范 香 杜金陽 楊麗琪

（1.西南財經大學天府學院，四川 綿陽 621000；2.圣弘建設股份有限公司，四川 成都 61000；3.四川海辰建筑設計有限公司，四川 綿陽 621000）

隨著建筑行業(yè)工業(yè)化、現代化及可持續(xù)發(fā)展的需要，國家大力提倡建筑減排與綠色建筑，全面推進人工智能、大數據、BIM技術等信息化技術與建筑融合，建筑產業(yè)建造方式面臨著從勞動密集型轉向技術密集型轉變。國家“十三五”規(guī)劃綱要指出，未來建筑產業(yè)將大力發(fā)展新型建造方式，大力推廣裝配式建筑，減少建筑垃圾和揚塵污染，縮短建造工期，提升工程質量，力爭用10年左右時間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%，積極推動裝配式混凝土結構和鋼結構建筑的發(fā)展，在具備條件的地區(qū)倡導發(fā)展現代木結構建筑。與傳統(tǒng)現澆建筑相比，裝配式建筑具有環(huán)保節(jié)能、綠色施工、節(jié)約勞動力、建造速度快等優(yōu)點，能最大限度地滿足“四節(jié)一環(huán)?！钡囊骩1]。在實際工程中，裝配式建筑從設計、構件生產到施工與普通現澆建筑差異性較大。目前我國裝配式建筑設計規(guī)范、圖集、標準不夠完善，設計過程與生產過程、施工過程嚴重脫節(jié)，許多設計人員按照現澆建筑設計，后期通過生產廠家再次進行深化設計，甚至導致構件生產、安裝環(huán)節(jié)出現尺寸不符合，管線碰撞問題嚴重，最終影響裝配式建筑施工階段及后期運營的使用。因此，如何做好設計、生產、采購與施工之間的關系，使各階段、各參與方之間信息暢通，成為解決裝配式建筑過程中數字化管理的關鍵。

近年來，國內外建筑行業(yè)BIM相關技術和方法推廣已取得一定成果，建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)概念的出現與發(fā)展，為裝配式建筑設計、生產、采購、施工及運維等階段共享工程信息提供了技術平臺，更好地實現了信息的收集、傳遞與反饋，對裝配式建筑全生命周期管理起到了有益的推動作用。本文基于數字BIM技術，結合當前“云計算”“云平臺”“物聯網”等信息化手段，在裝配式建筑全壽命周期中建立面向對象的數據、信息模型，實現多專業(yè)在設計-生產-施工-運營維護階段實時處理及管理數據，這對整個裝配式建筑全壽命周期的管理有著重大應用價值。

1 數字建筑的核心理念

數字建筑是以數字化集成、仿真、分析、控制手段為依托，結合BIM、VR、AR、云技術、大數據、物聯網等技術，通過建立虛實的建筑信息模型，實現建筑設計、生產、施工、運營維護等各過程的數字化、在線化和智能化，其中數字化是數字建筑的基礎。本文利用數字BIM技術將裝配式建筑結構與建模，構建與實體映射的數字化模型，實現建筑本體、全過程、全要素、參與各方主體的三方面的數字化，見圖1。將各種數字信息傳到裝配式建筑數據云平臺，簡稱云平臺，使裝配式建筑全壽命周期的各參與主體共享、管理建筑信息，有效地提高裝配式建筑設計、生產及施工的效率，促進裝配式建筑這一新型建筑形式更好、更快地推廣。

圖1 裝配式建筑全壽命周期建筑本體、全過程、各參與方數字化模型

2 “BIM+云技術”在裝配式建筑全壽命周期中的數字化應用

裝配式建筑全壽命周期數字化研究關鍵是實現設計、生產、采購、施工、運維的一體化。在裝配式建筑中基于BIM數據模型，可以從進度、資源配置、現場安全管理等方面，實現各參與主體的數字化、信息化、協同化管理。

2.1 業(yè)主決策、監(jiān)管數字化

根據ISO19650標準，BIM技術應用的目標是實現項目全壽命周期的信息共享和全員參與，在這過程中最大的受益方是業(yè)主，如業(yè)主可以將工程項目發(fā)放給工程項目管理總承包，簡稱EPC管理，實現EPC管理模式下BIM技術在裝配式建筑全壽命周期中的信息化管理。在決策階段，利用無人機拍攝現有的地形、地貌狀況，利用BIM建模軟件在將設計理念表達在實景三維模型，完成基地分析、空間規(guī)劃、歷程規(guī)劃等初期工作。通過BIM其他軟件完成項目的投資估算、提前將設計可視化仿真模擬，這對業(yè)主投資決策及后期監(jiān)管提供了一定的參考依據。

