基于BIM的数字工地的新思路

近年来，众多建筑施工的安全质量事故为政府监管部门敲响了警钟。政府监管部门面对全市4000多个建筑工地，监管任务繁重，而监管人手缺乏，稍不留神，就会出现监管漏洞。如何应用信息化手段减少监管漏洞？建筑信息模型和智能监控技术是数字化工地的两大核心要素，这是政府管理部门进行数字化监管的新模式，也将是现代化施工管理的未来趋势。

数字化工地的概念引入
全国有不少城市地区都在推广数字化监控技术。视频监控技术的应用形成数字化工地的一大亮点。视频监控技术提供了工地现场的全新的记录形式——将施工过程进行现场直播，从而直观反映形象进度、及时监督现场施工状况、增加现场安保能力。
视频监控技术是从增加现场记录形式的角度去改善与丰富工地现场管理手段，但并没有将建筑物和现场工地本身进行“数字化”，基于“数字化工地”进行管理更无从谈起。一般来说，工地上会在主要部位，如吊车、主要施工场地等部位安装若干摄像头，因此监控视频的内容总是相对零散和局部的。
实现数字化工地，就必须应用BIM，即建筑信息模型技术，将建筑物与施工现场等施工管理对象建立数字化模型，并且把属性、时间等信息要素输入到数字化模型中，形成完整的4D施工模型。以此“虚拟工地”为核心，结合现有的视频监控技术以及智能监控技术，不但及时发现问题，排除隐患；而且可以进行“虚拟施工”，提前预知工程的施工安全质量问题，控制风险；施工结束，利用BIM模型直接提交4D的施工文档，从而真正实现对建造全过程的数字化管理。
数字化工地对于业主与政府部门对工地现场的监管有重要意义。其中BIM技术是数字化基础，智能监控技术是全新手段。

