殷吉強(qiáng)

（重慶市武隆區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)，重慶 408500）

0 引言

長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)建筑領(lǐng)域一般采用粗放管理的傳統(tǒng)建筑施工方式。伴隨國(guó)內(nèi)建設(shè)行業(yè)的逐漸發(fā)展與施工技術(shù)的不斷提升，裝配式建筑逐漸受到工程技術(shù)領(lǐng)域，甚至社會(huì)各界的廣泛關(guān)注[1-3]。與傳統(tǒng)建筑施工相比，裝配式建筑的作業(yè)地點(diǎn)已經(jīng)從室外建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)展至室內(nèi)構(gòu)件廠家。

現(xiàn)今，建設(shè)項(xiàng)目體量逐漸變大、結(jié)構(gòu)型式愈加復(fù)雜，工程建設(shè)全過(guò)程質(zhì)量管理的需求及風(fēng)險(xiǎn)控制也變得愈加重要。由于施工作業(yè)范圍的擴(kuò)展，裝配式建筑建設(shè)全過(guò)程質(zhì)量管理的線性流程不可避免地轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷€性及并行管理模式，其發(fā)展亟需信息化程度和施工技能的提升。合理促進(jìn)裝配式建筑信息化建造系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與革新，解決施工場(chǎng)所不同導(dǎo)致的質(zhì)量管理模式差異問(wèn)題，將成為推動(dòng)裝配式建筑行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵[4]。

由于裝配式建筑獲得政府及建設(shè)部門的積極評(píng)價(jià)和推廣，相關(guān)科研院所及大型建筑企業(yè)均深入開(kāi)展了裝配式建筑BIM信息化建造及質(zhì)量管理的研究。吳國(guó)芳[5]基于現(xiàn)代信息技術(shù)，進(jìn)行了適用于建筑領(lǐng)域的信息化集成建造系統(tǒng)研發(fā)，提出了計(jì)算機(jī)集成建造系統(tǒng)的相關(guān)概念。夏海兵等[6]基于實(shí)際工程應(yīng)用，將BIM技術(shù)引入裝配式建筑施工全周期，并對(duì)信息化模型成果進(jìn)行了系統(tǒng)剖析。李天華等[7]通過(guò)BIM技術(shù)的深入探索，將無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)與裝配式建筑現(xiàn)場(chǎng)管理相結(jié)合，形成項(xiàng)目全過(guò)程管理的有機(jī)聯(lián)合。王要武、曹洋等[8-9]分析了建筑行業(yè)智慧建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)，提出了基于BIM信息化的智慧施工思路，提升了裝配式建筑的安全管理效率和水平。齊寶庫(kù)等[10]深入分析了裝配式結(jié)構(gòu)的拼裝質(zhì)量控制因素，構(gòu)建了裝配式作業(yè)質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)與評(píng)估方法，并分析了不同評(píng)價(jià)`因素對(duì)質(zhì)量管理的貢獻(xiàn)率。

雖然國(guó)內(nèi)借助BIM新技術(shù)開(kāi)展裝配式施工管理已有較多先例，但是基于BIM平臺(tái)實(shí)踐裝配式建筑建造系統(tǒng)及質(zhì)量管理的探索仍然不足。在當(dāng)前技術(shù)及研究背景的基礎(chǔ)上，有必要開(kāi)展專門應(yīng)用于建造流程的計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)研究，探索將BIM信息化模型的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)與裝配式建筑現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理相結(jié)合的新途徑。

1 基于BIM的裝配式建筑建造系統(tǒng)

裝配式結(jié)構(gòu)是由廠制配件在現(xiàn)場(chǎng)拼裝而成，其形成的關(guān)鍵是各主要構(gòu)件的工業(yè)化預(yù)制[11]。與傳統(tǒng)制造業(yè)的集成理念相似，可以把裝配式建筑的形成過(guò)程概括為設(shè)計(jì)、加工、運(yùn)輸、拼裝、養(yǎng)護(hù)等多個(gè)要素，對(duì)比傳統(tǒng)工業(yè)的管理與制造流程，形成基于BIM化的集成建造體系，以便提升裝配式建筑的信息化建設(shè)程度。

