中建二局第三建筑工程有限公司 四川省成都市 610045
摘要：“十三五”时期是全面建成小康社会的决胜阶段，加快信息化发展已作为国家重大发展规划，智慧建造下建筑行业，将促进智能建筑、智慧城市进一步实现，提升行业生产效率、社会小康水平、人民生活幸福指数，同时，还能降低建筑业安全事故风险、节能减排、解除常年来建筑业在绿色可持续发展上的缺席。智慧建造4.0是新常态下建筑企业管理的核心理念，借助行业高新技术不断融合改善，帮助早日实现智慧建造，其中，BIM作为建筑业重塑，转型升级的基础技术，是智慧建造不可或缺的集成化管理支撑技术。将BIM技术到应用于项目管理，实现真正意义上的智慧建造仍然有诸多问题需要进一步解决与提升。
本文主要以三点进行研究和分析：
（1）介绍智慧建造概念
（2）研究分析智慧建造时代下，基于BIM项目管理模式框架及实施办法。
（3）分析现阶段建造各主体BIM应用情况、分析总企业或项目主体在推动BIM技术、实现智慧建造的发展方向。
关键词：智慧建造；BIM；信息共享；RFID射频识别技术。
引言：随着生产力的发展和社会水平的不断提高，我国建筑业的规模得到了快速的发展，对整个国民经济发展的推动作用愈来愈突出。据国家统计局统计，至2017年，建筑业增加值达到55689亿元，比1978年增加55550亿元，年均增速16.6%；建筑业增加值占GDP的比重达到6.7%。
在互联网的智能、信息化时代，建筑业其长期落后的生产力显得格格不入，建筑业变革的时代刻不容缓却又举步维艰：
首先，建筑业是劳动密集型和管理粗放型行业。总体上以劳动力为主的生产模式，劳动力本身的数量和素质，对现场管理提出极高挑战，加上工艺流程繁杂，作业环境复杂不稳定，安全风险大、事故多。
再次，他是一个传统技术占主导的行业。传统施工体系在业界相对成熟，难以适应重大的改变，建筑企业体制和机制相对落后，面对行业的改革感知度低，创新、革新意识薄弱，执行力薄弱。
另外，相比于工业，建筑业自动化和信息化的程度极低，重要施工机具设备、关键技术基本引自国外，自主研发能力薄弱。
最后，建筑业现阶段普遍存在的“以包代管”的现象严重，导致常常是是风险由企业承担而利润流向个人，不良的行业风气导致改变步伐艰难；也由于建筑业的业态庞大，涉及诸多经济行为，从技术上讲，难以轻松地改变整个产业链，行业变革需要长期渗透与逐步改良。
1.智慧建造的含义
智慧建造（Intelligent Construction）是鲁班软件创始人杨宝明博士提出的概念。[1]
一指资源能耗、能源消耗和污染产业最大的建筑行业，实行精细化管理减少消耗和排放时不我待。二是让行业武装先进的数字神经系统：无论是行业还是企业、项目管理都在先进的信息化技术系统支撑下，经营环境公平透明，企业项目管理高效精细。在我国发达地区，也将建设项目中采用信息化管理技术称为智慧建造，主要是集成施工现场视频监控、门禁系统、安全监控的集成式管理平台为具体体现形式。
在新常态下建筑企业管理创新研讨会上，专家提出“智慧建造4.0”指明了智慧建造的更加广泛的含义：企业级项目管理与数字工地一体融合；企业级项目管理与BIM融合；移动化管理，智能化感知；信息云共享，大数据分析 [2] ，即“智慧建造”就是采用计算机、互联网、物联网技术，将建造过程数字化、工业化、信息化、智能化，实现企业管理精细科学，建造模式集约高效的智慧建造模式。
智慧建造是一种先进的建造模式，与传统的建造模式非常不同，主要区别有：
在项目组织结构上，智慧建造要求项目各参与方能系统合作，信息共享，以项目价值而非施工利润最大化为共同目标的团队工作精神。
在质量安全管理上，它要求传统管理上，需要运用信息化管理手段，对现场进行实时监控与管理，最大降低上避免质量、安全风险。
在施工组织安排上，利用信息化手段，模拟施工进度、工序穿插、成本测算，合理安排人、材、机，降低建安成本，避免资源浪费。
在信息传递方面，可保证项目信息得到有效的集成，项目各参与方根据自身访问权限，高效快速获取所需项目信息，并实现快速沟通与反馈。
2.基于BIM的智慧建造的体系架构
