装配式建筑项目信息化管理研究综述

2020-02-14郭伟

价值工程 2020年1期

郭伟

摘要：装配式建筑的建造过程跟传统建筑相比有较大差异，且涉及多维度信息，传统信息管理模式下难以实现多维度信息的及时收集、准确高效传递与利用管理。装配式建筑的信息化管理是促进建筑工业化信息化的有效推手，也是实现高质量发展的必然要求。本文基于BIM环境下，概括了国外装配式建筑项目信息化管理过程中信息传递、信息处理、信息利用等方面的研究成果。从收集信息、信息传递障碍、信息集成化管理等三方面阐述了我国装配式建筑项目信息化管理的研究成果与实践进展，从而进一步论证装配式建筑项目信息化管理的必要性。

Abstract： The construction process of prefabricated buildings is quite different from that of traditional buildings， and multi-dimensional information is involved. Under the traditional information management mode， it is difficult to realize the timely collection， accurate and efficient transmission and utilization management of multi-dimensional information.The information management of prefabricated buildings is an effective way to promote the industrialization and informationization of buildings， and it is also an inevitable requirement to achieve high-quality development.Based on the BIM environment， this paper summarizes the research results of information transfer， information processing and information utilization in the informatization management of prefabricated building projects in foreign countries.This paper expounds the research achievements and practical progress of the information management of prefabricated building projects in China from three aspects of information collection， information transfer obstacle and information integration management， so as to further demonstrate the necessity of the information management of prefabricated building projects.

關键词：装配式建筑;信息化管理;研究综述

Key words： prefabricated building;informatization management;research summary

中图分类号：F426 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2020）01-0296-04

0 引言

装配式建筑项目信息化管理是指装配式建筑项目管理过程中将现代信息技术与管理理念相融合，以促进建设项目管理水平不断提高的过程。这个过程包括信息收集、信息传输、信息处理和信息使用等环节。装配式建筑项目的建造是一种将建筑业全产业链整合，并环环相扣的链状生产过程，与传统建筑项目相比，装配式建筑项目产业化标准化的特点决定了其项目管理过程中信息收集传递加工使用的必要性。因此推动装配式建筑高质量发展以及加快建筑业工业化与信息化深度融合，实现信息化管理尤为重要。为此本文从装配式建筑项目信息化管理模式出发，梳理与概括有关国内外装配式建筑信息化管理的现状及相关研究，剖析我国装配式建筑信息化管理的发展状况，探究装配式建筑项目信息化管理中各个环节中存在的问题，以期推动装配式建筑更好更快发展。

1 国外装配式建筑项目信息化管理研究概述

20世纪80年代，国外发达国家开始重视信息管理在建筑业中的应用，为此展开相关研究，经过多年的研究为建筑业的信息化发展奠定了坚实的基础。从搜集和整合的文献来看，国外对于装配式建筑项目信息化管理的研究主要从信息传递、信息处理、信息利用等环节展开。

1.1 装配式建筑项目信息传递的研究

装配式建筑项目各方信息传递受阻是实现其信息化管理的主要阻碍，疏通传递路径能有效解决该问题。Alvarado等[1]研究指出由于利益驱使导致信息传递受阻，各方之间的信息交流非常有限，应通过BIM促进项目成员之间的信息交换与传递。Issa J等[2]通过研究美国装配式建筑项目中的信息交换过程，发现其施工过程中缺乏适用于装配式建筑的信息传递框架，提出应加强标准化信息交流在装配式建筑的执行。Ramaji1[3]等研究指出由于行业信息化水平低，现有的信息交流无法满足装配式建筑管理的基本需求，因此提出一种规范装配式建筑信息传递的方法，用于项目不同阶段的信息交换。Faraj等[4]探究了索福德大学开发的用于建筑的协作项目环境，发现协作过程中信息传递存在阻碍，指出应统一各方标准促使装配式建筑项目信息可以及时传递和共享，从而提高项目协作水平。Vanlande等[5]指出装配式建筑建设过程中产生了大量信息，这些信息在参与者传递过程中的路径较为复杂，应使用IFC文件来简化传递数据路径。