BIM在施工建造阶段的应用
BIM技术是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型。该模型随着项目进展处于不断深化和变化中。设计师在三维虚拟环境中进行建筑、结构、设备的协同设计；建造师利用三维模型进行模拟施工、方案推敲、施工造价的跟踪管理，利用BIM，结合智能控制技术以及RFID技术可以进一步实现对实际施工过程的视频监控、资产管理、人员管理等。
BIM技术应用的目标是对项目进行更精细化的实时管理，从而达到控制建造成本、控制建造工期、提高建造质量、提高建造安全的项目目标。
在施工方案阶段，利用BIM技术可以进行施工模拟，在虚拟环境中体验和分析建筑施工过程，排除可能的问题：比如管线碰撞问题、重大危险源（深基坑、脚手架）等的施工安全问题，对于复杂项目或者重要项目尤其重要。利用BIM的数据可以根据需要直接编制更加详细的项目规划、施工方案、甚至采购计划。由于BIM数据包含了所代表的建筑物的详尽信息，因此，生成各种门窗表、材料表以及各种综合表格都非常容易。
在施工过程中，BIM技术可以结合施工方案、施工模拟和现场视频监测，提高项目班组和项目经理之间的协同能力，大大减少建筑质量问题，安全问题，减少返工和整改。随着项目管理精细化，BIM在施工中能够帮助工程师对整个过程，无论从时间，还是从造价等方面进行有效管理和监督，如施工全过程的动态实物量管理、动态造价管理、计划与实施的动态对比。
在竣工阶段，我们可以利用BIM进行可视化管理。所有图纸、设备清单、设备采购信息、施工期间的文档都可以与BIM数据库链接，直接利用三维模型进行文档的快速搜索、快速定位。同时通过设备信息可以查询到相应的设备三维位置。可视化的施工资料和文档管理，为今后建筑物的维修和物业管理提供了广阔的应用空间。
BIM技术应用实现了数据在设计方、施工方、业主、政府、采购方和审核方的内部共享，能够增加工程项目的透明度。这点对于规范建筑市场，防止偷工减料都具有非常重要的意义。
政府监管部门如何基于数字化工地进行管理
让我们设想某个基于数字化工地的工作场景。某施工现场管理办公室：施工经理坐在现场监控室内，一边面对着电脑中的三维建筑模型的虚拟施工方案，另一边是视频监视器中从工地传过来的各个施工画面，通过对比发现某班组的工人没有按照方案要求搭建脚手架，可能造成脚手架坍塌。于是，施工经理立刻记录在案并责令纠正错误消除安全隐患。
政府监管部门现场管理办公室：在项目监控室中，监视大屏幕随时可以切换到全市各个施工现场。每个屏幕都显示着某在建项目的三维建筑模型以及现场视频对比画面，该三维建筑模型已经加入了施工进度、施工安全事项、施工质量事项等要素。随着时间进展，屏幕中的建筑模型自动按照施工方案模拟施工，而现场视频的画面将实际施工状况进行现场直播。
数字化工地集成了BIM建筑数字化模型与现场监控，提供数字化管理流程，大大减少了管理的人工工作量，增加了管理透明度，提高了管理效率。
政府监管部门如何基于数字化工地进行管理，笔者有如下建议：
全市数字化工地平台搭建。应用已开发的上海建设工程管理GIS系统作为显示平台、动态发布管理全市的现有工地，非常方便和直观。对于单个工地，可以应用现有成熟的BIM软件进行数字化管理。目前可以基于Autodesk Navisworks平台，也可以基于鲁班BIM平台。这些软件都经过了十多年的发展。与同类软件相比，在国内应用相对广泛，并且BIM功能、可视化功能都非常强大。在数字化工地的软件平台中，可以将监控的视频结合BIM模型，通过虚实对比实现对现场的监督与控制。
选择数字化工地平台软件。笔者曾经在鲁班BIM软件与AutodeskNavisworks软件平台上做过类似应用。两者代表国外与国内BIM技术软件在施工领域应用的最高水平。这两个软件有不同的特点，都可以作为数字化工地的平台软件作为备选。
鲁班BIM软件是由鲁班软件（集团）开发的，历时十年，在国内BIM算量方面有很大的用户群。其特点是建模速度快、软件操作容易上手、符合国内施工人员的习惯。而且可以定制针对施工过程BIM 的特征功能，如：BIM计划、BIM信息等。软件有土建、钢筋、安装三大模块，与国内现场施工流程相对应。利用该软件可以增加相应的功能模块，开发出适合数字化工地平台的系统。
Autodesk Navisworks软件是Autodesk在收购Navisworks之后进行整合，应用在建筑工程领域的软件。目前该软件在BIM施工方面应用非常广泛，其特点是能够接收上百种不同文件格式的BIM模型，施工模拟功能强、拥有与P3等施工进度软件的接口、提供二次开发接口；其平台非常适合开发基于数字化工地系统。
将智能监控技术整合到数字化工地平台软件。智能监控是利用技术手段来获取需要的信息并且进行现场控制的过程。其要素是系统集成软件接口。比如视频监控技术获取的是视频信息，现场主管或者政府主管利用视频信息进行监督与控制。这可以在数字化工地平台软件中设置视频接口，将视频、图像对应或者挂接到软件的数据库中。
政府监管部门的数字化管理流程。目前，政府监管部门对辖区各个工地的管理流程，是通过人工巡查然后现场填写管理日志，统一上报整理，该过程繁琐费工，时效性差。今后将利用数字化工地平台，将数据直接整合到该数字化工地的管理系统中。既减少了人工，又便于管理，最后可以将所有管理信息进行统一整理。
后记
基于BIM的数字化工地平台，能够实现对建筑工程全生命周期的监管，通过其可视化的监管方式、流程化的管理方式、透明化的交流方式，使得政府对工地的监管及时、透明、全面。对于主管领导及时了解现场动态，减少事故瞒报少报问题，远程指挥运筹帷幄。
随着建筑业的政府部门从市场行为逐渐转向监管行为，政府掌握的有形资源越来越少，但政府的监管职能却越来越重要。在相互矛盾的两个趋势中，能否全面、及时、深入地掌握建筑工地现场动态将成为无漏洞管理的先决条件的基础和核心，基于BIM的数字化工地平台提供了可行且可持续的解决方案。

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