【2019建筑行业峰会嘉宾分享】《智慧建造技术在异形拱体结构质量控制中的PDCA循环应用》

《智慧建造技术在异形拱体结构质量控制中的PDCA循环应用》
——中建一局（集团）有限公司项目BIM负责人万仁威

各位在座的专家同行大家好，我是万仁威，在听过之前那么多专家分享，如何对数字化进行转型升级的一些分析前瞻性的研究和分析规划。

    我这里就是作为一个项目一线BIM实施工程师，来分享一下我们项目在目前行业还没有完全成功进行数字化转型的情况下，我们如何利用BIM和智慧建造技术来完成我们这个项目整个实施的，我从以下六个方面进行分享。

    1、介绍一下我们这个项目。我们的项目位于江西省景德镇，景德镇大家都知道是文明千年的世界瓷都，景德镇御窑厂也是景德镇的起源，景德镇市政府为了把景德镇从工业转型为一个文旅城市，就造就了这一片保护工程的实施。这个工程是EPC工程，整个工程包括了御窑厂遗址，以及蓝色区域御窑厂周边遗址的一个历史修缮。御窑厂周边是非常庞大的历史建筑群，所以它的修缮工作也是非常考验项目整体实施能力。在整个修缮的过程中，我们发现里面有普通修缮的历史之外，还有很多重要的历史保护建筑，作为高度社会责任感的企业，我们也希望以最大的技术能力来还原具有历史风貌的一些建筑的情况。

    第二部分就是我们这次项目最主要的部分就是御窑博物馆，御窑博物馆是由中央美院建筑学院院长朱佩老师所设计的，他设计了有八个单体，它们的朝向、大小、体量以及初度都是各不一样的一个拱体相互结交而成。

   朱老师的一个设计理念，这个特殊的造型虽然看起来会比较简单，但其实我们知道这个拱体由于多水面特殊的情况，它错开一厘米公分整个建筑都是不一样的，因此需要进行精度很高的一个施工质量控制。我们最终发现对我们这个项目来说，常规的施工的模板体系是没法达到我们这个施工要求的，因此我们就把项目的BIM应用以及整个项目质量控制的目标设定为我们如何应用这种智慧建造技术来完成这种多水面拱体模板技术的施工。

    2、BIM应用实施准备。其实我们主要从几个方面进行准备的，我们中建一局从2016年开始就大力推行项目BIM团队，也就是我们项目上不存在一个专业的BIM的中心来推行我们的工作，而是让我们BIM所有的工作按照不同的职能部门，推到我们各个部门里面去。所以我们这个项目所有的BIM工程都是由技术部、质量部以及项目的工程师来进行一个自主完成的。同时我们由于对这个工程质量要求非常高，我们同时把BIM小组和QC小组进行了深度的结合，我们遵循了整个是我们建筑行业PDC质量控制的系统来完成整个BIM的实施过程。基于我们的应用目标也采用了很多，现在行业上应用比较多的硬件设备，从无人机到三维扫描以及机器人等，各种设备我们都有在尝试使用。同时我们也针对项目的特殊情况我们运用了很多的软件，我们项目由于使用的方法，以及软件、硬件较多，我们采用了不同阶段使用不同软件。

    最后在这个准备中非常重要的一个点，所有的BIM实施过程都是基于中建一局BIM实施守则，以及BIM的实施标准来进行策划的，这样保证我们整个过程中信息流程是有一个正确的科学性、合理性的工作流。

    第三步来介绍一下我们项目具体怎么应用BIM技术来完成整个施工的BIM的应用的。首先也是我们制定了相对于符合我们施工进度的BIM实施计划，大家看到从前期对于所有部门的培训，到后期的建模以及各个施工技术，以及软硬件的介入，我们都制定了详细的计划。在基于这个计划我们又总结了PDCA循环的一个流程表，当然这个表不是一开始就计划好的，也是通过不断的实验，最后用了这个表格。首先BIM最初的一个出发点就是模型问题，因为整个项目它是由一个多局面边距融体结构组成，在和目前行业的很多建筑软件里面无法通过建模的形成拿到。我们直接从设计师那边拿到他的一个新的模型，从模型里面通过各种数据库导过来，最后完成导入，最后再发出到不同的软件和硬件里面完成BIM的控制。

   我们的拱体模型是通过其它的软件导入过来的。然后在完成结构模型的这个问题之后，我们就对机件进行一个深化，其实我们项目机件整体来说并不是一个很复杂的系统，比如说底下部分的一个机房，以及地上依附于整个结构非常难以用二维图纸去表达的东西，我们就用这个做一个三维的深化。

