BIM、智慧工地、智慧城市三者有什么关系?

智慧,能够决定和改变一座城市的品质;智慧城市则决定与提升着未来的城市地位与发展水平。作为城市化的高级阶段,智慧城市是以大系统整合、物理空间和网络空间交互、公众多方参与和互动来实现城市创新为特征,进而使城市管理更加精细、城市环境更加和谐、城市经济更加高端、城市生活更加宜居。

建筑行业是我国国民经济的重要物质生产部门和支柱产业之一,同时,建筑业也是一个安全事故多发的高危行业。如何加强施工现场安全管理、降低事故发生频率、杜绝各种违规操作和不文明施工、提高建筑工程质量,是摆在各级政府部门、业界人士和广大学者面前的一项重要研究课题。

在此背景下,伴随着技术的不断发展,信息化手段、移动技术、智能穿戴及工具在工程施工阶段的应用不断提升,智慧工地建设应运而生。建设智慧工地在实现绿色建造、引领信息技术应用、提升社会综合竞争力等方面具有重要意义。

BIM是一个由二维模型到三维模型的转变过程,也是从传统施工中被动“遇到问题,解决问题”到主动“发现问题,解决问题”的一个转变过程。所以,BIM的应用对“智慧工地”建设显得尤为重要。

众所周知,传统建筑行业属于劳动密集型产业,粗放式的管理使工地的劳动力、材料、机械设备的利用都存在着严重的浪费。美国行业研究院的研究报告中显示,工程建设行业的非增值工作(即无效工作和浪费)高达57%,制造业这一数字仅为26%。从国外的经验及目前国内建筑行业的发展情况来看,开展“智慧工地”建设是实现精细化管理的最佳手段,也就是说“智慧工地”建设是手段,实现工地精细化管理是目标,最终达到在减少施工成本、保护环境的情况下,按时保质保量完成工程的目的。

“智慧工地”—施工场地布置篇

“智慧工地”建设从前期施工场地布置开始就通过BIM建模手段,对施工场地内各功能区的划分,塔吊的定位、场区道路的布置进行建模,通过模型对塔吊的工作范围、吊重、塔吊的利用率,工作人员和车辆的入场、出场路线进行模拟,实现三区分离、人车分流,塔吊能满足施工的需求,在用人高峰期及车辆进出场高峰期施工场地能井然有序的运行。

施工场地布置阶段,配合采用相应的技术措施,以确保施工的安全,如在塔吊布置时,在塔吊上安装塔吊防碰撞系统,通过塔吊防碰撞系统,对塔吊的吊重和防碰撞距离进行预警值设置,可以有效的防止塔吊超重和碰撞情况的发生,以确保施工安全。同时在施工现场布置蓄水水池,收集现场的雨水及施工降水。现场雨水通过雨水井过滤后,经雨水管道流入沉淀池,经过沉降、过滤后流入消防水池被再次利用,为现场消防、喷淋、绿化灌溉及施工生产用水提供水源。在节约用水的同时,还能通过对雨水的利用,减少施工场地的粉尘。

“智慧工地”—BIM模型应用篇

智慧工地”的建设,依托于施工现场管理平台。而平台中信息的来源,主要是来自于工程BIM模型。大部分情况下,BIM模型的精确度决定了“智慧工地”的开展程度。BIM是一个由二维模型到三维模型的一个转变过程,也是从传统施工中被动“遇到问题,解决问题”到主动“发现问题,解决问题”的一个转变过程。

所以,BIM模型的应用对于“智慧工地”建设显得尤为重要。“智慧工地”建设中,BIM模型的应用主要集中在以下几个方面:

工程量的统计:在BIM模型创建完成后,通过对模型的解读,能够分析出各施工流水段各材料的工程量,如混凝土的工程量。从北京行政副中心B4项目实施情况来看,通过模型直接提取混凝土工程量与实际工程量之差可以控制在1%以内。在钢结构中,通过对模型的分解,直接根据模型对钢结构构件进行加工。

施工模拟:在制定完成施工进度计划后,通过软件把施工进度计划与BIM模型相关联,对施工过程进行模拟。将实际工程进度与模拟进度进行对比,可以直观的看出工程是否滞后,分析滞后的原因,以确保工程按计划完工。

可视化交底:通过BIM的可视化特点,对施工方案进行模拟,对施工人员进行3D动画交底,提高了交底的可行性。

节点分析: 通过对设计图纸的解读 ,对复杂节点进行BIM建模,通过模型对复杂节点进行分析。比如复杂的钢筋节点,在模型建立后,对模型进行观察,找到钢筋的碰撞点,对钢筋的布置进行优化;也可以模拟模板支撑体系的受力状况,以确保模板支撑体系的施工安全。

