陳 燕

上海建工集團工程研究總院 上海 201114

1 預(yù)制構(gòu)件全過程管理平臺概念

預(yù)制構(gòu)件全過程管理平臺是將橋梁、道路、基建等工程預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)三維視圖、倉儲庫存含量、運輸實時信息、安裝模擬情況等以現(xiàn)場報道等方式來完成工作流程管理的一種信息化平臺。該信息化管理平臺基于BIM技術(shù)實現(xiàn)全預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)信息化，并完成可視化流程操作[1-4]。

2 案例分析

上海浦東新區(qū)龍東大道改建工程是“一橫三環(huán)＋十字九射”快速路系統(tǒng)的組成部位之一。項目以東路段至G1503，以西路段通至內(nèi)環(huán)高架浦東段，西部銜接內(nèi)環(huán)張江立交，東部銜接機場快速路段，全長約13.85 km。

2.1 項目周邊現(xiàn)狀及施工難點

龍東大道改建前整體道路呈50～90 m寬度用地控制，車流量較大，道路材料、排水工程及路況設(shè)施較為老化，且經(jīng)常性出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象。

龍東大道現(xiàn)有的地面橋為4座，其橋梁跨徑大多不能滿足航道、水務(wù)等部門的規(guī)劃河道藍線要求。本次工程對現(xiàn)有的地面橋梁進行拆除，并拔除老橋樁基，進行新建。而新建時道路無法實現(xiàn)停運，須與施工同步進行。因此在施工期間，大型設(shè)備無法全線入場，構(gòu)件運輸需要在道路交通低峰期進行。工程所在地域水文、地貌、土質(zhì)較為復(fù)雜，項目實施中存在4個問題：

1） 交通組織壓力大。龍東大道作為浦東新區(qū)東西向交通主干道，道路交通地域范圍車流量大，項目實施中的交通組織壓力大。

2）環(huán)境保護要求高。工程周邊主要有高檔住宅小區(qū)、科技園區(qū)等，因此對環(huán)境保護要求程度較高。

3）施工難度大。在實施過程中，危險性環(huán)境較為集中，技術(shù)難點較多。

4）工期緊。橋梁結(jié)構(gòu)全預(yù)制裝配施工體量大、涉及范圍廣，大型設(shè)備無法全線進場，工期緊迫。

2.2 結(jié)合信息化平臺的施工對策

在上海龍東大道改建項目中，施工單位啟用BIM預(yù)制構(gòu)件信息關(guān)聯(lián)平臺，全面協(xié)助預(yù)制構(gòu)件裝配式信息化管理。在信息化和現(xiàn)場實際操作上，該項目比傳統(tǒng)澆筑方式節(jié)約了40%工期、50%勞動力需求、60%場地需求及90%的現(xiàn)場混凝土澆筑量，在工期上沒有延誤，并且提前完成了工程?？梢哉f，預(yù)制構(gòu)件全過程管理平臺在較大程度上解決了龍東大道改建工程中存在的一系列問題。

在解決交通組織問題上，通過采用預(yù)制構(gòu)件全過程管理平臺中的安裝管理功能，實時監(jiān)測龍東大道一線的交通情況，匯總一天交通情況表，并將詳細的構(gòu)件輸運時間點和準確的行車方向提供給運輸隊伍，從而避免了因交通壓力導(dǎo)致的構(gòu)件運輸急、堵等問題。

工程構(gòu)件生產(chǎn)工廠的庫存量、生產(chǎn)效率是影響施工的因素之一。項目采取現(xiàn)場勘查測量，再計算匯總所需預(yù)制構(gòu)件的大小，因此構(gòu)件無法一次性全部提前預(yù)訂到位。為解決這一問題，通過平臺的倉儲管理功能，現(xiàn)場勘測計算完畢后直接下單，并在平臺中直接找到相對應(yīng)的工廠，訪問其倉儲庫存量，迅速訂貨，從而解決了構(gòu)件生產(chǎn)效率等方面的問題。

3 預(yù)制構(gòu)件全過程管理平臺的功能

預(yù)制構(gòu)件全過程管理平臺依托BIM，通過采用信息化技術(shù)，實現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件從原料供應(yīng)、構(gòu)件制作、構(gòu)件運輸、現(xiàn)場吊裝，到連接灌漿等全過程“模塊化”的高效管理。平臺總體分為構(gòu)件總覽、訂單管理、安裝管理、倉儲管理這4個模塊。龍東大道相關(guān)一些路段、橋梁的結(jié)構(gòu)，通過BIM技術(shù)的智能處理、拼接，能夠給出最優(yōu)預(yù)制構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖，并在平臺上全方位地顯示，供施工單位參照。構(gòu)件的契合度可以達到99%以上。

