基于 BIM平台的装配式建筑管理研究
【摘要】为解决传统装配式建造模式中信息化水平落后，施工定位慢，缺乏整体性与统一性等问题，本文通过基于BIM和二维码技术的综合管理平台，对装配式建筑进行全过程数字化管理，将BIM与装配式建造过程紧密对接，实现设计、制造、运输、堆放、安装全流程智能化与可视化，推动装配式建筑工业信息化发展。
【关键词】建筑信息模型；装配式建筑；预制构件；信息化
1. 引言
2020年，住建部等十三部委共同发布《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》，明确了智能建造和建筑工业化的发展方向和要求。2021年，上海市住建委印发《上海市装配式建筑“十四五”规划》，提到：“十四五”时期，上海市继续以装配式建筑为抓手，深化建筑业创新转型发展，加强信息化和智能化技术应用，实现装配式建筑“从有到优”的升级发展，提升工程质量、安全、效益和品质。装配式建筑因其高效性、绿色性与经济适用性特征，广受行业欢迎，但其基本缺点（碎片化、不连续性、实时信息可用性不足）也对建筑施工过程管理产生了众多不利影响，如何合理促进装配式建筑信息化建造系统的实现与革新，解决施工场所不同导致的质量管理模式差异问题，将成为推动装配式建筑行业发展的关键[1]。因此，通过将装配式预制构件设计、生产、施工全流程通过信息技术手段集成，建立一套全生命周期管理体系，将对建筑项目实现精细化管理、推动装配式建筑产业化发展起到积极影响。
1. 装配式建筑现存痛难点
2016年2月22日出台《关于大力发展装配式建筑的指导意见》要求要因地制宜发展装配式混凝土结构、钢结构和现代木结构等装配式建筑，力争用10年左右的时间，使装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%，近几年迅速发展的BIM技术也助推了装配式建筑的推广。随着项目实践的积累，传统的建筑方式与装配式建筑的矛盾也逐渐显露，除技术方面的不足导致的质量偏差外，主要的问题体现在以下三点：
1. 构件状态难追踪，信息时效性差
传统的建筑方式中各方仅在某些关键时间点进行有限的信息互通，而非全过程动态交流，造成业务流程脱节，信息孤岛现象频出，尤其构件状态难以得到精细化跟踪管理，大大影响了工作效率。
1. 变更发生不能通知到位，导致返工
施工图在传统建造方式中能较好地完成施工方案的组织与实施，但在装配式建筑的施工组织中，却经常由于图纸设计深度不够导致构件节点的设计、生产、施工脱节协调困难，建设过程连续性差甚至无法顺利进行[2]。当设计图纸发生微调时，传统建筑可通过现场经验丰富的工人进行灵活调整，而装配式建筑的精确性优点在此时成为一大弊端，若调整部分未能及时通知至构件厂，吊装时极有可能出现构件碰撞或建筑偏差等问题，造成返工，拖延工期。
1. 生产运输计划与施工计划不匹配
施工时常常出现主体施工进度与计划进度产生偏差的问题，如：工期提前，构件却按原计划生产，不能及时到位；或工期滞后导致堆场构件堆满，大大了构件的实际产能。
1. 装配式管理平台功能架构
目前装配式建筑信息管理平台的研发和应用多集中于单向信息通道，无法形成整体的信息贯通，目前大多数的装配式建筑信息管理平台主要是服务于建设、设计、咨询或者施工方其中一个过程的信息化。因此，建立多方协同的信息贯通通道就显得很有必要[3]。该装配式信息化管理平台以BIM技术为基础，结合GIS（地理信息系统）、IoT(物联网）、5G等技术进行整体架构设计，该平台支持参建各方协同工作，以简化BIM单位、构件制造厂、施工方之间的信息传递过程，实时监控构件状态和施工进度，从而降低关键进度风险，提升项目效率。
2.1 技术选型
除装配式建筑模型平台可视化外，构件追踪也是信息化管理的重要一环。当前主流的构件追踪方式有两种：RFID与二维码。RFID识别系统由电子芯片与读取器组成，特性为耐久性高、信号强，但成本相对较高，且需要在预制构件浇注时进行芯片预埋，后续灵活性较差。而二维码方式则为批量导出、打印，随后粘贴于构件表面，利用手机扫描即可实现查看、编辑功能，具有机动性高、成本低、易操作的特点，可实现性更强, 故平台选用二维码方式对预制构件进行追踪管理。
2.2 角色权限
平台将为各参见人员开设单独账号，并依据其职能分配相应的编辑权限，对操作人员的权限严格按照岗位职责设定，避免数据误改误删，保障平台信息的安全性。平台采用集中式权限管理，针对不同的应用系统、终端、操作人员，由网站系统管理员设置共享数据库信息的访问权限，并设置相应的密码及口令，不同的操作人员设定不同的用户名，且定
期更换，严禁操作人员泄漏自己的口令。
2.3 数据库
