工程质量安全管理BIM技术的应用研究

赵蕾+秦拥军+马小兰

摘要：从建筑市场状况看，近年来全国接连发生多起伤亡安全事故，造成了重大的经济损失和人员伤亡。将BIM技术应用到工程质量安全管理中，在现行的质量安全管理体系基础上引入BIM技术，形成可视化的新型管理模式。通过问卷调查及专家访谈对新疆质量安全管理现状进行分析，利用鲁班软件结合工程实例对BIM技术在工程质量安全管理中的应用进行研究。研究结果为工程质量安全管理的优化工作提供依据。

Abstract： From the situation of construction market， there have been many accidents and casualties in the country in recent years， which has caused significant economic losses and casualties. BIM technology should be applied to the project quality and safety management. The introduction of BIM technology based on the current quality and safety management system can form a new visual management model. Through the questionnaire survey and the expert interview， this paper analyzes the current situation of quality and safety management in Xinjiang， and studies the application of BIM technology in engineering quality and safety management by using Luban software combined with engineering examples. The results of the study provide the basis for the optimization of engineering quality and safety management.

关键词：BIM；质量管理；安全管理；新疆地区

Key words： BIM；quality management；security management；Xinjiang region

中图分类号：TU17 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）18-0102-04

0 引言

随着社会经济的迅猛发展，全国建设项目日益增加，但一系列工程中质量安全问题也不断出现。事故的发生不仅在于建设工程技术难度和施工风险的不可低估，而且在于市场、现场的信息联动不顺畅，以及质量安全管理的过程监控和风险预报的不足等原因。近几年在政府对质量安全管理信息化的大力推进和建筑市场对质量安全管理的建筑信息化的需求背景下，BIM技术在质量安全管理中得以应用。

BIM（Building Information Modeling）技術自产生以来得到业界的广泛关注，为建设项目的规则、设计、施工与后期管理提供了有效的支持。同时，相关技术在施工质量安全管理中已得到一定应用，如将3D（Three-Dimensional）模型以及VP（Virtual Prototyping）技术用于识别危险因素并提出质量安全管理建议；将4D（Four-dimensional）模型用于质量安全防护措施配置、质量安全防护措施的可靠性分析及在建结构的稳定性分析；将VP等可视化技术用于工人安全培训等。这些研究从质量安全管理的一些方面提出了相应的解决方案，特别是施工前的潜在隐患识别及安全防护措施规划、施工中的设计不安全状态检测及安全培训等，为施工现场质量安全管理提供了参考。

1 新疆地区目前施工质量安全管理现状

对于BIM在新疆地区施工质量安全管理现状，本文主要采用调研的方式进行了不完全统计。

在新疆乌鲁木齐各单位内共调查填写了160份问卷，其中有5份作废，有效份数为155份。在这些调查中，有51.6%为小型企业（少于600人），29.0%为中型企业（600人-3000人），19.4%为大型企业（3000人以上）。

在新疆目前有64.5%的公司使用的还是传统的管理模式，而有35.5%的公司使用的是传统的管理模式和新型的管理模式相结合的方式，目前在新疆几乎没有施工单位完全使用新型管理模式。

根据这些企业填写的问卷，可以发现目前在新疆地区工程质量安全方面主要存在以下几方面的问题：

①对施工现场危险源的辨别十分欠缺，对识别到的危险源的监控以及处理不到位，缺乏对施工现场安全事故的有效预防措施；

②基本没有施工质量安全的监控系统，即使有该系统其可用性也很低，虽然我国已经出台颁布了相应的法律法规和标准，例如《安全生产法》等，同时详细规定了对重大危险源的监控工作，但是质量安全生产管理仍存在很多不足；

③质量安全信息管理缺乏系统性，容易出现信息断层，从而影响施工单位的质量安全管理。

2 BIM技术在新疆的应用现状

2.1 新疆地区BIM技术的普及程度

近几年来BIM技术发展迅速，应用范围也很广泛。在新疆地区BIM技术在设计、施工等方面也有了相应的应用。我们就BIM技术在质量安全管理中的应用状况进行了调查，根据调查结果，对于BIM在新疆的应用主要有以下几方面的认识：

