中冶南方BIM+智慧工地全过程实践

近日，中国智慧城市大会正式揭晓“2021智慧城市先锋榜优秀应用案例”获奖榜单。其中，由中冶南方工程技术有限公司和广联达科技股份有限公司联合申报的江岸区谌家矶还建住宅及配套设施项目BIM+智慧工地应用实践案例荣获二等奖。

以下为本案例的详细介绍：

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项目背景

谌家矶地区作为长江新城起步区，其规划定位发生了重大调整。按照长江新城的要求，对其整体定位、城市布局将进行系统性调整，将成为武汉市长江新城建设的核心板块。

武汉市江岸区谌家矶还建住宅及配套设施项目H1-H4地块工程由武汉市都市产业投资集团有限公司投资开发建设，位于武汉市江岸区，谌家矶兴谌大道两侧，知行学院以北，三环线以南。

地块由H1、H2、H3和H4四个地块组成。其中，H1地块位于兴谌大道以西，云杉街以北；H2地块位于兴谌大道以西，云杉街以南，和谐大道以北；H3地块位于兴谌大道以西，和谐大道以南；H4地块位于兴谌大道以东，云杉街以南，和谐大道以北。

项目总用地面积20.2万平方米，总建筑面积为87.47万平方米。其中，地上建筑面积65.93万平方米（住宅63.07万平方米 ，配套2.86万平方米）；地下建筑面积21.54万平方米。容积率为3.26，总户数约6535户，机动车位数约6559个，非机动车位数约3412个。苯项目采用EPC工程总承包模式，由中冶南方工程技术有限公司作为项目EPC工程总承包承包商。根据前期项目策划，本项目EPC采用信息化管理。

为了提高工程的规划、设计、建设和运营的质量与效率，项目将在工程全生命周期充分利用BIM技术，达到正向设计、精细化管理，减少返工节省工期节约成本，最终完成高平直高标准的建设目标。

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应用内容

1、 信息化管理策划

（1）信息化管理实施手册

本项目信息化管理是指在设计和施工过程中应用BIM技术，智慧工地及绿色建造等先进技术手段实现工程进度、质量、安全、造价、节约资源和生态环境保护等综合管理的最优控制和合理决策。

（2）智慧公司管理考核细则

依托本项目，我司建立了一整套标准化管理和应用流程：BIM技术实施方案、绿色建筑实施方案、智慧工地实施方案。其中智慧工地方案包含生产应用流程、质量巡检流程、安全巡检流程、危险源管理流程、劳务管理流程，是中冶南方第一个BIM+智慧工地项目实施方案，为后期其他项目奠定了基础流程。

2、 BIM应用

（1）BIM正向设计

项目设计组在接收到方案设计成果后开始应用BIM技术进行初步设计工作，主要通过建筑结构、机电专业协同设计，净高分析和面积指标准确统计来控制设计指标、优化设计方案。

进一步深化初步设计成果开展施工图设计工作，实现全专业协同设计、冲突检测、管线综合及净高优化，与绿色建筑软件结合实现建筑节能计算和建筑性能分析，最终完成施工图图纸输出，从而真正实现BIM正向设计。

（2）BIM深化设计

1）基于BIM的结构预留预埋深化设计

在管线施工前对穿墙、穿梁等部位进行定位，输出预留预埋图，指导现场施工，避免机电二次打洞。

2）基于BIM的参数化排砖设计

利用BIM模型三维参数化及可视化特点，对重点部位砌体排砖进行模型预排工作，根据模型效果辅助设计最优排砖方案。

3）基于BIM的机电安装深化设计

基于设计阶段BIM模型继续深化工作，制作更为精细直观的三维图纸，例如机电安装复杂节点、管道支吊架、构件精确定位等，辅助项目在施工阶段更高效高质的实施。

（3）施工组织策划

1）基于BIM的施工交底

利用BIM可视化的特点，设计部基于BIM模型完成施工图综合会审及交底，加强了项目设计与施工的协调。基于二工区地质条件复杂多样，在土方开挖施工前通过Civil3D创建三维地质模型并进行三维可视化及工艺模拟现场交底。

2）基于BIM的施工平面布置模拟优化

在基于BIM技术的模型系统中，按施工平面布置图搭建各种临时设施实体模型，按安全文明施工方案的要求进行修整和装饰。运用BIM技术对现场平面进行科学、合理的布置，减少现场材料、机具二次搬运，符合施工现场卫生、安全防火和环境保护等要求。

应用BIM技术进行场地建模，按安全文明施工方案的要求进行修整和装饰，合理安排塔吊、岗亭、加工场地和生活区等的位置；通过与现场沟通协调，对施工场地进行优化，选择最优施工路线，尽量减少占用施工用地，使平面布置紧凑合理，同时做到场容整齐清洁，道路畅通，符合防火安全及文明施工的要求。

