何俊杰, 王鐘箐

(成都大學(xué), 四川成都 610000)

0 引言

建筑業(yè)作為支撐國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè),為我國經(jīng)濟的快速發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)。當(dāng)前建筑業(yè)的生產(chǎn)方式仍舊比較粗放,與高質(zhì)量發(fā)展要求相比還有很大差距[1]。

當(dāng)前世界信息技術(shù)蓬勃發(fā)展,建筑行業(yè)也應(yīng)當(dāng)把握時代發(fā)展的脈絡(luò),大力發(fā)展建筑行業(yè)信息化、智能化,通過不斷發(fā)展與運用智能建造技術(shù),實現(xiàn)建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級?？v觀建筑行業(yè)的發(fā)展,它給人民的生活和生產(chǎn)帶來了巨大的改變。從機械化到工業(yè)化,再到如今的信息化,工程施工建造技術(shù)出現(xiàn)了巨大的飛躍。目前,信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,將為建筑行業(yè)的技術(shù)發(fā)展和科技創(chuàng)新注入巨大的能量。

1 智能建造的概念及特征

智能建造是信息化、智能化與工程建造過程高度融合的創(chuàng)新建造方式[2]。智能建造將信息技術(shù)與建筑行業(yè)深度融合,通過將信息技術(shù)融入建筑行業(yè)生產(chǎn)全過程,構(gòu)建集科研、設(shè)計、生產(chǎn)、施工、運營于一體的全產(chǎn)業(yè)鏈智能化體系,實現(xiàn)建筑工業(yè)化、信息化、智能化的轉(zhuǎn)型升級。

傳統(tǒng)的建筑建造方式存在生產(chǎn)粗放、勞動效率低、要素投入大、資源消耗大等問題,而智能建造的優(yōu)點可以合理地解決這些問題。

(1)智能化。智能建造的關(guān)鍵特征便是智能化。建設(shè)工程擁有大量的工程信息,智能建造能夠更好地儲存和利用這些數(shù)據(jù),實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速分析和利用。

(2)可視化。智能建造技術(shù)的可視化,使建筑信息不再僅以文字方式展現(xiàn),而是通過信息技術(shù)轉(zhuǎn)化為可視化模型,實現(xiàn)建筑信息形象化、簡約化展現(xiàn),對實際工程建設(shè)提供模型演示與預(yù)判。

(3)集成化。利用計算機技術(shù),實現(xiàn)建筑項目資源要素及信息的高度集成,便于全面分析與評估工程項目的建造與實施。

(4)可持續(xù)性。智能建造作為一種新型的施工建造方式符合可持續(xù)發(fā)展的理念,將可持續(xù)性融入項目建設(shè)過程。利用信息技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)資源的合理分配,減少生產(chǎn)要素的浪費。實現(xiàn)綠色建造,促進建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 施工方案數(shù)字化

2.1 施工方案組成

施工方案是以單位工程中的分部(分項)工程或?qū)ｍ椆こ虨橹饕獙ο缶幹频氖┕ぜ夹g(shù)與組織方案,用以具體指導(dǎo)該分部(分項)工程或?qū)ｍ椆こ痰氖┕み^程[3]。

施工方案的編制內(nèi)容包括:編制依據(jù)、工程概況、施工部署、施工工藝、工藝質(zhì)量要求、質(zhì)量保證措施及安全文明施工措施等。對于指導(dǎo)實際施工具有重要作用。

2.2 施工方案數(shù)字化定義

施工方案通過各種生產(chǎn)要素的投入以及約束要素的控制,以指導(dǎo)工藝流程的一系列活動。施工過程中的生產(chǎn)資源投入是指勞動力、材料、施工機械、資金等的投入與使用[4]。約束要素是指施工過程中需要遵守的各種控制條件,包括施工圖紙、設(shè)計規(guī)范、技術(shù)路線、安全措施、環(huán)保要求等各種內(nèi)容。

數(shù)字化是指利用計算機集成三維模型來表達產(chǎn)品定義的信息[5]。施工方案數(shù)字化通過運用信息化技術(shù)將施工流程中所涉及的生產(chǎn)要素集成在構(gòu)建模型中予以表達。通過計算機技術(shù)完成施工全過程模擬,實現(xiàn)施工方案的可視化講解,對于提高施工階段的效率、成本管控、資源配置以及質(zhì)量管理具有重要作用。

2.3 施工方案數(shù)字化過程

2.3.1 建立信息庫

首先需要對施工方案中施工工藝進行細致的分解,提取出施工流程包含的要素信息建立信息庫。信息庫的內(nèi)容一般包括標注和屬性兩大部分。標注信息(規(guī)格、注釋、符號)等可直接在視圖模型中設(shè)置要素信息,屬性(材質(zhì)種類、工藝技術(shù)、規(guī)范標準)等集成在模型中需要通過計算機技術(shù)查詢與利用包含的信息。信息庫如圖1所示。

