BIM技术在施工阶段的应用研究


     BIM技术在项目施工阶段的应 摘 要 随着国家经济迅速崛起、科技水平提升,城市对建筑的外型、功能等的要求越发严苛,致使城市建筑建设工程中的信息量增大,施工难度增高。BIM技术能将工程信息基于信息平台集中处理,同时通过其模拟性优化工程施工。因此,工程施工阶段新技术BIM的应用成为必然。 本文将BIM技术的特点作为研究基础,分析工程施工阶段对新技术的应用需求,将研究目标着眼于BIM技术应用和施工阶段结合。从BIM的应用意义、协同管理模式、施工阶段实际应用框架和技术推广多方面进行分析,得出BIM技术在工程施工阶段从经济性、安全性、实用性多方面带来的提升。再从BIM技术在施工阶段的协同管理模式和高信息化程度的角度入手,结合实际应用案例研究BIM技术在施工阶段的实际应用。 关键词:BIM技术 施工阶段 SWOT 协同管理模式 Abstract With the rapid rise of the national economy and the improvement of science and technology, the city's requirements on the appearance and function of buildings have become more stringent, resulting in an increase in the amount of information in urban construction projects and the difficulty of construction. Therefore, the application of new technologies in the construction phase of the project becomes inevitable. This article takes the characteristics of BIM technology as the research basis, analyzes the application requirements of new technologies in the construction phase of the project, and focuses on the combination of the application of the BIM technology and the construction phase. Based on the analysis of BIM application significance, collaborative management mode, practical application framework and technology promotion in the construction phase, it is concluded that BIM technology has brought improvements in economy, safety and practicality in the construction phase of the project. Then from the perspective of the collaborative management mode and high degree of informationization of BIM technology in the construction stage, combined with practical application cases to study the practical application of BIM technology in the construction stage. Keywords: BIM technology, Construction stage, SWOT, Collaborative management model 目录 第一章 绪论 3 1.1论文写作的背景及意义 3 1.2本课题在国内外研究现状 4 1.3 研究的目的 4 1.4 研究的方法 5 1.5 研究的内容 5 本章小结 5 第二章 BIM技术的特点及应用意义 6 2.1 BIM技术的定义 6 2.2 BIM技术的特点 6 本章小结 7 第三章 BIM技术在工程施工阶段应用SWOT分析 8 2.1 BIM技术在施工阶段应用的优势(S) 8 2.2 BIM技术在施工阶段应用的劣势(W) 8 2.3 BIM技术在施工阶段应用的机遇(O) 8 2.4 BIM技术在施工阶段应用的挑战(T) 9 2.5 SWOT分析结果 9 本章小结: 9 第四章 BIM技术在项目施工阶段的应用意义及应用研究 10 4.1. BIM技术在施工阶段的应用内涵 10 4.2 基于BIM技术的施工协同管理模式 12 4.3 项目配置原则管理框架 13 4.4 工程项目BIM管理体系 13 4.5 BIM数字化施工管理平台 15 4.5.3 数字化施工指导 16 4.6 基于BIM的施工现场监控 17 本章小结 19 第五章 工程案例 20 5.1 项目概况 20 5.2 工程信息系统 20 5.3 项目BIM应用实施细则 21 5.4 BIM技术在项目施工的综合应用 22 本章小结 24 第六章 结论与展望 25 6.1结论 25 6.2展望 25 参考文献 26 致谢 27 第一章 绪论 1.1论文写作的背景及意义 1.1.1研究背景 随着国家经济迅速崛起、科技水平提升,城镇化建设令人们对城市建筑有了更高的要求。