智能制造中BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢分析

麥嘉祥

（江蘇鹽城工學(xué)院，江蘇 鹽城 224002）

0 引言

建筑業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)之一，在國家建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。近年來，建筑業(yè)發(fā)展迅速，為我國基建建設(shè)作出了重大貢獻(xiàn)。隨著建設(shè)項(xiàng)目數(shù)量的增加，國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)取得進(jìn)展，城鄉(xiāng)面貌大為改善，城鎮(zhèn)化快速推進(jìn)，生活質(zhì)量和人員流動改善。同時完成了一批重大工程項(xiàng)目，如珠澳口岸大橋、京張高鐵、北京大興國際機(jī)場等，這些建設(shè)條件復(fù)雜，設(shè)計施工難度大，有助于我國土木工程技術(shù)發(fā)展取得突破，可顯著提高我國的建設(shè)水平，部分地區(qū)已達(dá)到國際先進(jìn)水平，但同時，建筑業(yè)也存在一些問題。長期以來，土木工程主要依靠資源投入和大規(guī)模開發(fā)投資。信息化、工業(yè)化水平低、生產(chǎn)方式粗放、勞動生產(chǎn)率低、資源成本高等問題對國外更為突出。施工組織滯后，施工過程機(jī)械化、精細(xì)化、規(guī)范化程度低，信息化和專業(yè)化水平較低。在建筑行業(yè)，與先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)、信息技術(shù)等相結(jié)合的相對較少。隨著全球經(jīng)濟(jì)形勢和我國經(jīng)濟(jì)狀況發(fā)生巨大變化，我國新的人口紅利逐漸消失，勞動力成本不斷上升，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)性矛盾不斷顯現(xiàn)。在新的經(jīng)濟(jì)形勢下，建筑業(yè)要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，需要信息化、智能化。智能建筑技術(shù)的使用有助于建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型和現(xiàn)代化，以及提高建筑質(zhì)量。本文討論了智能建造的定義和BIM技術(shù)的特點(diǎn)優(yōu)勢，梳理了近年來國家和地方有關(guān)智能建筑的一些重要政策，其中一些在施工中應(yīng)用了更智能的建筑方法，為智能建筑在土木工程中的應(yīng)用提供參考。

1 智能建造

智能建造是一種將信息化、智能化與工程建設(shè)相結(jié)合的新型建筑方式。智能施工技術(shù)涵蓋建筑全生命周期的設(shè)計、施工、運(yùn)營等各個階段，以土木工程施工技術(shù)為基礎(chǔ)，以現(xiàn)代信息化和智能化技術(shù)為依托，以項(xiàng)目管理理論為基礎(chǔ)，符合智能化管理信息系統(tǒng)，提供精細(xì)、優(yōu)質(zhì)、高效的土木工程模型。智能建造采用先進(jìn)的信息技術(shù)，開發(fā)新的施工管理技術(shù)，使施工過程從數(shù)字化走向智能化，提高施工效率，實(shí)現(xiàn)設(shè)計信息化、智能化、系統(tǒng)化管理一體化，達(dá)到精細(xì)化的目標(biāo)，優(yōu)質(zhì)高效施工。

2 BIM技術(shù)的介紹

BIM技術(shù)涉及以數(shù)字格式清晰和逼真地呈現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)和信息，基于特定程序創(chuàng)建現(xiàn)實(shí)和科學(xué)的模型，允許繪圖、施工等。BIM技術(shù)具有可視化展示、優(yōu)化等特性，可以讓客戶通過BIM技術(shù)展現(xiàn)立體的裝飾效果圖案，賦予客戶視覺上的視覺效果，從而增強(qiáng)客戶之間的合作機(jī)會。此外，該技術(shù)的應(yīng)用可以進(jìn)一步提高施工效率，從施工招標(biāo)到施工，整個過程都可以使用BIM技術(shù)來提高工作效率，降低施工成本，縮短工期對于施工企業(yè)來說是非常重要的，有利于利益最大化?？傊珺IM技術(shù)是一種旨在提高項(xiàng)目管理效率的新型管理工具。