1.2 装配式建筑项目信息的集成化处理研究

为实现装配式建筑信息的利用价值，应对信息进行集成化处理。Kang Y等[6]通过对装配式建筑的信息集成实施利弊进行分析，认为利益驱动因素导致信息集成化存在障碍，需要定制的方法来解决障碍。Hameri等[7]研究指出装配式建筑项目所收集信息不具有针对性，导致信息需求方需从大量的非关键信息中，提炼对其决策有支持作用的信息。Wu I C等[8]为提高装配式建筑信息利用率，提出了一个名为PIIM Framework的应用程序框架，以解决在不同参与方之间集成项目信息的问题，并通过实际的工程项目实践证明可行性。Viljamaa等[9]通过研究装配式建筑施工阶段的项目管理，指出有效的信息集成处理和开发能加强施工的过程控制，进而实现更有效的过程控制和对过程状态变化的反应。

1.3 装配式建筑项目信息利用的研究

装配式建筑项目管理过程中收集储存大量的信息，通过信息利用来辅助项目在进度质量成本等方面的优化。Hyunjoo等[10]通过收集的信息提出基于BIM的调度方法用于创建施工任务，利用收集的信息生成施工进度表来加快施工进度。Miroslaw等[11]通过对有BIM使用经验的员工访谈和BIM的案例研究，探讨了信息化管理中信息利用程度对装配式建筑施工阶段的影响程度，指出应发挥信息的使用潜力来提高装配式建筑生产率。Dennis R[12]等通过对现阶段信息管理集成方法的研究，指出应建立信息集成和管理标准，将物联网技术跟BIM模型结合转换为数据库，便于信息的查询与利用。Peter等[13]通过测量传递媒介的信息流动，将信息流的定量测量与工作人员访谈的定性数据相结合，认为BIM环境下信息化管理的利用价值可以量化。Becerik等[14]指出装配式建筑采用信息化管理模式的动力之一是他们可获得信息价值，并通过详细的案例研究和行业调查来了解信息化管理在美国装配式建筑行业的信息利用价值，以此进一步研究信息化管理所带来的价值。

2 国外装配式建筑项目信息化管理实践特征

2.1 实施政府财政扶持，加速产业快速转型

政府财政上给予扶持，正确引导建筑产业向信息化转型。美国政府计划扶持企业建造100个预制件工厂，并建立200条全自动化生产线以支持美国装配式建筑项目发展，并借助信息化技术，推动装配式建筑信息化管理。德国在政府财政支持下开展装配式建筑工业4.0，因此德国装配式建筑企业应用BIM一体化软件于装配式建筑项目的全生命周期，实现信息在装配式建筑项目全流程的共享和传递，推动德国装配式建筑信息化的發展。20世纪80年代，欧盟政府投入巨资组织ESPRT，ESPRT是欧洲一个跨多领域、跨多学科的研发项目小组，该小组通过对信息技术的研究，帮助欧洲建筑业实现信息化转型。

2.2 完善相关行业标准，确保行业持续发展

完善行业标准，是发达国家消除信息传递障碍，促进信息正常流动的重要措施。美国基于CALS建立数据交换规则和标准体系，其主要核心文件有MIL-STD-974、MIL-STD-1840等，以此解决信息传递中的部分障碍。德国通过颁布通用标准和发展通用数据基础设施来实现项目管理信息化，保障参与建设各方能够无障碍地实现资料共享交流;利用信息技术对现场施工情况进行适时动态追溯管理。日本参照国际标准开发本国的信息化标准，目前已经开发的标准包括：数码照片管理信息标准、电子数据提交标准等，以此加快日本建筑业转型。

2.3 开发信息管理技术，满足企业发展需要

实现信息化发展，技术的开发尤为重要。先进的信息化技术是发达国家建筑产业实现信息化的重要法宝。国外知名企业构建了基础数据库和工程项目管理系统来实现其项目管理的信息化。在信息化管理软件的研发上，美国在世界上遥遥领先，美国著名的Auto desk公司致力于开发基于IFC的建筑信息模型BIM和建设工程全生命周期管BLM的信息化操作软件。英国在该方面开发的BIW是基于网络的供应链集成通信平台，用户在使用该平台时可以按需要来使用，从而提高了信息利用的效率和准确性。日本企业研究的工程项目全生命周期信息化系统CALS/EC用于提高信息化水平，充分利用先进的信息技术，建立相关信息标准和行业规则，实现各方之间的信息交换和共享。德国RIB集团早在1961年开始研发建筑信息化平台，其软件平台在上世纪70年代已经在德国广泛应用。

