摘要：隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，建筑業(yè)呈現(xiàn)出規(guī)模擴(kuò)大、數(shù)量增加、類型復(fù)雜的趨勢，而在施工項(xiàng)目管理中，如何提高施工效率和質(zhì)量是項(xiàng)目管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前，傳統(tǒng)的施工設(shè)計(jì)主要由現(xiàn)場的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行，由于其專業(yè)知識(shí)有限，難以對復(fù)雜的施工方案進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)優(yōu)化，進(jìn)而影響施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全和成本。因此，在工程項(xiàng)目管理過程中引入信息化技術(shù)，能夠有效提高工程項(xiàng)目管理水平和效率。

關(guān)鍵詞：信息化技術(shù)；模塊化施工；BIM建模；應(yīng)用

一、前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國建筑行業(yè)的發(fā)展也得到了迅速提高，而模塊化施工設(shè)計(jì)作為建筑行業(yè)發(fā)展中的一項(xiàng)重要技術(shù)，對于建筑工程的質(zhì)量以及效率都有著非常重要的作用。模塊化施工設(shè)計(jì)是將建筑工程中需要進(jìn)行改造和升級(jí)的部分按照模塊進(jìn)行劃分，然后在此基礎(chǔ)上按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對這些模塊進(jìn)行一定程度的改造和升級(jí)，從而能夠滿足人們生活和工作的要求。BIM技術(shù)是一種建筑信息模型，可以實(shí)現(xiàn)建筑工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等全生命周期的可視化、協(xié)同化管理。在 BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上，施工企業(yè)可以將 BIM技術(shù)與信息化技術(shù)相結(jié)合，建立標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)流程和管理平臺(tái)，從而促進(jìn)施工企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

二、BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠使建筑信息模型在整個(gè)設(shè)計(jì)階段得到集成、共享，并且與建筑設(shè)計(jì)軟件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對工程信息的自動(dòng)提取，見表1。在施工階段，利用 BIM技術(shù)對建筑工程施工過程中的各項(xiàng)工作進(jìn)行模擬和分析，通過對施工過程中各種資源、信息等進(jìn)行有效管理和協(xié)調(diào)，為施工現(xiàn)場人員提供了統(tǒng)一的工作平臺(tái)，使各施工人員能夠更加高效地進(jìn)行工作。同時(shí)，利用 BIM技術(shù)的可視化建模優(yōu)勢，能有效避免因不同專業(yè)之間信息不共享而產(chǎn)生的錯(cuò)誤和沖突問題，提高了工作效率。

傳統(tǒng)施工設(shè)計(jì)主要由現(xiàn)場的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行，因其專業(yè)知識(shí)有限，難以對復(fù)雜的施工方案進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)優(yōu)化，進(jìn)而影響施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全和成本。隨著信息化技術(shù)的快速發(fā)展， BIM技術(shù)在施工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來越廣泛。此外，通過建立 BIM模型，在施工階段對工程項(xiàng)目的各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行有效控制和調(diào)整，從而提高設(shè)計(jì)精度和質(zhì)量[1]。

三、模塊化施工設(shè)計(jì)的概念

模塊化施工設(shè)計(jì)是一種應(yīng)用于建筑工程領(lǐng)域的技術(shù)，主要是通過對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊化劃分，在滿足項(xiàng)目施工要求的前提下，對項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以減少施工難度、提高施工效率。模塊化施工設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，模塊化設(shè)計(jì)減少了現(xiàn)場焊接、搬運(yùn)等環(huán)節(jié)，有效地控制了材料損耗率；第二，模塊化設(shè)計(jì)能夠有效縮短施工工期，提高工程質(zhì)量；第三，模塊化施工設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)資源共享，優(yōu)化資源配置；第四，模塊化施工設(shè)計(jì)有利于項(xiàng)目管理規(guī)范化、科學(xué)化。

通過對建筑工程模塊化施工設(shè)計(jì)的分析，可以得知該技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，模塊化施工設(shè)計(jì)具有較高的靈活性和可擴(kuò)展性；第二，模塊化施工設(shè)計(jì)可以有效減少工程項(xiàng)目在施工過程中產(chǎn)生的浪費(fèi)和損耗。