3.1 構(gòu)件總覽

構(gòu)件總覽功能采取可視化三維模型顯示，通過施工單位提供的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，結(jié)合地質(zhì)、水文等信息，進行生產(chǎn)化信息關(guān)聯(lián)?？蛻敉ㄟ^編號、構(gòu)件名稱、構(gòu)件類型、生產(chǎn)廠家、下單時間等任意關(guān)鍵詞，即可在總覽中查詢到相關(guān)信息。同時，客戶可通過查詢構(gòu)件總覽圖（圖1），獲取構(gòu)件狀態(tài)統(tǒng)計圖（狀態(tài)顯示可通過顏色來區(qū)分，包括未生產(chǎn)、生產(chǎn)中、倉儲、在運輸、在堆場、在施工、已施工等）、構(gòu)件過程追蹤、構(gòu)件跟蹤詳情等多個系統(tǒng)數(shù)據(jù)，得知工程構(gòu)件情況，從而為需求單位提供了可視化、信息化和數(shù)據(jù)化的參考。

圖1 構(gòu)件總覽

同時BIM模型與唯一編碼的關(guān)聯(lián)性，可避免數(shù)據(jù)混亂的情況發(fā)生。若出現(xiàn)質(zhì)量性、契合度等問題，施工單位可通過查看編號、名稱、類型、生產(chǎn)廠家及當前狀態(tài)、驗收情況、施工情況等信息，即可在多流程中查詢原因所在，真正做到信息化全過程管理。

3.2 訂單管理

訂單管理模塊（圖2）結(jié)合了現(xiàn)今高效型物流科學(xué)的管理模式，通過圖表對預(yù)制構(gòu)件項目進行形象地管理，進而提高預(yù)制構(gòu)件項目管理水平。平臺可使各個項目處于同一系統(tǒng)中，并能實現(xiàn)各個項目實施的相關(guān)信息查詢，以達到項目實施的便捷性導(dǎo)向，并為后期的預(yù)制構(gòu)件項目智能化分析管理奠定基礎(chǔ)。

圖2 訂單管理模塊

同時通過該項目管理，可以將各個項目、各個構(gòu)件進行關(guān)聯(lián)，在后期可以通過數(shù)據(jù)挖掘的方法進行智能分析。在訂單管理系統(tǒng)中，通過將訂單做成統(tǒng)計表，并對統(tǒng)計表的序號、編號、工程名稱、類別、生產(chǎn)廠家以及時間等都作出統(tǒng)計性匯總，后期可根據(jù)項目實施的情況，自動進行訂單統(tǒng)計更新。為了更直觀地查看出訂單主體數(shù)據(jù)內(nèi)容，可根據(jù)訂單統(tǒng)計表和工廠訂單統(tǒng)計圖作出訂單構(gòu)件的數(shù)據(jù)分析。

施工單位定下的訂單，在訂單管理中一目了然，避免了多工區(qū)、多廠商交叉下單而出現(xiàn)的混亂問題。平臺訂單管理系統(tǒng)將生產(chǎn)進度和施工進度進行銜接，下單者和用單者能夠通過平臺清晰地看到彼此工程的進度，科學(xué)分配下單任務(wù)，將工程實施和用料高效有機地結(jié)合在一起，互創(chuàng)共贏的局面。

3.3 倉儲管理

平臺搭建的倉儲管理模塊（圖3）能科學(xué)地運用信息化、快捷化等倉儲優(yōu)勢。一個工廠的產(chǎn)量大小和工程倉儲容量的大小是成正比的。在21世紀初，衡量一家工廠是否具有實力，關(guān)鍵是看工廠的規(guī)模大小，而倉儲大小也是一家工廠實力是否雄厚的主要判斷依據(jù)。平臺通過精細化方法對預(yù)制構(gòu)件進行管理，各類工程的倉儲容納量、倉儲周期、產(chǎn)品出廠順序都在倉儲管理中明確標識，施工單位可根據(jù)需求量的大小和施工進度的緩急在倉儲管理模塊進行對口查找。平臺倉儲按照區(qū)域、行、列進行分類，同時將不同廠家生產(chǎn)進度與不同工區(qū)施工進度進行科學(xué)分析、合理分配，盡可能實現(xiàn)零倉儲庫存管理。同時對構(gòu)件進行唯一碼記錄?？蛻艨赏ㄟ^物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對預(yù)制構(gòu)件倉儲進行查詢及進出庫操作，并通過唯一碼對預(yù)制構(gòu)件倉儲進行查詢，掃描唯一碼對構(gòu)件進出庫進行操作，以便管理人員隨時了解倉儲情況，方便構(gòu)件調(diào)度。因此倉儲管理功能形象化地對預(yù)制構(gòu)件倉儲進行了統(tǒng)計分析，讓倉儲融入信息化進程，實現(xiàn)用料有渠道、訂單有保障。

