陳 燕

上海建工集團(tuán)工程研究總院 上海 201114

1 預(yù)制構(gòu)件全過(guò)程管理平臺(tái)概念

預(yù)制構(gòu)件全過(guò)程管理平臺(tái)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(cāng)儲(chǔ)庫(kù)存含量、運(yùn)輸實(shí)時(shí)信息、安裝模擬情況等以現(xiàn)場(chǎng)報(bào)道等方式來(lái)完成工作流程管理的一種信息化平臺(tái)。該信息化管理平臺(tái)基于BIM技術(shù)實(shí)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(xiàng)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(jī)場(chǎng)快速路段，全長(zhǎng)約13.85 km。

2.1 項(xiàng)目周邊現(xiàn)狀及施工難點(diǎn)

龍東大道改建前整體道路呈50～90 m寬度用地控制，車(chē)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?yàn)?座，其橋梁跨徑大多不能滿(mǎn)足航道、水務(wù)等部門(mén)的規(guī)劃河道藍(lán)線(xiàn)要求。本次工程對(duì)現(xiàn)有的地面橋梁進(jìn)行拆除，并拔除老橋樁基，進(jìn)行新建。而新建時(shí)道路無(wú)法實(shí)現(xiàn)停運(yùn)，須與施工同步進(jìn)行。因此在施工期間，大型設(shè)備無(wú)法全線(xiàn)入場(chǎng)，構(gòu)件運(yùn)輸需要在道路交通低峰期進(jìn)行。工程所在地域水文、地貌、土質(zhì)較為復(fù)雜，項(xiàng)目實(shí)施中存在4個(gè)問(wèn)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(chē)流量大，項(xiàng)目實(shí)施中的交通組織壓力大。

2）環(huán)境保護(hù)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(duì)環(huán)境保護(hù)要求程度較高。

3）施工難度大。在實(shí)施過(guò)程中，危險(xiǎn)性環(huán)境較為集中，技術(shù)難點(diǎn)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(wú)法全線(xiàn)進(jìn)場(chǎng)，工期緊迫。

2.2 結(jié)合信息化平臺(tái)的施工對(duì)策

在上海龍東大道改建項(xiàng)目中，施工單位啟用BIM預(yù)制構(gòu)件信息關(guān)聯(lián)平臺(tái)，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(chǎng)實(shí)際操作上，該項(xiàng)目比傳統(tǒng)澆筑方式節(jié)約了40%工期、50%勞動(dòng)力需求、60%場(chǎng)地需求及90%的現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑量，在工期上沒(méi)有延誤，并且提前完成了工程。可以說(shuō)，預(yù)制構(gòu)件全過(guò)程管理平臺(tái)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(wèn)題。

在解決交通組織問(wèn)題上，通過(guò)采用預(yù)制構(gòu)件全過(guò)程管理平臺(tái)中的安裝管理功能，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)龍東大道一線(xiàn)的交通情況，匯總一天交通情況表，并將詳細(xì)的構(gòu)件輸運(yùn)時(shí)間點(diǎn)和準(zhǔn)確的行車(chē)方向提供給運(yùn)輸隊(duì)伍，從而避免了因交通壓力導(dǎo)致的構(gòu)件運(yùn)輸急、堵等問(wèn)題。

工程構(gòu)件生產(chǎn)工廠(chǎng)的庫(kù)存量、生產(chǎn)效率是影響施工的因素之一。項(xiàng)目采取現(xiàn)場(chǎng)勘查測(cè)量，再計(jì)算匯總所需預(yù)制構(gòu)件的大小，因此構(gòu)件無(wú)法一次性全部提前預(yù)訂到位。為解決這一問(wèn)題，通過(guò)平臺(tái)的倉(cāng)儲(chǔ)管理功能，現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)計(jì)算完畢后直接下單，并在平臺(tái)中直接找到相對(duì)應(yīng)的工廠(chǎng)，訪(fǎng)問(wèn)其倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)存量，迅速訂貨，從而解決了構(gòu)件生產(chǎn)效率等方面的問(wèn)題。