    同时我们为了更好的地管理项目施工的多方协调问题，我们采用了BIM 5D的一个智慧网联平台，也是能够让我们在工程部、技术部各个业务口，基于同一个平台进行项目管理。但是现在有一些平台有一个问题，目前由于行业和企业还没有很完备的基于BIM的管理和制度，因此我们需要自己来做一些小的改变，来弥补股权制度方面的缺失，所以我们自己就编制研发了很多，那种各个部门直接交流的文件。这边就是我们交流文件的一些模板，也是从这里面数据才得以从BIM各个工程师的电脑里走出电脑，然后拿到具体实施工程师的手上。

    前面的基础模型解决之后，我们来解决整个13.1公顷，之前说到的历史名城修缮问题，整个项目是处于老城区，地貌环境比较复杂，因此我们就是使用了无人机建模技术，来完成整个复杂街区的物料运输的规划。同时我们还为了解决一些简单的这种历史修缮，我们也做了相关工作，采用了BIM 5D小的功能，因为景德镇当地的所有的砖墙都是用窑砖进行砌筑的，我们用这个功能来解决生产问题。

    同时在BIM 5D中有一个功能叫做工艺铺功能，这个功能做了一个变化来解决整个13.1公顷，几百栋的管理工作。

    在完成周边环境的BIM应用之后，我们回到博物馆这边来，因为博物馆的特殊形态，我们所有的图纸交底，以及我们所有的方案交底都是在模型里面进行的。同时交底我们还探索出了一种新的方法，在前期我们采用了M2的技术，当时我们用的是一代现在二代也出来了，我们通过这个主要是能够更好的把模型带到现场，以及带到方案讨论的产品之中，能够基于模型进行多轮讨论，这个设备目前还是一个比较初级的阶段，但整体使用效果还是非常不错的。

    第二步我们就是想更加具有沉静感的对我们这个模型进行一个交底，因此我们采用了一些软件，叫做VDP的一个平台，在那个平台上工程师根据自己的需求进行VR的设计，因为它里面内置很多模块，非专业的人也可以做一个设计，因此我们主要涉及几个功能。

    到这里我们在前期整个PDCA循环当中，我们将整个模型的交底都用的可视化的形式呈现出来，通过VR让大家更加深刻地了解到我们方案的情况，包括专门的设计是在BIM里面进行制作的。最后完成之后我们来看看实施，但是我们碰到第一个问题就是双水埋一性拱体如何去放线，整个发的拱体的每一个大小体量都不一样，而且每一个的控制点非常多，虽然体量不大的拱体整个有14000多个控制点，我们工程师不能拿着厚厚的图纸去放料，因此我们就采用了这个BIM+放料技术的解决方案，我们将模型在软件中心处理之后，导入一个设备之中，它可以直接读取我们BIM模型说一些点的数据，可以直接进行空间上的放料，就相当于是我们所有的图纸集中到平台电脑里面，这大大减轻了我们工程师的一个操作难度同时提高了效率。

    当然我们在实施这个方案集群的过程也不是那么的顺利，首先我们的工程师就是一个已经有着十年工作经验的工程师，他一开始接触这个设备也不是那么的快，也是从公司层面、领导对他进行不断思想工作的培训，最后才慢慢接触这个设备，到现在他已经非常熟练地使用这个设备了。

    在实施阶段，每一阶段对模板精度进行了检测，最开始检测的成果是不成功的，因为施工的进度不是一次就能够完成，因此我们发现一些问题之后进入了第二阶段。我们发现了这两个问题之后我们再返回到我们的BIM模型之中，对我们这个模架体系再进行进一步的修正，满足我们的精度。通过多次的修正之后我们才完成了融体模板的验收，达到了我们的设计要求。

    在完成这个模板之后我们在想如何解决这种浇铸出来的混凝土实体，它如果去测量我是不是满足设计师的距离要求，以及最后的效果。我们现在采用的是BIM+三维扫描技术的解决方案，三维扫描技术可能听说过，但这个技术对于异形胶体是非常好用的。我们大概总结了这样一个实施流程，首先是我们进行一个数据采集、扫描工作，完成之后我们将带回电脑之中，跟我们BIM模型进行结合，能够很快地发现我们实体施工发现浇铸的问题。同时因为我们施工的原因也不是一次就能完成的，也是通过多次的浇铸并且发现失败提早修补之后，我们才发现我们模板有什么问题。对我们这个模架体系进行多次的修正，最后才能达到拱体100%一次成型的成果。

    我们在多次PDCA循环之中我们才发现最终这个模板有什么问题，包括我们施工有什么问题，才能达到100%的效果。在讲述了这么多，我之前这几步实施的工作，我更想分享的是我做这些东西的总结，我们做BIM的示范也好，包括做分享也好，很多人不是听成功的经验，而是听失败的经验，为什么呢？当我一个失败的项目经验分享给大家以后，可能有一百个项目能够避免失败的操作了，其实能为整个建筑行业节省很多资源、资金，我觉得这也是我想分享的东西。