现如今的建筑领域中,建筑结构部件变得越来越复杂和多样化,工程信息的爆炸式增长令传统的施工模式和施工方法难以适从。随着网络和信息技术的越发成熟,项目管理也正经历着信息化变革。而在建筑行业,BIM技术的出现及推广使信息化变革的浪潮也席卷了建筑管理。因此,国家也出台了众多相关政策以推动BIM的发展。国家将BIM应用作为重点扶持的科研项目,并对应用BIM技术的项目进行补贴。行业浪潮和国家的大力推行,令BIM技术正为越来越多的人接受和应用,各大设计企业、施工企业、房地产开发商和高校纷纷建立BIM技术研究中心。 1.1.2研究意义 当前建筑行业中,BIM技术已开始大量应用。但实际应用中呈现出集中于设计阶段而其他阶段应用较少的特点。施工企业转型很大程度取决于BIM技术在项目施工阶段的应用程度。BIM技术基于3D模型的特点使其具有可视化、施工模拟和工程优化的能力。而基于BIM技术建立的信息平台则改变了传统信息交换方式。传统的模式中,工程参与方信息获得和传递是一对一的交互方式。而BIM模式下,工程参与单位只需通过信息平台就能传递和获取自己拥有和需要的信息。这种信息传递路径精简和信息的集中化,减少了信息交换的重复,也让业主对工程的工程计划,工程进度和工程当前出现需解决的问题都能有更清晰的了解,便捷了多方沟通。 对于施工单位而言,BIM技术可以非常显著地提高施工管理的效率,在工程建设过程中,存在很多难以协调和控制的因素,施工工序搭接、工程物资调度、工程进度控制等常常存在许多的冲突。施工单位通过BIM模型的模拟,可以在实际施工前找出其中的问题并提前做好调整和规避,确保工程顺利的进行。但由于我国BIM技术起步较晚,在工程实际应用中仍存在实用性不高的问题,而施工单位对这个问题的解决将对BIM的发展起到十分大的意义。 对于施工队而言,BIM技术的可视化和模拟性可以让工人们更直观地看见过程完成后的样子,这对施工的施工准确度甚至是新技术的应用都可以提供莫大的帮助。 1.2本课题在国内外研究现状 1.2.1国外的研究现状 BIM技术起源于美国,经过多年的发展研究,BIM在项目中的应用已十分成熟。据统计,美国排名靠前的施工企业中,超过百分之八十都应用了BIM技术。 通过查阅的大量文献发现,国外的学者早已对BIM在各种角度的应用进行了深入研究。 奥地利的R Parti; S Hauer 和 M Monsberger的研究表明,基于BIM的MEP设计规划是可持续建筑发展的关键环节,这些系统的设计在很大程度上影响了施工,运营成本和能源或水的消耗[1]。 1.2.2国内研究现状 在国内,BIM的起步较较晚,发展较慢。但在国内学者和科研人员的的不懈努力下,我国在BIM技术在施工阶段的应用方面也产生了很多优秀的经验和方法。 中建八局的韩豹等人以BIM智慧建设理念为基础,提出了BIM智慧工地框架体系。[2] 王子铭通过对国外BIM应用及国内中小企业BIM应用现状进行分析,得出BIM需要从管理效能,管理基础,管理效果和利益分配多方面着手才能更好地推广。[3] 姜若松等人以信息采集为切入点,对BIM技术在施工阶段的信息采集做了分析,得出BIM技术的信息采集应将前期数据与施工阶段的数据有机结合的结论。[4] 吴光翠从BIM可视化、协调性、模拟性和优化效果等方面入手,总结出BIM能优化项目管理模式、提升经济效益等优势;同时BIM在操作性和推广程度上仍有待加强。[5] 李鹏以工程案例为依托,展示了BIM在工程施工中的工程设计、建筑结构碰撞检查、管线综合和BIM模型漫游,更加详细地剖析了BIM应用的优越。[6] …… 1.3 研究的目的 本文通过对BIM的特点和应用前景进行分析,研究BIM技术在施工阶段高效、高收益的使用方法体系。从效率、经济和使用价值多个方面探析BIM在施工阶段使用所能带来的影响。最后通过对比传统工程和BIM工程剖析BIM所带来的进步和现阶段存在的不足。 1.4 研究的方法 本文主要采用了文献研究法、SWOT分析法、对比分析法和案例分析等多种研究方法: (1)文献研究法 是以研究内容为方向指导,通过网络平台查阅大量的相关文献,对研究的内容有较为清晰的认知,并将文献观点作为论文进一步撰写的参考和依据。 (2)SWOT分析法 通过对BIM技术应用于施工阶段从S、W、O、T四方面进行分析,探究BIM技术的应用是否可行。 (3)对比分析法 将传统工程与BIM工程在管理体系、管理效率和经济效益等方面进行分析论证,进一步探讨BIM技术的在工程施工阶段的影响。 (4)案例分析 本文以妈湾跨海通道项目作为工程案例,对BIM技术在施工阶段的应用进行实例分析,为本论文的研究提供支撑。 1.5 研究的内容 1. 总结传统施工模式下存在的问题,结合BIM的特性分析BIM技术在施工阶段应用所带来的价值。 2. 从信息平台的建立,三维数字和计算机科学的角度分析BIM 技术在施工阶段的工作原理。 3. 从人员,设备配置及行业规范的角度出发,结合行业现状分析BIM技术应用效果未能达到预期的原因。 4. 从降低使用门槛及提升BIM使用效果两方面出发。从降低BIM成本,提升BIM在行业统一规范和降低人员素质要求等层面探求BIM技术全面推广的方法。 本章小结 在这一章中简要说明了在传统施工管理模式难以适应日渐复杂的建筑施工的前提下,BIM技术在施工阶段的应用成为了新的发展方向。结合分析了国内外BIM技术在施工阶段的研究成果后,确定本文的大致研究方向。