2.1 BIM
建筑信息模型BIM（Building Information Modeling）BIM 是一个设施（建设项目）物理和功能特性的数字表达；是一个共享的知识资源；是为项目从概念到拆除的全寿命周期中的所有决策提供可靠依据的基础。在项目不同阶段，不同利益相关方通过在BIM 中插入、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。[4]BIM技术在信息集成、可视化设计、参数化建模、减少重复工作、界面集成方面有着强大能力，可以大大节约时间和成本[5]。
2.2云计算
在BIM软件云集的今天，数据交互是一个难题，工程类别的复杂性导致不同领域存在着各种商业BIM软件系统，如Autodesk Revit，Bentley，Tekla，Catia，Civil3d，Rebro等，他们都是用于项目集成和可视化开发的软件，来自不同的国家，各有优劣，但它们很难整合与共享。
面对这样的现状，在基于BIM的智慧建造过程中，我们可以考虑采用云计算功能，建立BIM共享平台，完成对BIM模型的整和与信息共享。
云计算包括基础设施即服务（Infrastructureas a Service，IaaS），平台即服务 （Platform as a Service，PaaS）和软件即服务（Software as a Service，SaaS）。对于终端的BIM应用者来说，SaaS是最理想的工具，只要开启需要的定制功能，就能对项目进行有效的管理。
云计算技术为使用者在应用BIM进行项目管理带来了极大的便利。计算能够让使用者使用浏览器，通过互联网或其他简单的门户网站，或一系列终端设备的配套软件来访问信息资源，这些资源是动态的，由服务器提供商进行管理和部署；第二，只需要为所需服务付费，没有额外成本。在“云+BIM系统”的实施框架中，大部分的职能可通过权限设定，在BIM管理流程中受益，凡能代替传统的、避免重复的流程均可实现完整无纸化，共享流程中各方只需要下载建造方上传的工程过程文件即可，同时也方便了政府监管机构管理。目前，参照目前传统流程中的已经实现的现场质检、政府质检监管系统的二者结合，我们可以知道，在“云+BIM”系统中，政府、业主、设计方、施工方、监理方，均共享一套工程信息（施工资料、各阶段各专业模型浏览、四维计划进度、四维实际进度、流程审批、现场监控、能耗监控、人员安全监管、模型提资采购量、人员实时沟通等、绿色监控等），他们权限各不相同，可读取的信息不尽相同，由于信息实时共享，各方利益不同，难以作假，再加上平台可对共享信息与修改次数进行严格要求，从而可以实现项目极大程度的透明化管理，避免人为作假或因资料反复修改中造成的过失性错误，从而提高整体生产力水平，促进行业健康发展。
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图2 协同平台
云计算技术解决掉了硬件投入过大的硬伤、实现了跨地区系统工作等问题，基于此技术，目前国内有诸多自主研发的BIM建筑数据集成平台，如EBIM、鲁班、广联达、BDIP等，但由于BIM项目管理技术在各方企业发展进度不一，BIM技术应用类人才欠缺等情况非常普遍，往往不能将集成平台的作用发挥到本应有的程度，所以还需进一步渗透BIM管理理念与基础操作培训，同时由于BIM模型建立标准不一，其精细度还适应不了施工现场的各部门各专业施工流程，使得模型后期应用上的受到了限制，而现阶段平台在整合模型的功能上还有提升空间，加上项目各方及监管部门仍然沿袭传统模式、BIM管理模型及平台还未形成交付（国家）标准，导致各种探索基于BIM的新型项目管理模式的企业，由于BIM发展过程中的尝试与协同带来的一定附加工作量无法替换传统工作流程，阻碍BIM发展步程减慢，BIM技术、BIM管理技术的发展只停留在表面，实际发展步伐十分缓慢。
2.3 基于RFID（射频识别）技术的项目质量安全生产管理