圖3 倉儲管理模塊

3.4 安裝管理

采用BIM技術(shù)對工程施工進度進行形象化管理，通過使用BIM模型，按照不同顏色來區(qū)分施工進度，如未生產(chǎn)、未進場、已進場、未安裝、正在安裝、已安裝等狀態(tài)，來形象化展示施工過程。該模式可以直觀、便捷地對施工質(zhì)量進行管理，通過BIM模型將預(yù)制構(gòu)件安裝的質(zhì)量信息與模型中各個構(gòu)件進行逐個綁定，因此客戶在操作模型中可以直觀、方便地查看構(gòu)件的安裝質(zhì)量信息。BIM進度管理通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將施工信息與生產(chǎn)信息進行關(guān)聯(lián)，以便對預(yù)制構(gòu)件信息進行全方位查詢、分析，同時BIM模型與唯一編碼的關(guān)聯(lián)性，使得在操作模型中可以查看該構(gòu)件生產(chǎn)過程中的各種信息，以及施工過程中的施工時間、施工吊機、施工質(zhì)量等信息。平臺為了讓供求雙方能夠第一時間得到安裝的相關(guān)信息數(shù)據(jù)，開發(fā)了安裝管理這一模塊（圖4）。

圖4 安裝管理模塊

大型橋梁、道路預(yù)制構(gòu)件的安裝是施工單位和生產(chǎn)廠商極為關(guān)注的事件。而對于現(xiàn)場工期緊張、堆場面積有限的項目，安裝、堆場、運輸之間的管控就顯得非常重要，效率、安全成為施工單位最迫切的愿望。平臺安裝管理系統(tǒng)采取BIM技術(shù)對工程施工進度進行形象化管理和顯示，通過現(xiàn)場信息導(dǎo)入，讓施工單位、廠商能夠第一時間了解供需關(guān)系，將工程構(gòu)件需求做到前面，以達到安全高效的目的。同時將構(gòu)件運輸路線推送給運輸人員，使運輸人員能夠針對不同工區(qū)的需求狀況合理調(diào)度，從而將工程高效完成。

以上是預(yù)制構(gòu)件全過程管理平臺的運作流程，通過構(gòu)件總覽近況進行全方面分析統(tǒng)計，通過訂單管理進行構(gòu)件唯一性編號，避免產(chǎn)品的混雜，再通過倉儲系統(tǒng)實現(xiàn)可視化高效拿貨用貨，最后通過安裝管理完成工程。平臺通過智能＋信息，讓工程更高效、更安全。

應(yīng)用表明，通過引入物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)實現(xiàn)BIM技術(shù)的落地，同時通過標準化等方式實現(xiàn)建造管理的升級，雙管齊下，可以將BIM與建造管理過程有機融合，實現(xiàn)真正意義上的信息化管理，即工廠化制作、標準化作業(yè)、機械化施工、信息化管理。

4 存在的難點與不足

1）預(yù)制構(gòu)件全過程管理平臺無法做到靈活性、智能化。平臺將多類型信息和數(shù)據(jù)處理相結(jié)合，而在不同軟件之間的格式互通上，無法做到完美兼容。在數(shù)據(jù)處理軟件上，因軟件的差異性，導(dǎo)致個別出現(xiàn)錯誤偏差。平臺在定位信息、BIM快速處理數(shù)據(jù)上依舊有很大的進步空間，并且在個別山區(qū)施工現(xiàn)場，因為信號受限，導(dǎo)致平臺運行出現(xiàn)滯后情況，給施工隊帶來較大的困擾。平臺的靈活度依舊不高，需要后期不斷地開發(fā)和改進，融入GPS定位、BIM三維新模型模式等智能功能。

2）軟硬件的可靠性問題。項目全線約14 km，場地跨度過大，各場地的硬件設(shè)施布置均存在較大偏差，因信號和相關(guān)環(huán)境影響，軟硬件的靈敏度問題會出現(xiàn)一些問題，因此軟硬件的可靠性問題依舊是一個難點。

3）創(chuàng)新和技術(shù)標準體系問題。預(yù)制構(gòu)件全過程管理平臺在創(chuàng)新和技術(shù)標準體系問題上依舊有很大的發(fā)揮空間。質(zhì)量是施工單位最關(guān)心的問題之一，而平臺所顯示的可視化三維構(gòu)件模式的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，更多的是由生產(chǎn)廠商導(dǎo)入，質(zhì)量問題和技術(shù)標準體系問題得不到第三方的把關(guān)和質(zhì)檢，無法真正知道構(gòu)件相關(guān)質(zhì)量信息。

5 結(jié)語

預(yù)制構(gòu)件全過程管理平臺在技術(shù)、創(chuàng)新、智能方面較傳統(tǒng)模式均有較大的突破，也能為各項施工工程帶來較好的工程信息管理。預(yù)制構(gòu)件全過程管理平臺的應(yīng)用，在一定程度上促進了上海龍東大道改造工程的順利完工。因此，將工程搬上大數(shù)據(jù)信息的舞臺是新時代的發(fā)展趨勢。預(yù)制構(gòu)件全過程管理平臺也將成為工程信息化發(fā)展的標志性產(chǎn)物。