基于BIM的智能建造应用研究

基于BIM的智能建造应用研究

代庭苇

福建船政交通职业学院，福建 福州 350108

摘 要  建筑业想要实现高质量发展，必须要向智能建造方向转型升级。智能建造需要大数据、云计算、人工智能和BIM等新兴技术支持，其中BIM技术是核心关键。主要阐述基于BIM技术的智能设计、智能制造和智能施工在建筑业的应用情况，展望智能建造的发展方向和前景。

关键词  BIM；智能建造；智慧施工

0引言

随着计算机技术、互联网和通讯技术的突飞猛进，目前各行各业均可利用大数据、5G、物联网、云计算、人工智能等新兴技术，提升自身行业的智能化水平。建筑行业作为我国的重要经济支柱，建造工程总量较高，但与其他行业相比，仍然还处于较为粗放式的建造方式，信息化和工业化水平不足。建筑业想要实现高质量发展，就必须进行转型升级，整个行业往智能建造方向发展。

智能建造，需要依托于建筑信息模型( BIM)技术、移动互联网、计算机大数据分析、人工智能、移动通信技术、物联网、机器人和无人机等新一代信息技术。智能建造贯穿了整个建设项目的全寿命周期，各个阶段信息的传递和协同是智能建造的关键。BIM技术可以有效实现项目建设各阶段及各方的信息传递和协同，使管理更加智慧。因此，本文结合已有研究，主要阐述基于BIM技术的智能设计、智能制造和智能施工在建筑业的应用情况。

1  基于BIM技术的智能设计

在智能设计方面，主要应用在利用BIM技术实现各专业的协同设计，提升设计精度及效率。利用BIM技术可进行建筑、结构、水电等多专业的协同设计，并对各专业进行碰撞检查，从而发现各专业设计之间的矛盾冲突，在施工前发现问题，有效避免后续返工造成的人力和物力浪费。业主可以根据协同设计模型提出建议，依托于BIM技术和“云端”，各专业设计人员据此进行模型同步协同修改，减少了无效沟通的时间。同时，协同修改后的模型，可以快速提取工程量和生成最新的建筑性能分析报告和各专业的施工图，不需要再一一修改CAD图纸，节省大量时间和工作量。

在深化设计时，对于一些复杂造型和复杂节点的深化设计，BIM的可视化及数字化功能可以有效发挥作用。复杂节点的钢筋排布问题，可以利用BIM技术进行深化建模，从而有效指导现场钢筋工人进行正确绑扎。通过BIM技术，预制构件的尺寸信息，钢筋摆放，预埋件位置等信息均可实现精准设计及定位，避免相互碰撞及摆放不合理问题。BIM设计的深化，也为后续的工程算量提供强有力支持。应用BIM检查功能，可对预制构件进行预安装，建立整体模型，减少施工过程中可能出现的装配偏差及其造成的工期延误和材料浪费。

2  基于BIM技术的智能制造

在智能制造方面，主要应用在智能化的构件生产、智能化的运输与存储、智能化的生产工厂等方面。经深化设计的预制构建模型，可以直接将构件的尺寸、大小、材质等信息传递给构件生产厂商，指导其精确生产构件。目前，构件厂的生产流水线施工自动化程度仍需提升，要实现更加智能化的生产，可通过数控生产线、3D打印、机械臂等人机协同方式进行。在预制构件生产的同时，为实现构件生产全程及实时可追溯，可在构件中植入RFID芯片，一件一码，通过RFID技术对预制构件后续的运输、存储及吊装情况进行综合化管理。构件出厂后，可扫描运输车辆上的RFID芯片，将车辆信息上传至BIM协同管理平台，从而实时掌握运输情况。在现场安装过程中，可扫描RFID芯片，快速获取构件的几何信息及安装位置。

3  基于BIM技术的智能施工

在智能施工方面，主要应用在基于BIM的协同管理、智能监测、建筑机器人施工等方面。

3.1基于BIM的协同管理

3.1.1日常管理

项目的日常管理，包括了人员考勤管理、资料协同管理、安全教育培训等。人员考勤管理，主要是通过在工地门口设置人脸识别出入门禁管理，并提醒和检查安全帽佩戴及防护工具使用情况。人脸识别便于考勤管理，清楚知晓人员进出场时间，避免乱打卡现象。资料的智能协同管理，利用智慧资料协同系统，可实时跟进现场施工过程中，测量、材料检测、工程量、施工日志、验收记录等工程资料，智能检查现有的资料是否与实际施工完成进度所需的资料相匹配，并进行及时的整理和归档，完成最后的资料交付。

