1、建筑施工第45卷第1期 185嵌入式数字化建造技术在世界顶尖科学家论坛永久会址项目施工总承包管理中的应用赵隽之上海机施建筑设计咨询有限公司 上海 200072摘要：BIM数字化建造技术实施强调与工程建设管理的高度融合，数字化建造技术必须遵循合理的管理模式，顺应工程管理的需求。数字化建造技术可以建立一些全新的技术应用及管理模式，逐步促进工程建设的整体数字化转型。在大型工程项目中，采用嵌入式数字化技术实施模式，让BIM技术深入工程一线，解决专业深化和项目管理问题，促进BIM技术应用成果切实落地。关键词：嵌入式技术；管理模式；数字化技术；设计施工一体化管理中图分类号：TU17 文献标志码：A 文章编
2、号：1004-1001(2023)01-0185-05 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.01.047Application of Embedded Digital Construction Technology in EPC Management of Permanent Site Project of World Top Scientists ForumZHAO JunzhiJi Shi Design&Consulting Co.,Ltd.,Shanghai 200072,ChinaAbstract:The implementation of BIM digital co
3、nstruction technology emphasizes a high degree of integration with engineering construction management,and the digital construction technology must follow a reasonable management mode to meet the needs of engineering management.Digital construction technology can establish some new technology applic
4、ation and management modes,and gradually promote the overall digital transformation of engineering construction.In large engineering projects,the implementation mode of embedded digital technology is adopted to enable BIM technology to go deep into the front line of the project,solve professional de
5、epening and project management problems,and promote the practical implementation of BIM technology application achievements.Keywords:embedded technology;management mode;digital technology;integrated management of design and construction工程建设实施阶段完全落地，模型已无法指导施工生产管理。本文希望通过剖析BIM技术在大型工程项目实施管理方面采取的一些新举措，来探
6、讨BIM技术如何更好地与施工管理相互融合，最大限度发挥BIM技术的优势。位于上海临港新区的世界顶尖科学家论坛永久会址（首发地块）项目，本文后续简称“顶科项目”，是2021年上海市重点工程之一，是临港新片区建设的标志性项目。本项目总建筑面积逾22万 m2，集会议、展览及酒店居住配套等多种功能于一体，将作为世界顶尖科学家论坛在上海的永久会址功能区之一，服务于地区性高新科技的交流发展，有效助力国家的科技发展战略。作为一个国家级使用标准的建筑功能体，需要从规划、设计、施工以及后续的运维，都达到世界一流标准。因为受到疫情和全球经济因素的影响，本项目前期规划经历了多轮的反复推敲，所以留给项目设计和施工的时
