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BIM技術(shù)在建筑工程施工中的協(xié)同作業(yè)研究

2021-03-30 08:25葉昌潤張文昌方文
智能建筑與智慧城市 2021年8期
關(guān)鍵詞:施工進(jìn)度協(xié)同計(jì)劃

葉昌潤,張文昌,方文

(中國建筑第二工程局有限公司)

1 引言

建筑產(chǎn)業(yè)總投資大,屬于資金密集型行業(yè),但是由于其管理模式導(dǎo)致效率低、能耗高、且風(fēng)險(xiǎn)性較大,一直以來利潤率不高。BIM技術(shù)引進(jìn)我國以來已經(jīng)有20多年時間,經(jīng)過建筑專家多年以來的應(yīng)用研究,已經(jīng)取得了一定進(jìn)展,代替了傳統(tǒng)的CAD制圖。利用BIM技術(shù)進(jìn)行施工設(shè)計(jì),可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、建筑、給排水、電氣、通風(fēng)空調(diào)等專業(yè)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。協(xié)同設(shè)計(jì)根據(jù)時間不同分為同步和異步設(shè)計(jì),根據(jù)空間不同分為集中式和分布式協(xié)同設(shè)計(jì)。基于建筑BIM的設(shè)計(jì)采用Revit軟件,因軟件功能、圖紙會審規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)等方面的原因,直接采用BIM技術(shù)的三維設(shè)計(jì)并未大范圍推廣。隨著BIM軟件技術(shù)的不斷開發(fā)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施,數(shù)據(jù)共享和傳輸已成為設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研究方向[1-4]。

2 工程項(xiàng)目進(jìn)度優(yōu)化理論

2.1 傳統(tǒng)工程項(xiàng)目

傳統(tǒng)的工程項(xiàng)目進(jìn)度管理難度較大,其主要內(nèi)容為施工進(jìn)度計(jì)劃、計(jì)劃控制。單位施工進(jìn)度計(jì)劃編制流程如下:收集資料→工作項(xiàng)目劃分→施工順序確定→工程量計(jì)算→勞動量和機(jī)械臺班數(shù)計(jì)算→各工序持續(xù)時間確定→施工進(jìn)度計(jì)劃圖繪制→施工進(jìn)度計(jì)劃檢查→編制正式施工進(jìn)度計(jì)劃。在項(xiàng)目進(jìn)度管理方面,長期以來都是取決于管理人員的經(jīng)驗(yàn),工程預(yù)算精度不佳,計(jì)劃編制工具有限,信息溝通及專業(yè)協(xié)調(diào)難度大。由于設(shè)計(jì)院專業(yè)及工作模式特點(diǎn),對于建筑施工各專業(yè)設(shè)計(jì)工作流程都是單向的,一般項(xiàng)目設(shè)計(jì)都是線性設(shè)計(jì),而且設(shè)計(jì)人員跨專業(yè)理解能力有限,造成各設(shè)計(jì)專業(yè)缺乏溝通,傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案的修改和傳遞還停留在紙上,對于發(fā)現(xiàn)的問題不能及時發(fā)現(xiàn)和糾正,設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量較低、設(shè)計(jì)進(jìn)度可控性差。因此,提高項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工中各專業(yè)協(xié)作能力具有十分重要意義,可以保證設(shè)計(jì)質(zhì)量的同時提高工作效率。

①在組建項(xiàng)目設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)時,根據(jù)各專業(yè)的界定相應(yīng)的范圍和角色,同時應(yīng)加強(qiáng)跨專業(yè)通用知識的培訓(xùn)與學(xué)習(xí)。對不同參與者確定合適的角色與任務(wù),同時考慮個人業(yè)績、組織結(jié)構(gòu)和目標(biāo)原則。

②設(shè)計(jì)工作內(nèi)容與流程的確立包含這些內(nèi)容:首先將BIM層的應(yīng)用分解為N組流程,其次明確各流程之間的關(guān)系與區(qū)別。在需要做出決策的節(jié)點(diǎn)建立決策框架,決策框架不僅可以檢驗(yàn)決策結(jié)果還可以據(jù)此改變流程步驟。

