0 引言

随着整体建筑业的迅速发展，厂房建设的跨度和空间越来越大，并且采用了预制装配式，施工中的安全管理问题凸显出来。在工程项目全周期内应用BIM技术，有效解决施工中的诸多安全问题。尤其是通过BIM技术大大提升了安全隐患排查的能力，真正实现了所有安全管理资料的共通和共享，并达成了不同单位间安全管理方面的协作，显著提升了整体的施工安全管理水平。

1 BIM技术在安全管理中的必要性

1.1 促进项目各方的沟通

基于4D可视化的BIM技术施工信息模型，可以进行信息的实时查询和信息拓展，更有助于各方利用可视化模型进行技术讨论、方案比选，最终作出会议决策，让各个部门之间的信息交流更顺畅，大大提升了安全管理工作的质量和效率。

1.2 促进施工方案的优化

本工程的施工计划编制由MS project软件完成，以精确合理地安排流水施工；在MC软件中导入施工进度的计划，利用仿真化的模拟找出施工计划中的各类问题，合理优化施工方案，不但压缩了成本，也缩短了工期。

1.3 弥补图纸中的碰撞缺陷

由于房建工程不同专业都是独立的，协调互动性差，在传统的二维设计模式下因为专业交叉出现工作反复，影响生产效率，返工现象频繁，导致费用增加，浪费了宝贵的资源。利用BIM技术的模型检测构件和管线的综合碰撞，设计中的问题可以预先发现，避免了设计变更，避免了因为返工带来的质量问题。

1.4 可以快速统计工程量

利用BIM软件统计工程量，会更快速和准确，通过材料用量的精准计算，进行有计划地领料，节约了资源、降低了工程成本。

2 基于BIM的施工安全管理关键技术

基于BIM的施工管理技术不仅可以增强全体员工参与信息管理，提高工作效率；此外，还可以不断完善项目管理目标，实施动态修正，最终达到提高质量、缩短工期、压缩费用，促进效率提升的目的。传统看板管理和BIM之间的协同作用如图1所示。

图1 传统看板管理与BIM的协同作用关系

2.1 约束条件收集模块

基于经济问题，针对目标函数的最大值或者最小值，一般在约束条件下求得。管理施工项目上，需要受到施工方案、施工标准、施工规范、现场天气、设计要求以及交付标准等诸多条件的约束，利用KanBIM技术收集和整理约束条件，并进行可视化的表现，可以帮助管理者实现某些预期的目标，例如质量、安全管理、投资和工期等。

2.2 BIM模型构建模块

传统看板管理与BIM技术有机结合构成KanBIM，以施工信息平台为基础构建建筑信息模型，所以，需要以BIM软件构建的施工阶段的建筑信息模型为基础，进行KanBIM的应用（如图2所示）。该模型信息来源是多方位的，包括经过审查后的建设单位提供的设计文件、施工进度、工程图纸、标准图集、合同文本等，根据模型细度L0D5o的标准构建而成，清晰显示施工建筑的物理特征和功能特征。

图2 KanBIM控制模块流程

2.3 工程作业模块

工程作业模块为每一个施工过程进行服务，按照PDCA管理规则形成一系列工施工行为。第一，每个施工班组完成看板任务后，实施自行检查后，确定质量和成本达标的程度。第二，自行检查项目内部的相关机构，将自检结果标志在质量看板上，然后报验给监理，只有通过验收后方可布置新的看板任务。

2.4 终端信息反馈模块

该模块的主要功能是向决策层反馈相关信息。KanBIM利用不同的图标标识反馈每项任务当前状态。首先，各个参与方可以借助移动终端进入KanBIM系统，实时掌握了解不同权限区域内的现场情况；其次，利用二维码反馈结果，并将其在移动看板上粘贴，工作人员能够利用手机扫码获得需要的信息，有目标地进行工作。

3 应用实例分析

利用产学协作的形式，在某建筑公司承接某工业厂房综合体的工程，并将该施工信息化模式应用在该项目中。该项目的特点是施工新技术多、管线复杂、项目多方参与、协调工作困难。同时，本项目中应用BIM技术是甲方提出，主要是强化工程中应用该技术的深度和广度，提升该管理技术的效果，本项目部进行试点应用了KanBIM技术，具体的应用项目包括质量管理、进度管理、安全管理和技术管理，具体应用情况如下。

