息化精细管理决策平台，用智能化实现项目的高效管控，从而推动精细化项目管理的进一步发展。Q