建造工的智能化工地有BIM功能吗?

这是广联达新建造的第503篇原创分享

文 | 王伟杰 科技部经理

中建八局四公司青岛分公司

中建八局第四建设有限公司(简称中建八局四公司)是全球排名第一的投资建设集团中国建筑成员企业,是国有龙头投资建设企业。

作为首家中央驻青企业,创造了十多项行业第一,是国家科技部认证的“国家高新技术企业”。

公司先后获得鲁班奖、国优奖、詹天佑大奖等建筑业最高奖20余项,荣获全国优秀施工企业、全国守合同重信用企业、全国用户满意施工企业、全国质量管理先进企业、全国建设系统精神文明建设先进单位等国家级殊荣及省部级荣誉百余项。

亚洲杯青岛青春足球场位于青岛市城阳街道靖城路东侧,项目主要建设内容为1座5万座专业足球场,2块训练基地,1座多功能馆,1座游泳训练馆,配套建设商业、地下停车位,并完善周边基础设施配套,占地面积约16万平方米,总建筑面积为194105平方米。

项目将按照国际足球比赛标准要求,建设具备承担2023年亚洲杯足球赛事,并满足国际足联国际A级比赛要求的大型甲级体育场。

项目建设周期为833天,预计2022年11月前全面竣工交付并成为山东省首座专业足球场,届时将作为2023年亚洲杯青岛赛区主场馆,与北京、天津、上海、重庆、成都、西安、大连、厦门、苏州共同承办亚洲杯多场精彩足球赛事。

各行各业数字化转型浪潮来临,比如我们熟悉的银行、零售、汽车制造等行业。

据统计,50%的中国前1000强企业都把数字化转型作为企业的未来发展战略。同时,全球65%的顶尖企业也都认为自己未来是基于信息和数据的公司。建筑行业告别了高增长阶段,增速连续9年放缓。

同时也存在行业用工难、工人老龄化严重,工程质量要求持续提升,以及建筑企业利润率低,市场分配不均衡等问题。7%的龙头企业占据了70%的市场份额。

因此,我们建筑行业的数字化转型势在必行。建筑企业数字化转型的成败决定了企业的生存和发展。我国在2019年由13位院士(丁烈云院士牵头)发起,启动中国建造2035战略研究项目,在智能建造、工业化、绿色建造等方面进行研究。

项目有三大重难点:一是工期短、专业多,平面管理,施工组织协调难度大;二是造型复杂、空间结构多,定位测量、钢结构拼装焊接精度控制难度大;三是危大工程多,大型机械多,安全管理难度大。

同时,公司与项目也有两大诉求:一是管理提升的诉求,通过数字化增强管理精细度,提升企业效能,树立品牌;二是数据积累的诉求,在管理数字化的过程中,积累企业数据,并实现数据在线,实时可查。两者相辅相成,数字化管理积累数据,数据积累后又可以对数据进行分析并基于数据提升管理。因此,项目与企业均迫切地需要进行信息化建设。

项目致力于通过信息化建设,精细现场管理的同时减轻工作压力,使项目数字化、在线化,实现可统筹管理的项目指挥中心,使现场施工难点得到针对性管理;后期通过IoT技术结合BIM引擎的课题研究成果,对现场数据进行智能化管理,支撑生产、技术、要素三线数字化。

具体管理目标为获评青岛市住建局3A级智慧工地并打造省级观摩工地。

根据青岛市智慧工地建设标准,目前项目已投入建设基础项18项,推广项25项,提升项3项,共计46项;覆盖安全管理类、质量类、绿色文明类、人员类、综合管理类、BIM技术应用类、建筑工业化类等7大类,完善补充实施项,全部项目由专人负责使用及维护,投入使用BIM生产管理系统、BIM质量管理系统、斑马进度计划、BIM劳务管理系统、BIM技术管理系统、建模设计软件BIMMAKE、BIM安全管理系统等。

信息化建设模式或产品选型

项目使用广联达所提供的硬件及软件,同步进行智慧工地硬件及软件系统建设。

信息化实施过程及应用系统内容

项目依托山东省住建厅所推行的双重预防体系建设思想,搭建了风险可控、智能排查、保障有力的安全管理平台。

内置各专业的2000+条风险库,标准的风险分级管控流程,实时、全面掌控企业风险分布。

全流程实时流转至责任人,记录留存、管理有痕,自动生成各种单据、台账。

2. 塔吊安全监测+吊钩可视化

通过给塔机加装各类传感器,并结合吊钩可视化系统,利用球型机实时监控塔吊吊钩安全情况,画面会实时传递到塔吊司机室,管理人员也可通过智慧工地平台查看实时视频监控,减少了吊钩盲区减少塔吊安全隐患发生。

