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觀點∣淺談CIM+智能建造應用

發表時間:2021-08-27 17:58:59

來源丨 《中國建設信息化》期刊 2021年 8月上

作者丨周翔

建筑業是我國經濟持續健康發展的支柱產業,但仍然存在以人工為主、工作效率低和管理方式粗放等問題,與我國“十四五”經濟社會的高質量發展要求相距甚遠。建筑企業能否在激烈的競爭中獲得高份額的市場占有率,關鍵在于能否為社會提供質量高、工期短、造價低的建筑產品。BIM(Building Information Modeling,建筑信息模型)技術的出現,使得規模較為龐大,工期較長,參與方較多的建設工程項目實現信息化、數字化、智能化成為了可能,智能建造應運而生。借助工程建設項目審批管理系統和智慧城市時空大數據平臺,CIM基礎平臺(City Information Modeling,城市信息模型)充分利用GIS、BIM、遙感技術、大數據、人工智能、物聯網、5G等關鍵技術,持續為新型城市基礎設施建設(以下簡稱“新城建”)賦能,使工程建設信息化、數字化、智能化,支撐“新城建”工作任務之一“推動智能建造與建筑工業化協同發展”落地建設。

建筑業現狀問題

當前,我國建筑業信息化水平有所提高,但仍處于較低水平,建筑業生產管理方式粗放,建筑工人勞動效率不高,施工過程能源資源消耗較大。新技術應用能力和動力不足,特別是先進制造、節能、建筑機器人、BIM、5G等新技術。建筑業工業化處于萌芽狀態,規模生產尚處于探索階段。2020年以來,突如其來的新冠肺炎疫情對建筑業傳統建造方式造成了較大影響,建筑業傳統的粗放的發展模式難以為繼,亟需智能建造與建筑工業化協同來支撐建筑業高質量發展。

CIM基礎平臺整合多維度多尺度的城市信息模型數據和城市感知數據,應用建筑信息模型(BIM)等新技術,構建支撐城市規設建管的基礎操作平臺,可為BIM報建審批、工程質量、工程安全和施工管理等提供支撐,是解決建筑業高質量發展的首要的技術保障平臺,為智能建造發展奠基,為“新城建”持續賦能。

CIM+智能建造應用場景設計

推動智能建造健康發展,是促進建筑業轉型升級和高質量發展的重要抓手。CIM基礎平臺具備高效的圖形引擎能力、城市級CIM數據驅動能力、三維模型與信息全集成能力、可視化分析能力、模擬仿真能力、多視頻與三維場景融合能力和物聯網設備接入能力等,再加持以人工智能技術、無人機技術等,能夠支撐CIM+智能建造應用落地,更好促成智能建造以點帶面,推動綠色建造發展,拓展新應用場景,探索建筑業監管與服務新模式。

CIM+智慧工地

工程建設項目管理主要圍繞人、機、料、法、環五個環節展開,基于CIM基礎平臺的智慧工地以這五個方面為抓手,匯聚重點項目的BIM設計數據和傾斜攝影三維模型數據,集成工程、人員、材料、環境、執法、巡檢等各類工程信息;通過視頻監控、人臉識別實現人員考勤管理,管理關鍵崗位脫崗情況等,縮減人工成本,提高考勤準確率,避免亂打卡現象;通過視頻監控技術,結合物聯網感知設備,可對施工現場的塔吊、深基坑等危險源進行遠程監控,對揚塵、噪音等環境指標進行實時監測,為施工安全保駕護航;通過視頻智能分析,結合地磅監控數據,實現對物料的智能監控,避免人為失誤,實現物料精準管理;通過視頻監控等實時對工地現場進行遠程巡檢,自動識別工作人員工作服安全帽的穿戴情況,做到即時、高效、精益的智慧監管。

CIM+建筑機器人施工

建筑機器人施工與裝配式建筑融合發展是大勢所趨。通過合理規劃和精細化作業,用建筑機器人代替建筑工人施工,減少建筑材料浪費,降低施工人員投入比例,提高勞動生產率,降低建筑工程造價。建筑機器人負責繁重、繁瑣、危險、精細的施工工序,既能降低建筑工人施工難度,又可以提升工程質量和效率,還可以保障施工人員生命安全。

(1)借助CIM基礎平臺的多視頻接入的無縫銜接和三維BIM模型在業務場景上的融合能力,對接入視頻實現自動投影、校準、畸變糾正等攝像測量學算法和多視頻銜接的融合。從建筑工地全域視角,縱觀建筑機器人的分布情況、作業情況和行動軌跡。

