張楊

（武漢建工集團股份有限公司，武漢430058）

1 前言

裝配式建筑是當前時代背景下產(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)建筑存在的建設周期長、環(huán)保效益差、建筑能耗高等問題，具備較強的性能，但是目前我國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抑制裝配式建筑在我國的發(fā)展進程，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，貫徹落實節(jié)能環(huán)保理念全面保證我國建筑企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2BIM 技術(shù)和裝配式建筑概述

BIM技術(shù)最早是由美國學者提出的，剛開始提出的時候只是作為一個產(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，例如建筑項目的材料信息、施工進度、管理維護等，相關的應用也越發(fā)完善。如今BIM技術(shù)已經(jīng)成為一個比較完善的體系，雖然部分人對BIM技術(shù)的認識不全面，認為其只是一個建模軟件或者是碰撞檢查的軟件，但是從功能的角度來看，這只是該技術(shù)功能的一小部分。BIM技術(shù)包含很多功能和應用形式，基本上可以貫穿于整個建筑項目的各個環(huán)節(jié)，利用這項技術(shù)可以將建筑項目信息轉(zhuǎn)換成為參數(shù)化模型，并且為參與項目建設的各個主體提供資源共享的平臺，實現(xiàn)建筑項目全壽命周期管理，其應用流程如圖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)場進行組裝的建筑方式[1]。一般來說，可以使用裝配式建筑方法進行組裝的構(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)點連接的方式進行組裝，進而縮短施工周期。一開始裝配式建筑方式經(jīng)常應用于板房或者是活動板房建設工作，如今經(jīng)常用于剪力墻、樓板、樓梯等建筑結(jié)構(gòu)[2]。隨著時代的發(fā)展，裝配式建筑已經(jīng)形成一個比較完整的系統(tǒng)，包括建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍護系統(tǒng)、設備與管線系統(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來看，其核心內(nèi)容是建設標準化模塊，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實現(xiàn)多元化設計，結(jié)合先進的信息技術(shù)手段建立預制構(gòu)件族庫，并且通過工廠化生產(chǎn)有效提升預制構(gòu)件的質(zhì)量，借助預制構(gòu)件全過程管理保證裝配式建筑實現(xiàn)高效率、高質(zhì)量、精細化建設。

圖1 BIM技術(shù)在建筑項目全壽命周期管理中的應用

3BIM 技術(shù)在裝配式建筑施工中的應用價值

從當前裝配式建筑施工現(xiàn)狀來看，其技術(shù)難點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一步發(fā)展的關鍵，而BIM技術(shù)憑借自身的特點和優(yōu)勢可以有效解決這一問題。具體來說，裝配式建筑原有的管理手段無法實現(xiàn)設計、制造、施工、運維等環(huán)節(jié)的全生命周期管理，導致其發(fā)展水平受到限制，雖然廠商可以設計以及制造合格的構(gòu)建，但是相關信息無法實現(xiàn)各個環(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)管理方面的錯誤，很大程度上會影響建筑整體質(zhì)量，無法有效完成產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型升級。可見對于裝配式建筑來說，資源整合是發(fā)展的前提和基礎，只有將各個階段以及各個環(huán)節(jié)的資源整合到一起，才能保證形成信息資源有機整體，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)擁有較強的資源整合能力，可以搭建信息傳輸和共享的平臺，方便各個部門實現(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的優(yōu)勢。

工作人員將BIM 技術(shù)應用于裝配式建筑不僅可以完成整個工程設計、生產(chǎn)、施工、運維方面的產(chǎn)業(yè)化升級，也可以從工程與工程以及專業(yè)與專業(yè)之間關系入手整體完成產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型工作。BIM技術(shù)憑借其強大的資源整合能力實現(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)裝配式建筑設計的展現(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)以及相關的軟件可以在交流信息的同時做到對模型數(shù)據(jù)的精準把控，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，尋找構(gòu)件中存在的問題，有效提升建筑設計和施工的準確性和科學性。

從現(xiàn)實情況來看，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會出現(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對施工環(huán)節(jié)進行模擬，并且結(jié)合VR 技術(shù)提前演示裝配式建筑的施工過程，利用這些先進的手段保證施工人員得到最佳體驗，及時發(fā)現(xiàn)模擬施工環(huán)節(jié)存在的問題，進而在實際施工時能夠有效避免。在此基礎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、料、法、環(huán)等各個生產(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用分析

4.1BIM技術(shù)在構(gòu)件制造中的應用

裝配式建筑的核心環(huán)節(jié)就是預制構(gòu)件，預制構(gòu)件的質(zhì)量直接決定裝配式建筑設計和施工的效果，因此預制構(gòu)件是裝配式建筑全生命周期管理的重要環(huán)節(jié)。為了充分保證預制構(gòu)件的準確性，工作人員需要利用BIM技術(shù)完成構(gòu)建生產(chǎn)廠家與設計人員的對接，進而提升構(gòu)建數(shù)據(jù)交換的準確性，避免在預制構(gòu)件過程中出現(xiàn)失誤[5]。在構(gòu)建運輸環(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)場施工進度反饋到構(gòu)件管理系統(tǒng)中，保證管理人員可以充分了解構(gòu)件的庫存情況。在此基礎上，工作人員利用BIM技術(shù)的模擬功能對預制構(gòu)件裝載運輸進行預演，避免在實際裝載過程中出現(xiàn)突發(fā)情況。由此可見，工作人員將BIM技術(shù)運用于構(gòu)件制造和運輸可以實現(xiàn)人機協(xié)作，通過信息化管理全面監(jiān)控預制構(gòu)件的各個環(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)可以有效解決預制構(gòu)件的存儲管理問題，尤其是在預計構(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物流配送和倉儲管理環(huán)節(jié)。工作人員通過讀取芯片即可完成驗收，避免了傳統(tǒng)模式下構(gòu)件存儲管理方面出現(xiàn)的失誤，也可以有效降低成本。其次，工作人員在預制構(gòu)件的拼裝環(huán)節(jié)也可以利用RFID 芯片讀取相關信息，根據(jù)掌握的信息對預制構(gòu)件進行拼接和吊裝，充分保證預制構(gòu)件管理的科學性和準確性。

