詹敏慧，王慧珍

（江西理工大學(xué)，江西 贛州 341000）

1 相關(guān)概念與內(nèi)涵

隨著現(xiàn)代社會日新月異的發(fā)展，社會經(jīng)濟的進步讓建筑行業(yè)也有了更好的繼承和蛻變，其中，裝配式建筑是目前國家大力提倡的一種建設(shè)方式。裝配式建筑是指采用預(yù)制構(gòu)件在工地組裝拼接裝配成形的建筑，是社會生產(chǎn)力發(fā)展的必然產(chǎn)物。近年來裝配式建筑由于建造速度快，受氣候環(huán)境制約小，節(jié)約勞動力，提高建筑質(zhì)量，并且保護環(huán)境等優(yōu)勢，受到建筑行業(yè)人士的廣泛關(guān)注[1]。裝配式建筑通常有標準化的建筑設(shè)計，工廠化的部件生產(chǎn)，裝配式的現(xiàn)場施工，一體化的建筑裝修，并進行信息化的管理和智能化的應(yīng)用，能夠有效的保證建筑構(gòu)件質(zhì)量，提升建筑效率，加快施工進度，減少建筑垃圾的產(chǎn)生，降低施工現(xiàn)場工人的勞動強度，減少人力資源的浪費，是一種更加綠色環(huán)保的建筑模式。不管是在設(shè)計階段、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)階段還是施工階段，裝配式建筑都與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆式建筑截然不同。

建筑信息模型（BIM）是將建筑工程項目有關(guān)的信息數(shù)據(jù)及相關(guān)資料收集整理，以此作為建立模型的基礎(chǔ)構(gòu)建出建筑模型，并通過三維信息模型對建筑物進行仿真模擬，以便進行設(shè)計、施工、運營等各階段的數(shù)字化管理。BIM不是單純的數(shù)字信息的展現(xiàn)，更多的是建筑工程項目相關(guān)數(shù)字信息在設(shè)計、施工、管理等方面的應(yīng)用，是一種便于多方協(xié)同合作的數(shù)字化方法，是一個創(chuàng)建和利用項目數(shù)據(jù)在其全壽命周期內(nèi)進行設(shè)計、施工和運營的業(yè)務(wù)過程，并允許所有項目相關(guān)方通過數(shù)據(jù)互用使不同技術(shù)平臺之間在同一時間利用相同的信息。這種方法能實現(xiàn)建筑工程的集成化管理，可顯著提高建筑工程在其項目進程中的效率。

裝配式建筑是一種集成化的建筑，BIM技術(shù)是其集成化的手段，而智慧工地就是將各種手段集成的應(yīng)用。智慧工地主要指一種工程施工管理體系，是指在工程項目施工過程中運用BIM技術(shù)、VR技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線頻射技術(shù)（RFID）、激光定位技術(shù)等信息化手段對工程進行管理，通過建立進度管理、質(zhì)量管理、安全管理等多層面工作綜合的集中化管理平臺，也借助于信息共享的新型工作模式著手于監(jiān)督工作、預(yù)警工作、維護工作的實施，建立促進工程施工高質(zhì)量推進的綜合性管理體系[2-3]。基于BIM的智慧工地有利于施工動態(tài)成本的控制、施工流程的優(yōu)化、施工質(zhì)量的提升、安全監(jiān)督工作的落實、施工進度的控制等。

2 傳統(tǒng)裝配式建筑面臨的問題

2.1 設(shè)計階段與施工階段割裂影響施工進度

在傳統(tǒng)建筑的設(shè)計階段，建筑、結(jié)構(gòu)、安裝等專業(yè)設(shè)計協(xié)同性不高，通常是在后期出現(xiàn)問題時再按相應(yīng)專業(yè)反饋加以修改，設(shè)計管理相應(yīng)集中在后期，而在裝配式建筑模式中，在設(shè)計之初就需要整體考慮部件深化設(shè)計、部件生產(chǎn)及運輸、施工現(xiàn)場拼裝等問題[4]。工廠生產(chǎn)時部件分離是否合理，是否能被工廠順利生產(chǎn)出來，現(xiàn)場組裝難度能否降低，部件尺寸設(shè)計是否合理，生產(chǎn)運輸是否方便，能否采用新型施工工藝，吊裝拼接步驟是否協(xié)調(diào)，這些問題都是設(shè)計時需要提前考慮的，而這就需要設(shè)計單位與構(gòu)件生產(chǎn)單位及施工單位積極交流、協(xié)調(diào)配合，以更好地深化設(shè)計。

