朱 輝 余紹紳 符 吉

裝配式建筑不同于傳統(tǒng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，它是根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙優(yōu)化設(shè)計(jì)后進(jìn)行房屋構(gòu)件的工廠化生產(chǎn)，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進(jìn)行裝配的一種建筑類型，能夠有效縮短現(xiàn)場施工工期。在建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展理念影響下，信息技術(shù)在建筑安裝中的應(yīng)用越來越廣泛，以建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)為主要依托能夠全面管理安裝過程中的信息，以此實(shí)現(xiàn)安裝過程中的集成化管理，提高建筑安裝的工作效率。

BIM 技術(shù)是一種三維可視化信息技術(shù)，能夠在不同項(xiàng)目階段提供可介入和修改的三維信息，在裝配式建筑多個(gè)預(yù)制構(gòu)件安裝過程中協(xié)調(diào)并有效整合各階段的信息數(shù)據(jù)，從多個(gè)維度進(jìn)行可視化分析和管理；在建立三維工程模型的基礎(chǔ)上依次導(dǎo)入每個(gè)安裝階段的方案，并在圖紙和信息較為完備的前提下對(duì)工程作出更全面的指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)工程信息的及時(shí)分享。本文在此基礎(chǔ)上研究裝配式建筑安裝過程的管理方法，及時(shí)把控安裝過程中出現(xiàn)的問題，提出解決方法，實(shí)現(xiàn)安裝階段的有效管理。

1 裝配式建筑安裝過程的管理方法

1.1 動(dòng)態(tài)布置建筑安裝場地

在安裝現(xiàn)場準(zhǔn)備作業(yè)時(shí)，工廠預(yù)制構(gòu)件的堆放和管理是安裝過程管理中最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。根據(jù)安裝計(jì)劃和建筑樓牌號(hào)等進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件分類，利用信息技術(shù)將整個(gè)需要安裝的場地進(jìn)行有效的動(dòng)態(tài)布控和實(shí)時(shí)監(jiān)測，使得預(yù)制構(gòu)件和建筑主體關(guān)聯(lián)，再結(jié)合不同位置的場地布置進(jìn)行對(duì)應(yīng)構(gòu)件的堆放[1]。將所在建筑主體的堆放區(qū)進(jìn)行標(biāo)號(hào)，利用射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）掃描技術(shù)記錄信息，并通過不同構(gòu)件的具體安裝時(shí)間預(yù)測其存放時(shí)間和空間形態(tài)。當(dāng)構(gòu)件全部完成堆放場地的動(dòng)態(tài)安置后，在三維模型場地模擬作用下調(diào)整多個(gè)重疊的位置，如多次設(shè)定模擬預(yù)制陽臺(tái)與墻體構(gòu)件的拼接手法和組合方式。另外，在保證堆放容量和構(gòu)件進(jìn)場的基礎(chǔ)上合理擺放多個(gè)樓層構(gòu)件，配合掃描技術(shù)全面跟蹤需要吊裝和安裝的順序，保證可以實(shí)時(shí)查詢構(gòu)件的內(nèi)部信息，與模擬平臺(tái)形成相互對(duì)應(yīng)關(guān)系，以此完成全方位的預(yù)制構(gòu)件安裝跟蹤。

1.2 基于BIM 技術(shù)跟蹤預(yù)制構(gòu)件的安裝監(jiān)測

裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑的差異體現(xiàn)在構(gòu)件的生產(chǎn)和制造階段，預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量會(huì)直接影響裝配式建筑的質(zhì)量。因此，進(jìn)入安裝階段前必須全方位跟蹤和檢查預(yù)制構(gòu)件，并借用BIM 技術(shù)的碰撞安裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)主要構(gòu)件的監(jiān)控信息采集和整合。現(xiàn)場安裝管理人員在BIM 平臺(tái)的可視化操作下，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)制構(gòu)件從出廠到進(jìn)入安裝現(xiàn)場的全過程管理與監(jiān)測。預(yù)制構(gòu)件在生產(chǎn)中已設(shè)定信息標(biāo)簽，其名稱、編號(hào)等信息均已在可視化平臺(tái)中備份，管理人員根據(jù)對(duì)應(yīng)名稱即可在操作軟件內(nèi)直接搜索到有關(guān)構(gòu)件的信息數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件安裝階段的全面跟蹤[2]。構(gòu)件進(jìn)場時(shí)，管理人員要根據(jù)規(guī)劃的場地按照生產(chǎn)批號(hào)等分別堆放預(yù)制構(gòu)件。安裝前，管理人員需要在讀卡器讀取信息后傳達(dá)各部分的驗(yàn)收信息，核實(shí)各位置的構(gòu)件是否已及時(shí)進(jìn)場，并將相關(guān)信息儲(chǔ)存在跟蹤平臺(tái)內(nèi)。預(yù)制構(gòu)件組裝完成后，可在便攜式設(shè)備終端追溯構(gòu)件的源頭，以完成質(zhì)量管理的收尾工作。

裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件的安裝質(zhì)量會(huì)影響建筑的使用年限，因此裝配式建筑對(duì)于預(yù)制構(gòu)件的安裝精度要求較高，借助BIM 信息化技術(shù)跟蹤預(yù)制構(gòu)件的安裝質(zhì)量，可以起到一定的動(dòng)態(tài)監(jiān)測作用[3]。傳統(tǒng)建筑管理方式忽略了居民居住的舒適度，在管線排布上僅考慮節(jié)省空間和安裝便捷，而裝配式建筑中的所有預(yù)制構(gòu)件都是在考慮了建筑使用空間、使用安全以及居住舒適度等多方面因素后設(shè)計(jì)的。因此，在預(yù)制構(gòu)件安裝過程中需要依據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行，以便達(dá)到預(yù)期的空間設(shè)計(jì)效果[4-6]。另外，借助BIM 技術(shù)可以有效記錄配件的安裝情況，監(jiān)測施工過程中存在的問題，當(dāng)安裝出現(xiàn)失誤時(shí)可以溯源查找原因并及時(shí)解決，避免出現(xiàn)預(yù)制配件浪費(fèi)、安裝施工無法繼續(xù)的問題。

1.3 實(shí)時(shí)反饋信息，完成過程管控

BIM 技術(shù)跟蹤預(yù)制構(gòu)件安裝全過程設(shè)定下，統(tǒng)計(jì)每日安裝進(jìn)度中的材料和勞動(dòng)力，及時(shí)整合有效數(shù)據(jù)，在安裝過程階段反饋高質(zhì)量的信息，完成過程管控。對(duì)應(yīng)安裝材料和工人數(shù)量整合安裝所用的構(gòu)件，在完成統(tǒng)一調(diào)度后輸入裝配式建筑信息模型，利用評(píng)價(jià)和核算功能進(jìn)行建筑安裝過程的質(zhì)量審核，以此構(gòu)建裝配式建筑的基礎(chǔ)模擬安裝模型[7，8]。根據(jù)BIM 技術(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)信息安排具體安裝項(xiàng)目，在各個(gè)階段內(nèi)分批次傳遞給管理者，完成虛擬調(diào)度和實(shí)際安裝過程的進(jìn)度對(duì)比參照，將安裝模型中存在的偏差調(diào)整到實(shí)際安裝進(jìn)度。裝配式建筑在安裝過程中受多種因素影響，以外界環(huán)境的影響因素為例，在常態(tài)反饋信息中應(yīng)根據(jù)參數(shù)變化進(jìn)行不同階段的安裝調(diào)整，提取不同時(shí)間段內(nèi)的特征取值，將出現(xiàn)的相似特征數(shù)據(jù)整合到同一集合內(nèi)，區(qū)分具有差異性的安裝數(shù)據(jù)，完成不同安裝方案的微小調(diào)整，最終保證安裝全過程的規(guī)范化。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 安裝流程設(shè)定

為驗(yàn)證本次設(shè)計(jì)的管理方法在裝配式建筑安裝中具有實(shí)際應(yīng)用效果，以某工業(yè)化小區(qū)為例，模擬該項(xiàng)目內(nèi)的剪力墻、內(nèi)隔板以及樓梯等構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化管控安裝全過程。測試共分為兩個(gè)階段。

第一階段，測試安裝過程中各預(yù)制構(gòu)件的布置管理，通過對(duì)各樓層預(yù)制構(gòu)件的合理擺放，驗(yàn)證本文管理方法的有效性。

第二階段，測試在多個(gè)預(yù)制構(gòu)件發(fā)出管理請(qǐng)求時(shí)，不同管理方法對(duì)信息處理的吞吐量效果，以此驗(yàn)證不同方法的管理效率。裝配式建筑現(xiàn)場安裝調(diào)度流程如圖1 所示。

圖1 裝配式建筑現(xiàn)場安裝調(diào)度流程（來源：作者自繪）

圖中，設(shè)計(jì)部門將建造模型交給構(gòu)件生產(chǎn)部門進(jìn)行生產(chǎn)，通過BIM 可視化平臺(tái)錄入各個(gè)構(gòu)件的信息，并導(dǎo)出各構(gòu)件的信息報(bào)表。在整個(gè)安裝過程中可以利用構(gòu)件自身的信息數(shù)據(jù)跟蹤不同部位的安裝構(gòu)件，以此確定各構(gòu)件的安裝流程是否嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)要求，確保安裝質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

