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观点∣浅谈CIM+智能建造应用

发表时间:2021-08-27 17:58:59

来源丨 《中国建设信息化》期刊 2021年 8月上

作者丨周翔

建筑业是我国经济持续健康发展的支柱产业,但仍然存在以人工为主、工作效率低和管理方式粗放等问题,与我国“十四五”经济社会的高质量发展要求相距甚远。建筑企业能否在激烈的竞争中获得高份额的市场占有率,关键在于能否为社会提供质量高、工期短、造价低的建筑产品。BIM(Building Information Modeling,建筑信息模型)技术的出现,使得规模较为庞大,工期较长,参与方较多的建设工程项目实现信息化、数字化、智能化成为了可能,智能建造应运而生。借助工程建设项目审批管理系统和智慧城市时空大数据平台,CIM基础平台(City Information Modeling,城市信息模型)充分利用GIS、BIM、遥感技术、大数据、人工智能、物联网、5G等关键技术,持续为新型城市基础设施建设(以下简称“新城建”)赋能,使工程建设信息化、数字化、智能化,支撑“新城建”工作任务之一“推动智能建造与建筑工业化协同发展”落地建设。

建筑业现状问题

当前,我国建筑业信息化水平有所提高,但仍处于较低水平,建筑业生产管理方式粗放,建筑工人劳动效率不高,施工过程能源资源消耗较大。新技术应用能力和动力不足,特别是先进制造、节能、建筑机器人、BIM、5G等新技术。建筑业工业化处于萌芽状态,规模生产尚处于探索阶段。2020年以来,突如其来的新冠肺炎疫情对建筑业传统建造方式造成了较大影响,建筑业传统的粗放的发展模式难以为继,亟需智能建造与建筑工业化协同来支撑建筑业高质量发展。

CIM基础平台整合多维度多尺度的城市信息模型数据和城市感知数据,应用建筑信息模型(BIM)等新技术,构建支撑城市规设建管的基础操作平台,可为BIM报建审批、工程质量、工程安全和施工管理等提供支撑,是解决建筑业高质量发展的首要的技术保障平台,为智能建造发展奠基,为“新城建”持续赋能。

CIM+智能建造应用场景设计

推动智能建造健康发展,是促进建筑业转型升级和高质量发展的重要抓手。CIM基础平台具备高效的图形引擎能力、城市级CIM数据驱动能力、三维模型与信息全集成能力、可视化分析能力、模拟仿真能力、多视频与三维场景融合能力和物联网设备接入能力等,再加持以人工智能技术、无人机技术等,能够支撑CIM+智能建造应用落地,更好促成智能建造以点带面,推动绿色建造发展,拓展新应用场景,探索建筑业监管与服务新模式。

CIM+智慧工地

工程建设项目管理主要围绕人、机、料、法、环五个环节展开,基于CIM基础平台的智慧工地以这五个方面为抓手,汇聚重点项目的BIM设计数据和倾斜摄影三维模型数据,集成工程、人员、材料、环境、执法、巡检等各类工程信息;通过视频监控、人脸识别实现人员考勤管理,管理关键岗位脱岗情况等,缩减人工成本,提高考勤准确率,避免乱打卡现象;通过视频监控技术,结合物联网感知设备,可对施工现场的塔吊、深基坑等危险源进行远程监控,对扬尘、噪音等环境指标进行实时监测,为施工安全保驾护航;通过视频智能分析,结合地磅监控数据,实现对物料的智能监控,避免人为失误,实现物料精准管理;通过视频监控等实时对工地现场进行远程巡检,自动识别工作人员工作服安全帽的穿戴情况,做到即时、高效、精益的智慧监管。

CIM+建筑机器人施工

建筑机器人施工与装配式建筑融合发展是大势所趋。通过合理规划和精细化作业,用建筑机器人代替建筑工人施工,减少建筑材料浪费,降低施工人员投入比例,提高劳动生产率,降低建筑工程造价。建筑机器人负责繁重、繁琐、危险、精细的施工工序,既能降低建筑工人施工难度,又可以提升工程质量和效率,还可以保障施工人员生命安全。

(1)借助CIM基础平台的多视频接入的无缝衔接和三维BIM模型在业务场景上的融合能力,对接入视频实现自动投影、校准、畸变纠正等摄像测量学算法和多视频衔接的融合。从建筑工地全域视角,纵观建筑机器人的分布情况、作业情况和行动轨迹。

