BIM智慧工地应用实践

图1 神木市第一高级中学效果图

摘要：

随着互联网+时代的到来，智慧工地的概念应运而生，智慧工地的蓬勃发展是建筑行业的大势所趋，由于智慧工地的产生，带动了建筑工地的管理，使得建筑工地得到了质的飞跃。“智慧工地”是“智慧建筑”理念在工程领域的行业具体体现，是一种崭新的工程全生命周期管理理念。

智慧工地立足于云大物移智+BIM等技术，将传统的工地管理，转化为通过科学技术进行实时监控，以可控化、数据化和可视化的智能系统对工地进行设计和管理。用“智慧科技”手段提升项目建设管理水平，将施工过程涉及到的人、机、料、法、环等要素进行实时、动态监控，将终端应用工具，替代手工化管理，形成一个以进度为主线，以成本为核心的智能化施工作业，助力建设项目的有序实施，对加强现场的安全文明施工管理具有重要的意义。

关键词：智慧工地；物联网；智能系统；劳务实名制

项目概况

1.基本信息

神木市第一高级中学工程，由陕西建工第九建设集团有限公司承建，它位于神木市神木新村核心地段，总占地20万平方米，该项目类型为房屋建筑工程，其项目结构为钢筋混凝土结构，建设用地面积为19.67万平方米，总建筑面积11.22万平方米，工程造价约6亿元。

该项目规划为教学区、实验区、办公区、运动区、生活区五个功能区，由12个单体建筑组成，预计项目建成后可开设60个教学班，容纳3000名寄宿学生，是一所设施现代化、功能齐全、智慧型、美丽的花园式学校。

2.项目难点

神木市第一高级中学工程，作为陕建集团及九建集团、陕北及神木地区重点工程之一，且该工程属于神木市地标建筑，工期紧、任务重、难度大、涉及钢构、绿化、市政等多个模块。

在工程特点上，神木市第一高级中学工程，整个建设项目开发节奏快，可利用场地小、地下水位较高、施工条件差、钢结构复杂施工难度大，地下车库、屋面、外墙、防裂及防渗漏难度大。

图2 神木市第一高级中学项目建设前鸟瞰图

3.应用目标

通过智慧平台的建设与应用，实现工地精细化管理，最终达到减少施工成本、保障施工安全、环境保护等目的，实现保质保量完成施工任务。

具体表现在如下：

（1）有效提高施工现场作业工作效率

智慧工地通过BIM、云计算、大数据、物联网、移动应用和智能应用等先进技术的综合应用，让施工现场感知更透彻、互通互联更全面、智能化更深入，大大提升现场作业人员的工作效率。

（2）有效增强工程项目的精益化管理水平

智慧工地有助于实现施工现场“人、机、料、法、环”各关键要素实时、全面、智能的监控和管理，有效支持了现场作业人员、项目管理者、企业管理者各层协同和管理工作，提高了施工质量、安全、成本和进度的控制水平，减少浪费，保证工程项目成功。

（3）有效提升项目各管理人员监管和服务能力

通过智慧工地的应用，及时发现安全隐患，规范质量检查、检测行为，保障工程质量，实现质量溯源和劳务实名制管理。促进诚信大数据的建立，有效支撑主管部门对工程现场的质量、安全、人员和诚信的监管和服务。

智慧工地应用

1.应用内容

神木市第一高级中学工程，基于“云大物移智+BIM”等先进技术，是保证工程项目的顺利开展的重要手段之一。项目建立了严格的管理制度及执行标准，通过“科技提升效率∙智慧成就未来”的决心，用“智慧科技”手段提升项目建设管理，将施工过程涉及到的人、机、料、法、环等要素进行实时、动态监控，将终端应用工具，替代手工化管理，形成一个以进度为主线，以成本为核心的智能化施工作业，助力建设项目的有序实施。

该项目建立的智慧工地管理平台，主要由劳务实名制、安全质量巡检、塔吊防碰撞、BIM建造、远程监控、环境监控系统等六大主要系统组成。

（1）通过劳务实名制系统，可进行项目所有作业人员的信息统计和人员生产要素用工分析，为项目决策层提供数据参考。

（2）通过安全、质量巡检系统，可根据施工现场存在安全或质量隐患类别及紧急程度，对相关责任单位、责任人进行预警。此外，该系统还可与劳务系统组合对人员进行管理，为项目决策层监控项目风险、规避风险提供有利保障支持。

（3）通过塔吊防碰撞系统，可实现对施工现场群塔运行状况的实时远程监控。

（4）通过BIM建造系统，可使建筑模型达到设计、施工一体化和各专业相互协同工作，从而节约、降低施工成本。此外，BIM建造系统还可实现BIM模型在线预览，联合生产、技术、质量、安全等关键数据，为工程施工奠定良好基础。