(2)疊加傾斜攝影或正射影像,實現建筑機器人作業與BIM模型融合展示,可達成遠程調研和遠程房屋安全質量巡查目標,并實現遠程操控機器人作業。

CIM+施工圖三維BIM模型數字化審查

傳統的施工圖審查多依靠人工,審查手段單一,審查工作量大,審查主觀性強,審查時間長,審查錯誤多?;贑IM基礎平臺的施工圖三維BIM模型數字化審查,開展施工圖BIM模型三維數字化審查,就施工圖中剛性指標(強條)實現計算機輔助審查,充分利用“互聯網+圖審”和先進的圖形處理技術,實現施工圖審查過程留痕,審查結果透明,審批過程可監管,提升審圖水平,提高審查效率。通過對建筑、結構、電氣、暖通、給排水等專業及消防、人防、節能等專項相關標準條文進行篩選、拆解及計算機語言轉譯,實現對近300條標準條文的計算機輔助審查,并支持自動生成審查報告,有效減少人工干預,實現快速機審與人工審查協同,有利于建立數字化成果交付、審查和存檔管理體系。

CIM+竣工BIM模型驗收備案

傳統的工程項目竣工驗收備案,所涉及材料眾多,需驗證指標繁雜,涉及到建設、勘察、設計、施工、監理、 規劃、環保、消防等多個部門,流程長,耗時長?;贑IM基礎平臺的竣工BIM模型驗收備案,在現有二維竣工數字備案系統上增加BIM模型的竣工報審接口,建立相關的規范制度,具備能夠通過三維BIM模型進行竣工驗收的能力,并且通過CIM平臺的支持,能夠減少原二維竣工驗收時簡單重復的工作,通過智能化、數字化的手段提升竣工驗收工作質量?;贑IM基礎平臺數據,分析竣工BIM模型場地和建筑等指標是否符合規劃條件,分析竣工驗收BIM與施工圖BIM幾何參數與屬性的吻合程度,對施工BIM模型與竣工BIM模型的差異比對,判斷是否按圖施工,自動將竣工驗收資料(質量/安全等領域)與竣工BIM模型相關聯,方便快捷地展示審查結果,并智能化出具聯合驗收報告,基于BIM模型完成竣工驗收備案。支持多部門聯合會審,部門審核意見可共享給其他部門,避免了各部門各自為政,打破了信息孤島。

CIM+智能建造成效分析

應用人工智能是智能建造的重要內容,在批量使用建筑機器人施工的情況下,可以顯著分析智能建造工作在工地上展現的實際成效。

(1)分析建筑機器人施工在工地的工作區域和工作量分布,與建筑人工進行對比分析,對二者相同工作時間的工作面積、相同工作面積的工作時長和相同工作時間的工程造價等方面對比分析,通過3-5年的數據可分析出建筑業高質量發展中智能建造歷程。

(2)不同類別的機器人施工與建筑工人在時間、效率和質量上等方面的對比分析,對比不同類別機器人的施工效益,通過3-5年的數據可分析出各類建筑機器人技術發展成熟度。   

(3)建筑機器人施工的裝配式建材、綠色建材與建筑物所需的全部部品部件(構件等)統計分析和對比分析,裝配式建材、綠色建材在BIM模型上分類分級渲染,三維可視化裝配式建材、綠色建材在建筑物上的分布情況、應用效果和發展歷程。

CIM+智能建造應用場景設計

CIM+智能建造將繼續緊密圍繞住建部等部門發布的《關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》,充分應用了BIM、三維可視化、模擬仿真、物聯網感知、人工智能、無人機、大數據等技術,有針對性地轉化科研成果,為工程建設項目管理提質增效,提高工程建設項目信息化、數字化、智能化水平,持續為建筑業轉型升級和高質量發展添磚加瓦。

未來,CIM基礎平臺還要不斷進行技術創新,逐步做深做強技術支撐能力,比如:故障/事故的根原因分析、重大事故態勢演練、關鍵事件庫、施工過程模擬等智能建造所需的支撐能力,增強用戶體驗,支撐建筑業轉型升級和高質量發展。當然,CIM基礎平臺也應更好地為智慧城市、智慧社區、智能網聯、城市安全等開辟蹊徑,為城市運行管理創造更為行之有效的輔助手段。同時,CIM基礎平臺建設應著重考慮實用性和可持續性,考慮數據更新、服務擴展和智慧城市應用延伸的要求,為將來發展提供良好的框架和拓展空間。

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