    首先在模型深化阶段的教训，现在很多的机构以及各个项目，把建模工作摆的很靠前。其实建模占用人的时间，第二个设计院它慢慢有了自己的规模，我们很多模型是承接各个设计院以及下面分包提供过来的模型，这个模型在转接过程中就会有很多问题，比说这个模型的转换，目前虽然有模式的标准在这里，但过程不是那么简单的解决的。所以我们自己也总结了一套如何把这个模型最后导入平台的方法，或者进入到其它的软硬件平台里面的流程。

   第一次导入发生了问题，比如说模型的信息缺失，是非常严重的问题。第二个就是我们在用现实技术的时候，这个技术现在炒的非常热，因为看起来非常的高大上，但是这是我们用的第一代的时候也有很多问题，首先它这个设备承载的能力非常有限，稍微大一点就无法现实。

    第二如果我们想用这个进行协同的话，它对这个网络的要求比较高。

    第三是对于比较庞大的BIM的软件，它存在的模型信息比较多，它如果导入这里面必须要对信息进行有一些选择性的筛选，以及它附带的一些材料信息什么的。

    第四现在是最大的问题，我们想把最开始直接用于辅助我们放线施工的功能，我带着这个功能、这个设备去现场把模型与我们现场的定位点精准的结合之后，我直接就可以在现场放线，目前这个功能是无法实现的，这个设备是一个非常好的探索和尝试，可能对我们实质性的提高更多是一个展示模型和技术交底的作用。

    第二个就是放线机器人，现在这个设备也是在目前行业上呼声比较高，但是它确实解决了很多通过二维平面放线解决不了的问题，但是它有一些毛病。比如说第一像我们这个项目它的控制点要求非常多，每50公分有自己的一套控制点，导致我在进行控制点筛选的时候就非常麻烦。第二就是测量人员有抵触性心理，对于咱们现在这个行业以经验吃饭的工程师比较多，他对于这种新的技术接受能力比较弱。第三个就是对于我们这种项目我们使用了一种定制化的模板，这个模板的制作是有特殊的工具的，所以它会造成机器人的打点防验的准确性不高，可能会造成一个反光，这个也是我们需要去解决的问题。为了解决三个问题，我们目前想的这些方法可以减轻这些问题造成的损失，首先对于放点密集的情况，我们自己研究了一套这个点的命名规则，所有的点在某一个后面应该是什么名字，我们通过名字可以全部筛选出来，就很容易识别我们应该在什么部位空间放样。

    第二对于整个测量员的培训上也是下了功夫，整个公司的培训我们也会把新的测量设备的信息放到里面去，从一开始就给他们做好一个心里的建设工作。在过程中领导也不断地对它进行一个支持，包括我们过程中也是在不断失败总结，最后才完成了这个作品。

    最后就是技术性的工作，比如说现场的施工反光的问题，我们其实换各种的点来尽量避免阳光直射，来完成我们的工作。

    第四个部分是三维激光扫描技术，三维扫描技术是一个比较成熟的技术，目前最大的特点就是价格比较贵，它的操作需要一些专业的人进行操作，这个需要得到以自己项目或者一个企业的需求为出发点，来考虑采用这个设备或者其它的合作方式来完成这个东西。而且三维扫描设备会很准确地反映出现场的具体情况，所以它可能会检测出非常多的现场问题，我们可以从下边这个报告里面就可以看到，我们要及时去修改，才能完成好的工程。

    最后从整个项目的实施来说，我们项目的出发点来说有非常重要的一个点，一个是以人为本，作为一个项目BIM的实施者和组织策划者来说，这个是非常重要的，对于整个项目来说，尤其是项目型的BIM团队，每个工程师都有自己的工作，继续在这个工作上采用额外的工作，可能对个人来说都有一个消耗。当策划者做BIM策划，或者想计划如何实施BIM+智慧建造技术的时候，一定要考虑每一个工程师自己的工作流程是什么，BIM工作尽量只包含他所需要的一个工作范围内的工作，比如说机件工程师他做软件综合，结构工程师更多做一些结构深化的工作。所以每个人有自己的职能。

    第二个是一模多用，而且随着BIM+技术的发展，BIM延伸的其它技术可以直接利用这个模型进行更进一步的施工指导，因此在前期就要对模型的利用进行合理的规划，尽量避免多次重复建模，并且还可以保证多个应用之间的一致性和连贯性。

    第五部分就是我们整个项目的效益，其实我们这个项目通过PDC循环也是对这个模板做了非常深入的设计，拿到了这个专利，这个模板成功研发也让我们整个项目从一开始施工成本从五千减到一千二，同时它还让我们施工工期节省了15天/个，这个项目的BIM实施从质量控制方面来说是非常成功的，同时我们在整个过程中总结了很多科技成果，也是得到了不错的成绩。

   希望我今天的分享能对各位在项目上施工使用BIM，以及智慧建造的同行们有所参考，希望大家在BIM和数字化信息这条路上越走越好。谢谢大家！