电子沙盘建筑施工应用 [湖北高职行]湖北城建职院“4D微课+实体模型” 小沙盘演绎大项目（图）|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

[湖北高职行]湖北城建职院“4D微课+实体模型” 小沙盘演绎大项目（图）

湖北城建职业技术学院经管系建筑工程管理实训中心。记者安立摄

湖北日报网讯（记者安立）4D微课与实体模型切换教学、从工程招标到工程竣工在模拟项目管理电子沙盘演绎全过程项目管理、相互协调配合去完成一个共同目标的BIM学生团队……

5月21日下午，“首届全国主流融媒体湖北特色高职行”首站走进湖北城建职业技术学院。在该院经管系建筑工程管理实训中心，以“互联网+”和项目信息化运用为理念的教学平台，让前来参观的40家全国主流融媒体记者眼界大开。

湖北城建职业技术学院“4D微课+实体模型”教学模式。记者安立摄

“4D微课+实体模型”让教学“飞起来”

随着建筑业的飞速发展，BIM技术的广泛应用已成为一个大趋势。传统专业培养方案的缺陷一直制约着工程管理学科的发展，而BIM技术给工程管理专业课程改革提供了一个全新的平台。记者在实训中心看到，“4D微课+实体模型”的教学新模式，不仅为学生提供了可实际进行工程项目操作的虚拟环境，也让教师在教学过程中，充分调用教学媒体、实现教学内容、教学手段和方法的现代化。

“在《建筑施工管理》课程里面有工程识图、房屋构造，施工工地等，学生可以了解房屋构造的全貌，植入50个4D微课知识点，老师讲课时，4D微课、工程识图与实体模型是相关联的，比如在屋面展示的时候，实体模型中的信号灯就会亮起来。”湖北城建职院建设工程管理专业带头人金幼君老师介绍，在每个知识点，老师可以通过VR操作平台，在3D场景和实景模型之间进行切换，便于举例讲解以及引导学生提问、分析和讨论。

湖北城建职院建设工程管理专业开发的“4D微课”，应用虚拟仿真技术建立3D场景、模型，可对知识点进行动画诠释讲解。在现场演示中，教师可根据自己授课需求，对微课随时暂停，继而对3D认知模型自由控制方向、大小、远近和讲解涂鸦。

“模拟项目管理电子工地”小实景沙盘演绎工程项目工地管理运维全过程记者安立摄

小实景沙盘演绎工程项目工地管理运维全过程

“模拟项目管理电子工地”是该院建设工程管理专业开发的，是基于工程施工单位现场管理视角，考虑工程施工项目运维全过程的“模拟现场实战”实训课程。学生通过类似“大富翁游戏”的实训中，了解从工程项目中标开始直至工程竣工的全过程运营管理。

“电子沙盘”实训课程属于一种情景教学，“建筑工程项目的建设周期较长，一般都需要两三年，我们将其施工组织、项目管理，现场施工处置等全过程，融入到沙盘里面，作为案例教学。”该院建设工程管理专业白祖国介绍，学生将围绕工程施工进度计划编制、业务操作、资源合理利用等核心问题开展实践活动。其中，学生团队需要通过多种计算机软件协助，老师则进行过程控制及结果分析。

在“电子沙盘”情景教学中，6位同学组成一个团队，分别担任生产经理、项目经理等不同岗位，实际模拟一个建筑工程项目某一时间段运营，了解项目的资金流、项目岗位的职责、核算成本等。

“电子沙盘”实训课程属于一种情景教学。记者安立摄

让学生“教中学，学中做”

“学生可以通过这些平台及4D微课展示、电子沙盘，充分掌握建筑构造形态、建筑施工工艺和方法、成本控制等。”湖北城建职院经管系主任华均告诉记者，学生在虚实结合的情境教学中进行“教中学，学中做”，从而培养学生应用创新能力，以及提升学生的工程实践能力和协作能力。该实训中心建设实训方案得到了行业内的一致肯定。

为了强化、夯实学生的信息化软件技术运用水平，我们在综合实训阶段以真实工程项目为教案，运用建造项目三维模型将建筑信息模型BIM理念逐步融入工程项目各阶段实施中，简要分析 BIM 技术在各阶段的应用效果，重点掌握在施工阶段建设过程模拟、进度控制及成本控制，以实现项目效益最大化。

据悉，该专业学生技能竞赛成绩名列矛，连续四年在湖北省高等职业教育工程造价技能大赛中荣获团体一等奖；在全国中高等院校第八届BIM算量大赛暨第六届BIM施工管理沙盘及软件应用大赛中，荣获钢筋算量单项冠军、土建算量单项冠军和BIM算量的总冠军。

接下来一周，40家全国主流融媒体记者还将深入武汉职业技术学院、湖北生物科技职业学院、武汉船舶职业技术学院、武汉交通职业学院、湖北职业技术学院和湖北科技职业学院7所高职院校采访，以报网互动、传统媒体和新媒体联动等方式对活动进行高强度、大容量、全方位进行综合宣传深度报道，在党代会前发出职业教育的湖北声音，展示湖北教育形象，全面反映湖北教育五年发展成就。