3.1 质量管理

针对施工中新工艺的质量控制，利用该技术对传统的质量管理模式进行丰富和优化。主要进行如下工作：第一，在施工前通过BIM技术模拟新工艺的同时实现三维技术交底的可视化；第二，将质量看板布设在施工现场，表明施工质量控制要点和施工注意事项；第三，在工程部设置质量看板，对质量情况进行统计和汇总，包括描述质量状况、不良情况、合格情况和不良原因等；第四，在工地大门口设置质量看板，可以视作管理质量的活动板，进行质量通告、质量信息、质量改进和质量纠正的信息发布等，根据PDCA的控制原则严格控制关键部位和新技术的质量。

3.2 进度管理

伴随工程的进一步开展，可以利用KanBIM的双向反馈功能，在可视化的协同管理平台中实时录入现场实际进度数据。施工的管理人员可以对任意的进度计划节点进行选择，尤其是某些具备里程碑意义的重要节点，对各工序执行情况进行查询。如果实际进度比计划进度慢，模型中全部被影响到的后续节点都会高亮显示红色感叹号，可以显示受影响的范围，以此为依据技术人员可以计算因为滞后对整体工程的影响，以此进行后续节点计划的重新安排，其逻辑关系如图3所示。

图3 BIM协同管理平台工程进度情况高亮显示

3.3 安全管理

传统的施工工地上只是单一的看板模式，主要是安全标语、安全施工挂图、安全警示等。而KanBIM技术可以利用KanBIM的现代智能终端在VR体验观众进行模拟体验，体验的情境包括电击、脚手架倾斜、洞口坠落、高空坠落等。借助这样的仿真体验促进体验者的安全意识提高。另外，在BIM技术模型中，有效形成施工现场可视化风险等级标准，对象是现场安全风险控制的关键点，以此进行针对员工的数字化安全培训，促进所有人对安全状态的了解，最大限度减少安全事故发生。通过二维码显示BIM协同管理平台中任务状态标识如表1所示。

表1 BIM协同管理平台中任务状态标识

3.4 技术管理

在传统施工管理上纸质化的特点明显，有很大的局限性，而KanBIM技术可以突破其限制，特别是利用多媒体终端设备，让施工人员的信息获取更便捷，更方便进行交流和技术培训，特别是借助该技术的二维码查看终端版，施工人员可以利用对二维码的扫描，准确获取构件的规格、位置混凝土强度、钢筋情况、现场实测数据、检测报告等信息，并能够进行构件实时数据的上传。

4 BIM技术应用效果

BIM以实现项目施工管理每个层级质量、成本、进度、安全控制过程的可视化为目的，通过KanBIM技术模式在该厂房工程中的应用，施工人员通过该技术平台可以对作业情况一目了然，可以自主全面理解工作内容，对上级指派的任务进行高效完成。通过对采购时间的合理分配和调整，大大提升了重要工序的材料保障能力，显著降低了消耗采购库存量的水平，KanBlM技术在压缩项目进度和节约成本方面发挥了显著作用（见表2-表4）。借助该技术对工程质量问题进行可视化的表述和PDCA处理，显著提高了验收批的工程质量的合格率。经过对该技术模式应用三个月的检验批、分部工程质量、分项工程验收情况的汇总，显现为100%的合格率，验收优良率比单位同类项目提高了8%。通过对BIM技术的应用，更方便了施工人员对日常信息的有效获取，并成为对工程深度了解的平台，真正形成全员都用BIM、全员都会用BIM、全员都愿意用BIM的局面。

表2 BIM应用之前的成本和工期

表4 BIM应用前后成本和工期效果对比分析

5 结束语

本文通过某厂房工程实例介绍了工程施工现场围挡和封闭管理、基坑开挖、安全防护措施，利用BIM技术平台的3D安全信息模型分析了基坑开挖、多塔作业等安全生产关键影响因素，采用4D施工模拟查看可视化效果保证了安全管理关键技术的落实。在实际施工前就能全面掌握项目安全信息，特别是利用可视化模型分析找出施工阶段的潜在危险源，保证了安全管理关口的前移，完全打破了施工实践时依靠经验进行安全管理的传统模式，既为施工人员安全交底和项目全过程的安全管理提供了强有力支撑，全面提升了施工安全管理风险分析的精准性，也说明了在安全管理中应用BIM技术具有实际意义和优势。

表3 BIM应用之后的成本和工期