王晶瑩

(黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150025)

BIM是將三維模型作為呈現(xiàn)主體，將工程項目的生命周期中的參與人員、施工階段及環(huán)節(jié)的信息資源整合起來的項目設(shè)計手段，能夠有效實現(xiàn)項目信息的傳播與共享，而在特征層面，BIM能夠幫助項目負責(zé)人統(tǒng)籌施工環(huán)節(jié)，分析和模擬項目在環(huán)境、能耗、經(jīng)濟、安全層面的問題，以此為項目工程提供決策依據(jù)，現(xiàn)作如下分析。

1 BIM技術(shù)特點

1.1 可視化

BIM的構(gòu)建原理及呈現(xiàn)方式，決定了其可視化特征。設(shè)計人員通過模型展示，能夠清晰地探查到不同階段的施工成果及設(shè)計進程，使施工設(shè)計更加便捷、易于理解。在傳統(tǒng)的設(shè)計體系下，項目人員通常采用圖紙展示的方式，呈現(xiàn)項目信息，不同的符號和線條都擁有較強的專業(yè)性特點，施工負責(zé)人及項目投資人很難直觀地探索建筑圖紙中的數(shù)據(jù)信息，難以形成富有實效的溝通及交流體系[1]。但BIM的興起與發(fā)展，能夠幫助設(shè)計人員通過構(gòu)建數(shù)字模型、三維模型的方式，將項目不同的施工周期、施工進程，全面而有效地呈現(xiàn)出來，使項目負責(zé)人更好地了解當前的施工進程。

1.2 協(xié)調(diào)性

為推進工程項目的施工進程，破解施工中所存在的問題，提升項目工程的協(xié)調(diào)性與實效性。BIM通常被應(yīng)用在協(xié)同管理層面，幫助設(shè)計單位與施工單位更好地明確彼此的職責(zé)，清楚施工建設(shè)中所存在的問題，提升兩者間的協(xié)同交流能力。而在BIM技術(shù)具體的應(yīng)用層面，建筑施工企業(yè)需要在問題出現(xiàn)后，協(xié)調(diào)各專業(yè)人員與施工人員的關(guān)系，探析問題的形成機理，確定相應(yīng)的問題解決路徑及策略[2]。但如果在協(xié)同管理中出現(xiàn)問題，將導(dǎo)致各設(shè)計單位或施工單位存在溝通偏差，致使問題難以得到解決，甚至影響其他施工環(huán)節(jié)及設(shè)計環(huán)節(jié)的順利開展?，F(xiàn)階段，BIM的協(xié)調(diào)性已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在協(xié)調(diào)管理及問題分析層面，能夠有效地幫助施工企業(yè)破解各類施工問題，提升施工質(zhì)量。協(xié)同性主要指信息的及時共享及需求的有效獲取，使不同參與方在施工過程中發(fā)揮出最大的功能與作用。

1.3 模擬性

模擬性并非模擬項目設(shè)計中的建筑模型，還需要根據(jù)真實世界的地理環(huán)境、影響因素、施工要素對模型進行仿真模擬。通常來講，在項目設(shè)計階段，企業(yè)通常會進行一系列的模擬實驗，譬如日照模擬、疏散模擬、技能模擬及熱能傳導(dǎo)仿真等。而在施工和招標階段，還需要進行四維模擬。所謂的四維模擬是在三維基礎(chǔ)上，加入時間參數(shù)，使模型呈現(xiàn)出在真實環(huán)境中所擁有的特征和特點進而根據(jù)施工模擬結(jié)果[3]，設(shè)計施工內(nèi)容、項目計劃及施工管理等內(nèi)容。與此同時，建筑企業(yè)還可以構(gòu)建五維模型，即在四維模擬的基礎(chǔ)上，添加造價要素，從而幫助設(shè)計人員，實現(xiàn)運營管理與成本控制等目標。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用于裝配式構(gòu)件的技術(shù)指標

2.1 CAM系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

BIM技術(shù)應(yīng)用裝配式構(gòu)件，主要是通過BIM平臺生成可視化的模型。精算后裝配式構(gòu)件的參數(shù)化指標清晰可見，可以直接對接工廠出品裝配式構(gòu)件。在建筑工程項目中，BIM技術(shù)已經(jīng)拓寬了對接CAM工廠生產(chǎn)系統(tǒng)的技術(shù)路徑，同時與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，生成了基于施工現(xiàn)場的信息化管理中心。工程師在設(shè)計裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的過程中，對CAM數(shù)據(jù)庫進行原材料篩選，也就更容易找到匹配度較高的生產(chǎn)材料。

