文｜ 中國電建集團(tuán)北京華科軟科技有限公司 何佳 陳樂

近年來，隨著中國電力建設(shè)集團(tuán)有限公司（以下簡稱“中國電建”）及其子企業(yè)施工項(xiàng)目數(shù)量迅速增長，在建的國內(nèi)外項(xiàng)目已達(dá)數(shù)千個(gè)，項(xiàng)目涵蓋類型多、地域分布廣，但施工的協(xié)作方式?jīng)]有發(fā)生根本性改變，公司產(chǎn)業(yè)核心優(yōu)勢未得到充分發(fā)揮，為鞏固和提升行業(yè)內(nèi)的技術(shù)、管理領(lǐng)先者地位，亟待提高集團(tuán)企業(yè)群的施工管理水平，緊跟技術(shù)發(fā)展潮流，在項(xiàng)目施工管理中融入GIS與BIM技術(shù)，提升整個(gè)集團(tuán)公司的施工生產(chǎn)效率和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)國際同行業(yè)技術(shù)先進(jìn)、核心技術(shù)領(lǐng)先的目標(biāo)，為公司轉(zhuǎn)型升級和創(chuàng)新發(fā)展提供有效支撐。

1.概述

BIM（建筑信息模型）是利用數(shù)字信息系統(tǒng)，通過項(xiàng)目相關(guān)數(shù)據(jù)信息構(gòu)建出仿真建筑模型。它具有可視性、系統(tǒng)性、優(yōu)化性、仿真性和可出圖性五大特點(diǎn)。

GIS（地理信息系統(tǒng)） 是對地球表層局部或整體（包括大氣）空間的地理分布，利用計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行描述、計(jì)算、分析、存儲(chǔ)等處理的技術(shù)系統(tǒng)。它是一種專業(yè)的空間信息管理系統(tǒng)。

通過BIM與GIS技術(shù)進(jìn)行高度融合，形成信息協(xié)同管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對BIM信息進(jìn)行實(shí)時(shí)發(fā)布、建立高效合理的在線BIM服務(wù)、信息集成管理，資源共享等應(yīng)用需求。

2.GIS與BIM在水電工程施工階段的應(yīng)用

按照水利電力工程建設(shè)的施工要求，結(jié)合水利施工信息化建設(shè)基礎(chǔ)，充分利用GIS+BIM的先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)三維渲染、虛擬施工、有效協(xié)調(diào)、碰撞檢查等BIM的特性。

（1）協(xié)同管理

GIS+BIM技術(shù)的融合，建立協(xié)同工作機(jī)制，打破項(xiàng)目施工管理的割裂現(xiàn)狀，保證各項(xiàng)工作有序、可靠、有效的推進(jìn)，促進(jìn)了項(xiàng)目綜合策劃能力、資源配置能力、集成管控能力、信息共享能力，解決施工項(xiàng)目數(shù)據(jù)形成一個(gè)個(gè)離散的“數(shù)據(jù)孤島”，進(jìn)而造成大量的信息不對稱、數(shù)據(jù)版本不一致、溝通不及時(shí)等問題。實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)、集成和可視化的施工管理，確保項(xiàng)目施工精細(xì)化管理，全面提升了項(xiàng)目管控能力。

（2）虛擬建造管理

通過GIS與BIM技術(shù)對模型信息與施工項(xiàng)目管理的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行集成后實(shí)現(xiàn)虛擬建造。虛擬建造的過程是先試后建的過程，可以檢測和比較施工方案，優(yōu)化施工方案。也可對施工過程的工程設(shè)計(jì)、現(xiàn)場環(huán)境和資源使用狀況等進(jìn)行模擬，具有更大的可預(yù)見性，可直觀的展示相應(yīng)時(shí)間節(jié)點(diǎn)相關(guān)構(gòu)建已發(fā)生的成本、質(zhì)量、安全等信息，并可預(yù)測未來時(shí)間相應(yīng)模型相應(yīng)構(gòu)建、相對應(yīng)的預(yù)估成本、資金等信息，使項(xiàng)目參與者更好的理解項(xiàng)目范圍從而達(dá)到施工方法可視化、施工方法可驗(yàn)證、施工組織可控制的目的。使所有項(xiàng)目的參與者在施工前就能清楚地知道所有施工內(nèi)容以及自己的工作職責(zé)，能促進(jìn)施工過程中的有效交流。