2.2 了解相關(guān)施工工藝的從業(yè)人員較少且缺乏安全防范意識

建筑業(yè)工作內(nèi)容多樣，個體性較強，從業(yè)人員受教育程度及文化背景差異大，其所接收的職業(yè)培訓(xùn)較為依賴所在企業(yè)的培訓(xùn)制度。裝配式建筑作為一種新型建筑模式，在國內(nèi)應(yīng)用范圍內(nèi)尚未完全展開，了解相關(guān)施工工藝的從業(yè)人員較少，傳統(tǒng)建筑的施工人員對于裝配式建筑的工作流程及工藝技術(shù)可能并不熟悉，而在建筑行業(yè)，對從業(yè)人員的專業(yè)技術(shù)能力又較為依賴，到目前為止，從業(yè)人員的專業(yè)技術(shù)能力對于建設(shè)項目的質(zhì)量控制、進度控制、成本控制而言都是一個重要的影響因素。裝配式建筑雖說對于傳統(tǒng)建筑模式來說建造速度較快，但在施工現(xiàn)場的安裝還是需要技術(shù)工人手動拼裝，對于技術(shù)工人的專業(yè)有一定要求。拼裝速度對施工進度有一定的影響，拼裝操作更是對施工質(zhì)量的影響較大，如有操作問題出現(xiàn)吊裝偏差，可能需要整改導(dǎo)致施工進度停滯，同時也會波及施工成本。

建筑業(yè)作為勞動密集型產(chǎn)業(yè)，從業(yè)人員的安全防范意識也極為重要，80%的安全事故都是由于建筑從業(yè)人員的不安全行為引起的，因此加強建筑從業(yè)人員的安全管理是至關(guān)重要的，對技術(shù)工人及管理人員進行安全知識普及及安全防范意識的加強是安全管理中必不可少的一環(huán)[5]。相比傳統(tǒng)建筑，裝配式建筑技術(shù)工人尚不熟悉，此時新工藝的相關(guān)安全注意事項及施工現(xiàn)場安全知識的培訓(xùn)就更為重要。

2.3 構(gòu)件生產(chǎn)、運輸及施工管理需加強

裝配式建筑在我國尚處于初步發(fā)展階段，構(gòu)件廠的構(gòu)件生產(chǎn)缺乏精細化的質(zhì)量管理，容易存在誤差，往往等構(gòu)件被運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場安裝時才被發(fā)現(xiàn)，只能返工再重新運輸，所造成的人工成本及時間成本難以彌補，且構(gòu)件未能及時供應(yīng)也會影響施工進度，構(gòu)件生產(chǎn)方面的管理尚需加強。構(gòu)件運輸及施工現(xiàn)場管理也急需新技術(shù)輔助，以往的人工出廠及驗收模式容易出現(xiàn)出庫記錄不清楚、驗收數(shù)量有誤差等問題，且施工現(xiàn)場堆放容易混亂難以找尋，大大增加施工現(xiàn)場管理的時間及成本[6]。

2.4 信息協(xié)同管理問題

與傳統(tǒng)建筑模式不同的是，裝配式建筑增加了部件生產(chǎn)單位，從設(shè)計階段到施工現(xiàn)場對于各專業(yè)單位之間的協(xié)作有著更高的要求[7]。除了二維圖紙所能展現(xiàn)出的信息，多維且能進行動態(tài)化反饋的數(shù)據(jù)模型能更好的加強各單位之間的信息交流，以提高工程管理效率及施工效率。