1) 司机身份识别认证

只有司机在监控设备进行刷卡、指纹、人脸、虹膜验证身份后才能进行设备的作业操作。

通过重量传感器实时监测现场的塔机吊重,一旦超过我们设定的临界值,塔机就进行报警。除了重量监测,力矩、高度、幅度、回转角度、风速等数据都可以实时监测。

通过对每台塔吊运行数据监测,系统自动划定群塔作业碰撞区间,一旦发生风险,自动预警,提醒司机注意操作,安全驾驶。

安装在塔机上的摄像头能实时跟踪吊钩下方吊物的情况,并 能根据吊钩的位置自动调整摄像头的倍率,保障驾驶员可以清晰的看到吊钩吊载运行的情况。

系统能与监控平台无缝对接,通过监控平台可以对塔机运 行情况进行远程实时监控,设备运行记录、历史数据和违规操作报警信息能够在监控平台完整显示。平台可将塔机的运行数据自动生成功效分析,辅助项目对于塔机的运力和工作饱和度进行判断,以此再来判断现场材料堆放是否合理,塔机工作是否饱和等问题。

BIM5D+智慧工地平台中,结合塔机模型,实时显示多维度的监测数据,并可实时查看吊钩监控画面,实现塔吊运行状态的多方位监控;一旦现场发现隐患,一方面在现场语音告警,提示设备操作人员规避风险,另一方面告警信息通过手机app自动推送给项目管理人员,管理人员根据预警信息督促现场施工人员进行 整改,避免发生安全事故。

将视频监控接入智慧工地平台,管理人员可以通过智慧平台远程实时了解现场一手情况。

除了摄像机本身的实时监控外,在智慧工地平台中配备了 AI算法识别,通过十余种算法对视频图像进行识别,自动识别并抓拍现场安全隐患以及人员违规行为,比如未佩戴安全帽,未穿戴反光衣,明火,烟雾,未佩戴口罩,人员聚集等等。

在平台中除了AI 算法外,还可以设置巡检抓拍,定时抓拍, 自动巡检,每天按时自动记录形象进度,节约人力。

巡检抓拍的照片,通过后台设置规则,可生成延时摄影,将项目建造过程集中展示。

为及时反映高支模支撑系统的变化情况,自动发现隐患、发出预警,让管理人员能及时发现问题、进行整改、调整以及预判,预防此类事故的发生,需要对支撑系统进行自动化不间断的沉降和位移监测。

通过在高支模上加装无线倾角、无线位移、无线压力等传感器,自动采集、实时监测高支模支撑系统的变化情况,当监测到在浇筑过程中发生的高支模的变形、受力状态异常时,一方面现场声光报警,提醒作业人员紧急补救或紧急疏散,另一方面系统向平台和相关负责人发出报警信号,第一时间掌握现场情况,及时进行整改、调整以及预判,预防此类事故的发生。

通过投入式水位计、轴力计、全自动全站仪、固定测斜仪等智能传感设备,实时监测在基坑开挖阶段、支护施工阶段、地下建筑施工阶段及竣工后周边相邻建筑物、附属设施的稳定情况,包括地下水位监测、支撑应力监测、水平位移监测等,承担着对现场监测数据采集、复核、汇总、整理、分析与数据传送的职责。

施工现场提供无线WIFI,工人在上网前需要经过认证,回答内置试题,通过认证后方可上网,潜移默化中提高工人安全防护意识。

临边防护网实时监测系统采用物联网技术对施工现场临边防护网状态实时监测,内置GPS定位、红外靠近探测以及双磁吸声光报警装置;当防护网遭到破坏时可实时报警,主要用于基坑、施工洞口防护网状态进行监测,保障人员的安全。

防止非法人员未经允许擅自进入项目现场,异常入侵现场声光报警,报警数据推送至平台,既防止现场物资被盗,也防止外来人员或务工人员于危险场所误入,避免各种潜在的生命财产危险。