（3）模型漫游管理

GIS與BIM技術(shù)融合支持多角度多方位的模型漫游，利用模型漫游模擬出整個(gè)工程的實(shí)際效果，指導(dǎo)實(shí)際施工，幫助工程人員清晰理解項(xiàng)目，根據(jù)步驟完成。并利用第一人稱視覺的漫游技術(shù)實(shí)現(xiàn)日常巡檢，對項(xiàng)目的危險(xiǎn)源、環(huán)境因素等實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)控。

（4）圖紙會(huì)審管理

基于GIS與BIM技術(shù)更直觀形象地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖問題、提高圖紙會(huì)審效率、盡可能減少過程中變更、有利工期提前。并且在進(jìn)行BIM會(huì)審時(shí)，可基于BIM進(jìn)行問題的提交與反饋，增強(qiáng)會(huì)審相關(guān)參與人員的交流，并且對交互中的過程信息進(jìn)行全量的存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)會(huì)審過程資料的調(diào)取和查閱。

（5）進(jìn)度管理

利用GIS及BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)施工場地布置的三維全景可視化；通過精確的部件級編碼與WBS進(jìn)行掛接，建立BIM模型與施工過程數(shù)據(jù)建立二維矩陣的關(guān)聯(lián)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)實(shí)際進(jìn)度與三維模型同時(shí)生長，通過BIM可視化特性，實(shí)時(shí)掌控工程實(shí)際進(jìn)度以及實(shí)際與計(jì)劃的偏差及預(yù)警。

（6）質(zhì)量和安全管理

利用GIS與BIM融合技術(shù)及職能傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量、安全問題預(yù)測和預(yù)警，準(zhǔn)確定位各個(gè)質(zhì)量及安全問題，實(shí)現(xiàn)施工質(zhì)量控制更加高效，更好的控制施工進(jìn)度。

（7）技術(shù)交底管理

利用三維仿真技術(shù)制作施工方案，并進(jìn)行交底，使被交底對象利用BIM的可視化特性了解施工步驟和各項(xiàng)施工規(guī)定，從而保證施工過程合規(guī)完成。通過可視化的展示，不僅可以將復(fù)雜的施工方案直觀、簡單地展現(xiàn)出來，便于分析研究；而且通過展示施工過程中各階段的步驟，發(fā)現(xiàn)施工方案中存在的的不足之處，及時(shí)消除可預(yù)見的消防隱患，盡量避免安全隱患，不斷優(yōu)化專項(xiàng)施工方案，使施工方案達(dá)到最優(yōu)。由于關(guān)鍵工藝一般較為復(fù)雜，能夠提前對關(guān)鍵工藝可視化展示，為關(guān)鍵施工方案中用到的工藝方法提供討論和交流的虛擬環(huán)境。

（8）場地布置優(yōu)化

通過基于GIS與BIM技術(shù)進(jìn)行場地布置，實(shí)現(xiàn)對施工場地合理安排。業(yè)主能夠直觀地了解施工場地布置詳情，便于施工方與業(yè)主之間進(jìn)行有效地溝通，使施工場地劃分存在的問題得到合理地解決。通過不斷完善施工場地布置方案，從而達(dá)到最佳的施工效果。

通過三維仿真技術(shù)將施工場地布置立體地展示出來，既比傳統(tǒng)的平面布置節(jié)省了搭建成本，又能夠充分結(jié)合周邊建筑和環(huán)境特點(diǎn)進(jìn)行合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，使施工場地布置方案融于既定環(huán)境之中。

（9）施工模擬

利用GIS與BIM技術(shù)對土建施工的關(guān)鍵工序進(jìn)行施工模擬，對施工方案的計(jì)算、復(fù)核和比選，以及對機(jī)電安裝的綜合支架、管線預(yù)拼裝等施工工序的提前模擬，修改問題，減少錯(cuò)誤。保證實(shí)際施工一次成型的精確度，為項(xiàng)目施工一次成優(yōu)帶來科學(xué)依據(jù)。避免了傳統(tǒng)的復(fù)雜計(jì)算過程，又提高了效率和精度。同時(shí)利用施工模擬對工人交底更加形象生動(dòng)具體，交底效率和效果大小提高。