7、间周期就变得十分紧迫。作为施工总承包级的数字化技术实施，必须全面挖掘数字化建造技术的潜力，联合业主和设计单位，在非常有BIM数字化技术发展应用至今，已经成为当今工程建设项目的标准装备。现在的BIM数字化技术实施，强调与工程建设管理的高度融合。宏观上理解，因为大型工程建设项目涉及多方协调配合，必须遵循合理的管理模式，数字化技术也必须顺应工程管理的需求，使用最为高效的方法解决工程技术问题。如果再进一步深入分析，可以利用数字化技术的一些优势，在局部的工程实施过程中，建立一些全新的技术应用及管理模式，逐步促进工程建设的整体数字化转型1-5。当今施工BIM技术应用面临的一大瓶颈问题，是BIM技术与工程管
8、理结合不够深入，BIM深化设计成果无法在基金项目：上海建工集团股份有限公司科研项目课题（21JCSF-19）。作者简介：赵隽之（1981），男，本科，工程师。通信地址：上海市静安区洛川中路701号（200072）。电子邮箱：收稿日期：2022-10-26数字建造 DIGITAL CONSTRUCTION20231Building Construction 186限的工期内，建设这一精品工程（图1）。图1 世界顶尖科学家论坛永久会址首发区项目整体数字化模型1 BIM数字化建造技术与工程管理的有机融合使数字化建造技术实施得到真正完善的方法，是让它融入工程建设管理的每个环节中，顺工程所需，应项目所急
9、，补工作所短。1.1 去粗取精的数字化技术提炼顶科项目在施工起始阶段所面临的最大问题，是急迫的施工筹备工作和具体建筑结构设计方案的矛盾。施工方要求尽快进入现场实施，而设计方需要从整体方案出发，逐步完善设计内容。为了协调设计和施工的进度矛盾，协助设计单位完成设计施工图，施工总承包方从各个施工技术条线抽调精干人员，迅速组建了总承包设计协调部，统一指挥项目初期设计图纸及专业深化的协调工作。数字化建造技术的首要任务，就是协助总承包设计协调部的所有工作。本项目施工周期紧张，施工单位的资源配置已达到饱和。控制项目进展的关键就落到专业深化设计管理，深化设计加工图源源不断地发往加工厂，确保实物构件生产满足现场
10、施工进度。为了实现全专业深化设计统一管理，总承包BIM实施放弃了独立成组的传统工作模式，创新地将BIM技术人员分配到深化设计协调的实际工作岗位上承担实操任务，发挥数字化项目管理作用。内部条线辅助专业深化设计，将各专业的需求及时汇总。外部条线辅助施工总承包，进行问题分析和对外协调。协调成果再由内部条线进行传达。此工作方法弥补了各专业协调力量不足的缺点，专业深化设计条线获得了专属的对外协调手段，建立覆盖施工全专业的数字化信息管理网络。合理使用有限的数字化技术力量，实际把控项目管理的关键点。根据施工总承包的总体施工部署，数字化技术实施立足于高位统筹思路，把全专业BIM工作计划和全专业深化设计管理计划
11、进行了整合。项目分阶段，阶段含子项，子项梳理具体专业深化设计工作内容，为工作内容配置相应的BIM模型资源，明确BIM模型创建、检查及成果形式，根据现场工期反推BIM工作完成时间，关联相对应的施工图出图时间要求和施工深化图出图计划，并对计划进行完成情况核查。通过这样一份信息相互关联的计划表，实现深化设计和BIM工作相互支持推进，形成了本项目设计协调工作的基本纲要，为项目前期技术准备及问题预判提供了指导性文件。后续实际解决的比如大空间净高专业协调问题、主体与二次结构工作界面划分问题等，均在前期计划的把控范围内（图2）。图2 大空间全专业协同解决方案数字化模型1.2 提供问题解决方案本项目中，设计施
12、工组建联合体进行办公，通过BIM三维模型放样，从区域整体结构体系到复杂构造节点，建立参数化模型。对于构造进行多专业整合检查，组织专题会议进行可视化方案讨论。每一次方案优化的结果都会第一时间反映到BIM模型中，然后输出成共享交互模型、图文、数据等不同信息载体，供各方审阅。最终形成完善的构造方案深化模型，移交专业深化进行深化出图工作。并且跟踪工厂加工和现场实施的情况，确保数字化成果向构件实体转化的实施 质量。BIM深化设计不再局限于按图建模的工作范围，而是积极提出深化优化建议，并通过BIM模型论证优化建议的可实施性。BIM技术不再局限于数字化拷贝，而是解读设计方案，优化深化方案，推进设计确认流程，