(二) 绿色文明施工类

1. 环境监测及喷淋系统

环境监测设备监测到的值实时回传至智慧工地平台,并将数据建模,以直观的图表形式呈现,管理人员可远程、实时监控项目环境情况。通过24小时环境变化曲线、月度环境变化曲线,对扬尘治理效果进行判断,或者根据趋势对未来情况进行预判。

项目管理人员需根据不同的实时气候及天气预报,对现场施工进行一系列的应对安排,平台中的科学施工模块,也会跟进气候变化,自动推送施工建议,比如温度过低,注意结构保温措施等。在扬尘超标时,如现场管理很好,可将现场空气质量与当地进行对比,判定超标原因;在迎检验收中,现场指数与当地气象站指数相差越小,表明现场扬尘管理成效越优秀,为项目迎检验收加分。

通过加装智能水电表,远程接收用水用电数据,无需人工抄表;办公区、生活区、施工区分区统计用水、用电量,按日、周、月、季度等区间统计,各区能耗状态一目了然;统计数据可指导后续项目施工成本计算。

(三) 智能综合管理类

在施工现场1号门及3号门设置实名制通道,可通过智慧工地平台实时查看场内人员信息;平台兼具统计劳务人员年龄、地区、民族等的功能,可进行针对性管控。

支持远程喊话,通过电脑或手机端,点对点进行喊话,及时对现场进行指挥调度;与智能监控报警系统联动,实现自动告警播报;支持定时广播功能,通过设定,无需值守,自动播放,提高工人安全防控意识。

通过远程操控端可随时随地向施工现场的无人机下发作业任务和控制指令;作业现场的无人机实时回传监测数据和现场画面,实时查看项目现场进度,毫秒级时延的无人机远程直播;无人机原始数据一键上传云端,云端自动进行数据处理,最终输出标准的成果数据。

4. 标养室温湿度监测

通过传感器与智能平台实时监测标养室内温湿度,并自定义设置监测阈值,当标养室内温湿度变化幅度高于控制值时,系统将自动推送预警信息至智慧平台与主要管理人员手机APP。

5. 智能硬件-AR巡检眼镜

AR巡检眼镜可以进行远程视音频通话,用于远程技术指导和远程检查;在此基础之上,具备AI算法能力,可以对现场人员进行人脸识别并实时显示人员信息;并具备识别安全隐患的能力,自动创建为隐患事件上传至安全管理平台。

6. 智能硬件-3D扫描智能机器狗

在机器狗的基础上搭载三维扫描仪,相比于传统三维扫描仪,整个设备可以更少受到地形影响定位扫描仪并自动完成完成调平工作,通过设定好的路线自动完成结构扫描,大大节约现场施工测量人员工作量。

(四) 国产BIM软件智能应用类

1. BIM进度模拟与管理软件-斑马进度

应用斑马进度软件,结合生产管理系统,总月周三级计划联动,使用手机端实现协同办公,实际进度自动统计至总计划。系统可汇总进度、质量、安全、劳务等信息,自动生成多种形式的汇报材料,包含数字例会、生产周报、PPT、WORD、施工日志;进行施工计划编制优化,计划逻辑性强,关键线路明显,整体性强,其实际进度反馈至网络计划中,根据生成的前锋线,直观体现项目进度情况,针对性进行进度管控。

使用轻量化情况较好,对电脑配置要求较低,安装、建模、浏览速度较快的BIMMAKE进行项目快速进行建模,合理部署场地,防止材料周转不开及窝工。软件内置族库,并可对CAD进行翻模识别。

3. BIM可视化交底软件-BIM+技术管理平台

模型轻量化处理后,以模型为核心,手机和网页平台均可通过BIM+技术管理平台在线浏览模型、批注补充方案、动画、文字等说明,使用二维码方式进行技术交底,被交底人员可以全面直观、快速学习。

4. BIM施工组织模拟软件-BIM+技术管理平台

可通过软件进行模拟施工,且模型可与进度自动相关联,优化施工方案,提高工作效率。

5. BIM竣工模型交付软件-BIM+技术管理平台

通过BIM竣工模型交付软件,实现模型轻量化与集成,将多个模型自动拼合为完整模型,显示项目全貌,并实现资料挂接、资料分类与自动导出等功能。图纸、交底方案等均可上传至平台、分享并在线查看。

