基于BIM5D的工程智能建造管理

基于BIM5D的工程智能建造管理

王起龙

广东博意建筑设计院有限公司 广东佛山 528000

摘要：随着BIM技术不断低完善，BIM技术在建设工程领域的运用也越来越广泛，已经贯穿项目全生命周期。不仅可以科学分析建筑工程的能耗与碰撞测定状况，而且能够编制出工程量整合和具体的施工方案，还能实现机器人智能建造等等。在科学技术飞速发展的推动下，BIM技术被运用到工程智能建造管理工作当中，实现了对BIM5D技术的有效利用。建筑智能化工程管理必须将技术作为依托，企业实际情况作为基础，不断对信息化技术进行完善和创新，建筑工程信息化管理的建设，从而推动企业信息化工程管理系统的建设与发展。

关键词：BIM5D；智能建造；机器人建造；工程管理

1、BIM5D技术相关概述

1.1BIM5D技术

从目前的发展情况而言，BIM技术已经被运用到建筑行业中很多年，无论是建筑工程项目的设计、施工，还是工程项目的安装与运维管理，在不同的环节当中，BIM技术均发挥出良好的作用。不过，在最近几年，BIM5D建筑模型的概念才应运而生，其中融入了成本与时间两个全新的维度，构成了五维模型，在这当中，涵盖了建筑工程的实体数据信息、经济成本、进度以及时间等方面不同的信息，由此使得BIM信息模型的构建水平获得提升，实际的应用领域也得以扩大。

1.2BIM5D技术平台框架体系

对BIM5D技术平台框架体系做具体分析，其包含了数据层、应用层、门户层多个方面，具体见图1。其中，数据层主要包含了BIM模型、预算文件、数据文档；应用层主要包含了施工模拟、模型浏览、现场过程管理、成本管理等；门户层主要包含了Web端、PC端、移动端。通过具体的框架体系研究，能够对整体有一个清晰认识。

图1 BIM5D技术平台框架体系图

2、基于BIM5D的工程智能建造设计
  在项目建设过程中，通过BIM5D技术对工程建筑信息进行有效的模拟和分析。首先要将设计模型建立好并完成模型构建。接着根据相关数据来计算出相应参数值以及工期安排、人员分工及材料配置等内容；之后按照工程实际情况选择合适的BIM5D软件进行三维建模并且利用Revit功能实现全生命周期管理与协调工作流程图，最后在项目施工过程中通过碰撞检查施工进度，及时发现问题和解决困难。通过对国内外建筑工程项目建设相关文献资料进行总结归纳整理发现：目前国内建设工程领域普遍使用传统手工绘制设计图纸等方式来完成工程项目的建模工作；而基于BIM5D的新型建造模型（5D+CAS）与以往人工绘图软件相比有很大优势，可以在三维视图下模拟出建筑结构物，大大提高了施工效率并降低成本。
  BIM模型具有可视化和模拟施工的功能，建设单位根据三维模型能清楚地看到设计单位的设计内容，了解建筑整体的虚拟形态，发现设计内容与自己要求不符可以立即告知设计单位，提高了图纸会审效率。BIM模型包含水电、暖通、建筑等专业，管理者可以利用施工模拟软件进行碰撞检测，在施工前检查是否有管线、构件碰撞等情况，以减少后面阶段的设计变更或者返工，避免造成成本损失和工期延误，BIM模型具有可视化、模拟施工功能，有利于项目管理。

3、BIM5D在工程智能建造管理中的应用

为了更好地研究BIM5D技术在工程智能建造管理中的应用，需要从工程概况、BIM5D智能建造管理平台技术、施工模拟、现场过程管理、成本管理等方面进行具体分析。

3.1工程概况

凤桐花园项目位于广东省佛山市顺德区碧桂园总部旁，是住房和城乡建设部办公厅首批智能建造试点项目，总建筑面积13.76万平方米。本项目全面实现基于BIM5D的平台开发建设，进一步提升管理水平，满足精细化管理需求。

3.2BIM5D智能建造管理平台技术

本项目针对设计管理、成本管理、施工模拟与现场管理等各方面进行应用研究。在BIM平台的使用过程中，轻量化技术的合理使用可以将数据本身的耦合度进一步降低，能够基于IGMS实现文件的有效传输，这样在整合不同专业的BIM模型后，就可以实现全场景的顺畅浏览。同时，在使用IFC引擎后，可实现批量化处理，满足快速分解的需求，快速关联到相应信息，自动提取需求统计，如统计报表、工程量统计、成本统计分析等。

3.3施工模拟

平台基于其特有的数据集成功能，实现集成各类模型数据，并于拟定工作面处，整合施工计划、施工场地信息等数据，完成施工场地三维模拟，施工方案预演施工，以优化场地布置，查找方案缺漏项，为项目现场的高效施工提供指导，同时三维可视化的交流沟通，促进了项目的快速决策与推进。

3.4现场过程管理

现场过程管理涉及现场质量、安全、文明施工管理等内容，使用平台移动端口，结合云计算及大数据处理技术，进行工程现场施工情况的随时随地线上提交、反馈、控制与处置，并设置对应问题的各级负责人，创建清晰的责任分工界面，有效保证问题可追溯，处理情况有迹可查以及问题的快速高效处理。

现场过程管理涵盖现场建造管理的大部分施工信息，在采集大量现场施工管理相关数据的基础上，平台基于云计算与大数据技术，进行综合统计，分析现场问题种类、项目管理人员的督查管理情况、各施工分包单位违规情况、以及各问题整改进度情况等，依据统计结果，逐一进行针对性改进，如分包单位违规统计，定期对违规次数较多的单位进行惩罚警告等，对违规次数较少的单位或无违规次数的单位进行奖励，有效提高了总包方对各分包方的管理效率，以及现场问题的快速解决，达到工程建造智能管理。

3.5在BIM平台下十多款机器人协同作业

本项目已开展了建筑机器人应用的多项试点，实现首次完成机器人参与示范区建造、首次建立机器人调度中心、首次跑通修整类机器人施工模式等。住建部要求各方结合实际学习借鉴清单上的可复制经验做法，这对行业发展有重大指导意义，也是对本项目智能建造试点工作的肯定。在BIM平台下本项目不仅实现了碧桂园集团下博智林机器人公司的18款量产机器人（如混凝土整平、抹平、外墙喷涂机、墙面打磨、砌砖、瓷砖铺贴、地坪漆等）协同作业，还有几十款在研机器人单机或协同测试。

图2 外墙喷涂机器人现场施工

3.6成本管理

为了完善项目成本管理，在对应的成本管理分析模块中，将工程量清单直接与模型相关联，然后针对性地制定进度计划信息，从模型的角度分析具体的工程量，最终达到自动化统计报表的目的，并匹配模型实施数据的分析与统计，通过这样的流程实现对成本合理有效的调整。

项目通过每月计划资金与实际成本的对比分析结果来调整次月的资金计划及物资情况，有效控制成本。同时，根据项目管理需要，针对合同成本预算、目标成本、实际成本，输出周、月、年的三算对比分析曲线，为整体工程成本过程管理提供指导。经过项目工程的成本应用实践，达到了成本的精细透明管理，大大提升成本管控效率。就本项目而言，要求每个月都需要将成本与计划资金做对比，及时调整资金计划，同时做好物资情况的合理分析，实现成本控制。同时，按照项目的实际需求，针对合同成本预算、实际成本、目标成本等对应的曲线进行分析，从而服务整个工程的成本管理需求。通过实际的成本应用分析，可以让管理更加透明化。

参考文献：

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