（5）通过远程监控系统，可加强施工项目的日常管理，提高工作效率。

（6）通过环境监控系统，可对施工现场四周环境进行实时监控，当监控值超过报警值时，系统将自动触发报警装置和喷淋装置，达到自动控制扬尘治理的目的。

2.应用策划

2.1软件选型

广联达、斑马进度、AutoCAD、Office、Revit、3D Max、Lumior、Project、fuzor等。

2.2组织架构

图3 智慧管理平台应用项目组织结构图

2.3 应用顺序

（1）制定《神木市第一高级中学项目“智慧工地”建设技术标准》研究，制订《项目“智慧工地”建设技术标准》，对“智慧工地”体系框架、数据标准、信息应用接口、功能等进行统一规定，以“规定项+可选项”的思路，规范“智慧工地”建设基本要求，指导工程建设各方主体逐步提升信息化管理水平。

（2）开展《“智慧工地”大数据挖掘与技术集成应用示范》课题研究，分析建筑行业管理现状，明确“智慧工地”的内涵和特点，构建“智慧工地”体系框架，梳理相关政策，提出“智慧工地”的发展策略。

（3）建设神木市第一高级中学项目“智慧工地”信息管理平台。围绕人、机、法、环基础数据，通过项目概况、生产管理、定位服务、环境监测、视频监控、塔吊防碰撞、质量管理、安全管理、进度管理、经建筑工业化营管理、党建管理平台等十一个板块，搭建集成智慧管理平台。

图4 智慧工地管理平台首页展示图

（4）搭建工程项目数据库。通过收集施工现场的基础数据，在上述平台的基础上，建立和完善工程项目数据库，涵盖工程勘察设计、施工图审查、招标投标、合同备案、施工许可、质量安全监督、竣工验收备案等关键环节项目信息和诚信信息。

实施过程

1.应用准备

①神木市第一高级中学项目为加快推进“智慧工地”的应用建设，项目部组织召开“智慧工地”应用启动会，对广联达的《智慧工地实施规划方案》进行深化沟通，并着手筹备智慧工地平台的搭建工作，主要是分阶段完成碎片化工具产品的硬件搭建。

②对公司及项目主要负责人进行“智慧平台”相关软件培训，提高项目全体管理人员应用水平；

③建立智慧工地组织机构，工作流程图；落实智慧管理工作；

④对应业务管理人员通过平台系统负责对应业务操作，主管领导通过平台掌控现场问题，协助、督促落实现场管理工作；

⑤每月对平台大数据进行分析，出具分析报告：按照业务线划分，如进度线；按照分部分项工程划分，对数据进行比对分析并做好相应调整措施。

图5 项目实施进度规划流程图

2.应用过程

（1）劳务实名制管理系统

项目部严格推行劳务实名制管理，集成各类智能终端设备对建设项目现场劳务工人实现高效管理。各劳务人员建立个人档案，通过劳务实名制的“云+端”产品形式，使用闸机硬件与管理软件结合的物联网技术，实时、准确收集人员的信息进行劳务管理。

该系统可为现场生产人员提供当前用工状态，每小时的在场人数实时了解，且可按照劳务队伍和工种不同类型的实际用工数据统计，可为项目部提供人员生产要素用工分析。另外，还可分析项目所有作业人员的信息统计，自项目开工至今，进出场和持卡人数、个人信息、地域分布和少数民族情况等，为项目决策层提供数据参考。

具体表现在以下三个阶段：

第一阶段：

①项目部落实现场安保制度，实现现场封闭，工人刷身份证进出施工现场，未办卡人员进行登记，由场内人员引导进入；现场劳务工人实行实名管理；

②劳资员对三级教育合格班组、人员扫描身份证，办理实名卡；对退场班组、人员在系统进行退场办理；

第二阶段：

劳资员在工人信息登记时，对特殊工种进行附件挂接，信息维护（如发证日期，有效期，证书编号等）现场安全员通过劳务实名制系统进行安全教育、技术交底培训，未参加安全培训、技术交底的人员禁止进入施工区，须得二次教育合格后方可进入现场；

第三阶段：

①项目部通过劳务实名制手机APP、PC端查看现场劳务用工出勤情况、工种配比、地域、年龄分布等；

②劳务用工花名册、人员变更表等相关表单作为派出所流动人口上报名册；每月各个项目通过实名制系统输出班组考勤表、安全教育台账等表单上交项目部、公司；

③实现现场封闭、安全培训替代、表单替代后增加劳务过程管理、黑名单维护等业务线，实现施工现场劳务实名制管理全业务替代；

图6 智慧平台 劳务实名制管理系统剪图

（2）安全、质量巡检管理系统

安全、质量巡检系统，采用云端+手机APP的方式，将施工现场实时监控、信息采集的数据，系统自动进行归集整理和分类，根据隐患类别及紧急程度，对相关责任单位、责任人进行预警。

同时，为有效提高施工现场管理水平，隐患排查依照系统内置检查标准，将信息及时传递，并严格遵循“三同时、三同步、五定、六坚持”等原则进行落实整改，此外，该系统还可与劳务系统组合对人员进行管理，形成施工安全的所有核心业务管理效果，为项目决策层监控项目风险、规避风险提供有利保障支持。