通过漫游/动画的形式提供可视化的模型数据及身临其境的视觉及空间感受，及时发现不易被察觉的不合理现象，减少由于事先规划不周全而造成的损失。

3）基于BIM的进度模拟与优化

利用广联达斑马进度制定合理有效的进度计划，计算最短工期、推演最优施工方案，提前规避施工冲突，施工过程中辅助项目计算关键线路变化，及时准确预警风险，指导纠偏，提供索赔依据；

4）基于BIM的施工方案模拟与优化

运用BIM三维模型进行施工方案真实模拟，从中找出实施方案中的不足，并对实施方案进行修改，最终达到最佳施工方案。利用BIM施工方案模拟辅助沟通，减少各方的理解歧义，快速理解工作面交接，以便达成共识。

3、BIM+智慧工地

项目采用BIM+智慧工地平台，从生产进度管理、安全管理、质量管理、人员管理、环境保护几个方面进行施工现场指挥管理。

（1）生产进度管理

1）生成进度管理

通过任务派分使现场质量工程师明确现场工作任务，并及时通过手机端反馈计划任务实际完成情况，确保生产数据全过程自动留痕并形成积累和统计，也可辅助一键输出汇报文件，一键导出滞后完成任务；基于手机APP采集到现场数据，节约生产例会准备时间，通过网页端直接进行生产进度汇报，提升生产例会会议效率和质量，实现生产例会的数字化呈现。

2） 施工相册管理

通过移动端随时记录现场的照片，汇总质量、安全、进度等模块中的相关照片信息，形成系统的施工相册，为后续隐蔽工程验收、索赔佐证、结算依据、实际进度比对提供帮助。

3） 机械统计管理

各工区质量工程师对现场汽车吊、挖土机等设备台班使用情况、完成工作量，以及由项目部协调的施工合同外的机械台班进行记录统计，保证了现场设备管理的精准性。

4） 材料统计管理

优化现场物资管理员记录材料入库、出库情况的存储方式，物资管理员（含第一手接触材料的工区管理人员）通过移动端记录施工现场甲供主材、资料单里原始计料单中材料出、入库情况。保证领导层及其他部门通过移动端材料看板及网页端大数据分析实时查看现场。

5） 无人机航拍

在施工过程中，BIM工程师及综合部管理人员通过定时采集项目各工区外景和无人机航测结合的方式获取现场的影像数据，作为进度检视素材及项目形象进度照片。从多角度拍摄现场图片，巡检人员可在飞行途中轻松发现现场质量问题所在。围绕着三维重建，提供了一站式的数据采集服务通过三维数据处理完成形象进度对比分析、土石方填挖方量计算等服务。

6） 远程会议系统应用

通过项目部远程会议系统，实现无接触线上远程会议召开，全平台运行，手机、电脑、平板一键入会。使用即时文字聊天功能辅助讨论，不干扰会议的进程。支持文档在线演示，交流更便捷、生动。会议中可在线会议录屏，进行资料存档。

7）会议室大屏应用

利用项目部会议室大屏系统，实现谌家矶项目各项会议、观摩、培训等工作任务开展。

（2）安全文明管理

1）安全巡检

施工安全管理系统，以海量的安全隐患清单、学习资料为数据基础，安全隐患的排查与治理管控为主要业务，项目部检查组、安全环境经理、各工区经理、安全环境工程师参与安全管理工作，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。

2）塔吊监测及吊钩可视化

各工区进行塔吊监测及吊钩可视化安装，通过系统实时采集当前塔机运行的载重、角度、高度、风速等安全指标数据。实现塔机实时监控与声光预警报警、数据远传功能，并在司机违章操作发生预警、报警的同时，自动终止起重机危险动作，有效避免和减少安全事故的发生。同时操作室内视频画面显示，协助司机正确判断吊钩处详细情形，避免安全问题的发生，提高塔吊作业效率

3）配电箱监测

对现场各工区主要用电区域进行电箱监控；通过智能化手段实现用电量监控、对现场用电数据进行统计分析，形成基于数据的管理决策方式，保障用电安全高效。

4）VR安全教育

通过现场BIM模型和虚拟危险源的结合，让工人可以走进真实的虚拟现实场景中，通过沉浸式和互动式体验让体验者得到更深刻的安全意识教育以提升全员的生产安全意识水平，沉浸式多场景（火灾、触电等）安全教育，让人身临其境，替代传统说教式安全教育。