1.1 BIM集成管理系統(tǒng)總體框架

BIM集成管理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)在充分考慮裝配式建筑建設(shè)過(guò)程的同時(shí)，與現(xiàn)場(chǎng)施工的管理結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。此外，還應(yīng)當(dāng)具備信息化建設(shè)的功能。

考慮裝配式建筑的建設(shè)過(guò)程，將各關(guān)鍵參與部門根據(jù)其總體功能，按照設(shè)計(jì)計(jì)算、部件加工、倉(cāng)儲(chǔ)物流、工地拼裝四部分進(jìn)行分類。建筑結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)營(yíng)是實(shí)現(xiàn)其使用功能的基礎(chǔ)，因此，施工過(guò)程的質(zhì)量管理是各階段不可缺少的重要保障。為體現(xiàn)裝配式建筑信息化功能，不可缺少以系統(tǒng)技術(shù)為核心的支撐環(huán)境，如信息傳輸線路和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)體系。BIM集成管理系統(tǒng)的總體框架構(gòu)成如圖1所示。裝配式結(jié)構(gòu)功能組成可劃分為關(guān)鍵系統(tǒng)和支持系統(tǒng)。

圖1 BIM集成管理系統(tǒng)總體框架

在BIM集成管理系統(tǒng)總體框架下，開(kāi)展裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工過(guò)程的整體創(chuàng)新，提出有關(guān)BIM集成系統(tǒng)的裝配式建筑作業(yè)流程，如圖2所示。

圖2 基于BIM化的裝配式建設(shè)流程

1.2 關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

關(guān)鍵系統(tǒng)對(duì)應(yīng)為裝配式建筑實(shí)施的關(guān)鍵流程，分別是設(shè)計(jì)計(jì)算模塊、加工預(yù)制模塊、運(yùn)輸保障模塊和施工管理模塊。

（1）設(shè)計(jì)計(jì)算系統(tǒng)

設(shè)計(jì)計(jì)算是裝配式建筑建設(shè)流程的最初階段，構(gòu)件的連接、碰撞設(shè)計(jì)均以BIM模型搭建為基礎(chǔ)?；诙嘟K端設(shè)備支持的BIM平臺(tái)程序，能夠?qū)崿F(xiàn)跨專業(yè)實(shí)時(shí)、協(xié)作設(shè)計(jì)如圖3所示，模型信息囊括建筑全生命周期的全部參數(shù)，并可通過(guò)受力模擬、拼裝碰撞等方式對(duì)不同專業(yè)的設(shè)計(jì)情況進(jìn)行校核及優(yōu)化，形成高效率的一體化協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

圖3 BIM平臺(tái)協(xié)同設(shè)計(jì)示意

（2）加工預(yù)制系統(tǒng)

拼裝部件是裝配式結(jié)構(gòu)的組成單元，加工預(yù)制系統(tǒng)就是對(duì)部件的工廠量化實(shí)施前期統(tǒng)籌。加工預(yù)制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算系統(tǒng)提出的部件模型進(jìn)行配套分析，對(duì)所需的材料性質(zhì)、形狀及數(shù)量列支計(jì)劃，并進(jìn)行廠商精細(xì)化量產(chǎn)，確保各部位構(gòu)件不出現(xiàn)生產(chǎn)誤差。

（3）運(yùn)輸保障系統(tǒng)

運(yùn)輸保障系統(tǒng)是承接構(gòu)件廠商與施工現(xiàn)場(chǎng)的關(guān)鍵，對(duì)拼裝部件及零件的物流及倉(cāng)儲(chǔ)實(shí)施監(jiān)控，確保運(yùn)輸信息的實(shí)時(shí)查證。在拼裝部件出廠前，對(duì)所有構(gòu)件分別置入ID芯片或張貼信息二維碼，以便讀取信息編碼，根據(jù)既有計(jì)劃分類、儲(chǔ)運(yùn)，滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的合理取用要求，達(dá)到構(gòu)件儲(chǔ)運(yùn)信息化的目標(biāo)。

（4）施工管理系統(tǒng)

施工管理系統(tǒng)是建設(shè)管理的末端系統(tǒng)，對(duì)接前期的設(shè)計(jì)規(guī)劃，并與運(yùn)輸保障系統(tǒng)連接。施工管理系統(tǒng)通過(guò)對(duì)構(gòu)件的拼裝施工控制實(shí)現(xiàn)過(guò)程質(zhì)量保障，并及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)信息采集及監(jiān)測(cè)分析，最終目的是確保拼裝部件的施工質(zhì)量。