6. BIM质量管理软件-质量管理平台

使用APP随时发起整改流程,系统自动统计本阶段问题比例,项目进行针对性管控。进行实测实量数据记录,系统汇总计算测量数据,减少工作量,提升工作效率;与进度平台关联后,所有的检查、实测实量的任务都可以自动推送,也可以根据进度计划制定验收计划和验收进度分析。

项目使用BIM安全管理软件发起安全巡检记录共118条,其中隐患数量95条,全部处理并闭合流程,减少安全隐患。识别风险155条,重大风险7条,制定了排查计划,加强风险预防;

通过设置人脸识别实名制通道,进行场区封闭管理及考勤管理,已登记人员1135人,系统平均出勤率95.87%,流动率5.35%,人员组成稳定,钢筋工和木工占比70%以上,满足当前施工阶段用工要求;

多次使用AR巡检眼镜进行技术指导与现场巡查,使用3D扫描机器狗完成人防区域目前使用斑马网络进度计划进行施工计划编制优化,编制完成总进度计划以及730阶段进度计划;

使用BIMMAKE完成项目临建布置图,总占地面积约16700平方米;通过软件在项目内部实现信息共享,使用二维码进行信息传递,并进行在线交底;

自智慧工地及展厅投入使用以来,项目先后迎来了山东省安全月启动会、中国建筑“走进”活动第三站等大型活动,省市各级领导,外部单位观摩120余次,提升了公司口碑,展示了企业形象,获得了良好的社会效益。

来源 | 广联达新建造,转载请申请授权

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深圳国际会展中心(一期)项目效果图

智慧地,驱动建造过程管理升级

智慧工地可以定义为综合应用BIM和云、大、物、移、智等数字化技术驱动工程施工现场管理升级的新型技术手段,通过对施工现场人、机、料、法、环等各关键要素的全面感知和实时互联,实现工地的数字化、在线化、智能化,从而构建施工现场的平台型生态体系。

广联达科技股份有限公司为该项目定制智慧工地管理平台,集成了劳务实名制管理系统、GPS定位管理系统、物料验收称重系统和物料跟踪系统、质量和安全巡检系统、协筑平台系统,运用了无人机逆向建模和热感成像技术以及TSP环境监测系统对现场进行智慧管理。项目指挥部以智慧大屏实时动态展示,并与项目搭建的BIM高精度模型进行结合应用,便捷高效地进行建设管理。

智慧工地三级架构,让管理更轻松高效

该项目搭建了智慧工地三级架构:

指挥部管理平台,实现了项目整体目标执行可视化、基于生产要素的现场指挥调度、基于BIM模型的项目协同管理。

项目部单项目管理平台,通过整合终端应用集成现有系统,实现对各项目部管理范围内的生产管理、质量管理、安全管理、经营管理等目标执行监控。

工区管理层终端工具应用:聚焦于工地、施工现场实际工作活动,紧密围绕人员、机械、 物料、工法、环境等要求开展建设,提升了工作效率,实现了项目专业化、场景化、碎片化管理。广泛应用新技术,应用云+端、大数据、物联网、移动互联网、BIM技术,实现了项目数字化、在线化、智能化管理。

深圳国际会展中心项目智慧工地管理平台部分应用成果:

1、劳务实名制系统,让人员管理促生产提效能

项目高峰时期人员近20000人,规模等同于小型的社区,且人员流动频繁。项目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。项目的管理人员和劳务人员进场后即刻建立个人档案,绑定身份信息,通过规则设立将人员进行分类管理,防范不合规人员进场。办公区、生活区和施工区均设置门禁系统,刷卡出入,相关刷卡统计信息即时上传。在项目的智慧工地平台上可实时查询,便于掌控现场的工种配置及人员作业情况。

劳务实名制系统能够实现实名制管理、考勤管理、安全教育管理、视频监控管理、工资监管、后勤管理以及基于业务的各类统计分析等,提高项目现场劳务用工管理能力、辅助提升政府对劳务用工的监管效率,保障劳务工人与企业利益。


2、物料跟踪验收系统,让大宗物资全方位精益管理

施工现场商品混凝土、预拌砂浆、钢材、地材、水泥、废旧材料等进出场频繁,现物资进出场全方位精益管理,运用物联网技术,通过地磅周边硬件智能监控作弊行为,自动采集精准数据。运用数据集成和云计算技术,及时掌握一手数据,有效积累、保值、增值物料数据资产。运用互联网和大数据技术,多项目数据监测,全维度智能分析;运用移动互联技术,随时随地掌控现场、识别风险,零距离集约管控、可视化智能决策。


