基于BIM 技术的装配式建筑精细化施工管理应用研究

胡冰

BIM 技术的出现，给装配式建筑全生命周期的管理带来了启发，使得参建各方能够在一个多维信息模型上协同设计和精细化管理，解决装配式建筑发展过程中信息共享的难题。BIM 技术在装配式建筑的设计、检查、施工进度控制、资源分配等方面进行精细化管理，创造了更加规范化、透明化的行业环境。

1.BIM 技术的发展和普及

BIM 技术为建筑业发展提供了强大的技术创新动力，发展装配式建筑也是建筑体系更为成熟、完善的重要一环。装配式建筑作为新生事物，由于技术不成熟、劳动生产率低等因素，其质量问题和成本问题没有得到根本解决，急需信息技术助力。BIM 技术最早从美国发展起来，近年来逐步走进我国，科研院校、设计院、施工单位等都在将BIM 技术作为重点研究对象，有调查报告显示，业内相关人员对BIM 技术的知晓程度，已经从2010 年的60%提升到了87%。大多数企业都拥有了强烈的BIM 意识。在体量巨大、结构复杂的项目，例如“上海中心大厦”、“中国尊”、“浦前大桥”等项目中，应用BIM 技术，进行施工过程中的精细化管理，简化了现场的管理流程，方便了施工指挥[1]。

因工程日益显示出大规模、设计复杂、专业交叉深等特点，同时工程项目精细化管理的诉求也越来越高，工程项目管理工作面临更大的挑战。随着信息技术的发展，BIM 技术作为一种全新的理念和技术，为当代高要求的建造技术和管理技术提供了完善的解决方案，受到业界和国内外学者的高度重视。BIM技术在建筑工程中的应用更加能够发挥其前期方案优化的优势，直观地展现和优化施工方案，在前期项目筹划阶段，能更好地控制工程项目的投资规模和把握实施过程的进度。制定专项施工方案，专家论证后严格按照方案实施，并加强现场的安全管理，确保施工安全。

2.我国装配式建筑面临的问题

2.1 相关标准规范体系不够完善

虽然装配式建筑结构是多种多样的，但是相关的标准体系不完善，各个部件、设备之间的模数难以协调。大多数的规范仅适用于特定结构，国家没有强制性的标准。在装配式建筑的设计、生产、运输等环节缺乏统一的标准体系，造成了装配式建筑整个行业发展的滞后。

2.2 管理体制与运行机制不健全

现存的项目管理模式大多都是传统现场湿作业方式的管理模式。很多开发商没有意识到装配式建筑独特的管理体制与运行机制的综合优势，采用了固有的管理体制与运行机制，没有使用BIM技术相关要求的办公流程，部分工作人员无法熟悉掌握BIM 的软件和硬件，未能从思想上接受新的工作模式。事实上，装配式建筑项目需要促进公司做出变革，既要从合同要求等外在条件上进行促进，也要从公司实际的效率和收益上进行内在促进。如果不能及时更新管理体制与运行机制，会导致装配式建筑项目出现管理漏洞。

2.3 装配式产业链不完整

装配式建筑的设计大多数都需要进行二次拆分，如果在构建生产现场的一体化机制能力不足，就会造成生产与装配之间使用脱节的现象。

2.4 认可度不高

由于信息的闭塞，普通老百姓对装配式建筑的优势不够了解，对其安全性能存在认识误区，并有很多开发商企业不相信装配式建筑的质量。装配式建筑缺乏优秀的成品展示和用户的良好体验，推广效果不好，没有形成广泛的社会共识。

3.BIM 技术与装配式建筑结合的优势

装配式建筑的难点不仅仅存在于技术上，同时也存在于资源整合上，资源整合依赖现代信息技术，而BIM 技术具有将信息高度整合的巨大优势。在装配式产业链不完善的情况下，信息不能完整地传给预制构件的生产装配阶段，只有将各阶段的资源收集起来，形成一个整体的体系，才能拒绝重复的投入，拒绝返工和资源浪费的问题，通过BIM 技术在设计单位、生产商、施工单位、运营单位中构建并形成一个整体的产业链，能够更好地推动装配式建筑体系的成熟化，基于BIM 技术信息化打造高水平的装配式建筑。

基于BIM 深化模型，补充相关施工设施设备模型，并附加关联建筑过程、施工工序顺序等信息，以展现复杂施工工序的施工方案和工艺细节，进行数字化预拼装，提前发现设计中的差错漏洞，如土石方工程模拟、设备吊装模拟、模板支架工程模拟、设备支架安装模拟、虚拟建造模拟等等。交付结果利用BIM技术数据平台来点对点进行传输，实现信息共享，再通过软件进行碰撞检测，解决冲突，则能够提高装配式建筑的设计效率，避免大量的人工手动输入的重复工作，实现机械化和自动化。通过BIM 模型获取部件的尺寸，材料等信息，也能够达到精确化生产的目的。在施工阶段，传统的建筑施工现场都是施工人员依据以往的经验，对预制构件进行装配，而利用BIM 技术可视化的优势，能够对关键节点进行吊装模拟，甚至施工全过程的模拟，也能在实际施工中对现场进度进行实时的监管[2]。

