基于BIM应用技术的建筑施工智能化探究

2023-01-07王佳楠胡振宇

散装水泥 2022年2期

关键词：建筑施工智能化建筑

王佳楠胡振宇

（河南财政金融学院，河南郑州 451464）

1 引言

信息化、智能化施工技术在建筑行业中的应用意义重大，通过建立全面、科学的施工监督体系，实现人员、设备、物料、环境、操作方法等多方面的统筹管理，从而保证建筑工程的全面可持续发展。

2 BIM技术在建筑施工智能化处理中应用的可行性

与其他行业相比，应用BIM技术可以提高信息处理水平，同时，更好地建立信息系统，将云计算、大数据等多元网络智能化技术结合起来，充分发挥BIM技术在应用过程中的数字化优势，通过匹配三维几何模型提高施工效率。

（1）受建筑工程项目结构、构件规格、预制构件拼装等具体流程的影响，在建筑施工智能化处理模式中，匹配BIM技术才能打造更权威的三维建模工序，更好地完成金属预埋件、钢筋结构等元件的碰撞检查，提高技术可行性。

（2）BIM技术还可以统筹监督不同的施工要素，在空间信息模型中融合进度、安全、质量等多种渠道信息，以确保信息感知水平和模型认知水平符合实际标准，进而满足建筑施工智能化发展的科学性和可行性。

3 BIM技术在建筑施工智能化处理中的应用要点

BIM技术应用于建筑施工智能化处理，主要分为智慧工地单元和智慧施工单元，针对不同的管理对象和要素，结合不同的施工状态，实施相应的BIM技术应用规范。

3.1 智慧工地单元

智慧工地单元更多关注施工环境和施工条件，其管理对象主要涉及施工人员、设备、物料、方法和环境，并按照进度、成本、安全管理的具体要求落实针对性的分析和监督工作。因此，BIM技术在智慧工地单元中的应用越来越广泛。

3.1.1 作业人员管理的智能化

为了提高施工项目的整体质量，必须实行全过程化管理机制，提高人员智能化管理效率。同时，还要匹配BIM模型导入系统，在工作人员佩戴的安全帽中内嵌智能芯片，通过BIM技术的智能化搜索和信息汇总，了解工作人员的位置。此外，还应配合使用系统的门禁功能，及时获取工作人员的出勤统计、项目场地行动轨迹、人员分布等信息，并通过远程操作指导现场人员进行实时语音提示。

3.1.2 物料管理的智能化

将BIM技术引入实际模型，汇总施工进度、流水段、清单项目等相关信息数据，配合单体、楼层及构件结构完成综合工作。同时，利用BIM技术可以辅助完成采购计划和限额物料领取工作计划等，建立更加和谐、高效的物料管理平台。例如，在物料智能化管理体系中，利用BIM技术的模型量和实际量进行分析比较，可以更好地获取物料的具体信息，从而提高物料控制水平。

3.1.3 混凝土建筑钢筋加工系统的智能化

在应用BIM技术的过程中，匹配BIM建筑模型，能够及时获取相应的数据和信息，便于操作。在钢筋智能化加工系统中，完成BIM模型输入，可以建立智能化的操作流程，使其与数控加工设备相结合，实现半自动加工或全自动加工。

3.1.4 设计方案安全化管理的智能化

本文以某职工服务中心工程为例，工程采用5层装配式框架结构，1～4层为叠合板和外挂墙板，采用预制处理方式，预制率约为30%。方案中应用BIM技术完成建筑信息模型构建处理，根据构件深化图纸对子项目的BIM建模处理，并在可视化设计的基础上，对预制构件的深化图纸予以错漏碰缺检查，特别是对节点连接可行性予以验证分析，BIM技术能更好且更快速地获取碰撞检查的结果，以便于后续拼装处理工作的顺利开展。应用BIM技术完成深化设计阶段的工作，确保能结合设计图纸、企业族库等内容实现建模，并结合碰撞检查结果生成相应的报告，在解决安全问题的同时还能优化设计流程和最终设计方案。

3.1.5 质量管理系统的智能化

在建立BIM模型的基础上，必须结合质量管理标准制定质量验收计划。一方面，支持施工现场建立移动终端分析体系，获取信息数据和动态参数后匹配定位功能模块，及时完成现场构件的动态识别，保证模型中构件对应关系分析的合理性，满足质量标准规范的预期要求。另一方面，利用BIM模型可以建立点击单元，完成对计划验收构件的分析管理，在获取数据输入表的同时能支持录入验收数据自动载入系统服务器的方式，保证共享数据和协同控制流程的合理性。

3.1.6 成本管理控制模式的智能化

利用BIM模型可以建立构件预算管理机制，智能化分析分包合同、施工图纸、进度规划之间的关联度，结合专业的计算分析元件完成楼层、进度、流水段等基础内容的分析，提高工程量、分包量相关成本多维度分析的水平，真正实现多元、合理的成本控制方案。

3.2 智慧施工单元

智慧施工单元需要定向分析施工过程，将技术监管对象锁定在技术应用和特定过程管理上。因此，利用BIM技术开展智慧施工单元管理的方法一般会应用于高层建筑、大型公共建筑、钢结构建筑等方面，具有较强的针对性。