数据库包含静态和动态数据库，静态数据库主要为构件部品库、工艺工法库、设计方案户型库、栋号库、定额库等。动态数据库为前端设备收集的数据资源库，如定位、轨迹、数量等资源的动态数据[4]。静态数据库可随着项目的增加于平台进行积累，有助于构件标准化设计与生产，构件设计所需时间将随着静态数据库的充实而减少，可快速响应需求，大大提高生产效率，逐渐形成一套完整地解决方案。动态数据库则利用智能终端采集数据，如使用智能手机扫描二维码，随后通过互联网传输至平台，即可对该数据进行查看或编辑操作，数据可追溯，形成闭环管理，保障信息安全。
1. 装配式管理应用流程
装配式建筑主要分为构件设计、构件生产、构件运输及施工吊装四大过程，主要参与方为BIM咨询单位、构件加工厂与施工单位。平台可上传建筑整体模型与深化预制构件模型，并依据项目需要建立各种构件模型及信息库，并可对构件进行单独或批量状态更新，预设复杂节点施工技术指导等，从而提升构件厂、设计单位以及施工企业的可视化协同能力，明确设计重点，减少建材的损坏以及浪费，达到简化流程，节约成本提升生产效率的目的。
1. 设计阶段
运用BIM技术建立了预制构件深化模型，结合施工顺序，对拼接位置进行碰撞检测，检查预制构件与现浇部分的关系，预制构件与预制构件之间的关系，以及预制构件和机电
管道之间的关系。构件深化模型确认后，将模型上传至信息化管理平台，导出构件清单，通过结合BIM模型与预制构件列表，生成一一对应的、含有构件编号、楼层信息的二维码，用于后续的构件追踪管理。
1. 构件生产
构件深化设计模型完成后，即可将模型与二维码一并交付于构件加工厂进行生产。工作人员通过扫描二维码可查看该构件具体尺寸与材质信息等；在生产完成后，由构件厂进行二维码张贴，并再次扫描二维码，更新当前构件状态，按实际情况填写构件的制造时间、生产厂家信息、加工人员信息等，确保责任到人，标准化生产，有效控制构件质量。
1. 构件运输
在构件生产期间，施工方可通过平台密切关注构件生产动态，双方可依据实际需求，灵活匹配生产计划与现场施工进度，从而使得效率最大化。在生产完成后，构件开始运输流程，由构件厂更新构件物流信息，如车辆信息、司机信息、出厂时间、预计入场时间等，施工方可同步跟踪状态信息，为构件入场堆放做好准备。
1. 构件堆场
利用BIM分析建筑施工工序与场地路径，可提前审核堆放顺序与摆放位置的合理性。构件入场后，通过扫描二维码，查看构件所属楼栋与楼层，并按预先设计的位置进行摆放，堆放完成后，批量更新构件状态与具体位置，便于施工人员进行吊装。
1. 现场安装
在吊装某一层构件时可通过平台单独导出此楼层构件清单，查询导出表格内的构件识别码即可快速定位构建位置。吊装工人也可通过扫描二维码查看构件具体信息，确保构件
安装的精确性。
图1.导出构件清单
对于复杂节点，扫描二维码后可查看预设在平台上的施工指引信息，如图2所示的模拟动画等，指导现场施工。在完成吊装后，工人再次扫描二维码更新构建状态为吊装完成，也可进行批量编辑，提升效率，减少工人工作负担。
图2. 安装进度追踪
1. 验收存档
待项目验收完成后，所有数据存档至静态数据库，为日后建筑运维提供数据支持。运维人员可通过平台追溯装配式建筑信息，寻找相应的负责人进行进一步沟通。
图3.. 预制构件状态更新
图4.批量状态更新
1. 总结
基于BIM技术的装配式信息化管理平台解决了装配式建筑设计、运输和施工各环节中的关键问题，建立了完整的基于BIM 和物联网的预制装配式建筑全流程集成应用体系，通过全过程示范应用，促进了科技成果转移转化，实现了装配式建筑预制混凝土构件从设计、运输到施工的全过程管理，有效验证了研究成果的先进性及可靠性，提供了切实可行的实施方案，一定程度上推动了装配式建筑工业化和信息化的融合发展。
信息化管理平台的可视化、协调性、模拟性、优化性、数据性等功能，可促进建筑业生产方式的转变，从源头上提高设计水平、把控细节。对关键环节精准算量，减少材料的浪费，有效控制成本。通过预制构件碰撞模拟，辅助PC施工，做质量安全底线的“守护者”。依托信息管理平台，实现项目“事前、事中、事后”管理，形成监管闭环，提高了各参建方协同工作的效率。
参考文献
1. Li Z, Shen G Q, Xue X. Critical review of the research on the
management of prefabricated construction[J].Habitat International, 2014（43）：
240-249.
2. 岳乃华,于德湖. 基于BIM与二维码技术的装配式建筑构件追踪管理研究[J]. 建
筑经济,2020,41(4):96-100. DOI:10.14181/j.cnki.1002-851x.202004096.
[3] 赵峰, . 基于BIM和物联网的预制装配建筑信息管理平台的研究及应用[J]. 土木建筑工程信息技术, 2021, 13(3):6.
[4] 粟剑波, 孙志庭, 陈东升,等. 装配式建筑设计,生产,施工一体化信息系统研究与应用[J]. 工程质量, 2021, 39(5):6.
