張楊

（武漢建工集團(tuán)股份有限公司，武漢430058）

1 前言

裝配式建筑是當(dāng)前時(shí)代背景下產(chǎn)生的一種環(huán)保、節(jié)能、高效的建筑形式，這種建筑形式可以在很大程度上克服傳統(tǒng)建筑存在的建設(shè)周期長(zhǎng)、環(huán)保效益差、建筑能耗高等問題，具備較強(qiáng)的性能，但是目前我國(guó)裝配式建筑施工方面還存在一些問題，整體管理水平有待提升。這些問題在很大程度上會(huì)抑制裝配式建筑在我國(guó)的發(fā)展進(jìn)程，因此建筑企業(yè)需要利用BIM技術(shù)全面提升裝配式建筑施工的水平，解決現(xiàn)階段存在的諸多問題，貫徹落實(shí)節(jié)能環(huán)保理念全面保證我國(guó)建筑企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2BIM 技術(shù)和裝配式建筑概述

BIM技術(shù)最早是由美國(guó)學(xué)者提出的，剛開始提出的時(shí)候只是作為一個(gè)產(chǎn)品模型存在，包括一些建筑的三維信息以及其他方面的部分信息等。但是隨著信息技術(shù)的發(fā)展，BIM技術(shù)包含了很多內(nèi)容，例如建筑項(xiàng)目的材料信息、施工進(jìn)度、管理維護(hù)等，相關(guān)的應(yīng)用也越發(fā)完善。如今BIM技術(shù)已經(jīng)成為一個(gè)比較完善的體系，雖然部分人對(duì)BIM技術(shù)的認(rèn)識(shí)不全面，認(rèn)為其只是一個(gè)建模軟件或者是碰撞檢查的軟件，但是從功能的角度來(lái)看，這只是該技術(shù)功能的一小部分。BIM技術(shù)包含很多功能和應(yīng)用形式，基本上可以貫穿于整個(gè)建筑項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)，利用這項(xiàng)技術(shù)可以將建筑項(xiàng)目信息轉(zhuǎn)換成為參數(shù)化模型，并且為參與項(xiàng)目建設(shè)的各個(gè)主體提供資源共享的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)建筑項(xiàng)目全壽命周期管理，其應(yīng)用流程如圖1 所示。

裝配式建筑和傳統(tǒng)的建筑方式不同，是將大量現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的內(nèi)容轉(zhuǎn)移到工廠中，在工廠中制作好構(gòu)件之后再轉(zhuǎn)移到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝的建筑方式[1]。一般來(lái)說，可以使用裝配式建筑方法進(jìn)行組裝的構(gòu)件質(zhì)地比較輕而且限制條件比較少，因此施工人員可以利用節(jié)點(diǎn)連接的方式進(jìn)行組裝，進(jìn)而縮短施工周期。一開始裝配式建筑方式經(jīng)常應(yīng)用于板房或者是活動(dòng)板房建設(shè)工作，如今經(jīng)常用于剪力墻、樓板、樓梯等建筑結(jié)構(gòu)[2]。隨著時(shí)代的發(fā)展，裝配式建筑已經(jīng)形成一個(gè)比較完整的系統(tǒng)，包括建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍護(hù)系統(tǒng)、設(shè)備與管線系統(tǒng)以及建筑內(nèi)裝系統(tǒng)等模塊。從裝配式建筑的施工特點(diǎn)來(lái)看，其核心內(nèi)容是建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化模塊，滿足構(gòu)件生產(chǎn)工廠化的要求，并且在滿足大眾需求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)多元化設(shè)計(jì)，結(jié)合先進(jìn)的信息技術(shù)手段建立預(yù)制構(gòu)件族庫(kù)，并且通過工廠化生產(chǎn)有效提升預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量，借助預(yù)制構(gòu)件全過程管理保證裝配式建筑實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量、精細(xì)化建設(shè)。