（10）數(shù)字化移交管理

在設(shè)計(jì)模型的技術(shù)上進(jìn)行深化設(shè)計(jì)形成施工模型，并將施工各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)和BIM模型進(jìn)行科學(xué)的整合，使得BIM模型從設(shè)計(jì)模型到施工模型再到綜合模型，形成綜合模型后，具備了數(shù)字化移交的條件，定制與業(yè)主運(yùn)營平臺(tái)的數(shù)據(jù)通道，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化移交。

3.經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益

（1）經(jīng)濟(jì)效益

GIS與BIM在水電工程施工階段的使用，大大減少了施工協(xié)同問題，提升了協(xié)同效率。通過大量已完成的項(xiàng)目構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫，既可以為新項(xiàng)目規(guī)劃提供決策的依據(jù)，又可以為項(xiàng)目深度開發(fā)提供數(shù)據(jù)支持。通過三維仿真技術(shù)模擬施工方案，為業(yè)主進(jìn)行立體直觀地交底，不僅可以避免施工過程中存在的各種隱患，還可以提前改進(jìn)不合理的設(shè)計(jì)，從而使各專業(yè)實(shí)現(xiàn)分工協(xié)作。由此，施工方案逐步達(dá)到最優(yōu)，施工質(zhì)量得到提高，施工安全管理能力得到提升，工期損失得到有效避免，施工進(jìn)度得到保障，按期保質(zhì)保量地完成水電工程。例如一個(gè)投資為150億的水電工程項(xiàng)目，如果貸款年息按7%核算，工期推遲一天將多支付近300萬元的利息。如果應(yīng)用GIS與BIM技術(shù)的費(fèi)用為1800萬，只要避免6天的工期損失，就能夠收回技術(shù)應(yīng)用的費(fèi)用。通過在此類大型水電工程中應(yīng)用該技術(shù)，能夠合理地布置施工場地，優(yōu)化施工步驟，減少各專業(yè)的沖突，可有效避免的工期損失能夠達(dá)到60天。因此，GIS與BIM在水電工程施工階段的應(yīng)用對施工企業(yè)提高生產(chǎn)效率、縮短項(xiàng)目工期、節(jié)約項(xiàng)目成本所起的作用是顯而易見的。

（2）社會(huì)效益

GIS與BIM在水電工程施工階段建設(shè)和推廣,為項(xiàng)目利益方帶來顯著經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也帶來了較大的社會(huì)效益。一方面，提升整個(gè)水電施工階段的效率和質(zhì)量，提高水電施工業(yè)務(wù)板塊整體數(shù)字化應(yīng)用水平和產(chǎn)業(yè)鏈一體化管控能力，促進(jìn)項(xiàng)目施工管理的協(xié)同，提高工程項(xiàng)目管理的效率，從而提升中國電建集團(tuán)在國內(nèi)、國外競爭力；另一方面，通過管控能力的提升，還可以有效節(jié)約能源、物資和人力等資源的消耗，全面實(shí)現(xiàn)國家對中國電建節(jié)能減排、綠色建造、環(huán)境友好工程的戰(zhàn)略目標(biāo)，具有較大的社會(huì)效益，同時(shí)也為同行業(yè)其他施工企業(yè)提供具有借鑒價(jià)值的水電施工項(xiàng)目管理信息化建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。

4.結(jié)語

建立水電工程BIM模型，對工程施工階段的成本、質(zhì)量、進(jìn)度、安全進(jìn)行精細(xì)化控制，包括GIS提供的地理環(huán)境、空間地理信息、水文等數(shù)據(jù)，兩者信息技術(shù)的融合，推進(jìn)了水電施工建設(shè)的信息化發(fā)展，提高了項(xiàng)目管控能力，優(yōu)化了施工方案，減少了返工次數(shù)，促使工期提前完成，現(xiàn)場材料損耗率逐漸降低，節(jié)省了人工及機(jī)械租賃成本，提升了工作效率和項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，為GIS與BIM技術(shù)在施工項(xiàng)目管理的推廣與應(yīng)用，積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。