1.3 支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)

支持系統(tǒng)是對(duì)關(guān)鍵系統(tǒng)提供支撐服務(wù)的輔助模塊，具體包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)不同關(guān)鍵系統(tǒng)、不同企業(yè)信息與數(shù)據(jù)共享、交換的接口，以信息存儲(chǔ)、調(diào)用和控制為主要功能，主要是保證不同分模塊的數(shù)據(jù)資料在標(biāo)準(zhǔn)化、本地化原則下，達(dá)成數(shù)據(jù)的傳遞和共享，確保數(shù)據(jù)的安全性、一致性、易維護(hù)性。

網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)基于非封閉的網(wǎng)絡(luò)通信條件，是支撐總體框架的網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，具備交互性和集成性，能夠突破地域范圍的約束，完成對(duì)信息資源的共享?；诟采w所有工程參建方的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)集成平臺(tái)，能滿足建設(shè)項(xiàng)目全生命周期中各實(shí)施單位的基本需求。

2 BIM在裝配式建筑質(zhì)量管理中的應(yīng)用

2.1 基于BIM質(zhì)量管理的特點(diǎn)

BIM模型可將外部關(guān)聯(lián)信息歸攏，并實(shí)現(xiàn)三維視覺(jué)化效果[12]。作為一個(gè)信息聯(lián)合展示平臺(tái)，BIM模型具備動(dòng)態(tài)更新、協(xié)同管理的顯著特點(diǎn)，可以將裝配式建筑的任何構(gòu)件拆解、碰撞，實(shí)現(xiàn)在裝配式建筑全生命周期質(zhì)量管理中的應(yīng)用，并展現(xiàn)出極大的優(yōu)勢(shì)。

2.1.1 跨專業(yè)溝通信息化，提高質(zhì)量管理效率

裝配式部件的安裝、連接精度要求較高，僅經(jīng)由二維圖件表達(dá)結(jié)構(gòu)信息，難以直觀理解，對(duì)項(xiàng)目質(zhì)量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)存在不利影響。采用紙媒、電話交流等傳統(tǒng)溝通方式，易導(dǎo)致參建各方的無(wú)效交流，引起“信息孤島”現(xiàn)象。通過(guò)BIM技術(shù)構(gòu)建信息化平臺(tái)，能夠有效避免因信息誤解而出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，不同專業(yè)的人員溝通更為便捷、智能。

2.1.2 注重現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制，做到實(shí)時(shí)有效管理

通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量管理，現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的任何質(zhì)量問(wèn)題都可由控制人員實(shí)時(shí)記錄并反饋至BIM平臺(tái)，允許各協(xié)作單位、部門及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量狀態(tài)及不穩(wěn)定因素，以實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配構(gòu)件工廠加工及現(xiàn)場(chǎng)拼裝的全程動(dòng)態(tài)監(jiān)控，達(dá)到規(guī)避施工質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的目的。

2.1.3 加強(qiáng)分包協(xié)調(diào)作業(yè)，降低總包管理難度

裝配式建筑往往是基于項(xiàng)目總包管理模式，由不同的分包團(tuán)隊(duì)協(xié)作開(kāi)展完成?？偘髽I(yè)負(fù)責(zé)各專業(yè)分包的施工協(xié)調(diào)及質(zhì)量管控，并對(duì)其施工的作業(yè)質(zhì)量承擔(dān)主要責(zé)任。采用BIM技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量管理，可以通過(guò)完善的共享管理平臺(tái)，簡(jiǎn)化分包單位間的質(zhì)量溝通過(guò)程，降低總包單位的管理難度。

2.2 BIM在質(zhì)量管理中的應(yīng)用

質(zhì)量管理作為裝配式建筑項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)實(shí)踐的系統(tǒng)進(jìn)程，對(duì)不同的實(shí)施階段的質(zhì)量要求具有一定的差異化?；贐IM平臺(tái)的輔助管理包含三方面內(nèi)容：前期綱領(lǐng)性管理；中期控制性管理；后期歸納性管理。