3 BIM技術(shù)在裝配式建筑施工階段的應(yīng)用

在施工階段中，可應(yīng)用BIM技術(shù)對于裝配式建筑加以模擬碰撞檢測、施工安裝模擬、施工現(xiàn)場組織和工序模擬、復(fù)雜節(jié)點施工模擬、現(xiàn)場裝配信息化管理等。裝配式建筑工地需進行預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場管理，裝配式建筑的預(yù)制構(gòu)件品種眾多，容易發(fā)生構(gòu)件誤用、錯用、丟失等情況，運用BIM技術(shù)結(jié)合RFID技術(shù)可以在構(gòu)件管理中起到良好的效果?，F(xiàn)場裝配階段的管理是裝配式建筑的施工階段的重點，施工單位應(yīng)用BIM技術(shù)可以實施裝配式建筑的施工仿真及模擬，對于現(xiàn)場預(yù)制構(gòu)件的吊裝和施工過程提前進行軟件模擬，優(yōu)化施工流程；同時，也能夠模擬施工現(xiàn)場可能出現(xiàn)的安全突發(fā)事件，從而健全施工現(xiàn)場的安全管理方案，消除安全隱患，盡可能的避免和減少發(fā)生質(zhì)量安全事故的概率；還可以通過對施工現(xiàn)場和三維虛擬排布，對施工場地布置進行優(yōu)化，可有效避免生產(chǎn)資料和儲物空間的浪費，加快施工進度。基于BIM的信息化管理，還可以在“3DˉBIM”模型的基礎(chǔ)上引入進度和資源維度，建立“5DˉBIM”模型，對質(zhì)量、進度、成本實現(xiàn)動態(tài)管理。

4 BIM+新興技術(shù)在裝配式建筑智慧工地中的應(yīng)用

4.1 BIM+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在裝配式建筑智慧工地中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是通過二維碼識讀設(shè)備、無線頻射（RFID）裝置、紅外感應(yīng)器和激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、監(jiān)控、跟蹤、定位和管理的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以其自身優(yōu)勢，在智慧工地建設(shè)中的運用也是舉足輕重的。首先，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的智能采集，便于后期相關(guān)人員進行數(shù)據(jù)分析；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以進一步劃分權(quán)責，提高施工效率；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以跟蹤每個工作的具體過程，一旦出現(xiàn)問題時也能第一時間通過物聯(lián)網(wǎng)找到問題在，并追究到個人，提高工作人員的工作質(zhì)量和效率，為工程質(zhì)量的提升打下良好的基礎(chǔ)；通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加強施工溝通，提升施工監(jiān)督與施工指導(dǎo)質(zhì)量；通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，參與到建筑工程的各個部門可以通過物聯(lián)網(wǎng)，第一時間掌握工程施工具體情況，并根據(jù)自身情況，對工程建設(shè)提出相應(yīng)的建議，確保工程施工可以盡可能滿足多方需求。

在裝配式建筑建設(shè)過程中，可以運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，如運用BIM技術(shù)結(jié)合RFID技術(shù)，可追溯預(yù)制構(gòu)件，協(xié)助工地管理，在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)過程中在構(gòu)件中安裝嵌入式RFID芯片，在里面存儲相關(guān)構(gòu)件信息，運輸人員和驗收人員可直接讀取并記錄構(gòu)件信息到建筑信息管理系統(tǒng)，進行電子信息的自動對照，通過芯片及信息管理系統(tǒng)，可追蹤構(gòu)件出廠、運輸、入場堆放及安裝信息，以此降低以往人工驗收及物流模式下容易出現(xiàn)的構(gòu)件堆放位置易錯亂、驗收數(shù)量有誤差、出庫記錄不清晰等問題的發(fā)生，節(jié)省管理的時間和成本，提高施工現(xiàn)場的管理水平；也可運用此技術(shù)加強對材料資源采購及消耗的費用控制，對資源成本實行精細化管理，實現(xiàn)動態(tài)成本控制；還可應(yīng)用于人員管理方面，建立實名制管理系統(tǒng)，運用IC卡識別、指紋識別、智能安全帽定位等加強對施工現(xiàn)場人員的管理。運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，還可以對施工現(xiàn)場進行實時監(jiān)控，通過手機、電腦、傳感器等終端設(shè)備接收現(xiàn)場監(jiān)控圖像，收集和分析施工現(xiàn)場的監(jiān)測數(shù)據(jù)，繼而對施工現(xiàn)場進行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，實現(xiàn)高效管理。