并通过研究意义、研究方法和研究内容梳理出本文的研究脉络。 第二章 BIM技术的特点及应用意义 2.1 BIM技术的定义 住房城乡建设部印发的《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》对BIM技术作了定义:BIM是在计算机辅助设计等技术基础上发展起来的多维模型信息集成技术,是对建筑工程物理特征和功能特性信息的数字化承载和可视化表达[7]。BIM技术实际上就是建筑信息管理系统或建筑信息模型,其中模型是载体,信息是其核心。 2.2 BIM技术的特点 (1)可视化程度高,模拟性强 三维立体模型能更直观地将工程信息呈现给建设工作者,让传统二维图纸中容易误解或难以表达的地方能够清晰地呈现出来。使得工程中各个专业之间的搭接存在的不合理更容易被找出和解决。同时BIM技术具有强大的模拟能力,可以模拟工程实际施工过程中可能出现的不良状况,让工作人员可以根据模拟结果编制相关的安全、技术保障方案,尤其是具有危险性的特殊工艺流程,通过模型可视化模拟,可以确保生产安全,最大程度地规避风险。生产中的每一处细节,每一个工序环节都可以进行模拟,将复杂危险的问题清晰直观地表现出来。 (2)协调性好 BIM技术的应用使工程施工中各个专业的配合越发流畅。在以往的分工模式下,各专业、各参建方的工作没有交流,全凭项目经理和技术总工的调度协调,协调工作量巨大。BIM技术具备了一个信息综合平台,工程中的各专业人员可以便捷地传递和查找相关的信息,为自己的专业工序提前做好准备。同时在漫长又复杂的项目建设工程中,各个专业可以通过BIM技术对项目的流程、 不同专业环节的配合等进行优化,提升整体对成本的控制,提高工程质量。 (3)强大的信息处理能力 在BIM系统中,无论是建筑模型还是现场的数字化监管设备,其中都包含巨量的信息,而BIM技术的强大信息处理能力为BIM技术的应用提供了保障。BIM技术信息平台让参与工程建设的各个单位及建设中的各个专业可以轻松地获取工程相关信息,使实际工作变得更快捷顺畅。利用BIM的云运算能力对施工现场的场地、人员和器械进行管理,使人员配置更合理,器械使用更安全,减小管理人员工作量的同时增加准确性和数据全面性。 本章小结 本章首先阐述了BIM技术的定义,接着对本文研究方向所涉及的BIM技术相关特性进行罗列,通过文献查阅和总结的方法对它们进行解析,将BIM技术与施工阶段相关的技术特点进行展示,分析得出这些技术特点在施工阶段能将项目在施工安全、质量、协同管理等多方面带来的提升。 第三章 BIM技术在工程施工阶段应用SWOT分析 2.1 BIM技术在施工阶段应用的优势(S) (1) 工程实体模型可视化,能对工程实体进行优化。在工程施工阶段,施工人员可利用BIM模型的进行模型漫游,对模型中存在的疏漏进行完善。利用BIM系统内置的碰撞检查、纠错功能功能找出设计产生的错误,最大程度地避免发生工程事故。 (2) 沟通流程简化,工程参与各方沟通效率提高。BIM系统基于BIM信息模型建立信息平台,施工阶段参与的各方通过信息平台办公。信息平台的数据格式统一,使用兼容性高,各方获取信息相同,减少了信息不对称。 (3) 施工模拟预知施工风险,优化施工流程。BIM技术能利用其施工模拟技术对工程施工阶段各个方案进行模拟,利用模拟结果对施工流程进行优化。通过改变外部环境因素对施工过程进行模拟,预测外部环境对工程施工的影响,提前对这些可能出现的状况做好防范。 (4) 促进施工转型,提升企业在行业中的竞争力。将BIM技术应用于工程施工阶段,使企业能更好地把控工程质量、进度、经济和安全。方便快捷的多方交流方式提升了项目施工各任务的决策速度,利于协同管理体系的形成。 2.2 BIM技术在施工阶段应用的劣势(W) (1)BIM系统构建成本高昂。BIM技术在我国的发展年限较短,技术水平和市场均不够成熟,这导致了BIM信息模型系统的建立需要耗费大量的资金和人力。大企业和大型工程可以依靠其体量对BIM技术进行投入,而体量较小的工程和项目则难以将BIM投入工程施工阶段进行使用。 (2)BIM专业人才紧缺。BIM技术的在施工阶段的应用需要BIM专业素养极高的专业人员,他们在熟练掌握BIM模型技术的基础上、还需要精通计算机技术,以及对工程施工阶段的流程和管理相对了解。而我国当前施工行业中,熟练掌握BIM技术又熟悉工程施工管理的人才少之又少。 (3)BIM产品本身质量难以把控。作为刚崛起的新兴技术,虽国家已出台相关应用统一标准,但仍难以满足使用,行业内的标准尚未完善,这导致BIM信息模型和平台的质量参差不齐。这导致许多工程将虽然将BIM应用于施工阶段,但效果不佳。 2.3 BIM技术在施工阶段应用的机遇(O) (1)行业转型,BIM发展成为必然。随着科技和人民生活水平的发展,建筑的形态和结构越发复杂,传统的施工管理模式已难以满足施工要求,BIM技术的推广应用成行业发展转型的方向。 (2)信息时代、科技水平的提升,BIM技术发展具备良好的技术支撑。信息时代的到来,让信息传递和大数据处理更加迅速,这让BIM信息模型系统能对工程信息的处理更加高效,而科技水平的发展为BIM技术提供了硬件和软件上的支持。 (3)国家推行相关政策,促进BIM技术的发展。近年来,国家将BIM技术的发展写入国家发展规划中,并不断出台新政策和新要求。在工程施工中应用了BIM技术的项目将获得国家给予的补贴,刺激了行业内对BIM技术应用的热情。 2.4 BIM技术在施工阶段应用的挑战(T) (1)BIM技术实用性不够高。