2.2 安裝模擬實(shí)施

綜合安排各個(gè)預(yù)制構(gòu)件的現(xiàn)場調(diào)度，在考慮堆場容量和構(gòu)件運(yùn)輸?shù)那闆r下，分批保留各樓層的預(yù)制構(gòu)件，根據(jù)構(gòu)件內(nèi)部的生產(chǎn)批號(hào)依次導(dǎo)入?yún)f(xié)同監(jiān)測平臺(tái)，確保每個(gè)構(gòu)件都能完成信息傳遞和及時(shí)更新。協(xié)同平臺(tái)內(nèi)保存了構(gòu)件記錄，能夠保證信息數(shù)據(jù)和構(gòu)件實(shí)體形成對(duì)應(yīng)關(guān)系，在此基礎(chǔ)上添加各個(gè)樓層的安裝進(jìn)度信息，利用本文方法對(duì)整個(gè)樓層進(jìn)行構(gòu)件拆分和單體堆放管理，從而確保綜合施工場地的構(gòu)件安裝模擬實(shí)施效果。不同構(gòu)件安裝模擬管理過程如圖2 所示。

圖2 不同構(gòu)件安裝模擬管理（來源：作者自繪）

圖中，各個(gè)預(yù)制構(gòu)件在本文管理方法下能夠按照不同的樓層區(qū)域進(jìn)行拆分，并在主體樓層中按照順序進(jìn)行堆放。在整個(gè)裝配安裝過程中，構(gòu)件能夠和建筑實(shí)體之間形成良性的信息對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而有效提取不同構(gòu)件的相關(guān)信息請(qǐng)求。BIM技術(shù)為三維技術(shù)軟件，可以將人工繪制的二維圖紙轉(zhuǎn)化為三維設(shè)計(jì)圖，還可以根據(jù)建筑物的設(shè)計(jì)特點(diǎn)自動(dòng)生成剖面圖。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)剖面圖顯示的問題修改圖紙，能夠節(jié)約修改時(shí)間，提高圖紙質(zhì)量，進(jìn)而提升整個(gè)建筑工程的安裝進(jìn)度和施工進(jìn)度，保障裝配式建筑的安裝工期。另外，利用BIM 技術(shù)能夠以視頻的形式記錄施工過程中的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確的記錄建筑中管線的位置，為后續(xù)進(jìn)行管線探測和建筑維修提供依據(jù)，保證工程質(zhì)量，借助BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)施工技術(shù)的動(dòng)態(tài)管理。

2.3 結(jié)果對(duì)比分析

為進(jìn)一步驗(yàn)證本文管理方法能夠提高安裝效率，以多個(gè)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)入安裝過程中的請(qǐng)求為參考，引入兩組傳統(tǒng)管理方法進(jìn)行處理。在測試平臺(tái)中，模擬3組方法在不同構(gòu)件數(shù)量管理請(qǐng)求下的吞吐量，以此判斷不同方法的管理效率，推斷在安裝管理中對(duì)整體進(jìn)度的影響。以每組1 000 個(gè)預(yù)制構(gòu)件的信息量作為疊加測試條件，初始構(gòu)件數(shù)量為3 000 個(gè)，在請(qǐng)求時(shí)間和請(qǐng)求內(nèi)容相同的情況下進(jìn)行10 組測試，具體的信息管理吞吐量如表1 所示。

表1 構(gòu)件數(shù)據(jù)管理的吞吐量對(duì)比結(jié)果

根據(jù)表中內(nèi)容可知，在依次增加構(gòu)件數(shù)量的信息請(qǐng)求下，本文方法的吞吐量呈現(xiàn)上升趨勢，說明在有效數(shù)據(jù)請(qǐng)求過程中，使用本文方法能夠及時(shí)管理增加的數(shù)據(jù)。在上述情況下，兩組傳統(tǒng)方法的吞吐量增加效果不明顯，且整體吞吐量不到本文方法的一半，說明在大量構(gòu)件信息發(fā)出請(qǐng)求時(shí)，使用傳統(tǒng)方法不能有效管理整合數(shù)據(jù)信息，導(dǎo)致整個(gè)裝配式建筑周期延長。

3 結(jié)語

本文通過BIM 信息管理技術(shù)手段研究裝配式建筑安裝過程的管理方法，在動(dòng)態(tài)監(jiān)測安裝過程的前提下進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件安裝的實(shí)時(shí)跟蹤，整合分析提取的信息并根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，本文方法在不同的預(yù)制構(gòu)件安裝組合中能夠有效提取信息數(shù)據(jù)，并且較好地完成裝配式建筑的施工全周期安裝跟蹤管理，具有實(shí)際應(yīng)用效果。