4.BIM 技术装配式建筑中的精细化管理应用

装配式建筑采用BIM 信息化的技术，能够形成一条整套的装配式建筑全产业链。形成五位一体的体系化应用。如图1所示为BIM 技术在装配式建筑精细化管理中的五位一体的应用体系。

图1 BIM 技术在装配式建筑中的应用体系

4.1 标准化设计

标准化设计是为了提高设计效率和产品质量，通过分解和再结合的方式，组成多样的建筑产品，如图2 所示为基于BIM 的装配式建筑的模型拼接。标准化设计遵循模数化设计的原则统一标准尺寸，才能够实现大规模的批量生产，才能够使建筑在装配的过程中各功能尺寸质量都达到最好的效果，避免设计与装配过程的脱节。首先需要利用BIM 技术建立统一的构件族库；其次，调用族库中的构件；最后利用碰撞检查功能生成检查报告，得到可以交付使用的BIM模型。

4.2 数控化生产

为了保证生产的预制构件符合质量要求，设计人员与生产厂家需要对模型中的信息进行共享和沟通。借助计算机辅助制造技术，直接把计算机与生产设备相连，将BIM 模型导入中央控制系统，对生产设备进行控制与操作，完成装配式建筑构件的自动化生产，无须图纸的交付和人工二次录入。有一些模具造型复杂，需要对其进行组装。因此，需要充分利用BIM 模型中的3D 显示功能，将复杂的脑力工作通过BIM技术简单化。如图3 所示为基于BIM 的数控化生产的界面，构件生产之后，会自动地送到养护室进行养护，整个构件的信息、出库、物流等信息通过BIM 技术与现场实时沟通，也提高了运输效率[3]。

4.3 集成化装配

集成化装配是BIM 技术在装配式建筑应用中的关键一环，利用BIM 技术能够在现场实施合理的装配，通过智能阅读识别器进入施工现场的构件，都要含有构件库中预制构件的编码。如图4 所示为基于BIM 的集成化装配的效果图。控制中心根据BIM 模型中的信息，给吊装中心下达指挥命令，对于构件进行吊装，进行实时的追踪，监测吊装信息，再反馈到模型中，避免人工录入发生失误。通过4D 施工进度模拟，实时监控装备现场的装配情况，提高工作效率[4]。

图4 基于BIM 的集成化装配

4.4 一体化装修

在BIM 标准化设计的基础上，将管线、饰面、厨房、卫生间、模块家具等组件进行选择、组合、安装的装修方式，目前的装修模式主要为湿作业，周期无法控制。用作装修中的水泥和胶体，产生大量的建筑垃圾，消耗大量的材料资源，且无法保证装修质量。一体化装修主要以干式的拼接和安装为主，综合成本较低，大约可节省20%的材料和70%的工时，容易把控材料质量，安全性高，使消费者获得一劳永逸的居住舒适感。所有装修的部品都通过BIM 建模进行控制，室内设计师也参与其中，共同完成设计方案。可利用BIM 技术渲染功能对装修进行渲染，再现其真实性，保证其装修品质。在所有家具和部件都集中在BIM 模型之后，由工厂定制化生产。采用装配的方式施工。在装修阶段以后，BIM 技术也能便于后期的管理，实现信息共享，达到安全美观和经济的统一[5]。

4.5 信息化管理

在装配式建筑精细化管理中，信息管理是其核心。BIM 技术整合了与装配式建筑相关的各种资源与信息。在传统的建筑管理中，往往都是手写记录，增加了工作量，而随着建筑结构复杂性增加，必须通过BIM 模型进行信息化管理，储存从项目设计到竣工验收的全部信息，才能更好地科学管理和决策。利用BIM技术的可视化特点，对空间进行有效合理的分配，降低运营成本，利用BIM 输出动画模拟，制定信息化的应急管理[6]。

5.结论与展望

综上所述，BIM 技术在标准化设计阶段对每个细节进行碰撞检查，在数字控制生产阶段对构件进行精细化的批量的加工处理，在装配式施工阶段进行场地的布置和施工现场的精细化管理，在一体化装修阶段对装修现场进行全过程的监控和模拟装修，在信息化管理阶段整合全过程的信息，对设备运营、空间布置、事故处理方面进行精细化管理。