2.2 協同設計數字化、標準化、精細化

裝配式建筑的設計包括深化設計和正向設計兩種。深化設計是設計院按照普通建筑設計生成圖紙，由生產廠家將BIM技術融入二次設計中，通過Revit建立構件模型圖，設計人員將新的設計模型圖導入計算機中，充分考慮預制構件的尺寸、形狀、大小以及預埋地連接處設計參數等以減少誤差進行的拆分設計。由于受軟件、人員素質等原因，目前國內許多實際工程采用深化設計。而基于BIM技術的三維正向設計，在設計階段，設計人員首先將擬建裝配式的樓棟、戶型、功能分區(qū)、構件、部品、工藝、工序進行數字化拆分解構，如圖2建筑數字化解構過程。其次建筑設計、結構、水電等各專業(yè)利用BIM技術構建與實體映射的數字化模型，形成不同專業(yè)的協同模型，各專業(yè)利用模型提資，進行虛擬建造、碰撞及運維，并及時自由的重構與搭配實現方案優(yōu)化。出圖時將每個標準BIM構件編號，并不斷增加BIM虛擬構件的數量、種類和規(guī)格，逐步構建標準化預制構件庫。此過程中的所有信息均傳上“云平臺”儲備，項目參與方后期可通過GPS、北斗、IOT終端、手機端等設備查閱、調配和使用構件庫的信息。

圖2 建筑數字化解構過程

由圖2可以看出，裝配式建筑采用BIM三維正向設計，從模型中出圖，在滿足傳統(tǒng)出圖圖紙內容的基礎上，研究增加部分三維立體圖紙表達，達到建筑設計、建筑設備、裝配式建筑結構設計成果的可視化直觀表達，形成新的圖紙系列。BIM的正向精細化設計實現項目可視化、可操控信息化管理，提升建筑構件品質，提高裝配式建筑全過程設計的效率和質量，與裝配式建筑高度集成及精細化設計要求非常契合。

2.3 預制構件生產-運輸-庫房堆放數字化

在生產、采購運輸階段，裝配式建筑生產廠家可以通過已建立的BIM信息云平臺獲取裝配式建筑BIM數據模型，數據模型中包括工程項目的基本信息、預制構件信息等，廠商可以調取標準預制構件庫的預制構件的信息，或者根據甲方的需求進行個性定制，實行柔性化生產和采購管理。使用RFID標簽編碼和二維碼相當于給每個構件標上個性標簽，信息具有唯一性，確保各階段構件在生產、運輸、吊裝、運維過程中信息統(tǒng)一性，各參與主體可以對構件存在的問題及時地進行溝通，解決了設計、生產、施工脫節(jié)的問題，同時采購者通過云平臺與生產廠家交流預制構件的供應要求，減少現場大批量與之構件堆放的壓力。

2.4 施工管理動態(tài)化、信息化

在裝配式建筑施工階段，施工人員利用“云平臺”直接調出預制構件的設計、生產等相關信息，對此預制構件的安裝位置、要求及注意事項等必要項目進行檢驗，實現施工過程中的動態(tài)管理?；贐IM技術、物聯網的項目信息管理平臺可以集中協同采集和管理工程信息，動態(tài)掌控構件預制生產進度、倉儲情況以及現場施工進度。在整個施工階段，項目參建主體可以通過該平臺實現對預制構件全過程進度、質量、成本、管理進行識別跟蹤，同時緊密結合項目BIM模型，實現預制建筑構件信息管理的可視化、信息化和動態(tài)化。

2.5 運維過程信息化、可追溯化

傳統(tǒng)運營管理工作中，一般是應用手寫記錄方式，工作量大，在裝配式建筑中，有多種類型的機械設備、自動化設備，監(jiān)控難度較大[3]。在BIM模型中，記錄著構件的各類信息，方便相關人員的隨時調取、查閱，了解設備運行狀態(tài)。在運維階段，運維管理人員通過掃描FRID信息標簽或二維碼，利用“云平臺”預制構件中的數字信息，及時跟蹤構件的使用位置，一旦發(fā)生后期的質量問題，運維人員及時調取相應的預制構件型號、參數、生產廠商、安裝人員、運輸人員等的重要信息，可以將問題從運維階段追溯至生產階段，明確責任的歸屬，找出問題的原因并進行處理，可實現裝配式建筑的全壽命信息化。

3 結語

因此，本文利用“BIM+云技術”集成應用可實現項目的數字化管理，解決目前裝配式建筑中設計與施工脫節(jié)，構件大批量生產與現場保管的壓力問題以及后期運維煩瑣的問題，建立數字監(jiān)管-數字設計-數字生產-數字施工管理-數字運維管理體系，最終實現設計標準化、生產工廠化、施工裝配化、運維管理信息化，為我國建筑行業(yè)建造方式從勞動力密集型向技術密集型轉型及提高集約化和精細化管理水平提供一定的理論基礎。