2.2 模型搭建系統(tǒng)模板

裝配式建筑BIM模型的搭建過程，可以用動畫場景設(shè)計。在人挖樁基礎(chǔ)、現(xiàn)澆承臺、擋土墻與基坑砌筑、地梁澆筑、基礎(chǔ)回填與架空層板澆筑、預(yù)制梁與現(xiàn)澆梁支撐放置、預(yù)制墻吊裝和預(yù)制墻固定等施工環(huán)節(jié)中，可以提前預(yù)設(shè)模型數(shù)據(jù)庫，用于存儲不同類型的裝配式構(gòu)件模板[4]。后期使用過程中，直接調(diào)動模板數(shù)據(jù)庫，置于主控單元即可生成完整的施工流程圖。

2.3 預(yù)制構(gòu)件加工生產(chǎn)

預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)必須符合前期設(shè)計的模板要求，尤其構(gòu)件尺寸參數(shù)和類型必須嚴格遵循施工項目排版要求，必要時配上文字說明和參考線段。預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)使用BIM模型，可綜合“BIM+MES+CAM”技術(shù)進行協(xié)同設(shè)計，從而實現(xiàn)從設(shè)計稿件到工廠自動化生產(chǎn)的流水線作業(yè)。尤其生產(chǎn)鋼筋和加工構(gòu)件的過程中，可以進一步開放二維碼技術(shù)、RFID芯片等輔助功能，對裝配式構(gòu)件進行加工生產(chǎn)，增強構(gòu)件結(jié)構(gòu)的辨識度和管理條件。MES作為裝配式構(gòu)件的制造廠商執(zhí)行系統(tǒng)，具有強大的生產(chǎn)技術(shù)監(jiān)控管理功能，所以可以準確對接生產(chǎn)流程，一步到位給出BIM方案大量構(gòu)件產(chǎn)品。

2.4 施工現(xiàn)場可視化

BIM技術(shù)在施工現(xiàn)場的應(yīng)用中，可以結(jié)合“BIM+物聯(lián)網(wǎng)+GPS”技術(shù)綜合運用，從而對裝配式構(gòu)件的生產(chǎn)、運輸、堆放、吊裝實現(xiàn)全程可視化管理。RFID射頻識別裝置、紅外感應(yīng)器、GPS全球定位系統(tǒng)等裝置，聚合形成了一個龐大的施工現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。自動完成對施工現(xiàn)場內(nèi)建筑物構(gòu)件的使用情況數(shù)據(jù)調(diào)集，并對現(xiàn)場信息實時管理，也就最大限度地降低了建造誤差，也必然在很大程度上提高了生產(chǎn)率。

3 基于BIM技術(shù)下裝配式構(gòu)件的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

3.1 “5G+BIM”應(yīng)用全覆蓋

5G技術(shù)具有高速率、廣連接、低時延的三大特性，在杭州蕭山國際機場三期項目中使用“5G+BIM”技術(shù)，從塔機安全、現(xiàn)場作業(yè)安全、人員安全等方面形成了全程全時段監(jiān)控，對64萬m2的施工現(xiàn)場實現(xiàn)了全程保護。在防疫期間，“5G+AI”系統(tǒng)同時聯(lián)通了施工人員檢測，所以監(jiān)控數(shù)據(jù)范圍更廣?？梢哉J為“5G+BIM”的系統(tǒng)優(yōu)化升級，進一步拓寬了施工組織規(guī)劃、前期設(shè)計、中期施工、后續(xù)運維等多方面的全產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)用推廣。中建三局華東公司承建蕭山國際機場三期項目中，建筑構(gòu)件在分配到施工人員手中后，移動終端設(shè)備實際上追蹤了構(gòu)件應(yīng)用全過程，可以實時投放在5G網(wǎng)絡(luò)屏幕之上，所以無論施工現(xiàn)場環(huán)境多么復(fù)雜，都能夠協(xié)調(diào)建筑構(gòu)件完成統(tǒng)一的信息化管理，對于裝配式構(gòu)件的系統(tǒng)優(yōu)化具有支持作用。