3 智能制造背景下BIM技術(shù)在土木工程施工中的應(yīng)用優(yōu)勢

3.1 BIM技術(shù)有效降低工程成本

建設(shè)部門引入和應(yīng)用BIM技術(shù)，不僅可以對工程價格的管理進(jìn)行多維度的控制，而且可以在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的基礎(chǔ)上，合理分配所有的工程成本數(shù)據(jù)和科學(xué)的組合，進(jìn)一步提高工程造價的效率，提高利用率。在合同部分，通過BIM技術(shù)驗(yàn)證，可以根據(jù)相關(guān)合同確定合理的工程造價，并根據(jù)現(xiàn)有信息開發(fā)合理、高效的BIM模型，客觀、全面地描述相關(guān)價格信息施工公司與客戶的利益，因此要求客戶支付工程款并計算工程成本。

BIM技術(shù)的引入在很大程度上顛覆了傳統(tǒng)的成本管理模式，總體而言，其定價優(yōu)勢包括：首先，保證和提高工程量計算的準(zhǔn)確性，BIM模型可以為造價工程師提供準(zhǔn)確的工程量信息。并以非常方便的形式使用，可以顯著提高工作效率：其次，有助于減少估計的工作量，減輕員工提供服務(wù)的壓力，并鼓勵他們更加關(guān)注以及更重要的問題。其次，可以進(jìn)一步提高與施工環(huán)節(jié)相關(guān)的成本控制水平，基于BIM技術(shù)的碰撞檢查可以更準(zhǔn)確、更明確地預(yù)留位置，二次孔的概率實(shí)際上降低了，有利于降低工程成本。

3.2 BIM技術(shù)有效提升施工質(zhì)量

項(xiàng)目管理人員利用BIM技術(shù)對圖紙進(jìn)行嚴(yán)格審核，提高了圖紙準(zhǔn)確性的同時加快了審核速度，有效避免了因未認(rèn)真研究而延誤發(fā)現(xiàn)問題；使用BIM技術(shù)執(zhí)行碰撞檢查和3D場地部署等任務(wù)可以幫助管理人員及早發(fā)現(xiàn)施工問題，并避免復(fù)工問題；運(yùn)用BIM技術(shù)對施工人員進(jìn)行質(zhì)量問題系統(tǒng)培訓(xùn)，協(xié)助運(yùn)營人員增強(qiáng)質(zhì)量意識，準(zhǔn)確制定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保施工質(zhì)量達(dá)到預(yù)期要求；此外，BIM技術(shù)可以有效提高施工人員和項(xiàng)目經(jīng)理的質(zhì)量意識，明確質(zhì)量控制點(diǎn)。

在材料輸入方面，仔細(xì)控制使用BIM模型繪制的材料，以及遵守必須滿足的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以確保材料的類型、模型等收到材料后，按照施工進(jìn)度，科學(xué)合理、清晰地使用材料，確保及時交付。

BIM技術(shù)在施工機(jī)械三維場地設(shè)計中的引入和應(yīng)用，根據(jù)施工過程和具體操作情況，考慮到所采用的施工方法和技術(shù)，充分定義投入資源量，選擇標(biāo)準(zhǔn)等。

BIM技術(shù)在確保整個施工過程的質(zhì)量控制方面發(fā)揮著重要的積極作用。在施工過程中，將能夠?qū)唧w的施工過程和工作形式等進(jìn)行仿真分析。將應(yīng)用于施工質(zhì)量控制的各個環(huán)節(jié)，從而獲得良好的施工質(zhì)量。在這種情況下，可以使用可靠且運(yùn)行良好的BIM平臺，以電子形式對施工過程進(jìn)行完整而詳細(xì)的模擬分析，技術(shù)人員負(fù)責(zé)創(chuàng)建清晰、科學(xué)的建筑規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，然后為進(jìn)一步的計算，以確保建筑技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，逐步改進(jìn)和優(yōu)化的操作。員工在增強(qiáng)質(zhì)量意識的同時，嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定進(jìn)行施工，確保施工質(zhì)量達(dá)到要求。之后，要重視并加強(qiáng)對建設(shè)方案和具體建設(shè)工程的定期比對，發(fā)現(xiàn)問題，盡快解決，確保工程按時高質(zhì)量完成。