3 預(yù)制構(gòu)件全過(guò)程管理平臺(tái)的功能

預(yù)制構(gòu)件全過(guò)程管理平臺(tái)依托BIM，通過(guò)采用信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件從原料供應(yīng)、構(gòu)件制作、構(gòu)件運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)吊裝，到連接灌漿等全過(guò)程“模塊化”的高效管理。平臺(tái)總體分為構(gòu)件總覽、訂單管理、安裝管理、倉(cāng)儲(chǔ)管理這4個(gè)模塊。龍東大道相關(guān)一些路段、橋梁的結(jié)構(gòu)，通過(guò)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(tái)上全方位地顯示，供施工單位參照。構(gòu)件的契合度可以達(dá)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(guò)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(jìn)行生產(chǎn)化信息關(guān)聯(lián)?？蛻?hù)通過(guò)編號(hào)、構(gòu)件名稱(chēng)、構(gòu)件類(lèi)型、生產(chǎn)廠(chǎng)家、下單時(shí)間等任意關(guān)鍵詞，即可在總覽中查詢(xún)到相關(guān)信息。同時(shí)，客戶(hù)可通過(guò)查詢(xún)構(gòu)件總覽圖（圖1），獲取構(gòu)件狀態(tài)統(tǒng)計(jì)圖（狀態(tài)顯示可通過(guò)顏色來(lái)區(qū)分，包括未生產(chǎn)、生產(chǎn)中、倉(cāng)儲(chǔ)、在運(yùn)輸、在堆場(chǎng)、在施工、已施工等）、構(gòu)件過(guò)程追蹤、構(gòu)件跟蹤詳情等多個(gè)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(shí)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(wèn)題，施工單位可通過(guò)查看編號(hào)、名稱(chēng)、類(lèi)型、生產(chǎn)廠(chǎng)家及當(dāng)前狀態(tài)、驗(yàn)收情況、施工情況等信息，即可在多流程中查詢(xún)?cè)蛩?，真正做到信息化全過(guò)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(guò)圖表對(duì)預(yù)制構(gòu)件項(xiàng)目進(jìn)行形象地管理，進(jìn)而提高預(yù)制構(gòu)件項(xiàng)目管理水平。平臺(tái)可使各個(gè)項(xiàng)目處于同一系統(tǒng)中，并能實(shí)現(xiàn)各個(gè)項(xiàng)目實(shí)施的相關(guān)信息查詢(xún)，以達(dá)到項(xiàng)目實(shí)施的便捷性導(dǎo)向，并為后期的預(yù)制構(gòu)件項(xiàng)目智能化分析管理奠定基礎(chǔ)。

圖2 訂單管理模塊

同時(shí)通過(guò)該項(xiàng)目管理，可以將各個(gè)項(xiàng)目、各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行關(guān)聯(lián)，在后期可以通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘的方法進(jìn)行智能分析。在訂單管理系統(tǒng)中，通過(guò)將訂單做成統(tǒng)計(jì)表，并對(duì)統(tǒng)計(jì)表的序號(hào)、編號(hào)、工程名稱(chēng)、類(lèi)別、生產(chǎn)廠(chǎng)家以及時(shí)間等都作出統(tǒng)計(jì)性匯總，后期可根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施的情況，自動(dòng)進(jìn)行訂單統(tǒng)計(jì)更新。為了更直觀(guān)地查看出訂單主體數(shù)據(jù)內(nèi)容，可根據(jù)訂單統(tǒng)計(jì)表和工廠(chǎng)訂單統(tǒng)計(jì)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(chǎng)商交叉下單而出現(xiàn)的混亂問(wèn)題。平臺(tái)訂單管理系統(tǒng)將生產(chǎn)進(jìn)度和施工進(jìn)度進(jìn)行銜接，下單者和用單者能夠通過(guò)平臺(tái)清晰地看到彼此工程的進(jìn)度，科學(xué)分配下單任務(wù)，將工程實(shí)施和用料高效有機(jī)地結(jié)合在一起，互創(chuàng)共贏的局面。