“首届全国主流融媒体湖北特色高职行”首站走进湖北城建职业技术学院记者安立摄

智能建造｜中铁四局：构建“一平台、多系统”应用模块

中铁四局集团研发的智慧建造平台，构建了“一平台、多系统”的应用模块，实现了数据智能采集、实时传递、智能预警。平台基于视觉识别技术研发了劳务实名制管理系统，可有效解决工程现场人员管理等难题；基于姿态数据的工作状态判定方法，研发了工程设备物联网系统，实现了工程机械智能化管理。平台有利于提高工程项目施工效率、管理效率和决策能力，提升项目管理水平，实现工程项目的智慧化、精细化、智能化管理。

一、案例应用场景和技术产品特点

（一）技术方案要点

该智慧建造平台分为：监管展现层、业务应用层、数据采集层三个层次，监管展现层以“业务报表、数据曲线、大数据分析和模型管理”为主，核心是辅助决策；业务应用层以“安全、质量、进度、人员、设备、环境、物资”等业务管理为主，核心是业务数据化；数据采集层以“各类应用工具”为主，核心是采集智能化、信息化。智慧建造平台以信息化中心为物理载体，聚焦施工现场一线生产活动，实现信息化技术与生产过程深度融合；保证数据实时获取和共享，提高现场基于数据的协同工作能力；强化数据分析与预测支持，辅助领导进行科学决策和智慧预测；充分应用并集成软硬件技术，满足施工现场变化多端的需求和环境，保证信息化系统的有效性和可行性。

智能建造平台业务框架图

（二）产品特点及创新点

1．基于多场景应用的人员管理子系统

针对工程项目劳务资源协调难、劳务队伍难管理、考勤数据失真、考评缺乏量化和科学依据等问题，研发团队综合应用人脸识别、移动互联网、电子围栏技术，自主研发了可适用于铁路、公路、市政、房建等开放、封闭以及地下空间等各类环境的劳务实名制管理系统，具备无感考勤、人脸批量识别、人员区域定位等功能，实现了劳务人员进场登记、安全培训、上班考勤、作业监管、人员退场以及劳务队伍考评、工资发放监管等全过程信息化管理，可帮助项目提高劳务管理效率 50% 以上。

2．基于物联网的机械全状态监控子系统

通过借助设备物联网、电子围栏技术和内置业务算法以及计算机械加速度值随时间变化的离散特性，可判断工程机械设备的实时工作姿态和机械位置，并自动分析任意油箱剩余油量，实时掌握机械的工作状态、运行轨迹、油料消耗、工作时长等相关数据。通过合理高效调配机械，可有效提高机械利用率 30% 以上。

3．BI 数据抽取应用

通过 BI 工具实现对归一融合后的数据统一呈现，各应用数据统计和分析可使集团、公司、各项目的领导或决策者快速了解项目整体安全、质量、成本等实时信息和状态，并确保所有的施工过程信息都能和 BIM 模型挂接，全面提升施工过程的安全、质量、进度等管理工作效率。

4．质量数据可视化管理

工序质量验收过程中上传的各类检验资料、记录表、隐患照片、检测报告等文档、影像资料，经过与 BIM 模型、EBS 构件树挂接，实现资料数据的统一管理，通过BIM 模型或 EBS 构件树可快速查看各类构件所挂接的相关历史资料，方便施工过程资料的查阅与存档。

5．质量验收抢单制

为调动项目人员质量验收工作积极性，特制定抢单验收模式，通过发布质量验收任务，项目人员根据自身工作情况，接受已发布的质量验收任务，完成相应验收工作，系统将根据抢单任务完成情况，汇总统计质量验收工作完成数量，用于工资绩效考核评定的判定依据，使绩效发放有据可依。

二、案例实施情况

（一）工程项目基本信息

苏锡常南部高速公路是江苏省“十五射六纵十横”高速公路网规划中“十五射”的组成部分。苏锡常南部高速公路太湖隧道全长 10.79km，其中暗埋段 10km，马山敞开段 0.29km，南泉敞开段 0.5km。隧道主体结构采用两孔一管廊双向六车道结构形式，隧道宽约 43.6 米（净宽 40.6 米）。项目从 2017 年年底全面开工建设，计划2021 年年底建成通车，总工期 4 年。

（二）应用过程

智慧建造平台以 GIS 承载、BIM 模型为依托，聚焦项目生产、技术、质量、安全、材料、设备、人力资源及成本管理等，全面提升工程项目智慧化、绿色化、标准化管理水平。