2.2.1 前期綱領(lǐng)性管理

確保工程施工高質(zhì)量運(yùn)行，必須在項(xiàng)目建設(shè)開(kāi)始前，依據(jù)相關(guān)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程、建設(shè)協(xié)議及施工組織要求編制項(xiàng)目質(zhì)量計(jì)劃與控制準(zhǔn)則。采用BIM平臺(tái)開(kāi)展項(xiàng)目輔助質(zhì)量管理，可以將構(gòu)配件加工、運(yùn)輸、存放及組裝等各過(guò)程的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)輸入BIM信息庫(kù)，構(gòu)成完善的質(zhì)量管理數(shù)據(jù)庫(kù)，便于提前預(yù)防、重點(diǎn)開(kāi)展，為后期作業(yè)起到提綱挈領(lǐng)的作用。

2.2.2 中期控制性管理

中期控制性管理是在裝配式建筑設(shè)計(jì)文件形成后，對(duì)構(gòu)建預(yù)制到構(gòu)件拼裝等過(guò)程涉及的人員及物料開(kāi)展質(zhì)量管理。因?yàn)槭┕?chǎng)所的差異，這階段的管理分為兩部分：其一是工廠構(gòu)件預(yù)制的質(zhì)量管理，其二是現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件拼裝的質(zhì)量管理。

（1）生產(chǎn)廠商的質(zhì)量管理

工廠預(yù)制是裝配式構(gòu)件質(zhì)量保障的關(guān)鍵，要確保所有配件均能在現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確安裝，不出現(xiàn)錯(cuò)漏和碰撞。應(yīng)當(dāng)在加工前將二維圖紙借助BIM模型進(jìn)行深化，通過(guò)三維可視化技術(shù)提前預(yù)測(cè)和消除現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的沖突，并將所需構(gòu)件的資料和要求通過(guò)BIM平臺(tái)反饋至加工廠，降低構(gòu)件信息由于傳遞過(guò)程流失而出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的可能。生產(chǎn)廠商的質(zhì)量管理流程詳見(jiàn)圖4。

圖4 生產(chǎn)廠商的質(zhì)量管理流程

（2）施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量管理

圖5為施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量管理流程。裝配式建筑施工前，采用對(duì)BIM平臺(tái)增加時(shí)間維度和質(zhì)量維度的方法構(gòu)建5D模型，然后針對(duì)性地開(kāi)展全過(guò)程施工分析，借此發(fā)現(xiàn)施工中的質(zhì)量問(wèn)題和質(zhì)量要點(diǎn)。通過(guò)模擬識(shí)別的質(zhì)量控制點(diǎn)，能夠提醒施工現(xiàn)場(chǎng)重點(diǎn)開(kāi)展質(zhì)量監(jiān)控，減少構(gòu)件拼裝過(guò)程中因技術(shù)問(wèn)題而引起的質(zhì)量隱患。

圖5 施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量管理流程

2.2.3 后期歸納性管理

建設(shè)項(xiàng)目完成后的質(zhì)量管理要以檢驗(yàn)控制為主。以往的后期質(zhì)量?jī)H就單一問(wèn)題提出解決措施，較少開(kāi)展同類型問(wèn)題的歸納和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。將BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑質(zhì)量管理中，可以在發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題后，及時(shí)上傳到BIM數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行分析處理，方便日后追責(zé)與經(jīng)驗(yàn)歸納。借助BIM數(shù)據(jù)庫(kù)中同類問(wèn)題的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，反饋到新建筑的施工過(guò)程，在項(xiàng)目初期及早預(yù)判可能出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷，以便及時(shí)提出相對(duì)應(yīng)的防范措施，降低項(xiàng)目后期的出錯(cuò)概率。

3 裝配式建筑質(zhì)量管理的BIM技術(shù)措施

3.1 信息措施

BIM模型是基于大量構(gòu)件信息的集合，借助BIM平臺(tái)進(jìn)行輔助管理，重點(diǎn)在于信息傳遞的準(zhǔn)確性和高效性。BIM模型信息措施的關(guān)鍵是對(duì)模型數(shù)據(jù)中具有質(zhì)量缺陷的構(gòu)件進(jìn)行有效定位，針對(duì)拼裝構(gòu)件的編碼開(kāi)展有效質(zhì)量管理。此外，根據(jù)施工環(huán)境及作業(yè)要求，選擇相應(yīng)的質(zhì)量錄入途徑，增加全過(guò)程質(zhì)量管理信息的錄入準(zhǔn)確性。