3 我国装配式建筑项目信息化管理研究概述

2003年，住建部颁布《全国建筑业信息化发展规划纲要》，由此我国关于建筑信息化的理论研究拉开序幕，我国学者的研究主要集中在收集信息、信息传递障碍、信息集成化管理等三方面。

3.1 装配式建筑项目信息化管理信息收集研究

物联网技术起源于传媒领域。物联网技术能够实现信息及时获取，物联网的技术特点能有效解决装配式项目管理信息收取不及时信息化程度低等问题。刘占省等[15]通过使用物联网技术及时获取数据对工地进行数字化管理，提出了一种采用LORA无线通信的低功耗广域物联网技术作为装配式建筑施工过程信息化解决方案。王威[16]基于协同管理理论认为施工阶段各参与方信息孤立，应利用信息化技术实现项目在建设过程中的信息收集和构件追寻，提高项目的整体管理水平。刘美霞等[17]在研究装配式质量时，构建基于物联网技术的5W1H质量信息采集体系对关键数据采集，从而建立质量追溯系统，通过该系统对建筑产业信息化的规范起到相应推动作用。邱芬等[18]认为传统建筑业采集方法信息采集效率低，因此针对装配式建筑质量检测信息采集方法进行研究，提出基于采集树的装配式建筑质量信息检测采集方法，能够有效提高信息的采集效率。张楠等[19]研究指出工程中传统的信息收集模式导致验收资料与工程脱节，因此针对工程质量及安全信息的特点和管理人员的需求，建立基于移动终端的工程质量安全信息采集系统，并结合实际工程验证可行性。

3.2 装配式建筑项目信息管理的信息传递障碍研究

在现有信息化管理模式中，装配式建筑在建造过程中各阶段采用不同内部数据格式，不同数据格式导致信息在传递路径中受阻，统一内部数据格式标准是疏通传递路径的有效手段。赖华辉[20]等认为由于各参与方使用软件的内部数据格式不同，从而导致信息传递过程中存在障碍，因此笔者提出基于IFC标准的数据共享与技术交换路线，为解决建筑项目建造过程中发生的数据交互问题提出解决途径。钟炜等[21]指出應改变对BIM的片面认识，在IFC标准的基础上建立BIM标准，并引入熵值表示系统有序度;以此建立建筑全寿命周期信息传输模型，为解决信息孤岛现象提供参考。张洋[22]引入建筑业国际标准IFC，分析了基于IFC的BIM体系结构与信息表达;探索建筑全生命期中信息有效传递的途径，并且为解决工程中信息传递障碍提供方法。张德海等[23]认为信息传递是协同设计的核心，在BIM环境下的协同设计增强了信息的传递和共享，实现了不同参与方同一模型中协同工作，从而减少设计变更和工程返工。颜勤等[24]研究指出建筑空间的描述与信息的传递都存在一定障碍，进而影响项目各方决策。利用VR虚拟现实中的可交互特性，提升建筑项目信息传递的效率，进而实现建筑项目信息无损的多方合作。

3.3 装配式建筑项目信息的集成化管理研究

信息集成化管理作为有效的装配式建筑管理模式，是解决信息化水平低，信息碎片化的关键所在。王巧雯等[25]剖析实际设计案例，梳理BIM平台下设计协作的集成技术路线;进而探索构建多专业协同设计流程框架来实现信息集成化处理。龙晴等[26]以信息流为导向;构建WBS与集成化管理相结合的信息管理模型，并通过对装配式住宅项目的运用和分析，得出装配式住宅应利用BIM运行信息集成管理体系，实现项目高效管理。任志涛等[27]结合BIM技术与集成管理理论，从信息集成的角度解析装配式建筑项目集成管理的运行流程，提出BIM使用过程中信息集成化管理的方法;通过该方法促进装配式建筑建造过程中信息资源整合及优化。陈勇强等[28]指出由于大型项目中参与方都有自己的组织结构，其信息沟通受到阻碍，只有通过对大型项目进行信息标准化和集成化管理，使信息能够在各参与方之间进行有效共享，才能保证大型项目的顺利实施。张健等[29]通过分析装配式建筑的发展趋势及实践应用指出信息主导建筑业未来发展，应将各流程的信息集成构建基于BIM平台的装配式建筑信息集成体系，分层推进BIM技术在装配式建筑中的应用以及加强市场化引导和示范项目推广。

