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不土不木 智造革命
2018-07-04    来源: 《大学生》6月  庞博

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  基于BIM技术的智慧建造,可以将所有资料,如设计、施工、成本、运营的信息全部体现在3D模型中,实现从建筑设计、结构设计到暖通、机电设计的一体化、无纸化信息交流。

  我们可以用“感知、替代、智能”来总结智慧建造的特点。感知,是运用传感器、监控器、定位仪来扩大人的视野、扩展人的感知范围,比如通过施工机械上安装的传感器和GIS定位系统,就可以准确定位构件的吊装位置。替代,就是借助机械手臂或机器人完成人类无法完成或者风险较高的工作,比如智能砌砖机器人、智能机械手臂。智能,则是以“感知”收集的数据为基础,由智能系统通过神经元网络学习、模拟计算,找到最优建造方案。

  在导师的带领下,我们与中铁建设集团有限公司合作了一个关于施工BIM的研究课题。在研究中我了解到,在实际的施工策划过程中,通过BIM技术动态模拟施工的全过程,已经可以模拟人力、材料机械等资源配置情况的资源曲线,事先预估资源需求量可能突然增加的时间点,在事故发生前进行调整,避免因资源配置不平衡导致的风险,从而实现材料和成本的管控。

  与此同时我也发现,虽然施工策划阶段运用了BIM5D技术,但在协调管理过程中依然存在不少问题。比如在施工过程中,由于施工现场中人员组织(人)、机械租赁(机)、物料分配(料)、施工方法(法)和现场环境(环)的数据类型庞杂、数据量庞大,BIM无法进行统一的管理和计算。这让我明白了,采集数据、传输数据只是智能建造的基础,搭建起BIM模型与建筑实体之间的桥梁,完成数据集成和分析,寻找优化管理的途径,才是智慧建造的最终目标。根据我掌握的资料,目前尚未有统一的标准来规定数据格式、衡量数据质量,这就好比缺失了统一的度量衡标准,导致数据无法在跨平台、跨专业之间交互融合。

  为了分析造成这一问题的原因,我翻阅了相关文献,并与导师进行了探讨。我们发现,除了目前我国施工管理模式之外,数据来源不同导致的数据异构性是最主要的问题。比如有些信息由GIS定位系统获取,有些信息由二维码扫描获取,有些由监控器采集获取。这些信息的数据格式和内容存在较多差异,无法进行数据集成、挖掘和分析,也就无法体现协同化、智能化、精细化管理的优势。

  随着工程项目日益复杂,在一些超大型项目中使用基于BIM的协同管理平台已成为必然,其中优秀的案例有很多,比如北京CBD核心区“中国尊”在设计和施工管理中就深度应用了BIM和协同管理,包括:Autodesk Revit(搭建建筑设计的BIM模型)、Autodesk Navisworks(实现施工过程的可视化和仿真)、Autodesk Ecotect(进行可持续设计及分析)、RIB ITWO管理平台(对施工进程和成本进行管控)等。此外还有国家体育?。癯玻?、上海世博场馆建设工程、上海迪士尼工程、广州东塔等。

  不过,在分析这些项目的实施中我也发现,虽然基于BIM的协同管理系统种类繁多,但依然缺少专业的集成软件或集成平台,导致数据在不同软件之间传输其准确性难以保障。因此我认为,目前我国BIM技术在智慧建造的应用上属于起步阶段,只有建立起业界广泛认可的数据标准,并提高集成平台与现有设计软件之间的交互性、提升软件功能,才能从根本上提高建筑行业的信息化管理水平。

  未来的建筑图景是这样的:嘈杂的施工现场消失了,一部分构件转移到工厂预制,在工地现在会看到大量的机械手臂、智能机器人像搭积木一样把房子建起来,同时通过信息化手段将施工数据传递给管理平台,管理者只要在办公室里就能全面感知施工现场进度。甚至在施工结束后,建筑进入运营维护阶段,埋在构件中的射频系统依然起到对构件的实时监控作用,遇到结构损坏迹象及时预警,做到及时报修、及时维护,进而实现从材料生产、施工过程到运营维护的全生命周期的数字化、精细化管理。

  庞博

  北京交通大学土木学院博士


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