5）AI人工智能

利用智慧工地平台AI智能算法，可通过摄像头对现场的不安全行为如未佩戴安全帽，未佩戴口罩、吸烟、未穿反光背心、人员聚集等情况自动判别捕捉并提醒现场不规范行为，留存数据记录；

6）视频监控

施工场地实现视频全覆盖，24小时实时拍摄施工现场及项目重点部位情况，对人、材、机动态进行监控，视频监控画面实时在智慧工地平台及公司总部平台端查看，并且可保存回放45天监控数据；

7）环境监测自动喷淋系统

工区安装环境监测设备后，进行风速、噪音、PM2.5、温度、湿度、天气情况等在线监测，将数据集成显示在智慧工地平台，并对集成的数据进行综合分析，方便项目管理人员实时了解现场环境情况。联动自动喷淋系统后，设置空气质量扬尘上线阈值，超限报警自动启动现场喷淋系统。

（3）质量管理

现场质量工程师在例行检查过程中，针对质量问题，通过手机直接拍照并填写质量问题，系统自动推送给相关整改人。整改人接到相关隐患整改通知后，对相关隐患进行整改，由复查人核实后决定是否完成问题闭环。

以此为基础通过信息化手段实现现场质量检查、整改、复查等业务智能流转。通过系统建立施工企业质量管理数据仓库。

（4）人员管理

1）劳务实名制

项目部及各工区劳资专管员通过劳务实名制系统，对入场人员进行进场登记自动建立劳务人员档案。通过劳务实名制管理系统对项目分包劳务人员进行动态管控，保障项目良性用工，每月导出工人考勤，作为工资发放依据，避免劳资纠纷问题。

2）人员防疫测温

通过现场闸机通道人脸识别+测温模块系统及速登宝+蓝牙测温枪两种实名制测温方式对现场管理人员及工人进行测温及结果实时上传，保障项目现场人员测温防疫工作落实到位。

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应用效果

综合应用BIM和智慧工地数字化技术，对施工现场“人机料法环”等关键要素做到全面感知和实时互联，实现施工项目管理的数字化、系统化、智能化，最终驱动施工项目管理转型升级的整体解决方案。根据项目需求，涵盖了多领域多层次的相关应用。

1、提高设计质量

基于BIM技术的协同设计，为各专业之间提供了更便捷的工作平台，建立了更高效的沟通渠道。将设计问题前置，规避了设计变更的风险，提高了各专业的图纸质量。

2、实现资源整合

利用系统运行管理平台整合并改造内部现有的各项分系统，为工程建设管理提供基础数据服务，同时建立共享交换长效机制，保持数据的实时性、科学性和完整性，并为各部门之间的数据共享交换提供管理服务，解决信息孤岛问题，避免重复投资、科学合理利用现有资源。

3、提供应用支撑

通过系统运行管理平台的建设，形成数据中心和服务中心，为智慧工地、资源管理、管理协同和工地应急指挥等业务应用提供基础的应用支撑。

4、完善管理服务

通过系统运行管理平台的建设，对安全、质量、物资、进度、人员考勤、环境监测、视频监控等服务信息分类，满足施工现场各层次人员的服务需求，将各个相关的信息通过对种方式进行发布，提供综合信息查询服务

5、辅助领导决策

通过系统运行管理平台的建设以及各部门现有信息整合的基础上，通过数据预警及分析为领导决策提供报表、图形等方式的数据分析和综合研判信息，辅助领导进行决策。

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创新点

1. 设计成本一体化

在BIM正向设计的基础上，利用BIM算量软件（基于Revit的插件）完成工程量的统计。本项目实现了安装工程概算、钢筋混凝土砌体工程量概算。

2. 动态成本管理

结合数字项目平台生产模块和BIM5D施工模拟，对项目各个时间段的生产成本进行精细化计算汇总，使成本管理控制在合理范围内。

3. 信息化施工管理

依托BIM+智慧工地平台，从生产进度管理、安全管理、质量管理、人员管理、环境保护几个方面进行实施策划，根据项目现场实际情况及项目部人员组织架构制定针对性的实施方案，从而使项目通过智慧工地实现绿色建造、引领信息技术应用、提升社会综合竞争力的目的。

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社会效益

数字项目建设源于项目施工过程的信息收集，通过数字项目的应用，及时发现安全隐患，规范质量检查、检测行为，保障工程质量，实现质量追溯和劳务实名制管理。

促进诚信大数据的建立，有效支撑行业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，形成建筑劳务大数据，最终形成行业评价体系数据库，为规范建筑行业用工，产业规模化打下坚实的数据基础。

数字项目有助于实现施工现场质量、安全、人员各关键要素实时、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、进度的控制水平，减少浪费。