具体表现在以下两个阶段：

第一阶段：

①项目部颁布安全巡查制度，项目部所有安全整改表单均须由系统出具，主管领导签字；

②项目部管理层鼓励现场管理人员，发现问题，解决问题；不瞒报、谎报；对现场问题按期整改；项目周例会对项目现场安全隐患中超期未整改项进行逐一落实，解决；

第二阶段：

①项目部每月对安全系统统计分析中的问题类别、责任区域、分包单位等进行数据分析，提出整改意见，解决方案等，规避二次风险；

②针对责任区域、分包单位通过平台数据反馈，设定考评机制，提升项目安全管理办法，确保项目安全施工；

图7 智慧平台 安全质量巡检管理系统剪图

（3）塔吊防碰撞管理系统

塔吊防碰撞系统，对施工现场群塔运行状况实现现场安全监控、运行记录、声光报警、实时动态的远程监控，使得塔机安全监控成为开放的实时动态监控。

图8 智慧平台 塔吊防碰撞管理系统剪图

（4）BIM建造管理系统

BIM建造管理平台是通过BIM技术，将项目在整个施工周期内不同阶段的工程信息、过程管控和资源统筹集成，并通过三维技术，为工程施工提供可视化、协调性、优化性等信息模型，使该模型达到设计、施工一体化和各专业相互协同工作，从而达到节约施工成本的目的。

此外，BIM建造平台可实现BIM模型在线预览，联合生产、技术、质量、安全等关键数据，通过BIM模型展示进度、工艺、工法，将BIM技术应用的关键成果集中呈现，为工程施工奠定良好基础。

具体表现在以下几个方面：

①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。

②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。

③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。

④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。

⑤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。

图9 智慧平台 BIM建造管理系统剪图

（5）远程视频监控

为加强施工项目日常管理，项目部建立了建筑工地远程监控系统，安装数量为15处视频远程监控探头，值班人员通过计算机屏幕实时监管，对施工现场进行动态控制，对突发情况及时上报、应对、沟通、协调、解决，既减轻了监管人员的工作强度，又加强了建设项目在公司及项目内部的调控监管力度，有效地提高了工作效率。

此外，“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，实时的地了解施工现场的进展情况，做到透明施工。

图10 智慧平台 远程视频监控系统剪图

（6）环境监控系统

施工现场东南西北共设置四处环境监控设备，24小时全天候实时在线监测，对风向、温度、风速、湿度、噪声、PM2.5、PM10、天气等，设定报警值，超限后及时报警，与炮雾机、沿路喷淋、塔吊喷淋装置实现联动，以达到自动控制扬尘治理的目的。同时，环境监控系统还可与智慧平台进行对接，实现数据共享，动态监控。

应用总结

1.效果总装配式住宅结

（1）神木市第一高级中学工程，基于智慧平台管理系统的成功应用，以“云平台、移动互联、物联网”为基础，将现场信息收集、处理、比对、分析，优化了项目资源配置，合理提高施工组织策划。

（2）通过智慧工地管理平台应用，实现不同时间段内一系列流程的迅速反应、实施、决策等，实现了管理升级，为项目提供智慧型的管理，为项目决策层的宏观管理提供可行性参考，显著缩短工期，节省成本，实现目标执行与风险管控，达到现场管理智能化、信息化、智慧化，从而提高项目及公司的效益。

2.方法总结

（1）BIM应用方面：

神木市第一高级中学项目BIM技术应用方面，通过对 《关于推进建筑业发展和改革的若干意见》《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》 等文件及对《建筑信息模型施工应用》《建筑工程信息模型应用》《建筑工程设计信息模型分类和编码》《建筑工程信息模型储存》等标准的学习，为项目部培养具备BIM基础建模、数据分析及运营管理等技能的各岗位管理人员。

开工至今，神木市第一高级中学项目部全员参与，通过脱产集中封闭培训，培养周期为每周/次。

（2）经济效益方面：

①降低管理成本，提高企业管理效率

采用智慧平台管理系统可适当减少现场安全管理人员数量，或使管理人员制订针对性管理措施，及时发现违规现象，使整改信息传达落实，有的放矢，提高掌握现场情况的效率和准确性。同时通过宏观监控，优化施工场地布局，合理规划，综合调配人力物力。

②落实岗位职责，便于调查和明确责任

现场施工人员文化层次参差不齐，远程监控的设置，在很大程度上激发了施工人员的责任心和工作积极性，促进规范操作意识，便于施工统一管理。施工过程被录像存储备份，可随时查看监控信息，即使发生了一些不可预测的事件，也便于事故发生后第一时间内查明事故发生原因，明确事故责任。

③加强环境监测，提高环境质量

此项目平台集成了目前最先进和具有前沿性的监测仪器、物联网和云计算技术，实现了实时、远程、自动监控颗粒物浓度、噪音分贝及建筑工地文明施工情况，城市施工造成的污染得以大大降低，改善城市整体环境面貌，提高市民健康生活指数。

（3）社会效益：

该项目为神府地区第一个“三首”项目。即首个“智慧工地”，首个“扬尘治理暨安全生产标准化示范工地”、首个“神木市建筑工地扬尘治理绿色达标示范工程”，与此同时，智慧管理平台也是省、市级、集团重点观摩亮点之一，为地区社会经济教育等各项事业的发展贡献智慧和力量，赢得广大客户一致认可！