(2)叠加倾斜摄影或正射影像,实现建筑机器人作业与BIM模型融合展示,可达成远程调研和远程房屋安全质量巡查目标,并实现远程操控机器人作业。

CIM+施工图三维BIM模型数字化审查

传统的施工图审查多依靠人工,审查手段单一,审查工作量大,审查主观性强,审查时间长,审查错误多。基于CIM基础平台的施工图三维BIM模型数字化审查,开展施工图BIM模型三维数字化审查,就施工图中刚性指标(强条)实现计算机辅助审查,充分利用“互联网+图审”和先进的图形处理技术,实现施工图审查过程留痕,审查结果透明,审批过程可监管,提升审图水平,提高审查效率。通过对建筑、结构、电气、暖通、给排水等专业及消防、人防、节能等专项相关标准条文进行筛选、拆解及计算机语言转译,实现对近300条标准条文的计算机辅助审查,并支持自动生成审查报告,有效减少人工干预,实现快速机审与人工审查协同,有利于建立数字化成果交付、审查和存档管理体系。

CIM+竣工BIM模型验收备案

传统的工程项目竣工验收备案,所涉及材料众多,需验证指标繁杂,涉及到建设、勘察、设计、施工、监理、 规划、环保、消防等多个部门,流程长,耗时长。基于CIM基础平台的竣工BIM模型验收备案,在现有二维竣工数字备案系统上增加BIM模型的竣工报审接口,建立相关的规范制度,具备能够通过三维BIM模型进行竣工验收的能力,并且通过CIM平台的支持,能够减少原二维竣工验收时简单重复的工作,通过智能化、数字化的手段提升竣工验收工作质量。基于CIM基础平台数据,分析竣工BIM模型场地和建筑等指标是否符合规划条件,分析竣工验收BIM与施工图BIM几何参数与属性的吻合程度,对施工BIM模型与竣工BIM模型的差异比对,判断是否按图施工,自动将竣工验收资料(质量/安全等领域)与竣工BIM模型相关联,方便快捷地展示审查结果,并智能化出具联合验收报告,基于BIM模型完成竣工验收备案。支持多部门联合会审,部门审核意见可共享给其他部门,避免了各部门各自为政,打破了信息孤岛。

CIM+智能建造成效分析

应用人工智能是智能建造的重要内容,在批量使用建筑机器人施工的情况下,可以显著分析智能建造工作在工地上展现的实际成效。

(1)分析建筑机器人施工在工地的工作区域和工作量分布,与建筑人工进行对比分析,对二者相同工作时间的工作面积、相同工作面积的工作时长和相同工作时间的工程造价等方面对比分析,通过3-5年的数据可分析出建筑业高质量发展中智能建造历程。

(2)不同类别的机器人施工与建筑工人在时间、效率和质量上等方面的对比分析,对比不同类别机器人的施工效益,通过3-5年的数据可分析出各类建筑机器人技术发展成熟度。   

(3)建筑机器人施工的装配式建材、绿色建材与建筑物所需的全部部品部件(构件等)统计分析和对比分析,装配式建材、绿色建材在BIM模型上分类分级渲染,三维可视化装配式建材、绿色建材在建筑物上的分布情况、应用效果和发展历程。

CIM+智能建造应用场景设计

CIM+智能建造将继续紧密围绕住建部等部门发布的《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》,充分应用了BIM、三维可视化、模拟仿真、物联网感知、人工智能、无人机、大数据等技术,有针对性地转化科研成果,为工程建设项目管理提质增效,提高工程建设项目信息化、数字化、智能化水平,持续为建筑业转型升级和高质量发展添砖加瓦。

未来,CIM基础平台还要不断进行技术创新,逐步做深做强技术支撑能力,比如:故障/事故的根原因分析、重大事故态势演练、关键事件库、施工过程模拟等智能建造所需的支撑能力,增强用户体验,支撑建筑业转型升级和高质量发展。当然,CIM基础平台也应更好地为智慧城市、智慧社区、智能网联、城市安全等开辟蹊径,为城市运行管理创造更为行之有效的辅助手段。同时,CIM基础平台建设应着重考虑实用性和可持续性,考虑数据更新、服务扩展和智慧城市应用延伸的要求,为将来发展提供良好的框架和拓展空间。

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