项目经理以4D BIM应对安全挑战

原文链接：http://enr.construction.com/technology/bim/2014/0602-dynamic-models-for-safer-sites.asp

原文标题：Construction Managers Embrace 4D BIM for Safety

作者：Tom Sawyer，翻译：@BIM_for_Future

保障项目现场安全作业对项目经理来说是一项不间断的挑战。

妥善地安排施工计划使得各作业工序、作业面、人员、机具设备和场平布置等要素动态汇聚为一体。项目施工过程中，要保证作业面安全及公共安全，需要项目经理成为警觉的分析师，预估风险的计划师，富有灵活性的协调员，出色的沟通者和高效的安全培训师。承包商表示，清晰明确地展示项目将以何种方式施工是降低安全风险的关键因素，而4D建筑信息模型技术（4D BIM modeling）则是实现这种展示的方法。4D模型引入项目计划作为第四个维度，以动画的形式展示项目构件的安装顺序——既包括永久结构，也包括临时结构，主要机械设备和卸料场地。

计划师认为4D BIM模型帮助他们协调计划，消除冲突和歧义，改进培训效果从而增强项目安全系数。模型可以帮助识别并消除空间上存在的碰撞及潜在的安全风险，这种风险在以往常常是被忽略的。然而模型必须时常更新以确保其有效性。“这并不是一项容易的工作” Scott Kerr承认。Scott是Balfour Beatty位于伦敦分部的BIM工程师（BIM integrator），他负责维护伦敦Heathrow机场扩建项目一个复杂航站楼的4D模型，该航站楼计划今年6月4日开放。这家公司采用欧特克Revit软件建模，动画部分则采用欧特克Navisworks Timeliner制作。Timliner通过赋予指定任务或设备“占有区域”（exclusion zones）来表示模型中的对象。

Balfour Beatty经常性地更新模型和计划并每周通过运行4D模拟为目标施工任务产生14天预测视图和42天预测视图。Timeliner的碰撞检查工具会搜索并显示工序、专业及设备之间空间和时间上的碰撞。作业任务的空间位置通过不同颜色予以标记，如钢结构安装与已浇筑完成的混凝土结构的“占有区域”发生碰撞时则“钢结构安装”这一作业任务会被标记。“当我们把计划同步到模型中去，就产生了这样一个标记” Scott说，“你就知道这里潜伏这问题：必须有专业需要让路了”。“我认为与其创造的价值相比，（建模并维护）付出的努力是完全值得的“ Scott补充道，”你必须管理施工过程，过程中产生的变化以及进出现场的一切东西，模型帮助你更好地理解这一切——但它是个不断膨胀的怪兽。”

Balfour Beatty位于伦敦的航站楼项目，4D Model Checker识别出冲突

Balfour Beatty位于伦敦的航站楼项目，4D Model Checker识别出冲突

技术革新

承包商、工程管理公司、学者和软件开发商们不断努力增进和强化4D计划技术。这一技术通过动画的方式，基于如净空尺寸、设备规格、劳动力分配等规范要求检查4D模型，以识别安全风险和安全合规性。在纽约，负责为Turner Integrated Building Solution部门提供技术支持的建筑师Jennifer Downey正与政府建设主管部门合作，与Fiatech研究组和软件公司Solibri一起参与到一款名为Model Checker软件的开发中——这款软件能够结合规范分析设计模型的尺寸合规性，并将施工过程中存在的安全隐患标识出来。Model Checker运行于包含数以千计对象的BIM模型之上，模型中的对象通常以OmniClass系统或Uniformat系统编号。通过编号系统软件可以识别对象，例如编号为13-23 17 11的男厕所——以及所有与之相关的规范要求，如残疾人法案对于尺寸的要求。软件会标记处未分类的对象，以及未能满足规范要求的对象。

