中國(guó)智慧燈桿網(wǎng)特別報(bào)道：近幾年隨著人們對(duì)城市精細(xì)化管理的要求越來(lái)越高，城市照明工程實(shí)施的難度也隨之加大，整體的設(shè)計(jì)方案，統(tǒng)一的施工組織，有序的方案實(shí)施都需要對(duì)建設(shè)過(guò)程進(jìn)行一個(gè)統(tǒng)籌管理。在城市照明工程建設(shè)管理中，設(shè)計(jì)管理、施工管理、運(yùn)營(yíng)管理是其重要的組成部分。本文首先對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行介紹，并對(duì)目前常用的BIM軟件進(jìn)行分類(lèi)及闡述。然后分析BIM技術(shù)應(yīng)用于合桿整治工程的管理實(shí)例，從而驗(yàn)證BIM技術(shù)應(yīng)用于市政工程建設(shè)的可行性和必要性。
    引言
    在互聯(lián)網(wǎng)、信息化、大數(shù)據(jù)的背景下，原城市照明工程建設(shè)“建管分離”的實(shí)施模式已不能滿(mǎn)足城市精細(xì)化、信息化、智能化的管理需求。為提升城市管理的精細(xì)化水平，加強(qiáng)城市照明工程項(xiàng)目中設(shè)計(jì)管理、建設(shè)管理及后續(xù)設(shè)施養(yǎng)護(hù)管理的有序銜接，需要將先進(jìn)的技術(shù)與管理方式應(yīng)用其中。為了實(shí)現(xiàn)城市照明工程建設(shè)集約化、信息化管理的目標(biāo)，我們可以借鑒制造業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，將計(jì)算機(jī)管控系統(tǒng)引入工程項(xiàng)目管理，對(duì)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行全過(guò)程管控。
    一、BIM概念及特點(diǎn)
    （一）BIM的定義
    BIM(building information modeling)建筑信息模型這一概念最早懸在30多年以前，由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的先驅(qū)者查理斯·伊斯曼(Charles MEastman)教授提出：建筑信息模型綜合了所有的幾何模型信息、功能要求和構(gòu)件性能，將一個(gè)建筑項(xiàng)目整個(gè)生命周期內(nèi)的所有信息整合到一個(gè)單獨(dú)的建筑模型中，而且還包括施工進(jìn)度、建造過(guò)程、維護(hù)管理等的過(guò)程信息。
    隨著B(niǎo)IM技術(shù)的發(fā)展，對(duì)BIM的解釋有了多種版本。
    美國(guó)M．A．MortensonCompany公司定義BIM為建筑的智能模擬，且此模擬必須具備六個(gè)特點(diǎn)：
    1．?dāng)?shù)字化；
    2．空間化：
    3．定量化：可計(jì)量化、坐標(biāo)化、可查詢(xún)化；
    4．全面化：整合及溝通設(shè)計(jì)的意圖、建筑整體性能、可施工性、施工方法上的合理性和經(jīng)濟(jì)性；
    5．可操作化：參與方和業(yè)主都可以通過(guò)具有互動(dòng)性和直觀性的平臺(tái)對(duì)模型進(jìn)行操作；
    6．持久化：在項(xiàng)目的全生命周期都是可用的。
    美國(guó)MeGraw Hill建筑公司在2009年對(duì)BIM作了如下定義：BIM是創(chuàng)建并且利用數(shù)字化模型對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的過(guò)程。
    美國(guó)國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)對(duì)BIM的定義如下：BIM是一個(gè)設(shè)施（建設(shè)項(xiàng)目）物理和功能特性的數(shù)字表達(dá)；BIM是一個(gè)共享的知識(shí)資源，是一個(gè)分享有關(guān)這個(gè)設(shè)施的信息，為該設(shè)施以概念到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過(guò)程；在項(xiàng)目不同階段，不同利益相關(guān)方通過(guò)在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反應(yīng)其各自職責(zé)的協(xié)同作業(yè)。
    （二）BIM的主要特點(diǎn)
    在對(duì)BIM的理解和定義上，各個(gè)研究機(jī)構(gòu)以及建筑軟件開(kāi)發(fā)商都給了自己獨(dú)到的答案，但歸納起來(lái)，各個(gè)定義又有其共同特點(diǎn)：
    1．可協(xié)調(diào)性