虽然BIM技术可以说是智慧建造模式的最佳选择，但如果模型与现场不一致，就会导致模型失真，BIM就成了假BIM，毫无意义。我们不得不再提到RFID技术。
RFID(射频识别：Radio Frequency Identification)俗称"电子标签"，是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，作为条形码的无线版本，RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点，正好可以适应处于复杂环境的施工现场的生产管理。
RFID技术的基本工作原理并不复杂：由阅读器通过发射天线发送特定频率的射频信号，当电子标签进入有效工作区域时产生感应电流，从而获得能量、电子标签被激活，使得电子标签将自身编码信息通过内置射频天线发送出去;阅读器的接收天线接收到从标签发送来的调制信号，经天线调节器传送到阅读器信号处理模块，经解调和解码后将有效信息送至后台主机系统进行相关的处理;主机系统根据逻辑运算识别该标签的身份，针对不同的设定做出相应的处理和控制，最终发出指令信号控制阅读器完成相应的读写操作。施工建造过程是一个非常复杂的临时性过程，竣工以后，所有的隐蔽工程都是以施工时的记录资料记载，资料容易丢失与破坏。在建造阶段，施工方需要对BIM模型建造过程输入施工信息数据，这种巨大工作量低效，存在着较大的失误风险，我们可以通过RFID技术解决这一问题。将RFID技术广泛应用于现场施工，通过自定义标签，可以监测施工构件状态，如在混凝土中预埋RFID芯片，可以读取出随天数变化，混凝土构件的强度、湿度，准确预判拆模时间；用于废水、空气检测，实现智能的绿色施工管理；现场诸多构件，特别是预制件，还可以进行物流跟踪与安装跟踪，方便物资管理；在工人安全帽上安装RFID芯片，用于人员进场出场管理，当模型与现场进行联动以后，可以准确与现场地理位置结合，避免施工作业人员不戴安全帽、靠近危险源等不当行为；RFID检测数据通过转换实时反馈到BIM模型数据中，现场人、材、机数据随施工进度动态变化，项目各方实时查看，可以达到全方位的智慧建造管理。
2.4 BIM+云+RFID有机结合
在智慧建造新时代，就是从项目立项到设计、施工、竣工交付。以BIM模型为容器，云计算技术作为依托与共享平台，RFID作为现场信息自动提取工具，BIM+云+RFID有机结合，在项目的各个阶段进行信息集成与共享，竣工模型交付给运营维护部门与规划部门，直到项目拆除。BIM模型及数据集成平台记录项目全生命周期过程中的全部数据，将打造为建筑业的大数据库，成为数据分析的基础，也必将成为智慧城市的巨大数据库的基础组成，具有很大的价值。
3.智慧建造前时代的BIM发展现状及展望
没有BIM就没有智慧建造，基于BIM的智慧建造体系会让项目管理变得更加智能、轻松。自“一三五”规划来，由于我国政府推进BIM技术的力度越来越大，其应用范围与深度都有了很大的进步。但距离实现全面的智慧建造，现阶段我们仍然面临着以下问题：
（1）国内BIM标准仍为统一。CAD时代，正是由于出图规范的制约，二维电子出图市场才愈来愈规范。但如今，由于三维模型的灵活性与强大的功能，面临着出图规范不易制定的局面，市场BIM技术参差不齐，主要仍在处理局部工程难点，尚不满足设计、施工的统一化的标准化出图要求。
（2）BIM软件开发能力弱。现阶段市场上软件均把重点放在了二次开发上，但由于BIM技术在之后是要用于智慧城市以及城市规划方面，或将结合GIS等技术，由于信息集成度高、模型真实，模拟性强、可视化程度高，使用国外软件无疑存在着较大的国家安全隐患。同时，“芯片事件”对我国致命一击，关键的核心技术薄弱，选择“拿来主义”，会导致行业未来的发展很大程度上依赖于国外顶尖技术，成为发展软肋。在这方面，我们可以借鉴国外的Rebro，Rebro为日本自主研发的BIM机电软件，在满足BIM技术硬性条件的同时，对电脑配置的要求极低，解决了Revit系列对硬件的高成本要求。在研发我国自己的BIM软件方面，应充分考虑我国国情与建筑行业、各专业标准，比如，在研发我国自己的BIM软件时，应充分考虑构件扣减规则等，用于生成与国家造价标准匹配的国标清单，避免二次算量，解放电算化时代不断重复算量的劳动力。