虽然BIM技术在各方面都具备非常大的优势,但在工程施工过程中,由于人员素质不够高,使用标准不够完善等多种因素,导致BIM的投入和回报不成正比。同时BIM信息模型系统的软件不够成熟,对其他软件的兼容性不够高。 (2)BIM技术应用增加了工程施工阶段短期的工作压力。BIM技术在工程施工中能利用其信息完备,多方交流便捷等特点提高施工效率和质量。但在施工前期则需要投入大量的人力和精力对BIM模型和信息平台进行建立,又需要专门的工作人员将工程相关信息附加于工程模型中,这些都会增加短期的工作压力。 (3)BIM施工管理系统应用需要改造施工管理内部结构。传统的由项目经理和总工统一指挥的模式需要向多阶段、多专业、多任务协同管理进行改造。容易造成管理人员对新模式的陌生和抵触影响工程施工效果和进度,存在一定的风险。 2.5 SWOT分析结果 依据SWOT分析结果可以看出,BIM技术在施工阶段应用的优势十分明显,能利用BIM模型和信息平台显著提升工程效率,规避工程施工过程中可能出现的风险,提高企业竞争力。当然它在现阶段应用仍存在劣势和挑战,一方面基于工程本身,它需要加大施工成本投入、但质量、和实际使用效果却难以保证;另一方面则是由于BIM行业不成熟,专业人才数量少,组织架构不完善等带来的挑战。这些劣势和挑战在未来人才培养完成和市场成熟后都将迎刃而解。而基于当前科技水平和国家大力推广的条件来看,BIM未来在施工阶段的应用将会变得普遍且高效。所以,BIM在施工阶段的应用是可行的。 本章小结: 本章对BIM技术基于其特点、行业现状和社会环境等,将其在施工阶段应用所具有的优势、劣势进行了罗列,同时分析得出应用后会迎接的机会和面对的挑战,利用SWOT分析表格,得出BIM技术在施工阶段可行,且具有发展潜力的观点。 第四章 BIM技术在项目施工阶段的应用意义及应用研究 4.1. BIM技术在施工阶段的应用内涵 BIM技术在施工阶段的应用是围绕工程项目,将计算机信息技术、BIM管理技术、BIM施工工艺等建成BIM信息模型系统,建立协同管理模式,促进工程参与多方的协同。在工程施工现场以BIM技术为指导,优化资源调度方式、增强施工质量的把控水准,保证施工安全。以BIM技术建立的数字化工程模型为基础,将施工过程的信息叠加形成竣工BIM模型,可以推动运维阶段的BIM应用。 在工程施工阶段,基于BIM技术对施工数据依据实际进行记录,BIM信息模型系统集成处理,从信息、过程和使用价值多个维度为工程施工管理带来提升,为施工阶段创新管理方法提供基础,实现协同管理。 4..1.1 工程信息维度 现代工程施工管理过程中,需要对工程实体的信息进行掌握和集中处理。BIM数字化模型由信息单元组合、排列后呈现的数字化实体。模型中的单元承载着其实体的工程信息及相关属性,是BIM数字化平台信息录入和管理的基本对象。 从信息单元附着信息级别划分,信息单元分为项目级、功能级、构件级和零件级。 表1.1 信息级别划分 从信息的类型角度划分,BIM数字化模型单元可大致分为围护、基础、土建、装饰装修和水电等几类专业单元。 从信息的特征角度划分,信息单元又可划分为几何类和非几何类。几何类BIM模型信息单元通常包含表示建筑物的空间信息及自身物理属性(如长度、宽度、高度等)的一系列要素,同时还承载了不同构筑物间的约束关系,如平行、相交等。非几何类BIM模型信息单元则包含除了几何属性的其他信息,如使用的材料、建设的费用、工序安排等。这些数据对工程项目来说是极其关键的,它们创建于施工阶段的不同工序,将大量的施工数据包罗其中,是BIM技术应用的基础, 4.1.2 过程维度 BIM技术能够支持工程的全生命周期,这在技术层面为施工阶段的管理提供了帮助。通过建立以工程实体为依托的BIM信息模型,BIM在施工过程中的各个阶段将施工产生的信息进行附加。通过对工程信息的采集和存储,再由BIM系统进行处理和计算,使其在传输和检索上变得更加精准便捷,提高了施工管理的效率,从而为施工过程中的成本、进度、安全、质量等管理进行服务。 施工阶段是以设计阶段移交的设计图纸等文件为依据进行的。在工程施工阶段需要不断添加工程实体的施工信息,包括工程实体的物理信息、使用设备、材料构成、建造价格、施工合同、现场情况和施工工艺流程等信息,还需要对其在质量、安全、成本和深化设计等层面进行附加,从而建成施工阶段BIM竣工信息模型。竣工模型的形成交付改变以往的竣工交付的复杂,低效的状况。业主在后期运营维护中,也能将施工过程信息有效利用,从而促进项目在运维阶段的BIM应用。 其次,施工阶段利用BIM的模拟性,对各专业、各环节的施工方案进行施工模拟,以其模拟结果指导实际施工,以此让施工过程作业更准确,风险水平更低。 4.1.3 价值维度 基于工程需求,利用BIM技术建立信息模型共享系统,最大的价值是信息的直观性和统一性带来管理手段的优化。其主要体现在基于模型的工程信息直观表达,统一的信息处理规则和多方获得信息的同步性和一致性。 (1)项目BIM模型能将工程信息直观地呈现在我们面前。BIM技术在施工阶段的应用,使工程施工活动更直观形象,同时其模拟性能提前预知施工过程和结果,极大程度地规避施工过程中可能出现的问题,优化施工步序,修改错误。 (2)工程BIM模型中的数据采用统一的规则标准编写,可将施工阶段产生的种类复杂,格式不一的数据进行统一的信息处理,使工程中规模庞大的数据能够在多方参建单位间有效进行信息交换。加快不同软件对工程信息的兼容利用,为工程信息的集成共享管理奠定基础。 (3)施工BIM模型以工程为基础,以模型为载体将各参建方、各专业的信息附加统一。