4.2 BIM+VR技術(shù)在裝配式建筑智慧工地中的應(yīng)用

VR是指虛擬現(xiàn)實技術(shù)，是一項運用計算機進行三維模擬，使用戶在感官上身臨其境的技術(shù)。VR作為一項新型技術(shù)，運用還不夠廣泛，在工程領(lǐng)域中目前一般應(yīng)用于裝飾裝修漫游、場地漫游等展示項目，在進行市場宣傳、銷售策劃等方面應(yīng)用良好，確定了VR技術(shù)與BIM技術(shù)協(xié)同發(fā)展的重要方向，但在裝配式建筑市場還運用較少[8]。

目前裝配式建筑尚未普及開來，傳統(tǒng)建筑施工人員可能不熟悉裝配式建筑的工作流程及工藝技術(shù)，可利用VR技術(shù)也就是虛擬現(xiàn)實技術(shù)多感知性、存在感、交互性、自主性的特征，對施工工作人員進行工藝培訓(xùn)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)比傳統(tǒng)視頻教學(xué)有著更優(yōu)越的視覺感官，能更加真實的模擬出施工現(xiàn)場環(huán)境，讓施工工作人員身臨其境，比起二維模式的平面展現(xiàn)，這種三維展示能更好的展現(xiàn)出工藝的操作要點，便于施工工作人員對其進行更加清晰的觀察，擁有更詳盡的認識。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能給人更強烈的感官觸動及記憶刺激，有助于形成良好的培訓(xùn)效果，也可以幫助施工人員更直觀的理解施工工藝與施工方案。不止裝配式建筑的安裝操作流程，VR技術(shù)也可以應(yīng)用于其他工藝如鋼筋節(jié)點綁扎、模板安裝等工藝的培訓(xùn)，相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員對于施工操作班組的技術(shù)交底，以及施工人員和管理人員的安全教育工作，提高施工中的安全防范意識，有利于加強工程的安全管理和質(zhì)量管理。

4.3 BIM+激光定位技術(shù)在裝配式建筑智慧工地中的應(yīng)用

基于BIM技術(shù)的同時，可以利用激光掃描定位技術(shù)對建造活動進行跟蹤以及進行建筑尺寸精細化質(zhì)量控制。對于裝配式構(gòu)件進行激光掃描，獲得被測構(gòu)件的點云數(shù)據(jù)，再與建筑信息管理系統(tǒng)中所保存的構(gòu)件信息進行比對，計算不同節(jié)點的構(gòu)件是否有誤差，最后再將檢測數(shù)據(jù)上傳管理平臺。利用激光定位技術(shù)可以對構(gòu)件進行精細化的質(zhì)量管理，控制構(gòu)件誤差，同時也可用于構(gòu)件安裝位置的控制，在塔吊吊裝裝配式構(gòu)件時進行安裝節(jié)點的監(jiān)測，通過與BIM平臺中信息的比對，確定構(gòu)件安裝位置，使構(gòu)件更準確的落在安裝位置，有利于施工進度的控制。

5 結(jié)語

本文闡述了BIM技術(shù)在裝配式建筑各階段的應(yīng)用，以及基于BIM采取新興技術(shù)在裝配式建筑建設(shè)中的應(yīng)用。借助BIM、VR、RFID、物聯(lián)網(wǎng)、激光定位等技術(shù)，可以有效地提高裝配式建筑的設(shè)計、生產(chǎn)和施工水平，有利于裝配式建筑工地進行精細化的成本、質(zhì)量、進度控制，為裝配式建筑的建設(shè)提供有效的智能管理方案。