圖1 信息庫

2.3.2 工藝流程信息表達

2.3.2.1 關(guān)鍵幀技術(shù)

幀是視頻影像中的單幅畫面,一幀一副靜止畫面,多個連續(xù)的幀就形成動畫。關(guān)鍵幀是某一時間點下的物體狀態(tài),要想表現(xiàn)物體動態(tài)變化的過程,則需要多個連續(xù)關(guān)鍵幀來實現(xiàn)。

2.3.2.2 基于關(guān)鍵幀技術(shù)的立體交互視圖創(chuàng)建

創(chuàng)建立體交互視圖主要包含工藝要素分析、編輯關(guān)鍵幀2個部分。工藝要素分析主要包括分解工藝流程、梳理施工技術(shù)要點等;關(guān)鍵幀編輯包括導(dǎo)入及處理模型、設(shè)置關(guān)鍵幀、對照工藝要素與模型等,如圖2所示。

圖2 立體交互視圖

2.3.2.3 工藝動畫編制

依照分解的施工工藝流程,在時間軸上通過關(guān)鍵幀的設(shè)置,靈活添加音頻、位置、動畫、屬性等,實現(xiàn)施工工藝的講解與動態(tài)變化,通過添加相機動畫實現(xiàn)視圖的切換,更有利于動畫流程的展示。

2.3.3 施工方案數(shù)字化框架

根據(jù)項目施工方案,對施工工藝進行分解,細化工藝流程。對施工工藝流程進行合理分解可以加強對整個施工過程的掌握與控制。通過創(chuàng)建立體交互視圖和工藝動畫編制可以使紙質(zhì)化的施工方案化繁為簡,便于利用。通過計算機技術(shù)進行可視化模型輸出,對于工程交底與指導(dǎo)施工過程大有裨益。圖3展示了施工工藝數(shù)字化流程。

圖3 工藝流程數(shù)字化框架

3 實際工程應(yīng)用

本文以某工程的預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁基礎(chǔ)為例。運用BIM-FILM軟件結(jié)合承臺施工方案說明數(shù)字化創(chuàng)建流程。

3.1 施工工藝流程分析

承臺施工的典型工藝流程為測量放線、承臺開挖、樁頭處理、墊層澆筑、磚胎模砌抹灰、鋪防水層、防水保護層、鋼筋綁扎、承臺澆筑等,工藝流程如圖4所示。

圖4 承臺施工工藝流程

基于承臺施工方案的典型工藝流程,對各工序進行分解,梳理技術(shù)要點。如圖5所示。

圖5 承臺施工典型工藝流程細化

3.2 立體體交互視圖創(chuàng)建

3.2.1 工藝要素與視圖模型對照

以承臺鋼筋綁扎視圖為例,當(dāng)前視圖中構(gòu)建模型為施工工藝流程所對應(yīng)模型。通過注釋的方式,表達鋼筋綁扎過程中的技術(shù)要點,實現(xiàn)工藝要素與視圖模型的映照,如圖6所示。

圖6 承臺鋼筋綁扎關(guān)建幀

3.2.2 設(shè)置動態(tài)視圖

根據(jù)細化的施工工藝流程,設(shè)置多個連續(xù)的關(guān)鍵幀。通 過關(guān)鍵幀,調(diào)整與控制視圖中構(gòu)件的狀態(tài),通過編輯與變更施工流程視圖中構(gòu)件模型的狀態(tài),實現(xiàn)工藝流程的動態(tài)變化。

通過添加各種施工動畫,控制構(gòu)件在各時段的位置、狀態(tài),表達動態(tài)的模擬施工過程。圖7通過多個連續(xù)視圖說明鋼筋綁扎的工藝內(nèi)容。

圖7 承臺鋼筋綁扎動態(tài)變化

4 總結(jié)

本文探究了智能建造技術(shù)在施工階段的應(yīng)用,結(jié)合具體施工方案實現(xiàn)數(shù)字化模擬。對指導(dǎo)實際施工,實現(xiàn)施工階段的質(zhì)量管理、成本控制、進度管控具有重要意義。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展,建筑行業(yè)也迎來了新的變革。當(dāng)前建筑行業(yè)與信息技術(shù)緊密結(jié)合,構(gòu)建涵蓋設(shè)計、生產(chǎn)、施工、運營為一體的智能建造產(chǎn)業(yè)平臺,為建設(shè)項目整個生命周期提供智能化、數(shù)字化服務(wù),更有利于建筑行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。