各参建方将通过BIM系统进行办公,BIM模型依据上传的数据实现实时更新处理,各参建在BIM平台上获取的信息都实时有效可靠。依托BIM平台的统一性和实时性,解决了施工过程中信息传递受阻,信息传递反复和效率不佳的问题。减轻了沟通环节的压力,使各方能方便高效地获取自己需要的各类信息。 (4)BIM技术对工程施工阶段具有指导性意义,以其优化性解决工程实体中存在的问题;以工程施工模拟的方式,简化施工流程,优化各专业、各步骤的搭接。 4.2 基于BIM技术的施工协同管理模式 BIM技术在施工过程中能基于其BIM信息模型系统实现多阶段、多任务和多专业的协同。通过减少工作交叉、合理利用有效资源等方式,实现工程施工阶段在成本、安全、进度和质量等多方面的控制。 4.2.1 阶段协同 阶段协同是宏观纵向协同,是各方以BIM信息模型为基础,实现勘察、设计、施工、运维的四个阶段信息资源互通与传递,将以往蓝图和文档传递的方式转化为以BIM信息模型为主体的传递方式。从而实现各个阶段的协同,在信息、资源和任务的配合。 对于施工单位而言,阶段协同可利用勘察设计阶段的信息资源,减少不必要的工作。通过资源、组织的协调统一,减少实际施工阶段与其他阶段工作的交叉,避免施工阶段与其他阶段的信息不对称。以协同的方式让施工阶段与其他阶段联系更加紧密,工序搭接更合理,多阶段进行沟通,减少阶段孤立产生的各种问题。 4.2.2 任务协同 任务协同是工程施工中一种微观的协同,是工程施工阶段多个任务出现交叉时,利用BIM模型的优化性,分析各个任务间交叉的部分,并对任务细分优化,进而减少任务中存在的交叉,减少各部分管理的冲突,提升施工效率。 任务协同模式是在利用其协调性和优化性,对工程任务中存在的关联进行分析。通过各个任务间工程信息的比对和施工过程中各方反馈的信息的分析,对多项施工任务重组,进而促进任务协同,减少不必要的重复。得出结果后,可以利用BIM技术的模拟施工能力在施工前对施工环境进行模拟,进而优化人员配置、设备选用和资源调度等。 4.2.3 专业协同 专业协同是工程施工中一种微观的横向协同,基于对工程施工过程中基础、土建、装饰装修、给水供电等各专业的分析了解,以协同学为理论基础,合理分配各专业任务,实现各个专业间施工时间,地点等互不冲突。 专业协同模式是利用BIM信息模型将工程施工阶段各专业的施工任务和资料按照同一标准整合为一体,让不同专业将的信息得以共享互通,进而促进各专业间的协作。专业内的协同模式是优化一道工序与另一道工序的衔接,以调整顺序和进出场时间等进行协同;不同专业之间的协同则是依托BIM信息模型不同工程的接口来关联不同专业,以达到的协同配合。不同专业通过BIM信息模型附加有效施工信息,通过BIM模型的优化能力,使不同专业的流程得以优化,从而完成施工阶段的成本、安全、进度、质量管理。 4.3 项目配置原则管理框架 针对项目情况,规范项目信息系统数据管控流程,建立清晰的管理层次与责任分工,为系统平台实施提供流程支撑;系统基于本地服务器搭设,在确保数据安全性、可靠性、可协作性的前提下,使项目各参与方不受时间、地域限制及时获取工程信息,提高项目管理的及时性与准确性。 图4.1 项目管理框架图 4.4 工程项目BIM管理体系 (1)进度管理 通过BIM信息模型系统可以更合理高效地编制施工计划,并通过平台共享协作的特点及时传递到相关参与方,提高项目决策层参与度,项目业主将工程施工阶段的进度计划通过BIM信息模型系统向下传递,实现由业主把控项目施工计划。而施工单位则将施工实际进度与编制的计划通过BIM信息系统比对分析,依据结果分析进度差异是否对工程后续施工产生不良影响,为施工企业在进度管理层面提供有效帮助。 (2)质量验收管理 根据本项目情况,将工程按照质量检验流程划分,及时记录质量巡检及整改、材料设备报审、工序验收等质量资料,并上传附加到BIM信息模型中进行统计分析,实现建造过程中质量信息透明化,并为项目管理提供决策依据,保障项目质量安全。 (3)安全管理 通过BIM信息模型系统将安全管理与项目管理结合,实时记录现场的人员、机械进出情况,通过线上安全培训及检查考核的方式提升施工现场人员安全防范意识,同时对危险源的识别以及安全事故的总结分析更加精准,辅助施工现场安全管理。 (4)投资管理 根据实际施工进度动态反映投资成本。利用BIM信息模型系统提取本项目工程信息系统中的物料信息进行快速算量,形成工程量清单和验工月报,作为校核施工单位工作量的参考依据,可用于判断项目请款的合理性。 (5)合同管理 依托BIM信息模型系统,建立规范的在线审批流程,提高效率,提前识别风险,形成合同信息台帐,随时查询合同执行数据及附件,全面记录合同履约数据,动态监控合同风险,促进标准合同文本的使用。 (6)文档管理 在项目管理过程中,以项目流程为驱动,规范项目过程文件管理和存储,辅助项目方案、技术资料、质量和安全资料、施工方案、监理资料、合同、签证变更等资料的管理,做到施工数据完整记录,方便后期数据的查看与调取,为电子化归档做准备。 (7)施工管理 通过规范各专业管理流程,提升现场管理能力,监控各专业进度,简化业务流程,完善施工过程信息,令BIM信息模型系统形成完备的数据库、价格库,方便后期查看与调用,提升现场精细化管理水平。 (8)施工设计变更管理 工程施工中经常会出现设计变更的状况,以往需要施工单位与工程参建各方一一交接,设计图、变更文件等都有繁琐的审批程序,效率低下。而利用BIM信息模型系统能直接线上沟通变更事项,并将设计变更事项上报于业主和监理单位。在设计单位将设计变更图纸完成后,及时更新BIM信息模型,并实时上传设计变更文件,方便工程参建各方获取信息。 