综合管线碰撞检测:在施工过程中,往往会出现预留孔洞未预留、机电、设备管线安装时发生碰撞。面对这些情况,在传统的施工过程中所采取的措施就是在墙体、楼板上再次开凿,安装管线时相互交叉而减少楼层实际使用空间。而“智慧工地”建设中,在设计图纸下发后,根据设计图纸,对建筑物进行综合建模,把预留孔洞在三维模型中显示,直观的显示出各个位置的预留孔洞,防止遗忘。在结构、建筑、机电、设备模型都创建完成后进行合模,分析出各碰撞点,与设计进行沟通,对设计图纸进行修改。在工程前期解决了管线打架问题,节约了工期,确保施工的顺利进行。

“智慧工地”—劳务管理篇

智慧工地”建设在劳动力管理方面,首先对施工场地实现封闭式管理,通过闸机等设备,能够有效的管控施工人员的进出场,杜绝了外来陌生人员进入工地,使得工地更为安全。通过劳务管理系统,实施实名制管理,能够根据施工人员的身份信息,对劳务人员结构组成、年龄组成、性别比例等信息进行分析,合理优化劳务队的素质,并且能够实时了解在场总人数以及各分包队伍、各个班组、各工种分布情况。通过一段时间的数据采集,劳务管理系统可以准确提供该时间段内的劳动力曲线,管理人员可以根据劳动力曲线对劳动力的使用进行分析,对用工高峰期与低谷期进行对比,优化劳务人员的使用情况,在确保正常施工的情况下争取使劳动力曲线更加平滑,从而避免阶段性的窝工,节约劳动力使用成本。由于采用实名制管理,劳务人员通过刷卡进、出施工场地,由劳务管理系统实时记录,使得施工总承包单位能够与劳务单位之间进行劳务人员的考勤进行核实,为劳务人员工资结算提供真实的考勤依据,避免劳务纠纷。

“智慧工地”—材料和机械设备管理篇

“智慧工地”建设在材料、机械设备管理方面,能够做到实时管控。传统的工地管理模式中,对材料和机械设备的管理可控制性不强。比如传统的材料管理:由技术部门提出材料计划后,由物资部门进行采购,然后由物资部门反馈材料到达现场的时间,材料到达现场后由物资部门进行签收。那么在这个过程当中,往往会出现物资不能按时到场,到场材料不足或不合格的情况。而“智慧工地”则根据物联网、大数据和BIM技术,对进场物料跟踪管理。也就是结合电子标签(如RFID、二维码等),对进场大宗物资、机电设备、钢结构、PC构件、取样试件等进行物料进度跟踪管理。对材料的进场情况进行实时监控,管理人员能随时了解主要材料的进场情况。如材料目前位于哪里、厂家备货是否充足、构件的加工情况、材料进场需要的运输时间。在了解这些信息后,管理人员能够根据工程的实际进展情况,对材料的进场进行有效的管控。在机械、设备管理方面,可以根据施工进度计划模拟,合理安排机械、设备的进、出场时间。在机械设备进场时,管理人员可以通过二维码附加的信息了解进场机械、设备在建筑物中的位置和使用情况。在机械设备退场时,管理人员通过二维码附加的信息及时找到机械设备,以防丢失和损坏。 

“智慧工地”—远程监控篇

近年来,各地省市管理单位,正在逐步将视频监控纳入到工地施工建设要求之中。而事实上,远程视频监控早已成为工地施工的标准建设之一。“智慧工地”中的远程监控,不仅仅是对施工场地及周围装几个摄像头、然后在项目部成立一个监控室,对施工场地进行监控。而是通过互联网,使建设单位、施工单位、监理单位、建设主管部门通过手机APP和PC端,实时的了解施工现场的进展情况,做到透明施工。通过以BIM、云计算、物联网、智能设备、大数据等为代表的当代先进技术的综合应用,建筑施工行业正行驶在“智慧工地“的快车道上,传统的印迹将彻底成为历史,实现“绿色、智能、精益和集约”的精细化管理,实现绿色、智能和宜居的智慧建筑必将成为建筑行业发展的方向。

共友—智慧工地整体方案

共友“智慧工地整体方案”以智慧工地物联网云平台为核心,基于智慧工地物联网云平台与现场多个子系统的互联,实现现场各类工况数据采集、存储、分析与应用。通过接入智慧工地物联网云平台的多个子系统板块,根据现场管理实际需求灵活组合,实现一体化、模块化、智能化、网络化的施工现场过程全面感知、协同工作、智能分析、风险预控、知识共享、互联互通等业务,全面满足建筑施工企业精细化管理的业务需求,智能化地辅助建筑施工企业进行科学决策,促进施工企业监管水平的全面提高。

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