四、模塊化施工設(shè)計(jì)在 BIM技術(shù)支持下的建模和應(yīng)用

BIM技術(shù)的應(yīng)用不僅可以減少現(xiàn)場施工技術(shù)人員的工作壓力，也可以提高現(xiàn)場施工效率。將 BIM技術(shù)運(yùn)用到施工設(shè)計(jì)中，不僅可以提高項(xiàng)目管理的效率和質(zhì)量，還能進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。目前 BIM技術(shù)已經(jīng)在實(shí)際工程項(xiàng)目中得到了廣泛的應(yīng)用。例如，在醫(yī)院、學(xué)校等公共建筑中，運(yùn)用 BIM技術(shù)對建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，能夠進(jìn)一步提高醫(yī)院、學(xué)校等公共建筑的質(zhì)量和水平。在實(shí)際的項(xiàng)目管理過程中，需要運(yùn)用 BIM軟件建立模塊化施工設(shè)計(jì)模型，從而實(shí)現(xiàn)對模塊化施工設(shè)計(jì)模型進(jìn)行方案優(yōu)化，進(jìn)而提高項(xiàng)目管理水平和效率。運(yùn)用 BIM軟件建立了模塊化施工設(shè)計(jì)模型，如圖2所示，并進(jìn)行了方案優(yōu)化。

五、實(shí)施效果

第一，通過采用信息化技術(shù)，對模塊化施工設(shè)計(jì)模型進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了在施工階段對復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的精細(xì)化設(shè)計(jì)，能夠在保證建筑品質(zhì)的同時(shí)減少施工資源浪費(fèi)，節(jié)約工程造價(jià)。

第二，通過信息集成平臺(tái)的應(yīng)用，將項(xiàng)目各階段的信息進(jìn)行集成管理，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的全生命周期管理。同時(shí)，利用三維技術(shù)可以對項(xiàng)目質(zhì)量、進(jìn)度、成本等進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決存在的問題。

第三，通過 BIM技術(shù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營等階段信息的集成，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)與施工、運(yùn)營之間的聯(lián)動(dòng)，對整個(gè)建筑項(xiàng)目進(jìn)行了動(dòng)態(tài)管理。

第四，在 BIM技術(shù)應(yīng)用過程中，設(shè)計(jì)人員與施工人員可以實(shí)時(shí)溝通，協(xié)同工作。同時(shí)，利用 BIM技術(shù)可以進(jìn)行施工模擬及碰撞檢查，對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，減少不必要的損失和浪費(fèi)。此外，對設(shè)計(jì)圖紙、施工圖紙進(jìn)行協(xié)同管理，減少設(shè)計(jì)與施工之間出現(xiàn)的錯(cuò)誤和疏漏。

六、項(xiàng)目的基本概念

（一）設(shè)計(jì)要求

為了提高施工質(zhì)量和效率，要保證設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性，從而能夠滿足未來的施工要求。在進(jìn)行模塊化施工設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮到建筑的整體美觀性，還要將建筑的功能以及性能充分地體現(xiàn)出來。其次要保證模塊之間能夠完美連接，并且還要保證連接點(diǎn)的位置比較合理，從而保證模塊之間不會(huì)發(fā)生碰撞，還要對模塊之間的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理確定。另外，對建筑中的設(shè)備管道進(jìn)行合理規(guī)劃和布局。在對設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行完善時(shí)，首先要對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和研究，然后再根據(jù)實(shí)際情況來確定模塊之間的連接方式以及管道布局等。