4.5 BIM数字化施工管理平台 4.5.1 基于BIM技术的施工管理网络 工程项目施工过程通常存在工程范围广、作业面多、管理人员彼此距离远的问题,利用项目内的局域网通常难以满足需求。BIM技术应用的施工管理模式下,施工方能基于移动互联网建立管理网络,参建多方通过互联网连接BIM信息系统,利用便携移动设备实现施工现场数据的实时传输。施工现场管理人员和施工管理者只需利用便携设备便能通过网络随时随地地获取施工信息和工程现场施工信息。让施工管理变得扁平化,减少工程参建各方沟通时间,提高沟通效率,使项目的施工方、施工管理者和监理方精力得到释放,施工专业管理和组织管理形成协同管理体系,提升施工安全和质量。 4.5.2 施工阶段资料数字化管理 (1)基于BIM模型的施工资料移交 设计单位、施工单位传统的资料交付方式是以纸质资料和光盘衔接和的当面交付形式,文件交付后归档保存困难、其中的设计信息在施工阶段利用效果不佳。而基于BIM技术信息模型的设计交付方式着有利于管理系统的集成,实现施工阶段对设计数据的同步利用。BIM信息系统实现了二维图纸与三维模型结合的交付方式,传统的二维图纸、施工文档和表格等附加于BIM设计单元,资料归档以设计单元为单位进行,建立起设计图纸、施工文档与BIM信息模型的关联,有效管理和利用设计单位所交付的图纸和资料。 而在施工过程中,不断将过程资料和质量验收资料等传输附加到BIM模型中,实现BIM信息模型对数据的集成统一。在竣工验收阶段,竣工文件和竣工图纸等通过BIM信息模型系统自动生成并存储,资料移交基于BIM信息模型整体移交。工程业主单位可以依据工程的实际使用方式、管理需求等,将BIM信息模型系统作为基础建立BIM运维模型系统。这对施工阶段而言,BIM信息模型系统实现了与设计与运维间数据转移的高效率和高使用率的效果。 (2)基于BIM模型的施工阶段文档、数据、合同的数字归化 在施工进行阶段,施工每个工序都会产生大量的数据、合同和相关文档。施工管理单位需要建立规范的文件处理流程,建立合同在线审批系统。以项目流程为驱动力,将这些数据实时附加于BIM信息模型系统,再通过BIM系统生产施工合同提交监理方和业主方进行审批,提高施工管理效率。 在BIM信息系统对施工产生的数据、合同进行归化处理,形成完备的工程数据库。后期能直接通过BIM信息模型对这些数据进行调用和查看。简化业务流程的同时,提高数据的完备性和后期利用的便捷性,提高施工管理的精细化和全面性。 4.5.3 数字化施工指导 (1)BIM模型漫游 在施工阶段通过上传的BIM模型,在BIM视图中切换到场地时可以进行漫游,对图纸的表达效果基于漫游功能在三维模型中进行漫游展示,可直观的发现构筑物与构筑物之间的关系,指导方案的推行实施以解决施工中可能存在的问题。 (2)BIM施工方案制定和可视化比选 针对工程施工中的某项施工方案,对施工数字模型进行专项构建,依据数字模型和环境信息自动分析方案中各构件的空间属性和存在的风险,生成施工流程方案、材料、设备、人员配置和风险控制等等信息。 对于同版本的BIM模型,通过方案可视化比选功能进行分屏可视化的对比,分析方案的推行实施可行性,找出存在的问题,分析产生原因并提出解决方案,对后期施工图设计奠定依据。 (3)BIM模型碰撞检查、纠错 利用BIM信息模型系统,将施工中各专业整合分析,将各专业在空间上存在的问题以报告的形式输出,通过报告了解不同专业、不同施工施工时间里各种施工任务会产生的碰撞。工程技术部门和BIM专项部门以这些问题为基础开展讨论以协调解决这些问题,以此减少施工阶段意外和返工。 (4)BIM施工模拟指导施工 利用BIM模型模拟工程施工过程,通过视频结果得出施工阶段各种工序、方案中存在的疏漏,能在正式实施前对方案进行调整,以此来优化工程物资、前线施工队的浪费,同时规避工程意外。利用动态可视的模拟方式,让施工管理人员和一线施工人员对施工信息,工程信息等进行全方位了解和掌握,进而使实际施工阶段更准确有序地进行。同时依据工程所的地层环境、气候条件和交通环境等模拟工程实践中外在环境的影响,设立工程风险把控预案,对工程流程和方案选择灵活调整。 4.6 基于BIM的施工现场监控 4.6.1 施工人员、设备信息云存储 (1)施工人员、设备信息库 依托于BIM技术建立人员设备管理系统,系统支持图片和摄像机抓拍方式入库。人员信息管理方面,通过对人脸的信息采集和建立数据库,可对图片中的人脸进行检测,并根据人脸特征进行建模,标注姓名、性别、年龄、工作岗位等相关人员信息后存入数据库,供日后进行检索。在施工现场大门等处实现无需特定角度的人脸识别、抓拍和跟踪,能够高效快速的对过往人员进行识别、验证、告警和存储。机械设备管理方面,通过对机械设备整体和编号信息等进行采集建立数据库,根据机械的类别、使用年限、租用时间等信息进行入库。让管理人员对设备台数和使用安排等进行管理。 (2)施工人员、设备日志记录 人员管理系统与施工现场的闸机相连,系统会保存所有闸机通行历史记录以便事后查询和统计,同时可保存通过闸机时的人员图片快照以便事后查证。支持按时间、地点、人员等查询人脸识别记录,并能够将识别记录导出,方便查证和留存。 设备管理系统需要依靠施工管理人员和设备使用人员对设备使用时间和机械设备状况进行实时上传。支持按时间、地点、机械类别等查询使用记录,并依据设备的状况进行后续进出场安排和设备保养。 4.6.2 人员动向监控系统 系统利用北斗卫星导航(BDS)技术,进行人员定位,可实现人员的上下班签到、实时定位、轨迹查询、越界报警等功能。 