2.2 BIM技術(shù)進(jìn)度優(yōu)化理論

BIM技術(shù)基于施工過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,主要用于設(shè)計(jì)和施工管理。利用三維技術(shù)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下。

①三維協(xié)同實(shí)時模式相比傳統(tǒng)設(shè)計(jì),以時間軸為基準(zhǔn),傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程沒有時間順序和前后向過程,各專業(yè)都可直接設(shè)計(jì)。三維系統(tǒng)實(shí)時模式摒棄傳統(tǒng)模式下各專業(yè)設(shè)計(jì)之間的點(diǎn)對點(diǎn)通信方式,各專業(yè)之間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時共享、協(xié)同工作,提高了各專業(yè)設(shè)計(jì)之間的溝通交流效率。

②BIM模型模塊是協(xié)同作業(yè)平臺的核心,該平臺的基本功能模塊為BIM模型的建立、任務(wù)管理、知識管理、權(quán)限管理、沖突檢測與消除及擴(kuò)展功能分析等,這些模塊功能可以支撐協(xié)同設(shè)計(jì)作業(yè)。隨著BIM系列標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施及云技術(shù)的普及,基于云BIM的協(xié)同設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生,就是將各相關(guān)軟件和資源存儲到云服務(wù)器上,同時在云服務(wù)器內(nèi)建立完整的資料庫和模型,完善制圖數(shù)據(jù)庫和決策信息庫,使得所有設(shè)計(jì)者和相關(guān)權(quán)限人員可以通過云進(jìn)行設(shè)計(jì)及信息共享,并可以在設(shè)計(jì)過程中及時溝通交流。不同專業(yè)設(shè)計(jì)人員的進(jìn)度由云系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)劃,保證整個專業(yè)模型格式一致并且可以相互轉(zhuǎn)換,確保任何專業(yè)設(shè)計(jì)能互相利用和比對元素,并且專業(yè)建模完成后,可以進(jìn)行合模建立起整個模型。在云平臺上可以獲取該整體模型的所有專業(yè)模型,并可修改或刪除圖形設(shè)計(jì),提高圖形修改效率。

③我國的建筑項(xiàng)目管理方面智能化應(yīng)用水平處于初始階段,在施工過程中易造成信息不對稱?;谠萍夹g(shù)的BIM工程建設(shè)協(xié)同平臺可以有效解決這類問題。隨著BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的完善以及軟件接口和數(shù)據(jù)處理能力的提高,通過引入分包商的相關(guān)數(shù)據(jù),可以進(jìn)一步細(xì)化項(xiàng)目管理中的進(jìn)度付款等環(huán)節(jié),進(jìn)一步提高項(xiàng)目集約化管理和成本控制水平。該平臺可以提高項(xiàng)目管理效率,包括人力、物資和設(shè)備等,有力協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)與施工組織。BIM施工協(xié)作的主要功能基于InternetPlus技術(shù),結(jié)合3D場景等,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控和審批,利于調(diào)整施工方法和順序,得到最優(yōu)施工方法。在施工協(xié)作方面,采用三維結(jié)構(gòu)仿真技術(shù)對施工組織進(jìn)行模擬,對于模擬過程中出現(xiàn)的施工沖突和問題,提出優(yōu)化方案解決。通過對施工過程的模擬,方便在設(shè)計(jì)階段不需要進(jìn)行施工執(zhí)行就能進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,有效提高設(shè)計(jì)預(yù)測能力,使得重大問題在施工前模擬階段得到解決,降低了施工成本和設(shè)計(jì)變更的復(fù)雜繁瑣流程。

除了在設(shè)計(jì)和施工環(huán)節(jié)發(fā)揮重要作用外,BIM技術(shù)還在場地分析、造價預(yù)算、設(shè)計(jì)方案論證、結(jié)構(gòu)主體討論、工程量計(jì)算、采光通風(fēng)、節(jié)能減排、施工計(jì)劃、物資計(jì)劃、數(shù)字督造、資產(chǎn)管理、物業(yè)運(yùn)維等方面具有廣闊空間。