在施工場地布置方面，工作人員也可以利用BIM技術(shù)模擬施工現(xiàn)場，綜合各方面數(shù)據(jù)進行施工平面布置，合理選擇預制構(gòu)件存儲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)劃運輸車輛的進出場路線。這樣不僅可以優(yōu)化預制構(gòu)件存放管理方案，也可以保證預制構(gòu)件運輸?shù)缆芬?guī)劃的合理性，避免產(chǎn)生二次倒運或者是延長施工進度等問題。

4.3BIM技術(shù)在施工質(zhì)量管理中的應用

首先，工作人員在預制構(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，同時避免人工操作帶來的失誤。工作人員利用數(shù)字化制造和管理進一步保障構(gòu)件的質(zhì)量，同時利用BIM技術(shù)和RFID 技術(shù)全面管理預制構(gòu)件生產(chǎn)、運輸、存儲、吊裝等過程，一旦發(fā)現(xiàn)預制構(gòu)件無法正常使用，也可以第一時間反饋給生產(chǎn)商，要求其根據(jù)構(gòu)件RFID 芯片的信息重新生產(chǎn)，避免因為構(gòu)件質(zhì)量問題導致工程延期的情況發(fā)生。

其次，工作人員在施工現(xiàn)場質(zhì)量管理方面使用BIM技術(shù)可以通過3D 模型和關聯(lián)時間構(gòu)建4D 施工模型，充分展示各個施工環(huán)節(jié)建筑的外觀。工作人員利用BIM可視化功能模擬整個施工過程，對施工質(zhì)量進行動態(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設備以及RFID、云端技術(shù)等實時指導施工狀況，確?，F(xiàn)場的施工人員可以順利完成構(gòu)件拼裝工作。

4.4BIM技術(shù)在施工進度管理中的應用

工作人員在施工進度管理中使用BIM 技術(shù)可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢，通過參數(shù)化模型獲得準確的工作量和工程量，提升施工人員對工程進度的把控能力。同時，工作人員通過BIM技術(shù)的4D 模擬功能也可以進一步協(xié)調(diào)施工計劃，根據(jù)施工情況簡化工作流程，確保整個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)別就在于預制構(gòu)件，因此施工人員需要充分考慮各個關鍵施工節(jié)點，同時兼顧預制構(gòu)件吊裝的順序，鑒于這些工作要求極高的準確度，因此工作人員利用BIM技術(shù)可以彌補人工誤差，保證整個構(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度，然后將進度信息匯總到Microsoft Project 中，再將文件導入到Navisworks 與建筑BIM 模型相結(jié)合確保施工人員可以準確掌握工程所需時間以及工程量，從而制定科學準確的施工方案。同時，各個部門在施工過程中也可以利用BIM模型進行溝通和討論，根據(jù)建筑信息模型不斷優(yōu)化施工標準，進而合理分配時間和空間，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)整施工進度，同時有效應對一些不可預見的突發(fā)情況，避免施工進度被打亂導致工程延期。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，方便工作人員對施工進度作出合理判斷，并且根據(jù)模擬數(shù)據(jù)和實際施工的不同情況制定合理的應變措施，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用

工作人員在施工安全管理中運用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)，綜合各方面因素對整體施工情況進行全面監(jiān)管，有效預防安全隱患。而且工作人員可以通過BIM技術(shù)的模擬功能識別出部分安全隱患，便于工作人員及時制定應對措施。由于傳統(tǒng)安全管理模式是通過安全員在施工現(xiàn)場進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，而且很容易會產(chǎn)生疏忽，因此建筑企業(yè)利用BIM技術(shù)進行自動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確獲取現(xiàn)場人員的位置，并且通過監(jiān)控系統(tǒng)進行識別和追蹤，借助這種方式排除安全隱患，確保工作人員在掌握施工進度的情況下對后期施工工作進行模擬，預測施工效果。

5 結(jié)論

綜上所述，在當今時代背景下，建筑行業(yè)發(fā)展很快，面臨的競爭也十分激烈，為了實現(xiàn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展需要抓住時代發(fā)展趨勢，不斷優(yōu)化升級建筑施工技術(shù)，借助先進的信息技術(shù)手段提升建筑效率和質(zhì)量。對此，施工人員可以將BIM 技術(shù)運用于裝配式建筑施工中，借助BIM技術(shù)優(yōu)勢保證裝配式建筑施工高效完成，確保建筑企業(yè)可以實現(xiàn)綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的目標，同時有效節(jié)約資源、滿足未來我國住宅建設的發(fā)展需要。