    通過(guò)BIM流程來(lái)進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)或者方案變更?？梢岳肂IM三維模型，來(lái)對(duì)管線進(jìn)行設(shè)計(jì)建構(gòu)，提供高運(yùn)行效率、高清晰、專(zhuān)業(yè)化的系統(tǒng)溝通平臺(tái)，從而更好的滿(mǎn)足現(xiàn)行工程需求，提供優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)。
    2．可視化
    它作為當(dāng)今建筑模型中的特有屬性，是以BIM三維實(shí)體模型作為支撐平臺(tái)，對(duì)相關(guān)的規(guī)則信息及屬性進(jìn)行構(gòu)建?；谀M算法對(duì)整個(gè)建筑過(guò)程均為可視化的，不用進(jìn)行展示及相應(yīng)的匯報(bào)，可以對(duì)其進(jìn)行建造、設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)，各個(gè)參與主體均可以通過(guò)建筑模型來(lái)進(jìn)行討論、溝通及決策。
    3．可模擬性
    BIM可以通過(guò)構(gòu)建虛擬建筑物模型來(lái)完成整個(gè)建造的有效過(guò)程。在初始設(shè)計(jì)階段，BIM技術(shù)可以對(duì)模型展開(kāi)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，例如通過(guò)光照模擬、節(jié)能模擬等，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)BIM技術(shù)在項(xiàng)目招投標(biāo)、施工階段中也發(fā)揮了重要的作用，可以通過(guò)科學(xué)的成本控制及合理的方案設(shè)計(jì)，來(lái)對(duì)其進(jìn)行分析。在后續(xù)運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)，BIM技術(shù)在遇到突發(fā)緊急狀況時(shí)，可以通過(guò)模擬分析來(lái)提供優(yōu)化解決方案。
    4．優(yōu)化性
    現(xiàn)階段，建筑樣式呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)復(fù)雜、樣式靈活多變、施工難度大、工程量高等諸多特點(diǎn)，參與項(xiàng)目?jī)?yōu)化時(shí)常常會(huì)超出現(xiàn)行人員的自我控制能力，BIM模型及配套的優(yōu)化工具可以促使項(xiàng)目運(yùn)行更為便捷。通過(guò)對(duì)建筑物前后模型進(jìn)行對(duì)比分析，可以得到項(xiàng)目方案的優(yōu)化值。
    5．可輸出性
    BIM模型改變了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式的交付成果，并不是簡(jiǎn)單地建筑、結(jié)構(gòu)圖紙。而是通過(guò)對(duì)建筑物進(jìn)行了可視化調(diào)整、協(xié)調(diào)性、模擬化、進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化以后，得到是綜合施工圖，包括了建筑設(shè)計(jì)圖，經(jīng)過(guò)碰撞檢查后進(jìn)行設(shè)計(jì)修改的圖，以及建議改進(jìn)的方案等；同時(shí)將工程量清單等非圖形信息等以報(bào)告的形式進(jìn)行交付，同時(shí)由于與模型中的信息是關(guān)聯(lián)的，模型中的信息發(fā)生變化、都能夠快速而精確的在報(bào)告中進(jìn)行體現(xiàn)。
    二、BIM技術(shù)在造價(jià)管理中實(shí)證分析——以上海市合桿整治工程為例
    （一）工程概況
    為貫徹《關(guān)于加強(qiáng)本市城市管理精細(xì)化工作的實(shí)施意見(jiàn)》中三年行動(dòng)計(jì)劃( 2018-2020)的相關(guān)要求，通過(guò)集約化建設(shè)合理減少各種道路桿體，科學(xué)有序的使用道路兩側(cè)地面空間，美化城市景觀，推動(dòng)城市精細(xì)化管理，2018年上海市政府下達(dá)了100公里架空線入地和合桿整治工作目標(biāo)。其中合桿整治工作主要針對(duì)中心城區(qū)道路桿件林立問(wèn)題，將路燈桿、交通標(biāo)志標(biāo)牌桿、信號(hào)燈桿、監(jiān)控桿、路名牌桿、公共服務(wù)設(shè)施指示標(biāo)志牌桿、停車(chē)誘導(dǎo)指示牌桿等桿體實(shí)現(xiàn)有機(jī)整合成多功能桿，并對(duì)相關(guān)機(jī)箱、配套管線、電力和監(jiān)控設(shè)施等進(jìn)行集約化設(shè)置，實(shí)現(xiàn)共建共享，互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)“多桿合一、多箱合一”的集約化建設(shè)，切實(shí)改善城市道路景觀，提供城市精細(xì)化管理水平。