圖1 BIM技術(shù)在建筑項(xiàng)目全壽命周期管理中的應(yīng)用

3BIM 技術(shù)在裝配式建筑施工中的應(yīng)用價(jià)值

從當(dāng)前裝配式建筑施工現(xiàn)狀來(lái)看，其技術(shù)難點(diǎn)集中在資源整合方面，如何使各方面的資源得到有效整合是保證裝配式建筑進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵，而BIM技術(shù)憑借自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)可以有效解決這一問題。具體來(lái)說，裝配式建筑原有的管理手段無(wú)法實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造、施工、運(yùn)維等環(huán)節(jié)的全生命周期管理，導(dǎo)致其發(fā)展水平受到限制，雖然廠商可以設(shè)計(jì)以及制造合格的構(gòu)建，但是相關(guān)信息無(wú)法實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的傳輸和共享，致使后期施工人員和技術(shù)人員出現(xiàn)管理方面的錯(cuò)誤，很大程度上會(huì)影響建筑整體質(zhì)量，無(wú)法有效完成產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型升級(jí)?？梢妼?duì)于裝配式建筑來(lái)說，資源整合是發(fā)展的前提和基礎(chǔ)，只有將各個(gè)階段以及各個(gè)環(huán)節(jié)的資源整合到一起，才能保證形成信息資源有機(jī)整體，利用資源傳輸和共享提升建筑整體質(zhì)量和施工效率[3]。而BIM技術(shù)擁有較強(qiáng)的資源整合能力，可以搭建信息傳輸和共享的平臺(tái)，方便各個(gè)部門實(shí)現(xiàn)信息交流共享，由此可見BIM技術(shù)在裝配式建筑施工中具備較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

工作人員將BIM 技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑不僅可以完成整個(gè)工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、運(yùn)維方面的產(chǎn)業(yè)化升級(jí)，也可以從工程與工程以及專業(yè)與專業(yè)之間關(guān)系入手整體完成產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型工作。BIM技術(shù)憑借其強(qiáng)大的資源整合能力實(shí)現(xiàn)不同工程之間的信息交流工作，利用資源共享更新裝配式建筑的技術(shù)并且完成信息化升級(jí)工作，為裝配式建筑發(fā)展指明方向。而且BIM技術(shù)也可以改變傳統(tǒng)裝配式建筑設(shè)計(jì)的展現(xiàn)形式，由傳統(tǒng)的二維平面轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體模型，最大限度避免了一些交流問題。工作人員利用BIM 技術(shù)以及相關(guān)的軟件可以在交流信息的同時(shí)做到對(duì)模型數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)把控，通過收集資源完成模型優(yōu)化工作，并且綜合各方面信息開展碰撞試驗(yàn)，尋找構(gòu)件中存在的問題，有效提升建筑設(shè)計(jì)和施工的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

從現(xiàn)實(shí)情況來(lái)看，裝配式建筑施工存在施工難度大、返工率較高等問題，之所以會(huì)出現(xiàn)這些問題，最大的原因是技術(shù)人員使用二維圖紙時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤差，在一定程度上影響了施工的效果[4]。如今工作人員利用BIM技術(shù)可以憑借其可視化的特點(diǎn)對(duì)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬，并且結(jié)合VR 技術(shù)提前演示裝配式建筑的施工過程，利用這些先進(jìn)的手段保證施工人員得到最佳體驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)模擬施工環(huán)節(jié)存在的問題，進(jìn)而在實(shí)際施工時(shí)能夠有效避免。在此基礎(chǔ)上工作人員也可以利用“云大物移智+BIM”等技術(shù)，全面管控人、機(jī)、料、法、環(huán)等各個(gè)生產(chǎn)要素，最大限度保證施工的質(zhì)量。