（二）設(shè)計(jì)原則

該項(xiàng)目在進(jìn)行施工設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循以下原則：一是按照國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及工程項(xiàng)目的特點(diǎn)，對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行嚴(yán)格的篩選和審查，從而保證施工設(shè)計(jì)的質(zhì)量和安全；二是在進(jìn)行模塊化施工設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循標(biāo)準(zhǔn)化、通用化原則，從而保證模塊可以快速組裝、拆卸、運(yùn)輸，并且能夠重復(fù)使用；三是在對模塊進(jìn)行組合時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇和確定；四是在對模塊進(jìn)行組裝時(shí)，要盡可能地減少施工過程中的人工干預(yù)和操作難度，從而減少施工成本；五是要根據(jù)施工要求和項(xiàng)目特點(diǎn)選擇相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案，并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案來進(jìn)行施工；六是要選擇有資質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)隊(duì)伍進(jìn)行模塊化施工設(shè)計(jì)。七是在對模塊進(jìn)行組合時(shí)，要采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)以及現(xiàn)代化的管理方法[2]。

（三）設(shè)計(jì)方法

模塊化施工設(shè)計(jì)方法是一種比較科學(xué)的方法，主要有以下幾個(gè)步驟：首先，將設(shè)計(jì)對象分解成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的模塊，并對這些模塊進(jìn)行優(yōu)化和組合；其次，將這些模塊按照一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行組合，并形成一個(gè)整體；最后，通過一定的軟件對這些模塊進(jìn)行分析和模擬，從而能夠保證這些模塊滿足整個(gè)工程項(xiàng)目的要求。模塊化施工設(shè)計(jì)方法可以將設(shè)計(jì)對象分解成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的模塊，并對這些模塊進(jìn)行優(yōu)化和組合，從而能夠保證整個(gè)工程項(xiàng)目滿足各種不同需求。這種設(shè)計(jì)方法具有很多優(yōu)勢：首先能夠避免傳統(tǒng)施工設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤；其次可以加快施工速度。

七、模塊化施工設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與難點(diǎn)

（一）設(shè)計(jì)及施工難度大

由于模塊化施工設(shè)計(jì)涉及的范圍非常廣泛，并且模塊化施工設(shè)計(jì)也涉及了很多不同專業(yè)的內(nèi)容，所以在設(shè)計(jì)過程中要對各個(gè)專業(yè)的內(nèi)容進(jìn)行綜合考慮，然后在此基礎(chǔ)上再根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理布局。同時(shí)，由于模塊化施工設(shè)計(jì)是將不同專業(yè)的內(nèi)容進(jìn)行綜合考慮，所以在實(shí)際施工過程中會(huì)遇到很多不同的問題。因此在設(shè)計(jì)和施工過程中難度非常大，是模塊化施工設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)解決的問題。由于建筑工程中涉及的專業(yè)種類比較多，并且各個(gè)專業(yè)之間存在著非常大的差異性，所以在設(shè)計(jì)過程中需要對不同專業(yè)之間相互協(xié)調(diào)和配合。此外，由于建筑工程中涉及的項(xiàng)目非常多，并且各個(gè)項(xiàng)目之間所需要進(jìn)行改造和升級(jí)部分也不盡相同，所以在實(shí)際施工過程中會(huì)遇到很多不同的問題。因此，在模塊化施工設(shè)計(jì)中還需要考慮各個(gè)不同項(xiàng)目之間相互協(xié)調(diào)和配合的問題[3]。

（二）設(shè)計(jì)工期長、成本高

首先，模塊化施工設(shè)計(jì)的一個(gè)重要特點(diǎn)就是需要較長時(shí)間才能完成設(shè)計(jì)工作。由于實(shí)際設(shè)計(jì)工期比較長，并且在設(shè)計(jì)過程中會(huì)出現(xiàn)許多不同的問題，這些問題都需要采用一定的手段來解決。通常情況下，一個(gè)建筑物在進(jìn)行模塊化施工設(shè)計(jì)時(shí)需要花費(fèi)較長時(shí)間，主要原因在于建筑工程中模塊的生產(chǎn)和制作需要的時(shí)間比較長。例如，在進(jìn)行房屋建筑工程時(shí)，由于施工面積比較大，因此在進(jìn)行模塊的生產(chǎn)和制作時(shí)所需要的時(shí)間也比較長。此外，在對建筑工程進(jìn)行模塊化施工設(shè)計(jì)時(shí)需要將不同結(jié)構(gòu)之間的連接進(jìn)行合理布局。因此，還需要對建筑物內(nèi)部進(jìn)行一定程度的改造。這些工作都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)建筑工程需要花費(fèi)較長時(shí)間。