通过在安全帽上绑定北斗定位终端,可将人员的位置信息显示在工地地图中,通过在地图中设置电子围栏,可实时监测越界报警,还可对人员的长时间静止发出报警。 4.6.3 人员安全识别系统 立足于“互联网+建筑大数据”的服务模式,运用5G+AI+IOT+北斗等技术,当可能发生危险时,具备自动报警机制,避免发生安全事故、施工人员伤亡。视频分析数据实时传送至信息管理平台供业主以及各相关参与方管控。 系统主要由高清网络摄像机、视频智能分析服务器、客户端PC、交换机等组成。高清网络摄像机负责对施工现场进行监控存储。摄像机向云端上传的视频在智能分析服务器中进行分析检测,一旦检测到施工人员不戴安全帽等的违章行为时系统自动报警并抓拍记录。 4.6.4 基于BIM的机械设备监控管理系统 机械设备管理系统能够将机械设备本身的监控功能与BIM平台相连。在设备使用工程中,BIM信息平台能实时显示设备对环境的监测参数和设备状态信息。例如,MJS工法桩在钻进过程中能实时监测钻进的垂直度、地内压力等,当出现垂直度偏离或压力过大过小状况时机械设备会发出警报、同时对报警状态进行记录,设备管理人员对器械参数进行调整,保证施工的准确和顺利。 机械设备内置故障保护系统,对机械设备具有过载、碰撞等保护功能。防止设备在使用过程中操作不当造成进度、成本上的损失。当发现故障时,机械控制台和BIM信息系统同步报警,让施工管理人员能及时排除、并进行调整。 BIM信息系统能记录设备开机和累计工作时间,对工作人员的工作时间进行计算,避免工作人员疲劳工作造成安全问题。 本章小结 本章首先对BIM技术在施工阶段的应用分成两方面进行分析。通过信息维度、过程维度和价值维度三方面解析BIM技术在工程施工中应用意义,得出BIM技术使工程信息变得集中、格式统一且易于传输,使工程中各参建方、各专业间的合作变得更便捷的结论。基于BIM技术的协同性,从阶段、任务和专业三个角度探究项目施工过程中BIM技术的应用。 接着阐述了BIM技术在施工阶段应用的基本框架,再基于BIM技术的特性和协同管理模式展示了BIM技术在工程施工阶段应用的管理体系。再基于BIM信息平台的建立展示了数字化施工管理和数字化工程资料传输的应用和其对工程施工的指导。最后,就BIM应用模式下施工现场的人员、设备和场地管理模式进行了解析。 第五章 工程案例 5.1 项目概况 妈湾跨海通道工程位于深圳市西部,途径前海妈湾及宝安大铲湾两区域,路线呈南北向布置,南起于妈湾大道与月亮湾大道相交处,向北穿越前海湾海域,最终止于沿江高速大铲湾收费站及金湾大道与西乡大道相交处,路线全长约 8.05km,其中前海段2.5km,海域段 1.1km,大铲湾段 4.45km,道路规划等级为城市快速路[8]。 图5.1 工程总平面图 妈湾跨海通道项目 BIM 技术应用模式将采用建设单位及总包单位联合主导,引入第三方专业 BIM单位提供BIM模型的建立、BIM在施工阶段应用的咨询、健全BIM管理模式的服务,其他各参建单位在总体管理与协调下有序开展BIM应用。 (1)施工阶段在施工图设计和工程施工全过程建立 BIM 建筑信息模型技术应用平台,供发包人、承包人、监理单位、第三方检测监测共同使用,数据共享。 (2)使用 BIM 建筑信息模型技术应用平台,对设计验证及设计优化。 (3)使用 BIM 建筑信息模型技术应用平台,对项目实施全过程进行技术安全交底,形成完整工程技术资料。 5.2 工程信息系统 建立项目数据管控中心,集成项目管理,自动实现数据汇总分析,集中展示项目进度、质量、安全、投资控制、合同等相关核心信息,以丰富的统计图表传递数据统计、分析结果,便于项目决策层随时查询项目跟进动态,及时了解项目情况,及时对项目生产做出决策。 图5.2工程信息系统示意图 5.3 项目BIM应用实施细则 5.3.1 BIM模型创建流程 本项目BIM模型建模将委托专业BIM建模公司,围绕BIM应用实施目标制定相应的BIM建模工作流程,如图所示,并进行职责划分,以确保BIM模型创建的高效率和高质量。 图5.3 BIM建模操作流程图 5.3.2 施工数据管理平台建立 在工程施工全过程,对质量、物料统计、安全、进度、监测管理等工作进行管理。平台以BIM信息模型为基础,通过对施工阶段的施工进度管理、质量管理、安全管理等工作的日常操作流程进行动作分解,形成标准化的人员操作规范,通过权限分配的方式实现项目各参与方在统一平台上的操作及查阅调取,实现对施工过程中的各类数据、施工记录、验收过程、巡检情况等数字资产的收集,避免传统纸质版记录文件所带来的各类不便以及易丢失的情况;依托BIM模型作为这些数据的唯一载体,对收集的施工数据进行集成和分析,提升项目现场管理的决策效率。 图5.4 施工数据管理平台示意图 5.4 BIM技术在项目施工的综合应用 5.4.1 施工进度管理 将BIM信息模型与工程所制定的施工进度计划进行绑定,展示项目进度形象。并通过双屏对比分析计划进度与实际进度的差异,通过无人机视频复核现场进度。便于根据现场施工情况对工程进度进行调整和资源配置,确保项目顺利、按时完工。 5.4.2 质量验收管理 在实际施工中,将BIM模型与其检验批资料、监理旁站信息、施工影像等质量资料进行关联,做好质量管理和记录,实现建造过程的透明化管理,将质量关键数据与信息管理系统对接,避免操作人员重复上传的工作,让质量信息有据查看、有证可依,保障项目质量安全。 5.4.3 工程物资管理 对进场物料进行入库登记,包括物料的各类检验合格证书、监理平行检测信息等。在使用过程中将物料与BIM模型构件进行关联,实现物料信息的全程可追溯。