4BIM 技術(shù)在裝配式建筑施工中的應(yīng)用分析

4.1BIM技術(shù)在構(gòu)件制造中的應(yīng)用

裝配式建筑的核心環(huán)節(jié)就是預(yù)制構(gòu)件，預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量直接決定裝配式建筑設(shè)計(jì)和施工的效果，因此預(yù)制構(gòu)件是裝配式建筑全生命周期管理的重要環(huán)節(jié)。為了充分保證預(yù)制構(gòu)件的準(zhǔn)確性，工作人員需要利用BIM技術(shù)完成構(gòu)建生產(chǎn)廠家與設(shè)計(jì)人員的對(duì)接，進(jìn)而提升構(gòu)建數(shù)據(jù)交換的準(zhǔn)確性，避免在預(yù)制構(gòu)件過程中出現(xiàn)失誤[5]。在構(gòu)建運(yùn)輸環(huán)節(jié)，工作人員可以利用BIM技術(shù)的信息控制系統(tǒng)與構(gòu)件管理系統(tǒng)相結(jié)合，通過數(shù)據(jù)傳輸和共享全面掌控構(gòu)件管理流程，并且利用RFID 技術(shù)將現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度反饋到構(gòu)件管理系統(tǒng)中，保證管理人員可以充分了解構(gòu)件的庫(kù)存情況。在此基礎(chǔ)上，工作人員利用BIM技術(shù)的模擬功能對(duì)預(yù)制構(gòu)件裝載運(yùn)輸進(jìn)行預(yù)演，避免在實(shí)際裝載過程中出現(xiàn)突發(fā)情況。由此可見，工作人員將BIM技術(shù)運(yùn)用于構(gòu)件制造和運(yùn)輸可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作，通過信息化管理全面監(jiān)控預(yù)制構(gòu)件的各個(gè)環(huán)節(jié)，最大限度提升生產(chǎn)效率。

4.2BIM技術(shù)在施工管理中的應(yīng)用

首先，工作人員利用BIM技術(shù)和RFID 技術(shù)可以有效解決預(yù)制構(gòu)件的存儲(chǔ)管理問題，尤其是在預(yù)計(jì)構(gòu)建生產(chǎn)階段，將其植入RFID 芯片可以方便工作人員利用信息化手段管理整個(gè)物流配送和倉(cāng)儲(chǔ)管理環(huán)節(jié)。工作人員通過讀取芯片即可完成驗(yàn)收，避免了傳統(tǒng)模式下構(gòu)件存儲(chǔ)管理方面出現(xiàn)的失誤，也可以有效降低成本。其次，工作人員在預(yù)制構(gòu)件的拼裝環(huán)節(jié)也可以利用RFID 芯片讀取相關(guān)信息，根據(jù)掌握的信息對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行拼接和吊裝，充分保證預(yù)制構(gòu)件管理的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

在施工場(chǎng)地布置方面，工作人員也可以利用BIM技術(shù)模擬施工現(xiàn)場(chǎng)，綜合各方面數(shù)據(jù)進(jìn)行施工平面布置，合理選擇預(yù)制構(gòu)件存儲(chǔ)保管的位置以及塔吊的位置，并且根據(jù)布置方案合理規(guī)劃運(yùn)輸車輛的進(jìn)出場(chǎng)路線。這樣不僅可以優(yōu)化預(yù)制構(gòu)件存放管理方案，也可以保證預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸?shù)缆芬?guī)劃的合理性，避免產(chǎn)生二次倒運(yùn)或者是延長(zhǎng)施工進(jìn)度等問題。

4.3BIM技術(shù)在施工質(zhì)量管理中的應(yīng)用

首先，工作人員在預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量管理方面使用BIM技術(shù)可以有效降低人力成本，同時(shí)避免人工操作帶來(lái)的失誤。工作人員利用數(shù)字化制造和管理進(jìn)一步保障構(gòu)件的質(zhì)量，同時(shí)利用BIM技術(shù)和RFID 技術(shù)全面管理預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、吊裝等過程，一旦發(fā)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件無(wú)法正常使用，也可以第一時(shí)間反饋給生產(chǎn)商，要求其根據(jù)構(gòu)件RFID 芯片的信息重新生產(chǎn)，避免因?yàn)闃?gòu)件質(zhì)量問題導(dǎo)致工程延期的情況發(fā)生。

其次，工作人員在施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理方面使用BIM技術(shù)可以通過3D 模型和關(guān)聯(lián)時(shí)間構(gòu)建4D 施工模型，充分展示各個(gè)施工環(huán)節(jié)建筑的外觀。工作人員利用BIM可視化功能模擬整個(gè)施工過程，對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)化追蹤，保證施工人員全面了解構(gòu)件類型和尺寸等信息，避免后期在拼裝過程中出現(xiàn)失誤，通過這樣的方式保證裝配式建筑施工的質(zhì)量和效率。此外，工作人員也可以利用移動(dòng)設(shè)備以及RFID、云端技術(shù)等實(shí)時(shí)指導(dǎo)施工狀況，確保現(xiàn)場(chǎng)的施工人員可以順利完成構(gòu)件拼裝工作。

