張奉超 張海亮 郗建朋 馬少雄 田 慶

1. 中鐵一局集團建筑安裝工程有限公司 陜西 西安 710043；2. 陜西鐵路工程職業(yè)技術學院 陜西 渭南 714099

隨著新一代科技革命和產業(yè)變革的興起，以數(shù)字化、網絡化和智能化為主要特征的智能制造已經成為現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展的必然趨勢[1-3]。在此背景下，世界各國紛紛提出智能制造戰(zhàn)略，如德國“工業(yè)4.0”、美國“工業(yè)互聯(lián)網”、我國的“中國制造2025”，通過數(shù)據(jù)分析技術解決實際生產經營中的質量、效率、供應鏈等問題，以推動工業(yè)制造向智能化制造轉型[4-5]。裝配式建筑作為建筑工業(yè)領域產業(yè)化發(fā)展的重要方式之一，其發(fā)展規(guī)模日趨復雜，如何將預制構件裝配過程中離散、多源的動態(tài)數(shù)據(jù)融合匯總，形成一體化的裝配式建筑施工數(shù)據(jù)服務平臺，是開展裝配式建筑智能建造的核心[6-7]。

1 裝配式建筑施工的局限性

1）參建單位間信息溝通不暢。施工階段與生產、運輸階段利益主體間的信息傳遞缺乏有效信息溝通渠道，導致“信息溝通不暢”問題，存在“信息不對稱”和“信息冗余”現(xiàn)象[8-9]。

2）協(xié)同管理智能化程度不高。裝配式建筑預制構件協(xié)同管理具有標準化、部品化和機械化的特點，涉及多維作業(yè)空間專業(yè)和系統(tǒng)相互滲透、指令多線程、標準多元化，特別是對多方交叉管理時，僅依靠人工管理方式的協(xié)同管理難度更大，進而難以保證管理效率[10-13]。

3）全過程數(shù)據(jù)集成能力不足。由于施工情況復雜，且裝配式建筑管理過程信息集成能力不足，傳遞缺乏時效性，僅通過文字與圖片形式無法實時直觀地為場外裝配式建筑產業(yè)基地展示項目建設進度，導致資源調度出現(xiàn)低收益、超期、超預算局面。

因此，本文通過分析預制裝配式構件生產、施工、吊裝等全過程重難點問題，以預制構件BIM模型為基礎，結合預制構件管理各方的信息需求，研究預制構件協(xié)同管理過程中各作業(yè)空間資源協(xié)同機理，并基于BIM共享數(shù)據(jù)，進行三維可視化預制構件協(xié)同管理平臺的系統(tǒng)架構、功能模塊設計。

2 裝配式建筑協(xié)同管理模式構建

針對傳統(tǒng)裝配式建筑施工的局限性，本文基于裝配式建筑BIM模型，通過建立符合裝配式建筑規(guī)程的技術標準和模型編碼體系，構建生產方、運輸方、施工方間互聯(lián)互通的構件級信息化協(xié)同管理模式，集成信息管理、構件管理、進度管理、安全質量管理等，使得參建單位間可基于同一信息模型進行數(shù)據(jù)采集、整理、分析，從而輔助項目管理人員進行決策，具體管理模型如圖1所示。

圖1 預制裝配式建筑構件協(xié)同管理模式

3 裝配式建筑管理平臺研發(fā)

該平臺通過實時采集各階段構件管理信息，制定不同構件狀態(tài)的“著色”方案，實時驅動三維模型，實現(xiàn)構件全過程的動態(tài)可視化呈現(xiàn)。實時預警項目進度、質量問題，智能推送至相關責任人，動態(tài)、可視化掌握問題整改落實情況，形成閉環(huán)管理，提升協(xié)同管理效率。通過數(shù)據(jù)集成分析各階段構件過程數(shù)據(jù)（生產周期、庫存情況、運輸周期、返廠維保等）、進度及安全質量隱患等，確定管理薄弱環(huán)節(jié)，構件易損環(huán)節(jié)等，為項目人員動態(tài)調整施工過程提供可靠、實時數(shù)據(jù)；同時可為后續(xù)施工或類似項目提供借鑒，具體平臺界面如圖2所示。

圖2 預制裝配式建筑構件可視化協(xié)同管理平臺界面

3.1 平臺功能架構

通過基于裝配式預制構件關鍵工作節(jié)點，優(yōu)化各級管理權限，建立PC端＋移動端“互融、共享”模式，打通不同參與方間、現(xiàn)場管理與后臺數(shù)據(jù)庫的“信息通道”，構建了信息化管理平臺，而提高裝配式建筑施工生產效率和管理效率，并減少工程安全質量隱患，具體平臺功能架構如圖3所示。

圖3 預制裝配式建筑構件可視化協(xié)同管理平臺功能設計

3.2 平臺功能模塊

3.2.1 項目概況模塊

項目概況包括項目維護、組織架構、構件狀態(tài)設置以及平臺公告幾部分。主要是對項目的基礎信息進行維護編輯，包含項目編碼、項目名稱、項目簡介、各參建單位、項目工期、項目視頻圖片資料等。

3.2.2 項目設置模塊

項目設置包括系統(tǒng)角色、角色和菜單對照、系統(tǒng)用戶、構件權限設定。在系統(tǒng)角色模塊，可以查看訪問權限，訪問權限包括IT管理員、裝配式、工廠、運輸、現(xiàn)場等。并且管理員可以通過“編輯”或“新增”權限對用戶的權限碼以及權限進行修改，也可以將用戶的權限刪除。