（3）要实现智慧建造，对于业主、设计、施工、建设单位、设备材料提供商来说，都不是一蹴而就的。
对业主来说，一个基于项目全生命周期的数据库是最具价值的，他可以分析预测将来的市场走向，从而做出对未来的准确预测，同时，将眼光放到全生命周期以后，基于BIM的智慧建造模式为业主提供强大的数据库作为数据支撑，可以实现对项目整体投资更准确的评价与总结，对未来投资方向进行更精准的预测；透明化的管理更是对业主间接产生更大的利润空间。对设计来说，BIM时代的到来，面临正向设计的问题，这个问题不仅是技术层面，也是软硬件层面，2018年BIM高峰会议上，同济院分享的BIM正向案例仍然说明了现阶段正向设计的实现状况仍然严峻，也许我们能从自出研发路线出发来解决正向设计的瓶颈。
对施工方来说，施工方是BIM竣工模型形成主体，是复杂的施工阶段BIM集成应用体系形成的关键群体，对施工企业来说，越早掌握BIM技术、协同上下游企业打通智慧建造之路，就越早赢下未来市场，成为施工企业的佼佼者，这不仅需要企业首先要培养一群BIM应用技术精英，还需要企业政策性鼓励。在BIM实施过程中，需要不断渗透BIM技术的重要性，学习智慧建造理念，在BIM正向深化等方面大力培养专业BIM人才，有效鼓励BIM人才深度探索BIM应用。同时，以“智慧管理、BIM应用”为BIM应用人才培养的第二方向，从企业层到项目层，对其他专业人才进行全民BIM培训，植入先进的管理理念与实际操作水准，才能真正实现BIM技术普及与智慧建造。
对于监理及咨询单位、设备材料单位，宜跟紧BIM技术发展步伐，关注智慧建造发展趋势，在实际包含BIM应用的项目中，配合其他企业进行BIM协同管理，促进基于BIM的智慧建造项目管理模式发展。
对政府机构来说，BIM标准的制定、监管部门配套推进、鼓励软件研发等都是非常好的努力方向。
智慧建造的实现，不是独立的个体行为，只有行业上下游企业不断努力与突破，融合IT技术、互联网技术、物联网技术为一体，实现跨学科的革命式发展，才能早日迎来智慧建造的红日。
参考文献：
[1]《走向低碳时代的智慧建造》杨宝明
[2]“新常态下建筑企业管理创新研讨会” 新中大科技总裁韩爱生
[3] National institute of building sciences． United States national
building information modeling standard，version1-part 1［S］
[4]Qianliu. Cloud computing in construction: an investigation into the potential implementionof cloud computing in
China construction industry to mitigate traditional it application issues[J]. Heriot-Watt University.August, 2011
[5]M.Ibrahim,R.Krawczyk .G.Schipporeit,A web-based approach to transferring architectural information to the construction site based on the BIM object concept [J]
CAADRIA 2004 Conference,Seoul,South Korea,2004 :1-10
论文作者:李宗春,陈涵,秦精蔚,杨代平
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2018/12/24
标签：智慧论文; 技术论文; 项目论文; 模型论文; 建筑业论文; 信息论文; 数据论文; 《防护工程》2018年第28期论文;