Jennifer通过修改Solibri公司的模板以便Model Checker能够运行于项目施工的各不同阶段，如土方开挖或钢结构安装阶段。她在模型中标记施工现场可能存在的各种对象，如板边线、预留洞口、门扇、安全警示牌、材料及其堆放场地、临时厕所、灭火装置和生命安全系统等——这些对象都有相应的规范要求。“关于现场安全的规范要求列表相当长，其中包括国际和不同地区主管部门的要求以及Turner公司内部要求” Jennifer说，“我在标准安全规范的基础上进行增改。我们以及识别出137项可在模型环境中检查的对象”。 在分析模型的过程中，用户可以获取安全物资的数量，如临边防护网的延米数等。

该软件早期的一项成果是协助确定各等级灭火器的布置，规范要求在平直的场地上两个灭火器间距不得超过23米并覆盖整个楼层，同时需布置在不超过楼梯间3米的范围内。“即便是像检查灭火器是否布置合规这样的简单任务也需要援引很多规范要求”，Jennifer说。通过Model Checker检查BIM模型可以生成合规的灭火器布置平面图。前佐治亚理工大学的研究员Mojtaba Taiebat，现供职于DPR工程公司，也在开发能够用于如Solibri软件的合规性检查规则以识别现场安全风险，并通过4D模拟分析预留洞口，在模型中标识出可能的坠落伤害事故隐患。Mojtaba建议在项目仍处于概念设计阶段即采取设计师与承包商合作的方式使用他的规则检查项目可能存在的安全风险，作为”安全设计“概念的一部分。他强调这一阶段的建模不需要详尽准确的计划，主要的工作时确定作业任务的位置，脚手架，模板，材料运输路线，洞口，板边线的建模。”模型本身即代表了构成坠落事故的一切可能因素“ 他解释道。一旦风险和导致风险的因素被识别出来，项目团队就可以根据经验通过变更设计，改变施工工艺或调整计划等多种方式消除风险。

Turner公司利用合规性检查识别出楼梯周围3米内未布置灭火器

出色的协调者？

有项目经理说，当团队的设计师，总包商，分包商看到项目在屏幕上模拟实施时他们大受鼓舞。当他们看到代表设备或材料的模型对象随着时间线逐渐聚合，项目经理不仅仅意识到两个无关工序间隐藏的冲突，更重要的是他们现在可以提前分析并解决这些问题。”当你开会时对着模型说‘这就是下周我们要做的，这就是下周项目看起来的样子’，人们会乐意看着动画并听你说，因为那非常酷。” McCarthy建筑公司首席计划师Ken McBroom说。Ken提到他采用Synchro做4D项目管理的一个医院项目，将关键路径计划以动画的方式展示出来。在那次会上他的管道分包商意识到一项计划好的道路施工会切断他的管道施工作业，他立刻调整了计划。"管道分包不会去看做路那帮家伙的计划，因为那和他没关系“ Ken说，”这种事经常发生，因为两项工作看上去没有什么联系。” 然而在4D可视化模拟下，它们却有联系。

“用传统的方式沟通协调一个复杂的施工计划非常费时且低效” Steve Moore补充，Steve是一家科威特承包商TIC南区的计划部经理。“安全部的人员没有时间去看一厚叠图纸和5000个行目的计划表。随着项目现场每天的变化，试图想象计划的实施变得更加复杂” 他说，“（但）4D通过详细的图片使每个人能够快速了解复杂的项目。”Steve谈到现在安全部在项目动土前的计划阶段担任重要的角色。他惊讶地发现安全管理人员审核4D施工计划采用的是与团队其他部门完全不同的视角。“他们立刻会看到哪些地方需要防坠保护，识别出高空坠物危害，哪里需要安置洗眼装置（eye-wash station）等等” Steve说，“现在在项目计划阶段我们就能从安全部那里能够得到详细的，实质性的反馈，这帮助我们规划出完成项目的进路。”