3.1.2 BIM5D管理平台

BIM5D管理平台是在BIM三维模型的基础上，集成增加进度模型、成本模块、质量、安全等模块，利用云计算、大数据等技术，形成一个全方位资源共享平台，对成本和进度进行动态管理和实时监控。BIM5D管理平台，可在项目施工前合理规划施工场地布置，确定施工现场中临时设施、仓储区、车间等其最佳位置，尽可能地减少运输距离，提高现场施工效率。BIM5D管理平台，可进行项目施工进度模拟，通过模拟优化施工流水段，减少项目建设时间。通过BIM5D管理平台，可以实时获取各阶段所需资源量情况，可高效完成人、材、机投入计划编制，做到限额领料。

3.2智能监测

通过集合项目的BIM数据和倾斜摄影三维模型，围绕人、材、机、法、环等工程信息展开检测。

通过高清智能摄像头、智能行为识别和大数据分析等新兴技术，可实时对现场工作人员的穿戴和操作情况进行智慧检查，迅速识别出现场人员的一些不安全行为，如未佩戴防护用品和未规范操作等行为，同时，通过人员穿戴中特有的RFID芯片，可实现迅速定位追踪。通过在塔吊、施工电梯上安装物联网感知设备，可在它们工作期间，将数据传递至 BIM 模型上，从而可对施工现场大型设备的运行状态进行远程监控，对设备故障可提前预警及准确定位。通过传感器还可对现场的扬尘量、噪声以及污水排放等环境指标进行监测，当超过预警值时，会发出警报，且进行自动降噪除尘。

3.3建筑机器人施工

目前，已有一些建筑机器人在工地上投入使用，如放样机器人、悬挂式布料机器人、地面整平机器人、墙面打磨机器人、钢筋绑扎机器人、三维测绘机器人等等。这些建筑机器人可以自动执行施工工作，有效提升施工效率，代替或者协助建筑工人完成施工任务。放样机器人，它可以通过从 BIM 模型中全方位提取特征点，实现自动进行放样，另外配有一名测量人员通过移动端查看放样的情况、进行纠偏就可以；地面整平机器人，每小时可整平150平方米以上，可实现楼地面一次成型，施工效率较高；三维测绘机器人，可以快速精确地扫描测量墙面、柱面的平整度和垂直度，同时具备基于BIM模型自主规划作业路径和自主避障的功能，通过扫描得到的点云数据建立三维模型，并与BIM模型进行比对，三维测绘机器人测量效率相较于传统人工测量提升2～3倍。

4 总结与展望

综上所述，基于BIM技术并结合人工智能、大数据分析、物联网技术等新兴技术，使得设计、制造、施工都更加的智能化，推进智能建造，使得建造更加高效、智慧。

BIM技术在实际工程的应用过程中，也存在一定的问题。BIM软件种类繁多，单个软件可能只能满足某个方面应用的需求，要实现整个建设周期中BIM技术的应用，需要用到较多的BIM软件，较为繁琐。如果后续，可以研发更多综合性应用的BIM软件，将更好的推进智能建造。

参考文献

[1]胡跃军,罗坤,乔鸣宇.基于BIM的智能建造技术探索[J]. 中国建设信息化, 2019.

[2]王强,王伟,祝巍.基于BIM技术的装配式建筑应用研究[J]. 湖南文理学院学报(自然科学版), 2018.

[3]苏瑾瑾.智能建造创新技术协同构建智慧工地[J]. 山西建筑, 2021.

[4]刘占省,刘诗楠,赵玉红,等.智能建造技术发展现状与未来趋势[J].建筑技术, 2019, 50(7):8.

[5]刘文锋.智能建造关键技术体系研究[J]. 建设科技, 2020.

[6]陈莹桃.落地数字建造技术破解智能建造难题[J]. 施工企业管理, 2020(11):2.

[7]马智亮.迎接智能建造带来的机遇与挑战[J].施工技术, 2021, 50(6):3.

[8]于云鹤,宋志飞.智能建造技术发展现状与展望[J]. 城市建筑, 2021.