13、实现深化设计BIM设计协调的一体化工作管理。以下以酒店裙房造型采光顶全过程数字化实施为例，介绍BIM深化设计 过程。1）根据设计造型模型确定结构框架体系的空间定位。2）通过参数计算，优化统一构件偏转角度，便于深化施工。3）调整细部参数，解决构件连接错边问题。4）基于BIM模型进行复杂节点深化，辅助加工图制作，优化加工工艺。5）整合幕墙、装饰模型，检查建筑、结构空间和外观匹配度。6）输出施工安装控制坐标，提高施工现场安装精度。7）主体结构三维扫描，以实测模型数据为依据，指导幕墙安装精度矫正。深入的专业性工作，让数字化技术和工程技术进行了 赵隽之:嵌入式数字化建造技术在世界顶尖科学家论坛永久会址项
14、目施工总承包管理中的应用建筑施工第45卷第1期 187非常有效的磨合，建立一套创新的数字化工作体系，培养技术和管理并举的专业人员，不断为工程建设提供一流的数字化技术服务。1.3 项目信息枢纽作用整合了不同阶段、多种专业信息内容的整体数字化模型，是一个项目重要的信息资源库。在顶科项目中，BIM模型整合了从方案到设计再到施工深化，各相关专业的数字化信息内容，充分发挥出信息交互枢纽的作用。首先，所有收到和输出的项目图纸，都会有相对应的数字化模型。设计模型对应设计图纸，深化模型对应深化图纸。所有的设计图纸都经过设计模型的校核，施工单位的深化设计BIM为设计方提供施工专业技术支持，确保设计图的完善性。然
15、后，施工深化模型与施工深化图同步提交给设计方审核，确保深化设计成果符合设计要求。基于这样的循环式工作流程，来把控整个项目的图纸管理工作。有了相互对应的模型和图纸之后，就可以通过模型检查来发现图纸的缺漏问题，为设计协调工作指明方向。本项目通过一周两会的频率，进行图纸和模型的校验，保证施工依据前置性。BIM技术成为项目图纸管理的辅助手段，为项目技术、生产和经济条线提供图纸信息。此外，在现场实施阶段，BIM模型充分发挥施工交底的指导作用。在一些建筑功能空间深化补充的工作中，通过全专业模型的可视化分析，寻找到可行的功能设置空间（图3）。输出平立面定位图，辅助设计进行构造设计。提供三维模型，指导各相关专
16、业进行深化协调。图3 基于BIM模型检查设置合理的检修通道空间图纸和模型的一致性是BIM技术实施的基本要求，本项目通过制度化的图纸模型匹配、设计施工BIM相互校验的工作机制，确保BIM模型的质量，施工图纸的质量。2 数字化技术的项目管理先锋作用数字化技术的实施一直强调的另一点就是技术实施的前置作用。以相对较小的成本，实现工程建设过程的预演，提前预警重点内容。2.1 架构先行基于本项目的前期策划，施工总承包较早地建立了项目直属的专业技术咨询，配置了相应的BIM技术，与业主方、设计方的各相关专业建立了工作机制对接，建立了项目数字化管理的整体架构，指导后续工作的进行。基于统一的模型数据基础，共享BI
17、M信息成果，群策群力地为专业设计和深化提供数据信息，极大缩短了施工图设计周期，使得设计施工图具备极高的可实施性（图4、图5）。设计方建筑设计结构设计机电设计屋面幕墙设计装饰设计设计BIM团队业主建设方土建深化钢结构深化机电深化屋面幕墙深化装饰深化施工总承包BIM团队全专业深化设计及施工方案优化智慧工地实施管理数字化竣工交付施工总承包设计施工一体化技术管理图4 BIM技术实施组织架构设计施工图与施工深化图流程整合，提高施工图及深化图工作的质量和效率设计BIM合模：建筑结构净高建筑结构定位建筑效果施工BIM合模：建筑结构深化专业工作界面施工工艺流程施工安装空间设计BIM创建设计模型 深化模型反馈施
18、工BIM创建深化模型图5 设计施工一体化BIM技术实施工作机制本项目中施工BIM条线和设计BIM条线的协作程度达到了一个前所未有的高度。设计模型移交施工BIM后发挥了很大作用，节约了大量施工建模的时间。对于问题解决，设计、施工BIM条线也是同步开展，进行合理分工，设计着重于整体空间布局问题，施工关注工艺、进度实施落地问题，双方协作完成问题解决，真正实现了设计施工一体化实施。2.2 设计协调流程预演本项目施工阶段工期要求严格，在前期要解决大量过程技术问题。数字化技术实施基于对项目模型的整合分析，深入掌握项目的专业信息，为项目前期设计协调工作指引方向。在会议之前，通过模型更新检查，梳理各专业的问题
