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不土不木 智造革命
2018-11-19    來源: 《大學生》6月  龐博

  基于BIM技術的智慧建造,可以將所有資料,如設計、施工、成本、運營的信息全部體現在3D模型中,實現從建筑設計、結構設計到暖通、機電設計的一體化、無紙化信息交流。

  我們可以用“感知、替代、智能”來總結智慧建造的特點。感知,是運用傳感器、監控器、定位儀來擴大人的視野、擴展人的感知范圍,比如通過施工機械上安裝的傳感器和GIS定位系統,就可以準確定位構件的吊裝位置。替代,就是借助機械手臂或機器人完成人類無法完成或者風險較高的工作,比如智能砌磚機器人、智能機械手臂。智能,則是以“感知”收集的數據為基礎,由智能系統通過神經元網絡學習、模擬計算,找到最優建造方案。

  在導師的帶領下,我們與中鐵建設集團有限公司合作了一個關于施工BIM的研究課題。在研究中我了解到,在實際的施工策劃過程中,通過BIM技術動態模擬施工的全過程,已經可以模擬人力、材料機械等資源配置情況的資源曲線,事先預估資源需求量可能突然增加的時間點,在事故發生前進行調整,避免因資源配置不平衡導致的風險,從而實現材料和成本的管控。

  與此同時我也發現,雖然施工策劃階段運用了BIM5D技術,但在協調管理過程中依然存在不少問題。比如在施工過程中,由于施工現場中人員組織(人)、機械租賃(機)、物料分配(料)、施工方法(法)和現場環境(環)的數據類型龐雜、數據量龐大,BIM無法進行統一的管理和計算。這讓我明白了,采集數據、傳輸數據只是智能建造的基礎,搭建起BIM模型與建筑實體之間的橋梁,完成數據集成和分析,尋找優化管理的途徑,才是智慧建造的最終目標。根據我掌握的資料,目前尚未有統一的標準來規定數據格式、衡量數據質量,這就好比缺失了統一的度量衡標準,導致數據無法在跨平臺、跨專業之間交互融合。

  為了分析造成這一問題的原因,我翻閱了相關文獻,并與導師進行了探討。我們發現,除了目前我國施工管理模式之外,數據來源不同導致的數據異構性是最主要的問題。比如有些信息由GIS定位系統獲取,有些信息由二維碼掃描獲取,有些由監控器采集獲取。這些信息的數據格式和內容存在較多差異,無法進行數據集成、挖掘和分析,也就無法體現協同化、智能化、精細化管理的優勢。

  隨著工程項目日益復雜,在一些超大型項目中使用基于BIM的協同管理平臺已成為必然,其中優秀的案例有很多,比如北京CBD核心區“中國尊”在設計和施工管理中就深度應用了BIM和協同管理,包括:Autodesk Revit(搭建建筑設計的BIM模型)、Autodesk Navisworks(實現施工過程的可視化和仿真)、Autodesk Ecotect(進行可持續設計及分析)、RIB ITWO管理平臺(對施工進程和成本進行管控)等。此外還有國家體育場(鳥巢)、上海世博場館建設工程、上海迪士尼工程、廣州東塔等。

  不過,在分析這些項目的實施中我也發現,雖然基于BIM的協同管理系統種類繁多,但依然缺少專業的集成軟件或集成平臺,導致數據在不同軟件之間傳輸其準確性難以保障。因此我認為,目前我國BIM技術在智慧建造的應用上屬于起步階段,只有建立起業界廣泛認可的數據標準,并提高集成平臺與現有設計軟件之間的交互性、提升軟件功能,才能從根本上提高建筑行業的信息化管理水平。

  未來的建筑圖景是這樣的:嘈雜的施工現場消失了,一部分構件轉移到工廠預制,在工地現在會看到大量的機械手臂、智能機器人像搭積木一樣把房子建起來,同時通過信息化手段將施工數據傳遞給管理平臺,管理者只要在辦公室里就能全面感知施工現場進度。甚至在施工結束后,建筑進入運營維護階段,埋在構件中的射頻系統依然起到對構件的實時監控作用,遇到結構損壞跡象及時預警,做到及時報修、及時維護,進而實現從材料生產、施工過程到運營維護的全生命周期的數字化、精細化管理。

  龐博

  北京交通大學土木學院博士


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