3.3 倉(cāng)儲(chǔ)管理

平臺(tái)搭建的倉(cāng)儲(chǔ)管理模塊（圖3）能科學(xué)地運(yùn)用信息化、快捷化等倉(cāng)儲(chǔ)優(yōu)勢(shì)。一個(gè)工廠(chǎng)的產(chǎn)量大小和工程倉(cāng)儲(chǔ)容量的大小是成正比的。在21世紀(jì)初，衡量一家工廠(chǎng)是否具有實(shí)力，關(guān)鍵是看工廠(chǎng)的規(guī)模大小，而倉(cāng)儲(chǔ)大小也是一家工廠(chǎng)實(shí)力是否雄厚的主要判斷依據(jù)。平臺(tái)通過(guò)精細(xì)化方法對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行管理，各類(lèi)工程的倉(cāng)儲(chǔ)容納量、倉(cāng)儲(chǔ)周期、產(chǎn)品出廠(chǎng)順序都在倉(cāng)儲(chǔ)管理中明確標(biāo)識(shí)，施工單位可根據(jù)需求量的大小和施工進(jìn)度的緩急在倉(cāng)儲(chǔ)管理模塊進(jìn)行對(duì)口查找。平臺(tái)倉(cāng)儲(chǔ)按照區(qū)域、行、列進(jìn)行分類(lèi)，同時(shí)將不同廠(chǎng)家生產(chǎn)進(jìn)度與不同工區(qū)施工進(jìn)度進(jìn)行科學(xué)分析、合理分配，盡可能實(shí)現(xiàn)零倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)存管理。同時(shí)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行唯一碼記錄?？蛻?hù)可通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)預(yù)制構(gòu)件倉(cāng)儲(chǔ)進(jìn)行查詢(xún)及進(jìn)出庫(kù)操作，并通過(guò)唯一碼對(duì)預(yù)制構(gòu)件倉(cāng)儲(chǔ)進(jìn)行查詢(xún)，掃描唯一碼對(duì)構(gòu)件進(jìn)出庫(kù)進(jìn)行操作，以便管理人員隨時(shí)了解倉(cāng)儲(chǔ)情況，方便構(gòu)件調(diào)度。因此倉(cāng)儲(chǔ)管理功能形象化地對(duì)預(yù)制構(gòu)件倉(cāng)儲(chǔ)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，讓倉(cāng)儲(chǔ)融入信息化進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)用料有渠道、訂單有保障。