19、，进行归类整理，对问题的解决方案提出指导性意见，对于所需要更新补充的图纸内容列出清单，形成图文并茂的问题协调报告，提前发送业主方与设计方，并且积极地进行前期沟通。得益于这些扎实的前期工作，设计协调会效率倍增，实现了当日问题当日明确，一周内容一周落地的工作目标。2.3 专业界面预处理BIM模型在完成专业深化后，形成全面反映现场工况的数字样板。施工管理可以利用这个数字样板来进行施工流程的模拟，从而提前进行相关施工部署。本项目比较突出的案例是光伏屋面相关的全专业工序协调模拟。本项目会议中心单体，在防水屋面以上，还 赵隽之:嵌入式数字化建造技术在世界顶尖科学家论坛永久会址项目施工总承包管理中的应用20
20、231Building Construction 188有一套光伏屋面体系，承担建筑造型和光伏发电的功能，是本项目建筑设计上的一大亮点。不过从施工角度看，屋面上错综复杂的专业内容互相交错，着实需要全面考量一番。经过深化设计的屋面全专业的BIM模型，完整地反映了屋顶层结构、机电、金属屋面等所有施工专业的内容（图6）。屋面主钢结构施工完成，混凝土屋面结构层施工，轻质屋面底板施工挑檐铝板施工，屋面机电管 线支架施工，轻质屋面区域光伏屋面钢支架 施工机电管线设备览工，光伏板支架施工 屋面光伏板、装饰板施 工图6 光伏屋面相关全专业施工工序模拟在多种专业施工流程模拟中，施工方主要关注了屋面闭水和光伏构架
21、施工的工序关系，重点解决提前闭水和前后道工序的成品保护。因为模型中屋面构造细化到了每一层不同材料，施工管理方可以以此为依据，精细划分不同工种的施工工序。为了确保屋面施工的万无一失，防水屋面完成到防水基层后就进行移交，等上部次结构完成焊接作业后，施工最终的屋面保护层。而上部结构大量设计装配式构造，减少现场焊接，尽早将工作面移交回屋面 施工。工序模拟在本项目中还有很多应用，比如大空间多专业协同深化，幕墙、装饰与主结构一体化协调等。基于全专业数字化模型，可以在工程实施前进行反复预演，寻找最优化方案，形成具备现场施工管理的指导性意义的标准文件。3 数字化技术驱动的项目管理信息联动工程建设项目的多方信息
22、联动，是贯穿项目始终的，是保证整个项目运作符合参建各方需求的要素。数字化技术积累的信息成果，是服务于多方信息互动，达到项目动态联动管理的保障。3.1 设计方案与施工工序的协调统一优秀的设计方案需要能够充分考虑施工便利性。本项目中设计提出的方案，在完成设计BIM初审后，会提交给施工方。施工方进行BIM工序分析，反馈施工专业单位的意见，形成最终的施工实施方案。本项目在二次结构的设计施工中，总结出了一些独特的施工管理思路。从项目全局管理的层面思考，所有专业的施工界面都可以被拆分重组，其目的就是简化施工流程，用绿色经济的施工工艺完成高质量的工作。本工程从前期策划就探讨了二次结构施工界面的问题，体现在2
23、个主要内容上：大空间装饰吊顶转换层纳入主体结构深化范围统一实施；室内超高砌体墙钢框架结构体系置换。吊顶转换层统一实施的最大优点是能够在主体结构深化阶段，同步解决结构连接、管线避让、净高控制、模块化安装等问题，极大地减少了现场多专业交叉施工的不利工况，最大程度地简化了施工管理难度。将超高墙体混凝土框架置换为钢结构框架，解决了超高墙体的施工工艺难题，用装配式的钢结构体系替代现场混凝土湿作业，墙体砌块紧跟钢结构框架连续多层面平行施工，从施工进度、质量、环保等多方面优化施工工艺（图7）。BIM技术作为多专业信息整合手段，指导了这两项工艺流程优化的具体实施，协助解决了大量细节技术问题，确保这些创新的工艺
24、流程能够实际落地。图7 超高隔墙钢结构框架体系3.2 与智慧工地平台的协作本工程在施工管理上的一大进步，是总承包级别的智慧工地平台和BIM模型数据的深入协作。数字化技术和智慧工地合作建立了BIM信息共享机制。让BIM模型承载的工程项目信息通过智慧工地平台，被更多的施工一线人员所使用，最大程度地发挥信息的价值。智慧工地平台将现场场地检测系统的数据与BIM模型关联，将现场检测数据图表化地显示到三维模型空间，直观反映基坑监测情况。智慧工地平台将全专业模型数据在平台上进行轻量化重组，并通过虚拟仿真技术，制作完成了本项目数字化建筑形体孪生，提供身临其境的触屏漫游和VR漫游体验（图8）。图8 施工总承包智