    （二）BIM技術(shù)在合桿整治工程中的應(yīng)用
    1.BIM技術(shù)對(duì)多功能桿設(shè)計(jì)方案的輔助
    合桿整治工程是上海市正在進(jìn)行的一項(xiàng)市容整治工程，在2018年已經(jīng)實(shí)施合桿整治的路段，雖然道路景觀都得到了質(zhì)的提升，取得了很好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，但是作為一項(xiàng)新興事物在項(xiàng)目實(shí)施前的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就需要處理大量繁瑣的元素處理、景觀協(xié)調(diào)、設(shè)施整合、管線綜合工作。回顧部分多功能桿實(shí)施路段的設(shè)計(jì)方案雖然經(jīng)過(guò)多輪磋商、專(zhuān)家評(píng)審，但最終實(shí)施出來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)效果往往差強(qiáng)人意，其主要原因還是因?yàn)閭鹘y(tǒng)圖紙層面的設(shè)計(jì)方案，依舊停留在二維空間中做三維的方案設(shè)計(jì)，從而不可避免的會(huì)造成最終呈現(xiàn)的實(shí)際效果與理想化的設(shè)計(jì)內(nèi)容存在偏差。BIM技術(shù)的引入恰可彌補(bǔ)這一短板，通過(guò)BIM應(yīng)用軟件及其相關(guān)附屬插件，對(duì)工程設(shè)計(jì)中所需的多功能桿件、桿上設(shè)施、桿件基礎(chǔ)、管線、以及道路上其他的相關(guān)設(shè)施進(jìn)行三維空間的模擬建模，使設(shè)計(jì)方案得以在三維場(chǎng)景進(jìn)行呈現(xiàn)，構(gòu)建貼近實(shí)際的實(shí)施效果。在設(shè)計(jì)和方案匯報(bào)階段，對(duì)方案的修改、決策起到巨大的輔助作用。
    由于合桿整治大多是在中心城區(qū)既有道路上實(shí)施，相關(guān)實(shí)施道路的地下現(xiàn)狀管線種類(lèi)繁多、空間資源緊張、管線情況復(fù)雜。雖然有前期調(diào)閱了大量的現(xiàn)狀圖紙、進(jìn)行了相關(guān)的物探、管線交底、實(shí)施前的樣洞開(kāi)挖，但依舊存在大量的多功能桿基礎(chǔ)在實(shí)際開(kāi)挖后不能滿(mǎn)足桿件基礎(chǔ)要求的情況，大大增加了施工本身的實(shí)施難度與實(shí)際工程量。而B(niǎo)IM技術(shù)對(duì)施工的指導(dǎo)也是其自身的優(yōu)勢(shì)之一，道路管線管徑、埋深、走向、交叉碰撞等信息均可以依托BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維展示，真真實(shí)現(xiàn)了精確施工，做到了對(duì)工程量的精準(zhǔn)控制。
    通過(guò)BIM軟件，可以將各專(zhuān)業(yè)工程的模型加載到同一個(gè)模型中，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、檢查分析。如BIM碰撞分析，就是一直最簡(jiǎn)單、最實(shí)用的檢查分析功能，它可以將合桿整治項(xiàng)目涉及的所有專(zhuān)業(yè)放在同一模型中，對(duì)專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)的結(jié)果進(jìn)行全面檢驗(yàn)，檢測(cè)分析多功能桿基礎(chǔ)、管道與地下其他構(gòu)筑物、管線的碰撞情況，預(yù)先考慮到絕大多數(shù)的管線碰撞情況，調(diào)整管線布設(shè)位置，做到開(kāi)挖一處、施工一處。
    如在某路段前期管綜平衡時(shí)，同時(shí)加載多功能桿管道模型與市政給排水模型，通過(guò)BIM進(jìn)行碰撞檢測(cè)。通過(guò)檢測(cè)后生成沖突報(bào)告．查詢(xún)對(duì)應(yīng)的碰撞對(duì)象ID號(hào)，發(fā)現(xiàn)在兩處多功能桿管位與雨水井井位發(fā)生沖突（見(jiàn)圖1）。
    據(jù)此多功能桿設(shè)計(jì)單位調(diào)整了兩處多功能桿管道圖的走向，避讓雨水井體，在設(shè)計(jì)階段就避免了管道與井體的不合理碰撞，減少因此可能導(dǎo)致的施工返工，節(jié)約了項(xiàng)目成本，管線模擬解決方案（見(jiàn)圖2）。
    同時(shí)在精準(zhǔn)判斷的基礎(chǔ)上，部分地下基礎(chǔ)可以采用預(yù)制或鋼管樁壓樁形式，大大縮短施工工期，將無(wú)用工程量降到最低。   
     2.BIM技術(shù)在施工階段的指導(dǎo)作用
    1)基于BIM的施工安全管理
    通過(guò)BIM建模與安防攝像等監(jiān)控設(shè)備結(jié)合，可以查詢(xún)每個(gè)攝像頭監(jiān)控區(qū)域，并調(diào)用實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了基于BIM的現(xiàn)場(chǎng)安全管理。