其次，在設(shè)計(jì)過程中存在著成本高的問題。由于在進(jìn)行模塊化施工設(shè)計(jì)時(shí)所使用的技術(shù)比較復(fù)雜，因此，在設(shè)計(jì)過程中會(huì)涉及許多不同領(lǐng)域、不同專業(yè)。如果想要對這些模塊進(jìn)行有效組合，就需要對模塊之間所存在的各種連接進(jìn)行充分考慮。在實(shí)際施工過程中，如果要對這些模塊進(jìn)行合理組合的話，就需要各個(gè)專業(yè)之間相互協(xié)調(diào)配合起來。由于各個(gè)專業(yè)所需要使用的技術(shù)以及材料都存在著一定差異性，因此，在實(shí)際施工過程中還會(huì)出現(xiàn)各種不同問題。

（三）與其他專業(yè)協(xié)調(diào)配合困難

在模塊化施工設(shè)計(jì)過程中，要對建筑物中各個(gè)部分進(jìn)行合理規(guī)劃和布局。模塊化施工設(shè)計(jì)過程是一個(gè)比較復(fù)雜的過程，因此需要涉及多個(gè)專業(yè)的協(xié)調(diào)配合。除此之外，模塊化施工設(shè)計(jì)還需要與建筑材料等其他方面進(jìn)行協(xié)調(diào)配合。在模塊化施工設(shè)計(jì)過程中，由于各個(gè)專業(yè)之間的配合主要是通過協(xié)調(diào)來完成的，在實(shí)際施工過程中會(huì)涉及許多不同專業(yè)的配合。例如，在建筑工程施工過程中需要對原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造和升級(jí)，需要對原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定程度的加固、一定程度的重新鋪設(shè)、一定程度的改建、一定程度的擴(kuò)建。因此，模塊化施工設(shè)計(jì)具有一定的難度，需要相關(guān)人員具有較高的專業(yè)水平。為了提高模塊化施工設(shè)計(jì)工作效率和質(zhì)量，相關(guān)人員要加強(qiáng)對專業(yè)水平的重視度[4]。

（四）構(gòu)件裝配過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤

在裝配式施工過程中，構(gòu)件的裝配順序?qū)τ跇?gòu)件的質(zhì)量影響很大。然而，由于現(xiàn)場工人對于構(gòu)件的裝配順序不熟悉，往往會(huì)出現(xiàn)裝配順序錯(cuò)誤的現(xiàn)象，不僅會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件之間出現(xiàn)相互碰撞，還會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件間的縫隙過大，進(jìn)而導(dǎo)致構(gòu)件無法進(jìn)行正常施工。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)當(dāng)對構(gòu)件進(jìn)行合理規(guī)劃，同時(shí)，還需要在施工現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控，對各個(gè)工序進(jìn)行監(jiān)督管理。在施工現(xiàn)場應(yīng)當(dāng)根據(jù)施工進(jìn)度制定相應(yīng)的吊裝計(jì)劃，并根據(jù)實(shí)際情況對計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。在該工程中由于所采用的模塊較為復(fù)雜，因此，在制定吊裝計(jì)劃時(shí)需要考慮到這一因素。此外，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況對吊裝計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整和完善，包括模塊的高度、寬度等[5]，確保吊裝工作順利完成。

八、信息化管理平臺(tái)的建立

該項(xiàng)目信息化管理平臺(tái)的建設(shè)內(nèi)容包括項(xiàng)目數(shù)據(jù)管理、工作流管理、計(jì)劃與任務(wù)管理、文件管理、圖紙與資料管理、模塊化施工設(shè)計(jì)信息管理。

第一，項(xiàng)目數(shù)據(jù)管理模塊實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目基本數(shù)據(jù)的維護(hù)，包括工程進(jìn)度、計(jì)劃和任務(wù)，并將各參建單位的任務(wù)數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)中，方便現(xiàn)場查看。