4.4BIM技術(shù)在施工進(jìn)度管理中的應(yīng)用

工作人員在施工進(jìn)度管理中使用BIM 技術(shù)可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，通過參數(shù)化模型獲得準(zhǔn)確的工作量和工程量，提升施工人員對(duì)工程進(jìn)度的把控能力。同時(shí)，工作人員通過BIM技術(shù)的4D 模擬功能也可以進(jìn)一步協(xié)調(diào)施工計(jì)劃，根據(jù)施工情況簡(jiǎn)化工作流程，確保整個(gè)裝配式建筑工程合理有序開展?？紤]到裝配式建筑和傳統(tǒng)建筑最大的區(qū)別就在于預(yù)制構(gòu)件，因此施工人員需要充分考慮各個(gè)關(guān)鍵施工節(jié)點(diǎn)，同時(shí)兼顧預(yù)制構(gòu)件吊裝的順序，鑒于這些工作要求極高的準(zhǔn)確度，因此工作人員利用BIM技術(shù)可以彌補(bǔ)人工誤差，保證整個(gè)構(gòu)件吊裝過程高效快速完成，因此施工人員需要先制定好施工進(jìn)度，然后將進(jìn)度信息匯總到Microsoft Project 中，再將文件導(dǎo)入到Navisworks 與建筑BIM 模型相結(jié)合確保施工人員可以準(zhǔn)確掌握工程所需時(shí)間以及工程量，從而制定科學(xué)準(zhǔn)確的施工方案。同時(shí)，各個(gè)部門在施工過程中也可以利用BIM模型進(jìn)行溝通和討論，根據(jù)建筑信息模型不斷優(yōu)化施工標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而合理分配時(shí)間和空間，避免發(fā)生延誤工期的現(xiàn)象。

工作人員通過BIM模型合理調(diào)整施工進(jìn)度，同時(shí)有效應(yīng)對(duì)一些不可預(yù)見的突發(fā)情況，避免施工進(jìn)度被打亂導(dǎo)致工程延期。此外，工作人員可以將BIM技術(shù)的4D 模式和模擬施工相結(jié)合，全面獲取裝配式建筑工程的全部信息，方便工作人員對(duì)施工進(jìn)度作出合理判斷，并且根據(jù)模擬數(shù)據(jù)和實(shí)際施工的不同情況制定合理的應(yīng)變措施，避免在后期施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤，也可以通過這種方式有效降低損失。

4.5BIM技術(shù)在施工安全管理中的應(yīng)用

工作人員在施工安全管理中運(yùn)用BIM 技術(shù)可以將組織決策依據(jù)和施工方案作為安全管理工作的參考數(shù)據(jù)，綜合各方面因素對(duì)整體施工情況進(jìn)行全面監(jiān)管，有效預(yù)防安全隱患。而且工作人員可以通過BIM技術(shù)的模擬功能識(shí)別出部分安全隱患，便于工作人員及時(shí)制定應(yīng)對(duì)措施。由于傳統(tǒng)安全管理模式是通過安全員在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安全巡查的方式排除安全隱患，但是這種方式管理效率比較低，而且很容易會(huì)產(chǎn)生疏忽，因此建筑企業(yè)利用BIM技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)化管理可以充分降低人工失誤。例如，工作人員利用BIM技術(shù)可以在三維模型中準(zhǔn)確獲取現(xiàn)場(chǎng)人員的位置，并且通過監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別和追蹤，借助這種方式排除安全隱患，確保工作人員在掌握施工進(jìn)度的情況下對(duì)后期施工工作進(jìn)行模擬，預(yù)測(cè)施工效果。

5 結(jié)論

綜上所述，在當(dāng)今時(shí)代背景下，建筑行業(yè)發(fā)展很快，面臨的競(jìng)爭(zhēng)也十分激烈，為了實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展需要抓住時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，不斷優(yōu)化升級(jí)建筑施工技術(shù)，借助先進(jìn)的信息技術(shù)手段提升建筑效率和質(zhì)量。對(duì)此，施工人員可以將BIM 技術(shù)運(yùn)用于裝配式建筑施工中，借助BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)保證裝配式建筑施工高效完成，確保建筑企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，同時(shí)有效節(jié)約資源、滿足未來(lái)我國(guó)住宅建設(shè)的發(fā)展需要。