（1）基于BIM技术建立的智能化机电控制管理系统，将BIM技术融合施工综合管理体系，可构建机电设备的4D应用模型，实现施工动态管理与可视化模拟分析，更好地匹配相关设备，配合使用激光扫描元件、GPS软件、移动通信技术等，维持机电设备跟踪管理的规范性，便于进度管理和进度检查。

（2）匹配BIM技术建立智能化施工过程监测系统，在应用中输入施工BIM模型，每天及时上传施工图片，再结合相应的分析汇总软件将图片作为节点形成点云模型，基础模型的处理过程能支持向量机等基础智能机器的应用和运行。同时，对比分析点云模型与施工BIM模型，保证自动识别的合理性和规范性。

（3）将建筑施工全寿命周期与BIM技术融合构建完整的施工监督管理规划。①在策划阶段，应用BIM技术建立完整的应用目标、应用阶段划分及应用点管理，配合BIM应用专项资金的使用，保持组织编制与总体目标的规范性，确保参建各方及项目各阶段模型数据共享的及时性。②在设计阶段，应用BIM技术对方案、施工图等进行比选和性能分析，完成模型的优化和设计深化，将安全隐患降至最低。③在施工阶段，应用BIM技术进行施工作业模型的处理，重点应用于施工进度、工程质量等方面的验收。④在竣工验收、运维、投资控制等各阶段应用BIM技术，以保证整个工序的规范化。

4 BIM技术在建筑施工智能化处理中的应用趋势

随着信息技术的不断发展与进步，在建筑施工智能化管理过程中，将会建立更加高效的技术应用平台，技术方案也将向着更加多元化的方向发展。

4.1 可插拔式集成应用模式

在传统的智能化处理体系中应用BIM技术，建立了独立、个体化的应用模块，对于构建数字化体系具有一定的应用价值，维持智能化管理和综合控制应用规范方面较为合理。

（1）建立更加规范、可靠的集成处理机制，确保系统的应用价值得到充分发挥，相关技术层面也会向集约化方向转变，保证建筑施工质量管理系统与作业管理系统更好地匹配，并依据模型标准发展要求提高建筑施工智能化处理的综合效益。

（2）实现可插拔式集成替换系统，在集成化应用系统中，利用一个系统替换另一个系统，以保证系统各相关元素都能发挥作用，减少因集成度不足而造成的损失。

4.2 BIM大数据分析体系

对于建筑项目而言，在施工前要落实很多决策内容，既要综合考量施工环境以选取适宜的施工方法、项目承包方和材料，又要配合决策机制落实全寿命周期分析。在传统的管理体系中，决策的制定与施工方、业主方的经验密切相关，利用BIM技术可以匹配更多的管理数据参数，建立更全面、互联性更强的控制机制，保持BIM分析的规范性。尤其是BIM技术中数据挖掘处理机制的应用，不仅可以获取承载经验丰富的数据源，还可以在数据积累过程中完成数据对比分析，为后续科学决策提供更直观、可靠的建议。

4.3 技术融合

近年来，AI技术越来越受到重视，为了提高建筑施工智能化水平，采用BIM技术与AI技术相结合也是一种值得推广的方法，用AI代替人工完成简单工作。而实现这项技术的关键在于攻克时空信息技术难题，以便制定更加完整的工作计划。

另外，语义网技术的融合也将成为重要的发展方向之一。语义网技术能够更好地表达规范内容，其本身与建筑施工标准要求相契合。因此，建立语义网技术与BIM技术融合处理体系，可以为建筑施工创造一个更加合理、规范的施工环境，确保能利用技术方案检查BIM模型构件的尺寸参数及具体应用位置，减少施工人员的工作难度，提高对标质量。

5 BIM技术在建筑智能化中的应用

5.1 BIM技术在建筑项目智能化中的应用

在概念设计的初始阶段，工作人员需要将勘察相关的信息直接传输到BIM信息库中。结合实际情况对各种因素进行考察、分析和运算，利用BIM技术研究建筑场地环境模型，对日常工作中无法完成的工作进行研究和分析，在模型中找到与建筑工作中情况相似的数据，最终确定建筑方案。在建筑项目方案设计过程中，工作人员需要对建筑环境的总体布局和机电方案做出最终决策，并通过BIM软件对这些方案进行比较分析，得出最接近于建筑发展长期目标的方案。BIM技术在项目设计中的应用可以有效解决安装、技术选择、材料配比、工程预算等问题。此外，BIM软件应用于土建和机电方向，可实现冲突与碰撞检测、综合布线布管、负载计算与分析、竖向净空优化，并可设计不同方向的施工模型，以推动施工作业的顺利进行。

5.2 建筑智能化施工阶段BIM技术的应用

将BIM技术应用于建筑项目施工，可以将材料、场地和设备等内容进行动态集成，并能定期模拟施工过程，利用BIM技术可以直接反映项目施工情况，为复杂的工序衔接转换工作带来一定的便利。从施工人员的角度看，BIM技术能帮助他们明确自己的具体职责，提高他们的工作水平和施工效率，减少投入资金。值得注意的是，BIM技术虽然在建筑智能化方面起到了积极作用，但是由于诸多因素的影响，其发展还不够完善，需进一步推动BIM技术在建筑智能化施工中的有效运用。