第二，工作流管理模塊實(shí)現(xiàn)了各參建單位之間的信息交流與共享，包括各參建單位間的設(shè)計(jì)信息、施工計(jì)劃及任務(wù)分配等。

第三，計(jì)劃與任務(wù)管理模塊實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目計(jì)劃的制定和執(zhí)行，包括各參建單位間的工作計(jì)劃，以及進(jìn)度安排與落實(shí)情況。

第四，圖紙及資料管理模塊實(shí)現(xiàn)了對設(shè)計(jì)圖紙及資料的編輯、存儲(chǔ)、查詢和下載等功能，保證了圖紙及資料的規(guī)范性和完整性。

第五，模塊化施工設(shè)計(jì)信息管理模塊實(shí)現(xiàn)了對項(xiàng)目模塊化施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模型的創(chuàng)建、修改和更新，并可根據(jù)需要進(jìn)行模塊化施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模型的修改和更新。

九、輔助工具的開發(fā)

（一）設(shè)計(jì)信息采集

在模塊化施工設(shè)計(jì)中，由于施工圖紙和標(biāo)準(zhǔn)模型的數(shù)字化程度不高，現(xiàn)場管理人員只能依靠圖紙和標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)。對于一些重要信息，如設(shè)計(jì)圖紙、節(jié)點(diǎn)編號(hào)、材料用量等，現(xiàn)場管理人員很難及時(shí)獲取。利用輔助工具可以完成設(shè)計(jì)信息采集、工程量統(tǒng)計(jì)及工藝模擬等工作。

（二）工藝模擬

現(xiàn)場管理人員在利用 BIM軟件對模塊化施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行碰撞檢測時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到一些復(fù)雜節(jié)點(diǎn)或復(fù)雜設(shè)備。利用輔助工具可以實(shí)現(xiàn)對這些節(jié)點(diǎn)的模擬，并自動(dòng)生成相應(yīng)的碰撞報(bào)告，大大提高了效率。

（三）圖紙優(yōu)化

基于 BIM技術(shù)的模塊化施工設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)對標(biāo)準(zhǔn)模型的優(yōu)化。通過將構(gòu)件編號(hào)、材料用量、施工方法等信息嵌入BIM模型，使其成為標(biāo)準(zhǔn)模型的一部分。利用該平臺(tái)，現(xiàn)場管理人員可以快速實(shí)現(xiàn)對標(biāo)準(zhǔn)模型的修改和更新。

（四）構(gòu)件信息查詢

在構(gòu)件加工過程中，施工人員需要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行構(gòu)件信息查詢，以確保其加工過程的規(guī)范性和合理性。

十、結(jié)語

近年來，隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，對于建筑施工設(shè)計(jì)的要求也在不斷提高，而模塊化施工設(shè)計(jì)作為建筑施工中重要的一項(xiàng)施工技術(shù)，具有良好的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景。BIM技術(shù)作為一種高效的信息化技術(shù)，已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑行業(yè)中不可或缺的一部分。在工程項(xiàng)目管理過程中，將 BIM技術(shù)與信息化技術(shù)相結(jié)合，充分發(fā)揮兩者各自的優(yōu)勢，從而達(dá)到提升工程項(xiàng)目管理水平的目的。本文對BIM技術(shù)與信息化技術(shù)在施工設(shè)計(jì)中建模及應(yīng)用進(jìn)行了分析和研究，通過對模塊化施工設(shè)計(jì)模型進(jìn)行方案優(yōu)化，進(jìn)一步提高了工程項(xiàng)目管理水平和效率。今后應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，進(jìn)一步對信息化技術(shù)在施工設(shè)計(jì)中建模及應(yīng)用進(jìn)行研究和優(yōu)化，以更好地滿足項(xiàng)目管理的需求。

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作者單位：新疆哈密吐哈石油基地?cái)?shù)智技術(shù)公司軟件運(yùn)維中心

■ 責(zé)任編輯：張津平、尚丹