3.3 BIM技術(shù)有效改善施工安全

使用BIM技術(shù)，具有高度可視性，模擬現(xiàn)場工作條件，補(bǔ)充和改進(jìn)使用BIM技術(shù)的安全培訓(xùn)機(jī)制。為確保項(xiàng)目的有序?qū)嵤?，BIM技術(shù)在施工中的應(yīng)用，通過準(zhǔn)確模擬施工環(huán)境，在施工過程中為工人提供重要支持，從而有效降低施工風(fēng)險的可能性，保障項(xiàng)目的順利實(shí)施。BIM技術(shù)應(yīng)用于施工安全管理中，主要有以下幾個優(yōu)勢：

3.3.1 現(xiàn)場安全技術(shù)交底與安全教育培訓(xùn)

基于BIM技術(shù)的可視化措施3D視頻、4D虛擬創(chuàng)作等，有效應(yīng)對施工過程中出現(xiàn)的風(fēng)險，按照人員、機(jī)械設(shè)備和材料的具體使用順序形成工作過程，以及通過視頻呈現(xiàn)具體的施工技術(shù)方案，就像現(xiàn)場工作人員所做的那樣，在工作過程中，必須采取各種安全措施，以消除與嬰兒期事故相關(guān)的所有風(fēng)險，并減少通過有效提高安全實(shí)踐的有效性，最大限度地減少事故數(shù)量。以BIM技術(shù)為重點(diǎn)的安全培訓(xùn)，通過再現(xiàn)真實(shí)工作流程的動畫或模擬，幫助建設(shè)者全面準(zhǔn)確地了解工作場所需求和工作場所內(nèi)容，幫助新人在短時間內(nèi)了解工作條件，提高施工安全意識。

3.3.2 現(xiàn)場安全檢查、突發(fā)緊急情況預(yù)演

施工現(xiàn)場安全員可以使用設(shè)計精良、可穿戴的移動BIM終端，通過錄像下載施工作業(yè)及機(jī)械設(shè)備使用、安全隱患等相關(guān)項(xiàng)目，進(jìn)一步排查不確定性?，F(xiàn)場通過BIM模型鏈接，確保所有安全檢查都真正合理，并提高現(xiàn)場管理人員和工作人員對確保安全責(zé)任的認(rèn)識。同時，通過信息交流，幫助公司高層全面、深入地了解現(xiàn)場安全形勢，及時采取有效措施，盡量減少因現(xiàn)有安全風(fēng)險或問題。此外，利用BIM技術(shù)可以進(jìn)行各種模擬活動，例如在不利條件下進(jìn)行建筑、進(jìn)行安全疏散演習(xí)等。

3.3.3 機(jī)械設(shè)備模擬、臨邊防護(hù)、安全色標(biāo)管理

借助BIM技術(shù)，可以通過在BM模型中預(yù)先在未配備面板的陽臺、檐篷和飛檐上放置適當(dāng)?shù)陌踩珯跅U來準(zhǔn)確模擬和直觀地展示建筑模型中機(jī)構(gòu)的功能，以確保安全措施得到合理落實(shí)，并且在可能的范圍內(nèi)消除所有安全威脅。

基于BIM技術(shù)，可以獲得對建筑各個方面的清晰、主觀的看法，以及現(xiàn)場施工與文明施工的有效協(xié)調(diào)。在移動客戶端的支持下，利用手機(jī)、平臺等手段捕捉全設(shè)施的安全問題，統(tǒng)一記錄和管理發(fā)現(xiàn)的缺陷和不足，提供必要的支持，確保安全措施的推廣和落實(shí)。