①对于BIM的了解，主要来源于市场活动，其次是媒体，软件供应方，还有一小部分来源于培训机构、资料、项目业主等；

②目前若采用BIM技术，主要存在的困难有：缺乏这方面的人才，缺乏对BIM的认知，采用BIM投入过高，还有一些企业甚至不愿意改变现有模式；

③若在工程中，采用BIM技术，对于现场施工主要有以下几方面的改善：

1）现场的提前场地布置，方便场地的正常运转；脚手架的节点布置会更规范，碰撞区域也能提前做出预判，及时解决现场可能存在的问题；施工场地布置更有序，不会出现现场中材料乱堆乱放问题，使现场变得更有规划，更有序；

2）能利用电子化三维检查现场钢筋，混凝土做法是否规范，建立一个信息平台，把现场所存在的问题能够共享在平台中，方便各个项目学习，参考；

3）现场的施工布置平面图，通过BIM可以在工程进场之前就可以提前将施工过程中临建设施，塔吊位置，材料堆放区更直观的布置出来，方便现场的安全文明施工的进行；在施工过程中可以将外脚手架，模版支撑架提前做出来，方便现场的施工交底以及脚手架搭设是否规范；施工电梯安装可以提前设置安放位置，预判安装过程中的碰撞问题；

4）目前若采用BIM技术，存在的主要风险有：人力资源风险（人才缺乏）经济风险（成本，收益），技术风险（适应性差），管理风险（方式），等等。

2.2 新疆地区BIM技术的使用情况与国内其他各省的对比

就BIM技术在新疆与内地实施情况的对比进行了调查，共做了120份问卷，有5份作废，采用纸质版问卷调查；在内地各个省，共做了156份问卷，有8份作废，采用电子版问卷调查。

通过调查问卷数据分析，我们可以对于BIM有以下及几方面的认识以及了解：

①对于BIM的认知程度以及应用，在内地远远高于新疆地区，而对于BIM的期望值都很高，因此，以后BIM技术在新疆地区以及全国各地会越来越受关注以及快速应用起来；

②对于BIM的应用，在新疆地区，最为紧迫的是管理模式和BIM配套，还应制定相应的标准；

③对于BIM的投资方面，在新疆的多数企业中都是采取观望的态度，还有一小部分根本不愿意投资。

由此看来，BIM技术要能真正的在新疆地区应用起来，不仅需要政府的支持，还需要对BIM技术有一个使用标准规定，以及各设计单位、施工单位等的积极参与学习和了解应用，希望在不久的未来，BIM技术在新疆的应用能够有很大的提高，从而降低了施工中的各类安全质量隐患。

3 BIM技术在质量安全管理中的应用

质量安全管理是项目管理中最基本也是最核心的目标，因此及时有效的反映、分析及处理施工现场质量安全隐患尤为重要。通过BIM技术在相关软件中建立3D模型，将施工现场质量安全问题在3D模型相应位置上挂接，直观、全面、准确地反映出项目存在的质量安全问题，摆脱对常规经验的依赖，精准定位质量安全隐患，并在该位置附原因及相关图片，同时将处理办法标注在此处。这样在整个施工过程中各个参与方都能及时处理问题，保证了信息的时效性，各方参与人员可以实时关注问题处理进展，同时方便各方意见的交换，直到问题完全解决。传统施工采用纸质图纸，而BIM技术采用是数字化的图纸，这样可以发挥计算机可以在检索、判别、处理数据等方面的优势，通过简单的功能就能得到项目的相关信息，为现场及时下达指令。而且，利用BIM技术结合项目施工方案进行虚拟建造，模拟施工全过程，可以在事前预防发生质量安全事故。在BIM技术中与质量安全有关的步骤主要有以下几个部分：

3.1 BIM建模

利用相关软件如鲁班、Revit等软件，建立建筑、结构、电气、消防等的模型，将二维平面图、立面图、剖面图转换为可视化的三维模型。

3.2 模型优化

将建立好的各个专业模型导入相应软件中，利用碰撞检查、漫游等功能，进行三维碰撞检查，从而及时发现设计中存在的问题，反复对设计方案进行分析、选择，达到优化设计方案目的。