对用料情况进行全程监控,并将物料使用关键数据与信息管理系统对接,做到物料的精细化管控,节约成本支出。 隧道工程部分,在管片生产开始,通过无线射频芯片装置的内置,让管片在施工阶段的任何步骤中都可利用定制的便携设备读取管片的信息,同时能施工信息的写入芯片中,同时所有信息传输到远程信息管理数据库,管理人员可随时查看或追溯管片的生产质量信息 图5.5 管片生产质量控制图 5.4.4 设备管线 碰撞检查 创建隧道结构、设备、管线三维模型,未建先试,在虚拟环境中查找可能存在的碰撞,提前发现问题并提交设计解决,提高施工效率,降低施工成本 图5.6 设备管线碰撞图 图5.7 风险隐患主动预防技术应用示意图 5.4.5竣工模型归档与交付 在项目竣工交付阶段,施工单位依托可视化管理平台将竣工阶段的BIM模型与各类施工过程记录文件进行关联,包括审核通过的施工图、变更图纸、验收报告、隐蔽工程资料、设备手册等,形成以竣工BIM模型为中心的工程竣工数据库,如图所示,作为竣工资料交付给建设单位单位,为建设单位单位实施基于竣工模型的虚拟竣工验收管理创造有利条件,同时也为运营管理单位对项目建设期各项信息的完整接收和统一管理提供了基础。 图5.8 竣工模型归档与交付示意图 本章小结 本章主要展示了与本论文研究内容相关的工程案例,从工程BIM模型构建和管理平台建立开始展示了项目中BIM系统从无到有的建立。接着从BIM技术在该工程中各种方式的综合应用进行了集中展示,体现出BIM在施工阶段应用对工程进度、质量、安全和经济等的提升。 第六章 结论与展望 6.1结论 在信息爆炸的时代背景下,建筑行业在工程施工阶段的信息量与日俱增。工程施工管理难度的提高,使得BIM技术在施工阶段的应用成为行业发展的方向。但在BIM技术在施工阶段应用仍然较少的当前阶段,如何科学、高效、经济地将BIM技术与施工阶段相结合也是施工企业尤为关心的内容。 本文结合BIM技术的技术特点,从信息、建设过程、价值等多个纬度对BIM在工程施工阶段的实际应用进行分析。再从工程管理组织架构,多方协同管理体系,工程建设管理系统和施工现场数字化等多个角度构建BIM技术在工程施工实际应用框架。结合工程案例,得出了以下几点结论: (1)BIM技术在工程施工阶段能利用其基于BIM模型的管理系统让工程中的施工方、设计方、监理方和设计方跟清晰便捷地进行合作,信息传递准度和方式更加便捷,多方协同管理成为现实。 (2)BIM技术使得工程图纸和资料的存储变得更加的集中,同时信息化的存储方式使得图纸和资料不易丢失和更好管理。同时在工程中出现工程变更时,图纸和文件的直接替换减少了不必要的流程和人力。 (3)工程现场的数字化管理让工程管理者能更好地对工程参与人员,工程器械进行管理,同时对工程现场的安全性也产生了很大的提升。 (4)BIM技术对工程施工具有指导性的意义,BIM技术的应用实现了管理者对工程进度的动态控制,让管理人员能根据实际条件和工程变更等快速地进行调整。同时对工程成本进行监测和分析,保证进度的同时控制成本。 6.2展望 国家的大力推广和其实用性,BIM技术未来在工程施工阶段的全面推广和应用是可以预见的。其的信息传递的便捷性、工程指导功能和数字化工程现场管理等随着科技水平的不断提升必定会变得更强。本文对于BIM技术在工程施工阶段的研究是基于当前条件下的归纳和研究,在未来可能就显得片面和局限。同时,BIM技术在施工阶段的应用需要进行较大的投入,无论是信息平台的建立还是现场数字化管理等都对人员和成本有很高要求。所以如何在提高BIM的实用性的同时减少其投入也是BI能否M技术在施工阶段推广应用的关键。 参考文献 [1]吴光翠.浅谈BIM技术在工程管理中的意义.[A].西南科技大学城市学院,2019 [2]程明龙.BIM对施工质量控制的影响.[B].黄冈职业技术学院,湖北黄冈,2019 [3]王子铭袁春燕.中小型施工企业BIM技术应用研究.[A].长安大学建工学院,2019.8.1 [4]袁通武傅电张武琦.基于BIM技术的房建工程施工方法研究.[A].中建八局第一建设有限公司 [5]王静.BIM技术在建筑施工安全管理中的应用.[A].郑州工业应用技术学院,河南新郑,1006-2890(2019)09-0179-02 [6]韩豹关义虎檀橙郑伟李晓伟.基于BIM的智慧工地管理体系框架研究.[A].中国建筑第八工程局有限公司 [7]姜若松张伟朱新波.BIM技术在施工阶段的信息采集.[A].宿迁市航道管理处,江苏省水利建设工程有限公司 [8]钱源.基于BIM技术工程变更信息共享平台的创建.[A].甘肃交通职业技术学院,甘肃兰州,2096-4390(2019)29-0139-02 [9]李鹏.BIM技术在工程建筑施工中的应用.[A].宁夏五环建设监理有限公司,宁夏银川 [10]R Parti;S Hauer and M . Process model for BIM-based MEP design. [A]. Published under licence by IOP Publishing Ltd,Volume 323, conference 1 本文档由香当网(https://www.xiangdang.net)用户上传

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    文档贡献者

    爱***享

    贡献于2021-09-17

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