3 基于BIM的施工進(jìn)度協(xié)同優(yōu)化研究

3.1 工程概況

某項(xiàng)目總建筑面積為2.8萬m2,建筑高度49.9m。項(xiàng)目難點(diǎn)是基坑深、工地狹窄、結(jié)構(gòu)和裝飾設(shè)計(jì)復(fù)雜、專業(yè)施工多且協(xié)調(diào)困難。項(xiàng)目要求的工期緊且質(zhì)量可溯源高。

3.2 基于BIM的進(jìn)度協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)

①基于BIM確定建模標(biāo)準(zhǔn),用Revit專業(yè)軟件建成三維土木工程模型。建成土建工程數(shù)據(jù)庫,使用MagiCAD軟件進(jìn)行項(xiàng)目各專業(yè)工序之間建模和安裝優(yōu)化。

②使用廣聯(lián)達(dá)BIM 5D軟件對各專業(yè)模型進(jìn)行綜合集成,借助Navisworks軟件進(jìn)行工序碰撞沖突檢測,F(xiàn)uzor軟件用于高精度虛擬漫游生產(chǎn)。

③針對碰撞檢測環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)的問題,及時進(jìn)行模型調(diào)整和設(shè)計(jì)優(yōu)化分析,尤其是機(jī)電和管道安裝環(huán)節(jié)等易產(chǎn)生沖突的分項(xiàng)工程,通過調(diào)整和優(yōu)化管線布局,從根本上解決原始設(shè)計(jì)圖紙中的誤差和遺漏。

3.3 基于BIM的施工進(jìn)度協(xié)同優(yōu)化

①制定施工總體計(jì)劃。

②采用Navisworks軟件分析施工總計(jì)劃的合理性,采用GDLianBIM5D軟件導(dǎo)入模型和計(jì)劃,將BIM模型和施工計(jì)劃關(guān)聯(lián)起來。

③使用BIM模型檢查投資計(jì)劃落實(shí)情況。

④基于BIM模型將物料的使用計(jì)劃與實(shí)際使用量關(guān)聯(lián)起來,按照施工進(jìn)度可以進(jìn)行物料監(jiān)控與管理。

3.4 采用BIM進(jìn)行施工模擬的主要步驟

①在BIM模型中輸入項(xiàng)目的進(jìn)度計(jì)劃和實(shí)際場地計(jì)劃,并與其他相關(guān)模型關(guān)聯(lián)形成4D模型,可以分析項(xiàng)目進(jìn)度偏差。

②將BIM模型與項(xiàng)目清單關(guān)聯(lián),合成5D模型,同時可以分析施工階段資源使用和資金使用情況。

③使用BIM可隨時分析各階段的資金和資源變化。

④通過5D移動終端,實(shí)時輸入進(jìn)度照片并進(jìn)行云同步,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程進(jìn)度管理。

4 結(jié)語

本文研究了基于BIM平臺的建筑工程協(xié)同設(shè)計(jì)和工作機(jī)制,意義重大,具有BIM模型的建立、任務(wù)管理、權(quán)限管理、數(shù)據(jù)管理等功能,可以進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目施工全過程的協(xié)同優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目全過程的協(xié)同管理。協(xié)同作業(yè)平臺還具有對施工進(jìn)度模擬的沖突檢測和消除、沖突擴(kuò)展等,具有完善的協(xié)同設(shè)計(jì)和施工管理流程。通過分析協(xié)同作業(yè)平臺在設(shè)計(jì)和施工過程中應(yīng)用,有利于項(xiàng)目各專業(yè)模型的搭建和任務(wù)協(xié)調(diào)分配,通過將設(shè)計(jì)模型與施工前仿真模擬,對實(shí)際施工前暴露的各種問題進(jìn)行整改和優(yōu)化,有效提高施工質(zhì)量和效率。

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