3.2.3 模型信息化模塊

模型信息化是指針對某個項目進行構件化最小單元管理，包含構件的原始屬性、自定義屬性、進度屬性、安全質量、材料用量等信息維護，并在工廠、運輸、安裝3個環(huán)節(jié)基于構件進行信息共享。構件管理共包括3個模塊：狀態(tài)更新、屬性管理、二維碼管理。狀態(tài)更新模塊可以隨時更新構件的狀態(tài)信息，通過輸入構件的狀態(tài)查看。

3.2.4 構件狀態(tài)管理模塊

構件狀態(tài)管理模塊是對整個項目狀態(tài)的展示，在該模塊中，不同的顏色表示不同的狀態(tài)，例如綠色代表正在安裝，紅色代表滯后。

3.2.5 項目管理模塊

項目管理模塊共包括安全質量、構件管理、生產計劃、計劃進度、業(yè)務報表、系統(tǒng)設置等。

用戶可在安全質量模塊上傳問題，上傳的問題會在該界面顯示，顯示信息為：問題圖片、安全質量類型（安全問題/質量問題）、發(fā)起者、發(fā)起時間、模型關聯(lián)、問題描述、狀態(tài)（是否已處理）、備注、嚴重程度（輕微/一般/非常嚴重/特大）等。問題處理模塊是由相應的技術人員進行處理，單擊“操作”一欄的“處理”進入界面進行相應的問題處理。問題臺賬模塊記錄了所有問題，包括待處理的問題、未處理的問題以及已處理的問題。

計劃進度包括計劃列表和施工計劃，計劃列表包括計劃名稱、對該計劃的描述、計劃的創(chuàng)建時間以及創(chuàng)建者等。施工計劃模塊對所有計劃進行展示，包括計劃名稱、計劃天數(shù)、設計數(shù)量、計劃的開始和結束時間以及實際的開始和結束時間。

業(yè)務報表由構件統(tǒng)計模塊、施工統(tǒng)計模塊、生產統(tǒng)計模塊3部分組成，每部分分別表示對應的報表。構件統(tǒng)計模塊可以根據(jù)項目名稱或年份來進行構件數(shù)量的分析。施工計劃模塊可以根據(jù)項目名稱、年份或者構件類型查看現(xiàn)場安裝進度。生產統(tǒng)計模塊可以根據(jù)項目名稱、年份或者構件類型來查詢工廠生產統(tǒng)計分析。

4 工程應用

為驗證本文系統(tǒng)性能，將涇河·薈智廣場項目作為試驗對象，該項目設計定位功能為商業(yè)服務，規(guī)劃總建筑面積約為15萬 m2，項目位于正陽大道和崇文二路的交界處，北側商業(yè)由2部分組成，圍合出1條商業(yè)天街，2層有連廊連接。沿正陽大道一側的高層為LOFT辦公，其余2棟為SOHO辦公。南側的公安分局主體是一座12層的工字形辦公樓，東西兩側分別為窗口辦公和附屬綜合樓。其規(guī)劃用地面積22 030.15 m2，總建筑面積150 736 m2，地上建筑面積98 836 m2，地下3層建筑面積51 900 m2。

4.1 預制構件追蹤管控

通過裝配式平臺可在構件生產、運輸、施工過程中對每根構件進行跟蹤，并配有預制構件查詢功能，方便管理人員查看與管理，做到各環(huán)節(jié)狀態(tài)情況可追溯、可匯總。

4.2 預制構件安全質量管理

在現(xiàn)場巡視中，項目工程師及監(jiān)理工程師通過手機對施工安全、質量問題進行拍照、錄音和文字記錄，并創(chuàng)建整改任務。整改任務推送到責任人的手機上，責任人拍照上傳整改后的照片，做到責任到人，并督促快速解決。安全員也可定期上傳安全隱患較大區(qū)域（消防設施、安全教育區(qū)等）照片及情況，及時整改，防患于未然。

4.3 預制構件進度管理

項目工程師及監(jiān)理工程師通過手機對所負責區(qū)域的進度進行拍照、錄音和文字記錄，記錄實際開始和完成時間及工作量，導入模型中會以不同顏色顯示完成情況，滯后、按時完成或者提前完成，負責人可根據(jù)進度安排相應工作量，按進度推進工作。

5 結語

基于BIM技術的裝配式建筑協(xié)同管理平臺為解決預制構件施工可視化監(jiān)控與信息協(xié)同管理提供了一個可行的解決途徑，不但實現(xiàn)了預制構件動態(tài)數(shù)據(jù)的電子化實時采集和有效組織，還實現(xiàn)了以樓層為基本監(jiān)控單元、面向裝配現(xiàn)場的可視化動態(tài)監(jiān)控，提高了裝配現(xiàn)場的監(jiān)控水平。同時，也實現(xiàn)了預制構件生產方、運輸方、施工方間構件級的信息化協(xié)同管理，為預制構件的智能化建設奠定基礎。目前，系統(tǒng)在陜西某裝配式建筑項目正式上線運行，效果良好。下一步將會在裝配式預制構件信息化協(xié)同管理的基礎上，通過研究和構造高效的智能優(yōu)化算法，實現(xiàn)對裝配質量、進度和安全行為等方面的智能優(yōu)化與控制。