25、慧工地系统中的BIM模型应用同时，BIM管理条线从平台上获取大量实时的工程建设实况。通过实况资料和BIM模型的比对，及时发现施工 赵隽之:嵌入式数字化建造技术在世界顶尖科学家论坛永久会址项目施工总承包管理中的应用建筑施工第45卷第1期 189现场的问题（图9）。指导现场检查的完善，以最快的反应速度处理现场施工问题，最大程度减少现场返工的经济损失。并基于现场实际实施构造的合理修改，更新BIM模型与施工现场保持一致。图9 现场工况与理论模型的相互校验在BIM数字化信息的驱动下，工程项目信息在整个项目管理流程中不断循环积累，将信息化技术优势辐射到项目管理的每个环节，实现数字化建造和信息化管理的工程建
26、设理念。4 结语嵌入式数字化技术实施模式，是本项目的一次针对性 赵隽之:嵌入式数字化建造技术在世界顶尖科学家论坛永久会址项目施工总承包管理中的应用尝试，获得很大收效。数字化技术实施没有占用项目原有的管理资源，同时分担了大量项目管理工作。数字化技术和项目管理工作的有机结合，实践了更加高效的信息化项目管理手段，赢得了项目各方的高度认可。BIM数字化建造技术将会与其他领域的数字化技术一起，渗透到未来数字化时代城市生活的方方面面，为人们点亮指引道路的漫天星光。1 易晖翔.浅谈建筑全生命周期中BIM技术应用J.智能建筑与智慧 城市,2022(12):63-65.2 卜英伟.BIM技术下建筑工程施工质量管
27、理J.智能建筑与智慧城 市,2022(12):106-108.3 黄克鹏.施工总承包模式下建筑工程建设项目管理研究J.工程机 械与维修,2022(6):111-113.4 王琦.EPC工程总承包项目管理模式的现状及优化措施J.江西建 材,2022(8):372-373.5 蔡艳红.建筑工程总承包企业对施工分包的管理要点及对策J.质 量与市场,2022(15):178-180.（上接第184页）同维度挖掘分析作业装备运行异常的诱因、追溯设备历史异常数据匹配情况并研判未来再次出现运行异常的可能，以期提前感知、尽早预防、及时处理并最终达到提升作业装备使用寿命，降低作业装备售后服务及运维成本，提高服务
28、效率和客户满意度。6 结语装备作业运行状态远程预警技术借助各类传感器实现接入作业设备实时运行状态数据，并通过物联网数据传输手段将数据传送至后端，基于动态阈值及DBSCAN算法实现异常运行状态数据的监测感知，当出现异常运行状态数据时，系统可智能发出报警提醒。装备作业运行状态远程预警技术作为能够提升作业装备使用寿命、提高设备使用安全、减少各项施工成本的有效技术措施，已成为现代化施工作业装备数字化管理的必要手段。1 刘成良,林洪振,李彦明,等.农业装备智能控制技术研究现状与发 展趋势分析J.农业机械学报,2020,51(1):1-18.2 乔鹏.浅谈安全生产风险监测预警系统的建设J.山西电子技术,2
29、020(4):71-73.3 李杨文昭,张 昉,柳肃,等.基于引文分析的中国乡村建筑规划研究 评述J.城市建筑,2022,19(1):23-26.4 邓翠艳,姚旭清.基于DBSCAN算法的告警数据聚类研究J.太原理 工大学学报,2021,52(1):111-116.5 刁子健,张寿明.基于TCP/IP协议的六维力传感器信号采集系统设 计J.陕西理工大学学报(自然科学版),2022,38(2):28-33.6 佚名.无线传感技术J.北方建筑,2021,6(5):73.7 刘宇,余学祥,谢世成,等.改进DBSCAN聚类的信道状态信息定位 算法J.电子测量技术,2022,45(7):169-173.8 刘海滨.历史工单分析研判与(资产)智能维护的探索J.信息通信 技术与政策,2019(2):91-94.9 黄日新,刘沙,邱远兴,等.基于大数据自动学习故障预警及定位分 析J.网络安全技术与应用,2022(2):64-65.10 李金,高寿.一种基于数据挖掘分析的设备状态评价方法J.微型机 与应用,2017,36(24):72-75.