3.4 BIM技術(shù)有效顯示施工進(jìn)度

基于BIM技術(shù)的進(jìn)度管理，不僅清晰展示項(xiàng)目的整個施工過程，還為管理工作進(jìn)度提供了一個敏捷穩(wěn)定的平臺，項(xiàng)目經(jīng)理可以直觀地管理項(xiàng)目的進(jìn)度，并有效鏈接3D模型和臨時項(xiàng)目文件，共同構(gòu)成成熟完善的BIM4D模型，確保在正式施工前獲得適當(dāng)?shù)娜肆Α⒉牧虾蜋C(jī)械等資源，幫助工程技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)多層次的綜合項(xiàng)目建設(shè)管理。使用BIM4D模型比較進(jìn)度和實(shí)際進(jìn)度的建筑工程，如果實(shí)際進(jìn)度與預(yù)期進(jìn)度有明顯差異，應(yīng)在找出偏差的根本原因的基礎(chǔ)上采取有效的補(bǔ)救措施，以確保實(shí)際進(jìn)度與和預(yù)期的進(jìn)展高度吻合。BIM技術(shù)應(yīng)用于施工進(jìn)度管理中，主要有以下幾個優(yōu)勢：

（1）提高數(shù)據(jù)信息的完整性。由于基于BIM的系統(tǒng)所包含的信息不是一張簡單的圖片，它包含了關(guān)于施工過程各個方面的完整信息匯總，例如操作人員的分布、機(jī)械設(shè)備的選擇等，因此，在開展運(yùn)營時，可以直接使用BIM建筑模型部署包括人力和物力在內(nèi)的各種資源，保持供應(yīng)信息與項(xiàng)目進(jìn)度之間的密切關(guān)系?？梢越Y(jié)合當(dāng)時的具體建設(shè)條件，科學(xué)合理地調(diào)節(jié)資源供給。各方人員需加強(qiáng)溝通，確保各建設(shè)環(huán)節(jié)的各項(xiàng)資源及時到位，為按時完成項(xiàng)目任務(wù)提供可靠保障。

（2）工程進(jìn)度管理不僅保持可視化，而且效果很好。BIM技術(shù)的可視化功能有助于實(shí)時檢查質(zhì)量和進(jìn)度，使檢查人員能夠及時發(fā)現(xiàn)存在的問題或潛在風(fēng)險，從而盡快采取有效的控制措施。檢驗(yàn)人員可以利用模型創(chuàng)建的虛擬環(huán)境，智能判斷施工質(zhì)量，為進(jìn)一步制定施工作業(yè)方案提供良好依據(jù)。

（3）各方交流通暢及時。在先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)的支持下，項(xiàng)目利益相關(guān)方可以高效、快速地傳遞和交換信息，為各方及時有效的溝通提供了有利條件，有助于優(yōu)化協(xié)同效應(yīng)。

4 結(jié)語

隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑業(yè)進(jìn)入了發(fā)展的高潮，BIM技術(shù)在建筑中的應(yīng)用已經(jīng)成為主流，但目前我們才剛剛開始使用BIM，即使在所有使用BIM項(xiàng)目管理仍有待提高，BIM技術(shù)在施工管理中的廣泛應(yīng)用，也取得了更高效的成果。本文對智能制造背景下BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

（1）本文對BIM技術(shù)在施工成本管理的應(yīng)用方面作出分析，發(fā)現(xiàn)可以更好地規(guī)劃管理工程，有效降低工程成本。

（2）BIM技術(shù)通過有效的數(shù)據(jù)管控、現(xiàn)實(shí)的資源規(guī)劃和多維度的比較工作成本分析，可以提高工作范圍計算的準(zhǔn)確性，增強(qiáng)分析工作成本的能力，結(jié)合起來可以實(shí)現(xiàn)更清晰的成本管理使用BIM技術(shù)和輔助技術(shù)。

（3）考慮到BIM技術(shù)的特點(diǎn)，通過與傳統(tǒng)技術(shù)的對比分析，BIM技術(shù)在項(xiàng)目實(shí)施全生命周期內(nèi)提供管理的技術(shù)優(yōu)勢，可供建設(shè)、設(shè)計和施工部門使用。

（4）在安全管理方面，基于BIM模型的運(yùn)用，對施工現(xiàn)場的電梯、陽臺和所有建筑立面進(jìn)行了全方位的保護(hù)，杜絕了工程初期的隱患。