3、BIM5D进度管理,让工程进度一目了然

本工程工期紧,多线并行施工,进度管理主要侧重于两个方面。
一方面,通过广联达BIM5D的应用,完成项目进度计划的模拟和资源曲线的查看,直观清晰,方便相关人员进行项目进度计划的优化,和资源调配的优化。

将日常的施工任务与进度模型挂接,建立基于流水段的现场任务精细管理。通过后台配置,推送任务至施工人员的移动端进行任务分派。同时工作的完成情况也通过移动端反馈至后台,建立实际进度报告。

支持快速建立流水段任务管理体系,实现了基于流水段的现场任务精细管理。设置任务相关工艺、计划时间和责任人,通过将施工任务与施工工艺相互关联,工长或技术员、质量员在现场跟踪中可以查看任务的相关工艺要求,快速便捷的生产任务安排。

工长在生产进度列表中总览派分给自己的全部流水段,点击某一流水段后,可以查看该流水段的全部施工任务,填报任务起止时间,填报任务的进度详情:照片、详情描述、延期原因和解决措施,实现了完善的移动端任务跟踪系统。

另一方面,项目通过无人机进行进度跟踪。项目施工场地大,通过无人机航拍实现对现场施工的实况追踪。每周两次的固定航线拍摄,既方便项目各方即时了解现场的施工进度,也为后期积累大量的现场第一手资料。

深圳国际会展中心(一期)航拍图

4、质量巡检系统,让施工现场尽收眼底

项目上线质量巡检系统,主要实现功能:质量检查标准移动端统一推送,现场质量问题实时拍照同步上传,质量问题统计分析,后台质量数据汇总,质量报告一键生成,看板质量问题快速查看等。质量巡检系统平台打造质量红黑榜,对优秀施工做法和质量缺陷警示进行定期(按月)公示。

5、安全巡检系统,让施工现场提前风险预控

项目上线安全巡检系统,以移动端为手段,以海量的数据清单和学习资料为数据基础,以危险源的辨识与监控、安全隐患的排查与治理、危大工程的识别与管控为主要业务,支持全员参与安全管理工作,对施工生产中的人、物、环境的行为与状态进行具体的管理与控制,通过“事前预防”、“事中管控”的方式杜绝事故的发生,为施工现场的安全管理提供完整的解决方案。

主要实现功能:安全检查标准移动端统一推送;现场安全问题实时拍照同步上传;安全问题统计分析;后台安全数据汇总;安全检查报告一键生成;看板安全问题快速查看等,并通过APP开展“安全随手拍”活动,倡导全员参与安全管理。平台定期公示“安全随手拍”奖励排名。

采用集装箱抽屉式扩张的方式,在集装箱里完成对工人的VR虚拟安全体验和多媒体安全教育培训,并结合实体综合安全体验区,现实与虚拟多功能教育培训室。

6、协筑资料管理系统,让协作咫尺天涯

本工程图纸版本多、模型文件多、参建单位多、报审资料种类多,为便于统一有序的管理,需要一个多方协同平台。

协筑平台,可以支持50余种建筑行业常见文件格式在线预览,无需安装专业软件,随时随地、提升效率。桌面端和手机端均可在线打开图纸模型,无需安装应用软件。借助于云端的模型轻量化处理技术和模型动态加载技术,BIM平台在20秒左右即可在浏览器中打开全专业模型,因此极大地降低了用户访问BIM模型的门槛。

在一个项目中,协作平台完整地保存了每一个版本模型文件,所有变更版本均可追溯。在同一个版本中,模型文件按照专业、楼层等维度进行组织。通过协作平台的权限控制机制,项目参与各方登陆协作平台即可受控地访问到所需的模型文件。


基于BIM技术的特大型多方协作智慧建造管理系统的成功应用,使得深圳国际会展中心项目实现决胜千里之外的“智能管理”。通过“智慧工地”全面感知施工现场,实现了工地从数字化、在线化到智能化的技术升级,从而使工地技术智能、工作互联、信息共享,实现作业升级;使工地可视、可管、可控、可测,实现管理升级。

深圳国际会展中心项目为我们是树立了超级工程深度应用“智慧工地”的典范。未来,广联达将继续以先进技术驱动整个建设行业的创新与进步,实现施工现场数字化、在线化、智能化的综合管理,让每一个工程项目成功!

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