3.2 “3D +BIM”微縮模型

建筑構(gòu)件生產(chǎn)加工，很大程度上受限于加工部件的復(fù)雜程度。數(shù)控工廠加工部件越為復(fù)雜，后續(xù)產(chǎn)生的間接建造成本越高，無形中增加了工程項目預(yù)算負擔。尤其一些使用頻率很低的施工構(gòu)件并非消耗品，根本無需大批量生產(chǎn)。而在3D打印技術(shù)出現(xiàn)后，結(jié)合BIM技術(shù)的針對性生產(chǎn)計劃得以實現(xiàn)。計算機操控3D打印系統(tǒng)，聯(lián)網(wǎng)BIM主控平臺，對極為復(fù)雜的構(gòu)件進行直接現(xiàn)場打印。既可以最大限度地縮短生產(chǎn)周期縮，同時也降低了裝配式構(gòu)件的生產(chǎn)成本。與此同時，對于很多復(fù)雜的異型構(gòu)件來說，3D打印幾乎沒有廢品，所以精度更高也是3D打印的技術(shù)優(yōu)勢。與此同時，3D打印實際上完成了BIM微縮模型呈現(xiàn)。雖然BIM可以直接生成三維視頻，但是施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，多人360°全視角觀察建筑模型結(jié)構(gòu)的條件不足。而3D打印直接生成的微縮模型，展示空間更為自由且便于攜帶，所以更適合在施工現(xiàn)場大范圍使用，無疑是裝配式構(gòu)件BIM系統(tǒng)的重要優(yōu)化方向。

3.3 “BIM+云計算”廣聯(lián)云服務(wù)

BIM與云計算的集成應(yīng)用，是廣聯(lián)云服務(wù)革命性的技術(shù)升級。利用云計算將BIM的終端應(yīng)用升級為BIM云服務(wù)，實際上增強了裝配式構(gòu)件在施工環(huán)節(jié)中的應(yīng)用控制。上海浦江大型PC保障房項目中，BIM云服務(wù)擴大物聯(lián)網(wǎng)終端集成的應(yīng)用范圍，運用BIM技術(shù)對建造信息管理平臺進行優(yōu)化，對施工現(xiàn)場所有構(gòu)件完成了統(tǒng)一編碼，再使用射頻識別技術(shù)動態(tài)管理預(yù)制構(gòu)件，構(gòu)件信息均可在云端服務(wù)平臺瀏覽。而這樣的嘗試也開啟了BIM技術(shù)在預(yù)制混凝土裝配式建筑的設(shè)計、生產(chǎn)、施工全過程管理的云端服務(wù)升級。

在天津高銀金融117大廈工程項目中，設(shè)計團隊在應(yīng)用BIM設(shè)計初期，便將裝配式構(gòu)件的所有信息上傳到云端服務(wù)平臺。BIM系統(tǒng)云建設(shè)方案的運用，幫助該項目存儲了上萬份工程文件而且對接了十余個工程單位，只要獲得工程環(huán)節(jié)密碼，便可登錄BIM云服務(wù)平臺下載初期設(shè)計資料，也就順理成章的調(diào)配到各環(huán)節(jié)施工團隊并完成了協(xié)同作業(yè)。項目部將BIM信息及工程文檔同步保存至云端，并通過精細的權(quán)限控制及多種協(xié)作功能，滿足了項目各專業(yè)、全過程海量數(shù)據(jù)的存儲、多用戶同時訪問及協(xié)同的需求，確保了工程文檔能夠快速、安全、便捷、受控地在團隊中流通和共享，全面提高了裝配式構(gòu)件云端服務(wù)的應(yīng)用效果。

4 結(jié) 語

綜上所述，BIM技術(shù)具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性等特點，在進一步優(yōu)化設(shè)計裝配式構(gòu)件的BIM系統(tǒng)時，需要首先確定其中的關(guān)鍵技術(shù)指標，CAM系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，模型搭建系統(tǒng)模板，預(yù)制構(gòu)件加工生產(chǎn)，施工現(xiàn)場可視化等方面，均可作為BIM系統(tǒng)升級的優(yōu)化方向。與此同時，“5G+BIM”應(yīng)用全覆蓋、“3D +BIM”微縮模型以及“BIM+云計算”廣聯(lián)云服務(wù)，對于優(yōu)化裝配式構(gòu)件BIM系統(tǒng)具有支持作用。