TIC公司运用4D模拟技术识别出一起垂直交叉作业冲突

Steve谈到最近TIC执行的一个核电站项目，采用了Synchro做4D建模，他说“4D模型使我们认识到项目计划没有对安全予以足够的重视。“施工作业任务以线性的方式安排，他说，必要的改动做出后项目比预期的计划完成时间延误了很久。”如果我们能在项目之初就进行这样的4D安全检查，我们就能更好地计划和控制工序和作业周期“ Steve说，”通过4D我们现如今能在事件发生数年前就发现问题，这样就能够有根据地调整计划使其更加现实“。Parsons Brinckerhoff设计和建造可视化主管Jay Mezher说他看到过4D BIM模型与计算流体动力学结合以用于安全检查——这一技术以往用于隧道的风动效应计算或疏散模拟。应用广泛

Lend Lease公司的项目经理Doug Rowe提到他们公司的项目采用4D BIM手段进行施工模拟及场地管理已经非常普遍。他预测随着这一技术变得越来越易用，4D BIM用于详尽的施工模拟将更加普及，”并在未来使得所有项目更加安全和高效。” McCarthy公司的Ken说好的4D计划不仅仅使项目更加安全，也使包括业主和公众的项目各方关于计划的沟通更加顺畅。“纸上谈兵的计划相当于没有计划” 他说，”那样的计划只能叫做‘记录’。当我们凭空谈论计划时，就通常要出问题。”

Ken提到在有多种外立面表皮的多层建筑项目中采用4D建模技术以加强安全管理是非常有效的。他的公司刚刚完成一个类似的项目，该项目在二维轴测图上用彩色铅笔标记每天在建筑立面上工作的不同作业班组——砌筑、轻钢龙骨、面板和玻璃幕墙。他意识到随着建筑被包裹起来，运用4D技术建立模型将帮助他们确认没有任何作业违反公司的基本安全规定，即禁止垂直交叉作业——当有班组在上面施工时，下面不能有任何人。“应用4D太完美了，我无须对着CPM计划想象各个班组在什么位置，我只要查看任何一个时间点的模型就能知道哪一个班组在哪个位置施工。这是个典型的应用4D检查安全施工的例子。“ Ken说。

无语言障碍的安全

专家指出可视化在涉及生命安全的沟通时时非常高效的，尤其是对于那些不会说英语的工人们。Mortenson工程公司的主管Ricardo Khan目前正与科罗拉多州立大学的助理教授Caroline Clevenger合作开发一种直接基于4D模型的，面向项目和作业的双语教学工具。他们从脚手架搭设作业入手，展示严重的坠落伤害及实际的作业操作以训练那些不会说英语的架子工，这一工种的工伤事故率要远远高于其他工种。Caroline指出西班牙裔工人的工伤事故率是非西班牙裔工人的两倍。据她说研究认为较高的工伤率部分是由现场的语言和文化障碍所导致的。

”我希望未来4D建模能够更多地关注到微观层面“ Mortenson现场经理Ryan Poropat说，Ryan最近在一个水牛城的体育娱乐项目上使用了4D工具。众人的努力与Jason Reece的方向是一致的，Jason致力于研究建筑工程行业长期以来对于重要安全知识的沟通和转播的失败。一如Caroline和Ricardo，Jason注意到了运用BIM的可视化功能来讲故事的潜力，视频结合真实的事故案例使”文字、声音、视频结合产生粘性“使得信息能够长久留在受众的脑中。结合工程实际展示真实的高风险事故场景画面，然后展示如何才能消除风险，这将成为安全领域运用BIM技术的一个强有力的途径，Jason说。他建议安全培训员利用BIM技术的可视化特性做安全讲座和培训，将使培训更加有效。”使信息产生粘性，人们就会记住，我们也才能改变安全文化“ Jason说。

故事是信息的一种。”如果你想利用BIM改进安全，那就要学会如何讲一个好故事并知道怎么样让人记住它。“

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