4 我国装配式建筑信息化管理实践特征

4.1 发布政策发展纲要，指导行业转型

我国在积极推动建设领域信息技术的研究开发与推广的进程中，不断完善发展相关规划纲要，为我国建筑行业转型推波助澜，目前我国出台一系列指导文件，发展纲要。2011年，住建部发布《2011-2015年建筑行业信息化发展纲要》要求十二五期间基本实现建筑企业信息系统的普及应用，加快建筑信息模型、基于网络的协同工作等新技术在工程中的应用，推动信息化标准建设。2016年初，国务院发布《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》明确提出：大力推广装配式建筑，建设国家级装配式建筑生产基地;加大政策支持力度。同年住建部印发《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》，旨在增强建筑业信息化发展能力，优化建筑业信息化发展环境，加快推动建筑业工业化与信息化发展深度融合。

4.2 实施经济激励机制，加快行业发展

基于建筑业转型的战略需求，政府实施相关激励政策。2015年，住建部印发《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》，要求各级住房城乡建设主管部门要以实际为主，实施相关激励政策和措施，支持相关单位进行BIM的研发和集成应用开发。同年上海市下发《关于进一步加强建筑信息模型技术推广应用的通知》，由建设单位牵头组织实施BIM技术应用的项目，财政上按每平方米进行经济补贴。2017住建部发布国家标准《建筑信息模型施工应用标准》其中对招投标环节有相关规定，招标文件中应当对是否采用BIM技术或者装配式技术提出明确要求;建设单位对承诺采用BIM技术投标人应当给与适当优先。2019年天津市下发《天津市关于推进建筑信息模型技术应用的指导意见》，该意见指出装配式建筑等级评价、优秀工程勘察设计质量奖项的工程，应用BIM技术的给予优先评选并设置相应加分项。

4.3 加强示范交流活动，推进行业进程

我国通过开展试点示范工程和举办相应交流活动，来推进装配式建筑技术进步和产业发展。我国建筑业从2003年引入BIM后开始逐步进行信息化管理的探索。目前已建成的广州周大福金融中心（东塔）使用BIM产品实现全专业模型信息集成和多部门多岗位的协同应用，实现技术创新和管理提升。国企、央企、相关高校及研究所等事业单位组建产业联盟，每年举行全国BIM学术会议、中国BIM经理高峰论坛等相关活动，来推广建筑业的信息化管理，会议中通过组织现场观摩、专家讲座、展览会等形式，广泛宣传推广装配式建筑项目信息化管理。另外利用电视、报刊、网络等新闻媒介等扩大相关活动影响，广泛宣传建筑业信息化管理的优越性，提高行业对建筑业信息化管理的认知和认同度，形成市场支持装配式建筑信息化管理发展的良好氛围。

5 结语

推动装配式建筑项目信息化管理发展是实现装配式建筑高质量发展的有效途径，装配式建筑项目信息化管理发展是我国建筑业工业化转型的必由之路。纵观国内外装配式建筑项目信息化管理的理论研究与实践发展，就实践来看国外发达国家在政策支持、完善行业标准、开发信息技术等方面有所建树;我国在政府引导下虽然也展开一些实践，但实践过程中依然存在政策不明确、技术落后等问题。理论研究方面大多从信息化管理的过程展开，涉及信息化管理过程中信息收集、信息传递、信息处理等相关内容，这些研究大多是基于建设过程中各主体紧密联系展开研究的，聚焦于施工阶段及其它某一具体阶段的信息化管理研究尚属鲜见。因此，以施工阶段为例，揭示施工过程中装配式建筑项目信息化管理的必要性，剖析施工阶段装配式建筑项目信息化管理的实施流程及信息化管理实施过程对质量、成本、进度、安全等方面的影响，界定施工阶段实现装配式建筑项目信息化管理的阻碍因素，探讨装配式建筑项目信息化管理的实现路径及优化过程。以此丰富装配式项目信息化管理的理论体系，推动装配式建筑更好更快发展。

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