智慧建造平台界面

1．人员实名制管理

本系统突破了传统劳务管理模式，使现场劳务人员管理透明化、劳务考核标准化，劳务班组现场问题整改落实可控，工资发放在线监控，避免出现欠资行为。

2．机械设备效能监管

通过在机械设备上安装车载北斗定位、油料监控及九轴姿态分析等一整套终端感知硬件设备，实现对施工机械设备的驾驶人员、油料消耗、运行状态、里程及轨迹实时监控、报警等，清晰反映和记录车辆运行全过程状态。管理人员可通过后台监管即可全面掌握施工中车辆行驶路线、油料消耗异常、工作期间长时间停车、运转时间与实际工作量不符等情况，为及时查找、分析、填补管理漏洞提供有效的决策依据，从而实现现场工程设备管理的扁平化与透明化。

3．安全质量管理

本系统实现了各管理层级对项目建设全过程中的安全质量隐患排查、上报、监控、整治、验证、消除、统计和考核协同工作的闭环管理，满足集团、公司、项目三级安全质量管理工作和模式要求。依托信息化平台可以实现对隐患排查治理工作的全过程动态监管，为全面掌控在建项目安全质量管理状态提供了科学依据。

4．进度管理

通过采用 BIM 技术，将 BIM 模型作为数据载体贯穿整个建设全过程。在施工阶段通过构件编码将 BIM 模型与现场构件进行关联与挂接，将施工现场的进度状况、产值进度（月度计划、产值、累计产值）、主要完成工程数量等数据反映到 BIM 模型中，实现三维可视化进度管理、施工进度模拟展示等。

进度可视化管理界面

5．无人监守地磅

智慧物料管理需要在既有地磅系统的基础上改造，实现“无人”坚守方式。改造后的系统由无线射频、视频监控、红外监控、语言指挥、信号控制等系统组成，可实现车牌识别、自动放行、数据采集、称重拍摄、磅单打印等功能，有效防止称重作弊，提高出入库管理水平。

无人监守地磅系统构造图

6．工地物联网

（1）环境监测。平台通过接入环境监测设备，对现场温度、PM2.5、PM10、噪音、风速监控，让管理人员及时了解施工现场的环境和管理状态，便于掌握管理过程中存在的环境问题，及时地采取有效措施进行应对。

绿色施工大屏界面

（2）视频监控。根据用户实际使用需求，搭建一套网络视频监控系统，以实现对项目部大门、出入口、物料区、停车区、施工区及关键重点部位（地磅、塔吊司机驾驶舱）等实现不间断视频监控。要求监控系统采用先进成熟的视音频产品，并基于监控专网的建设，实现远程实时浏览、控制、录像存储等要求。

（3）深基坑监测。在 BIM 平台中，将临时工程模型、监测点模型与深基坑监测平台进行数据接口对接，实现实测数据与测点模型挂接，直观查看现场各部位监测数据情况及基坑施工安全状态。同时，系统将各参数上传至云平台，实现远程监管。

7．电子沙盘

电子沙盘以 GIS 引擎为基础，集成项目部 BIM 模型，可以在三维地理信息空间对施工地区的整体地貌和工程实体进行可视化显示。本沙盘具备飞行漫游，长度、高度、面积测量等功能，可集成全景照片、无人机巡检视频、项目实时监控视频等媒体信息，帮助项目管理人员真实掌握项目环境信息，降低施工调查成本，提高方案沟通效率和项目决策效率。

三、应用成效

“智慧建造平台”简化了现场数据采集流程和方式，综合运用人工智能、BIM+GIS、物联网、数据采集等关键技术，提高了项目人员实名制考勤效率 50% 以上、设备效能统计效率 30% 以上，安全、质量等工作管理信息化程度明显提高；基于 BIM+GIS 技术的电子沙盘，可实现项目“施工技术调查”线上办公，可视化展示现场作业情况，从而提高工作小计效率及作业质量。

根据可收集到的有效数据进行测算，共计为项目节省人员 7 人，提高设备利用率 30% 以上，提高工作效率50% 以上，可节约成本约 150 万元。

四、推广应用前景

本项目通过研发、应用“智慧建造平台”，总结了项目级智慧化生产指挥中心建设思路，并编制形成《智慧项目部建设与应用指南》，提高了工程项目施工效率、管理效率和决策能力，从而提升项目管理水平，实现工程项目的智慧化、精细化、智能化管理。项目前期广泛开展了项目需求和相关技术调研，认真总结和分析调研成果，联合了相关公司及相关项目部，研究过程中积极讨论、测试、试点应用，保证了研究成果的针对性、实用性、经济性和创新性。

截至目前，智慧建造平台累计为企业创造经济效益2000 余万元，节约项目信息化建设成本约 1000 万元。成果取得软件著作权 11 项，荣获中施企协“2018 年度工程建设行业互联网发展最佳实践案例”、2019 年龙图杯 BIM大赛一等奖、2019 年建设工程 BIM 大赛一类成果、2019年优路杯金奖等多项大奖。

原标题：智慧建造平台在苏锡常太湖隧道项目中的应用

原文见《建筑》2022年8期第59~62页

编辑：张璐