3.2 組織措施

BIM技術(shù)在裝配式結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的實(shí)踐尚不完善，新興的組織管理模式必將是對(duì)傳統(tǒng)的挑戰(zhàn)。根據(jù)BIM信息化發(fā)展特點(diǎn)，成立針對(duì)性的BIM質(zhì)量部門，增強(qiáng)BIM管理的組織職能，促進(jìn)參與人員學(xué)習(xí)新技能，尤其是采用組織措施規(guī)范拼裝構(gòu)件質(zhì)量信息的錄入過(guò)程，能夠通過(guò)組織保證，提高不同部門對(duì)工程建設(shè)質(zhì)量的掌握程度。

3.3 技術(shù)措施

想要確保裝配式結(jié)構(gòu)質(zhì)量數(shù)據(jù)傳遞的準(zhǔn)確性和高效性，必須采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段予以保障。選擇適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)拼裝構(gòu)件進(jìn)行合理編碼，并利用RFID技術(shù)快速讀取、記錄數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)技術(shù)保障的基礎(chǔ)。適用于裝配式建筑構(gòu)件的RFID設(shè)備應(yīng)當(dāng)具備較強(qiáng)的抗污染、抗老化性能，便于安裝在形狀復(fù)雜、位置特殊的構(gòu)件上。此外，應(yīng)當(dāng)采用大容量、非接觸式的信息讀取設(shè)備，達(dá)到不同質(zhì)量信息存儲(chǔ)的要求，并避免遮蓋物對(duì)設(shè)備的干擾。

3.4 經(jīng)濟(jì)措施

根據(jù)工程建設(shè)的實(shí)際開(kāi)展情況，制定針對(duì)性的經(jīng)濟(jì)措施，提出資金供需計(jì)劃，是從經(jīng)濟(jì)上保證全過(guò)程質(zhì)量管理順利實(shí)施的關(guān)鍵。此外，在經(jīng)濟(jì)上激勵(lì)參與項(xiàng)目的質(zhì)量管理人員，制定合理適用的獎(jiǎng)懲計(jì)劃，也是調(diào)動(dòng)全員參與的積極經(jīng)濟(jì)措施。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，國(guó)內(nèi)裝配式建筑的建設(shè)信息化程度不高，全過(guò)程質(zhì)量管理方法較落后。BIM技術(shù)在工程建設(shè)中主要用于經(jīng)濟(jì)與工期控制，基于BIM平臺(tái)的裝配式建造系統(tǒng)及質(zhì)量管理的探索仍然不足。

本文對(duì)比傳統(tǒng)工業(yè)的集成理念，概括了以BIM平臺(tái)應(yīng)用為主導(dǎo)的裝配式建筑信息化建設(shè)體系。通過(guò)歸納傳統(tǒng)工業(yè)的管理與制造流程，分析歸納了BIM集成管理系統(tǒng)的總體框架，根據(jù)各分系統(tǒng)在集成體系中的作用，劃分為關(guān)鍵系統(tǒng)與支持系統(tǒng)兩部分，并對(duì)其結(jié)構(gòu)組成與設(shè)計(jì)理念予以詳細(xì)解讀。

此外，本文在當(dāng)前技術(shù)及研究背景的基礎(chǔ)上，總結(jié)了BIM技術(shù)在裝配式建筑質(zhì)量管理中的應(yīng)用特點(diǎn)，并從信息措施、組織措施、技術(shù)措施、經(jīng)濟(jì)措施等方面探索將BIM信息化模型的優(yōu)勢(shì)與裝配式建筑施工質(zhì)量管理相結(jié)合的新思路。在項(xiàng)目建設(shè)之初明確采用BIM技術(shù)，可以從源頭降低質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生概率?；贐IM平臺(tái)開(kāi)展裝配式建筑質(zhì)量管理流程，有效整合前期指導(dǎo)、中期控制與后期歸納三個(gè)階段的現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量措施，能夠做到及時(shí)有效的傳遞質(zhì)量信息，及早預(yù)判質(zhì)量缺陷、提出防范措施，實(shí)現(xiàn)跨部門、跨專業(yè)的質(zhì)量動(dòng)態(tài)管理。