    2)基于BIM的施工方案場(chǎng)景模擬
    隨著合桿整治工程的推進(jìn)上海整體的城市景觀面貌得到了提升，但每條道路“一桿一設(shè)計(jì)、一路一方案”的設(shè)計(jì)、實(shí)施要求同樣對(duì)合桿實(shí)施后綜合桿、箱呈現(xiàn)的效果、環(huán)境的整體協(xié)調(diào)性、實(shí)施前后減桿率、合桿率的效果展示提出了更高的要求。在滿(mǎn)足項(xiàng)目本身質(zhì)量、進(jìn)度、安全控制要求的同時(shí)，在實(shí)際操作過(guò)程中還需要考慮如何將施工對(duì)周邊市民、交通的影響降到最低。為此上海市架空線入地和合桿整治指揮部頒布了《上海市架空線入地和合桿整治工程文明施工考核制度》和《上海市架空線和合桿整治工程文明施工巡查制度》等一大批文明施工管理要求。相關(guān)的規(guī)范和制度在體現(xiàn)市政建設(shè)“以人為本”服務(wù)理念的同時(shí)，對(duì)項(xiàng)目施工精細(xì)化管理也提出了更高的要求。BIM在模擬相關(guān)施工場(chǎng)景、演示施工場(chǎng)所運(yùn)行管理方面，特別是文明施工對(duì)交通、人行、桿件吊裝、設(shè)施安裝也將起到很重要的作用。
    通過(guò)BIM施工現(xiàn)場(chǎng)模型模擬，可以對(duì)施工平面布置進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)合理的設(shè)置堆場(chǎng)、施工便道、停車(chē)場(chǎng)位置，能最大限度的節(jié)約不必要的勞動(dòng)時(shí)間，提高施工整體效率（圖3）。
      通過(guò)辦公區(qū)域與生活區(qū)域的模型，在展示施工現(xiàn)場(chǎng)文明管理同時(shí)，對(duì)區(qū)域劃分，設(shè)施設(shè)置、場(chǎng)所布置等情況進(jìn)行更直觀的模擬，提升安全文明管理的同時(shí)、提高職業(yè)健康管理的水平（圖4）。
    同時(shí)通過(guò)行車(chē)荷載、車(chē)流量模擬合理的進(jìn)行施工便道的路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)，在橫斷面、縱斷面模擬面層、基層和底基層的選用材質(zhì)，并量化相關(guān)材料數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)相應(yīng)的工程量（如圖5）。
    3.BIM技術(shù)對(duì)運(yùn)營(yíng)階段的管理幫助
    俗話說(shuō)“打天下容易，治理天下難。”，在合桿整治工程中，如果說(shuō)設(shè)計(jì)管理和施工管理已經(jīng)存在很多的難點(diǎn)，那么后期的運(yùn)營(yíng)管理則是難上加難。隨著合桿工程的一步步推進(jìn)，越來(lái)越多的路段豎立起了多功能桿，在道路景觀獲得了提升的同時(shí)，面對(duì)如此巨大的多功能桿及桿上權(quán)屬設(shè)施數(shù)量，如果沒(méi)有一個(gè)好的運(yùn)行管理模式，將最終會(huì)削弱整治的整體效果，甚至?xí)绊懗鞘谢A(chǔ)設(shè)施的基本運(yùn)行。
    對(duì)于今后可能提出的新增的桿上權(quán)屬設(shè)施搭載，其桿件原基礎(chǔ)的抗傾覆計(jì)算是否滿(mǎn)足要求，挑臂、主桿是否還有加載的空間，挑臂的承載能力是否有加載冗余，是否有足夠的管道可以滿(mǎn)足新搭載設(shè)備的通信和供電要求？如果沒(méi)有一定的信息化技術(shù)手段，這一系列問(wèn)題將變的無(wú)法解答。同樣此類(lèi)問(wèn)題也可以依托BIM技術(shù)及后端多功能桿信息化管理平臺(tái)的配合來(lái)加以解決，將建設(shè)過(guò)程的桿體、桿件、基礎(chǔ)、管道、設(shè)施等相關(guān)信息準(zhǔn)確錄入，通過(guò)后臺(tái)數(shù)據(jù)整合、模型計(jì)算，將使運(yùn)營(yíng)管理做到清晰化、可視化、精細(xì)化，提高了管理效率。
    結(jié)論
    隨著計(jì)算機(jī)和建筑產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，BIM技術(shù)也越來(lái)越受到重視，不單單是高校和相關(guān)科研機(jī)構(gòu)的研究，政府和開(kāi)發(fā)商的層面上，也積極推進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。本文提出將BIM技術(shù)與城市照明工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維管理相結(jié)合，通過(guò)實(shí)際案例，驗(yàn)證BIM在工程管理的實(shí)際操作中的可行性與必要性。
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