圖3 倉(cāng)儲(chǔ)管理模塊

3.4 安裝管理

采用BIM技術(shù)對(duì)工程施工進(jìn)度進(jìn)行形象化管理，通過(guò)使用BIM模型，按照不同顏色來(lái)區(qū)分施工進(jìn)度，如未生產(chǎn)、未進(jìn)場(chǎng)、已進(jìn)場(chǎng)、未安裝、正在安裝、已安裝等狀態(tài)，來(lái)形象化展示施工過(guò)程。該模式可以直觀(guān)、便捷地對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行管理，通過(guò)BIM模型將預(yù)制構(gòu)件安裝的質(zhì)量信息與模型中各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行逐個(gè)綁定，因此客戶(hù)在操作模型中可以直觀(guān)、方便地查看構(gòu)件的安裝質(zhì)量信息。BIM進(jìn)度管理通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將施工信息與生產(chǎn)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以便對(duì)預(yù)制構(gòu)件信息進(jìn)行全方位查詢(xún)、分析，同時(shí)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(guò)程中的各種信息，以及施工過(guò)程中的施工時(shí)間、施工吊機(jī)、施工質(zhì)量等信息。平臺(tái)為了讓供求雙方能夠第一時(shí)間得到安裝的相關(guān)信息數(shù)據(jù)，開(kāi)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(chǎng)商極為關(guān)注的事件。而對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)工期緊張、堆場(chǎng)面積有限的項(xiàng)目，安裝、堆場(chǎng)、運(yùn)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(tái)安裝管理系統(tǒng)采取BIM技術(shù)對(duì)工程施工進(jìn)度進(jìn)行形象化管理和顯示，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)信息導(dǎo)入，讓施工單位、廠(chǎng)商能夠第一時(shí)間了解供需關(guān)系，將工程構(gòu)件需求做到前面，以達(dá)到安全高效的目的。同時(shí)將構(gòu)件運(yùn)輸路線(xiàn)推送給運(yùn)輸人員，使運(yùn)輸人員能夠針對(duì)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(guò)程管理平臺(tái)的運(yùn)作流程，通過(guò)構(gòu)件總覽近況進(jìn)行全方面分析統(tǒng)計(jì)，通過(guò)訂單管理進(jìn)行構(gòu)件唯一性編號(hào)，避免產(chǎn)品的混雜，再通過(guò)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可視化高效拿貨用貨，最后通過(guò)安裝管理完成工程。平臺(tái)通過(guò)智能＋信息，讓工程更高效、更安全。

應(yīng)用表明，通過(guò)引入物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)的落地，同時(shí)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化等方式實(shí)現(xiàn)建造管理的升級(jí)，雙管齊下，可以將BIM與建造管理過(guò)程有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)真正意義上的信息化管理，即工廠(chǎng)化制作、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)、機(jī)械化施工、信息化管理。

4 存在的難點(diǎn)與不足

1）預(yù)制構(gòu)件全過(guò)程管理平臺(tái)無(wú)法做到靈活性、智能化。平臺(tái)將多類(lèi)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(wú)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(gè)別出現(xiàn)錯(cuò)誤偏差。平臺(tái)在定位信息、BIM快速處理數(shù)據(jù)上依舊有很大的進(jìn)步空間，并且在個(gè)別山區(qū)施工現(xiàn)場(chǎng)，因?yàn)樾盘?hào)受限，導(dǎo)致平臺(tái)運(yùn)行出現(xiàn)滯后情況，給施工隊(duì)帶來(lái)較大的困擾。平臺(tái)的靈活度依舊不高，需要后期不斷地開(kāi)發(fā)和改進(jìn)，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(wèn)題。項(xiàng)目全線(xiàn)約14 km，場(chǎng)地跨度過(guò)大，各場(chǎng)地的硬件設(shè)施布置均存在較大偏差，因信號(hào)和相關(guān)環(huán)境影響，軟硬件的靈敏度問(wèn)題會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，因此軟硬件的可靠性問(wèn)題依舊是一個(gè)難點(diǎn)。

3）創(chuàng)新和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系問(wèn)題。預(yù)制構(gòu)件全過(guò)程管理平臺(tái)在創(chuàng)新和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系問(wèn)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(wèn)題之一，而平臺(tái)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(chǎng)商導(dǎo)入，質(zhì)量問(wèn)題和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系問(wèn)題得不到第三方的把關(guān)和質(zhì)檢，無(wú)法真正知道構(gòu)件相關(guān)質(zhì)量信息。

5 結(jié)語(yǔ)

預(yù)制構(gòu)件全過(guò)程管理平臺(tái)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(xiàng)施工工程帶來(lái)較好的工程信息管理。預(yù)制構(gòu)件全過(guò)程管理平臺(tái)的應(yīng)用，在一定程度上促進(jìn)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(tái)是新時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)。預(yù)制構(gòu)件全過(guò)程管理平臺(tái)也將成為工程信息化發(fā)展的標(biāo)志性產(chǎn)物。