3.3 BIM5D与质量安全管理

将进度计划以及成本信息与3D模型相结合建立BIM5D模型，这个模型相当于一个综合信息平台，通过BIM5D模型可以进行施工模拟，对施工方案、成本计划、资源计划、进度计划等的合理性进行更加全面的分析，有效的避免施工中潜在的质量安全隐患。基于BIM5D在质量安全管理中的流程如图1所示。

4 实例分析

本文结合新疆和布克赛尔县青少年活动（科技）中心项目，主要运用鲁班软件，进行了BIM在新疆地区质量安全管理中的应用研究。

和布克赛尔縣青少年活动（科技）中心，位于新疆维吾尔自治区和布克赛尔县，总建筑面积为12433.00m2；建筑工程等级为二类；设计主体使用年限为50年；耐火等级为地上二级；抗震设防烈度为七度；屋面防水等级为Ⅱ级；结构形式为框架结构。

4.1 建立模型

首先是建模工作，利用鲁班软件将各个专业CAD图纸上的信息建立在鲁班软件中，形成三维图形。如图2-7所示。

4.2 碰撞检查

将建立完成的各专业模型导入Luban BIM Works，对不同专业BIM模型进行三维空间碰撞检查，这些问题在二维图纸中很难被发现，通过BIM碰撞检查进行提前预警，及时发现和解决设计问题，避免返工。通过各专业的规范标准进行检查，确保软件分析出的碰撞结果与现场施工时所产生的实际冲突相符，通过对碰撞处的分析，进行标高等的调整，在施工前预先解决问题，避免不必要的浪费和返工，减少沟通错误，争取工期。

通过Luban BIM Works还可以进行工程3D虚拟漫游，通过不同的漫游模式及视角的切换，依据真实、形象的三维模型进行协调，检查外观及内部设计的合理性，任意查看建筑内部和外部，了解实际情况。还可以模拟真实设备进场的实际情况，保证进场路线设置的优化合理。

4.3 现场布置模拟

利用软件进行施工现场布置，可以避免施工机械的碰撞，同时可以避免不合理的现场布置带来的项目成本的额外增加。（图10）

4.4 BIM4D模拟

将二维的进度计划数据与可视的三维模型挂接。既可以静态模型展示，又可以动态的展示不同阶段内项目施工进度模型情况，直观地反映了项目时间进度与施工进展情况。（图11）

4.5 BIM5D

BIM5D即在3D模型的基础上关联施工过程中的进度、成本、质量、安全等信息，为项目提供数据支撑，实现有效决策和精细管理，从而达到减少施工变更，缩短工期、控制成本、提升质量的目的。

5 结论

本文结合新疆和布克赛尔县青少年活动（科技）中心项目，对BIM技术在质量安全管理方面的应用进行了研究。在质量管理方面通过BIM技术对影响质量的风险因素进行分析，并实施控制，以及BIM技术在PDCA循环管理体系中的作用，使工程项目的质量管理更为全面、具体。在安全管理中通过应用BIM技术，建立工程本身和项目管理信息数据库，添加安全管理相关信息，利用BIM技术综合信息平台协调性、可视化等特点，实施基于BIM的5D建筑虚拟安全施工信息模型的应用，实现施工场地布置、重大危险源自动识别、施工安全动态监控与调整，做到事前预防、事中监控和事后处理全过程安全要素的监控，动员了全员参与安全管理的积极性，提高安全教育与沟通的效率和效果、减少人员伤亡和财产损失。

參考文献：

[1]李恒，郭红领，黄霆，陈镜源，陈景进.BIM在建设项目中应用模式研究[J].工程管理学报，2010，24（10）：525-529.

[2]孙保磊，付海峰.建设方驱动模式的BIM实施全生命周期管理及目标评价方法研究[J].施工技术，2014，43（30）：67-71.

[3]王友群.BIM技术在工程项目三大目标管理中的应用[D].重庆：重庆大学，2012，04.

[4]刘龙才.关于我国建筑施工企业质量管理的研究[J].改革与开放，2011，12.

[5]杨勤，徐蓉.建筑工程项目安全管理应用创新[M].北京：中国建筑工业出版社，2011：3-8.

[6]胡慧元.房屋工程安全施工管理的论述[J].大观周刊，2012，34.