基于制造业PLM的装配式建筑BIM理论研究

程希奇，李蓓，陈炳任

（中建深圳装饰有限公司）

1 引言

装配式建筑是我国新型建筑工业化发展模式下的重要体现，旨在推进建筑工业化发展，形成全产业链，保持工业化、社会化和集约化，提升工程质量，节约资源和保护环境，装配式建筑的精髓在于标准化、模块化、工业化和信息化[1]。

BIM 以数字信息技术为基础，对建筑进行全生命周期的集成与管理，改变传统的建筑建造方式，提高效益和价值。BIM技术作为建筑业数字化转型的核心，完美契合建筑装配式发展的技术要求，是实现建筑工业化的核心技术。

BIM 技术在国内发展已十余年，但整体仍水平较低。①国外的BIM 技术并不适合我国的市场环境，可借鉴的经验不多。②大量资本涌入市场，营销重于研发。③大部分从业人员思想观念难以转变。④软件工具及系统性还不完整。国内的大型设计院、建筑企业以保障性住房为试点开展装配式建筑研究，在应用过程中仍处于摸石头过河的现状，存在较多的未知困难。

2015 年国家发布了《中国制造2025》，全面部署推进制造强国战略，实现工业生产的数字化，就是“工业4.0”。我国大中型制造企业纷纷进入“工业4.0”赛道，实现数字化转型，这一表现在汽车制造业尤明显示。建筑业的“甩图板”革命借鉴了制造业的CAD 革命，实现了从0 到1，建筑业要弯道超车从1到4，其根本在于以BIM借鉴国内“工业4.0”的思维，推陈出新，实现数字化转型。

2 PLM与BIM

PLM（Product Lifecycle Management，产品生命周期管理）是以产品为中心，以应用软件为手段，是一种战略性的业务模式，它应用一系列相互一致的业务解决方案，支持产品信息在全企业和产品全生命周期内（从概念到生命周期结束）的创建、管理、分发和使用，集成了流程和信息等众多要素。PLM 是对产品的全生命周期管理，BIM 是对建筑的全生命周期管理，对象不同而内涵一致［2］。

PLM 应用不分地域，能够把上下游的产业链进行整合，可按企业规划、供应链、客户等不同出发点进行组合，与企业ERP、SCM、CRM 等集成使用，组成生态系统。

当前主流的制造业PLM主要围绕可定制化、高效多层次协同、多周期产品数据管理、知识共享与重用、数字化仿真等方面发展，主流的发展模型都离不开三维数字模型的支持。同观装配式建筑具有可定制化、多样化装配的特点，结合BIM 的协同、全生命周期数据管理、数据共享与构件重用，BIM仿真模拟等技术特性，借鉴的意义重大。

从发展阶段来看，制造业经历了计算机辅助设计（CAD 二维）、三维设计（CAM/CAX/BOM）、集成化信息化（PDMEPRMDB）等为代表的技术发展阶段，目前处于数字化与智能化的发展阶段。我国建筑业以2008 年国家体育馆“鸟巢”的设计建造为引入标志，BIM技术开始在建筑行业快速推广应用，受限于技术条件、标准规范和从业人员思想观念，从根本上讲BIM 技术仍停留在单一的三维翻模阶段，与制造业相比，还不能做到三维设计。而国外目前在BIM已经做到了集成化，英国、美国等国家一直处于领先地位，欧美其他国家对BIM也越来越重视，新加坡2015 年就规定了建筑面积5000㎡以上的建筑必须提交BIM模型［3］。

3 全生命周期主线研究

在制造业中有两条必须关注的生命周期主线。一是订单全生命周期主线，面向终端消费者，通过以订单全生命周期为主线的动态优化实现精准计划、柔性生产、快速配送。二是产品全生命周期主线，面向企业客户，通过产品全生命周期管理实现敏捷研发、产品质量保证和持续性的后市场服务，也就是制造业PLM的主要关注线。

装配式建筑宽泛的意义也可表现为建筑工业化产品，我们从制造业的全生命周期主线不难看出，两条全生命周期主线可以借鉴应用到装配式建筑中来，关健点在于需要一条数字信息链路，而这条数字信息链路恰好是BIM所具备的（见图1）。

图1 装配式全生命周期主线

在设计与建造的全生命周期主线中，BIM 模型从研发、设计开始，每个流程集成各个环节的信息数据并应用，最后进行迭代升级形成闭环［4］。

借鉴制造业PLM系统充分发挥BIM功能，需要以企业的发展战略为指导，建立适合公司底层的综合信息化系统，以BIM为核心，以研发和设计业务为基础，形成多部门协作、标准化装配生产和装配式建造的产业链，同时不断完善知识管理体制，推进标准化和制度化的建设。

4 装配式建筑BIM的发展思考

基于BIM 的装配式建筑是一种业务变革，是建筑从传统模式升级到工业化的变革，是从二维设计转变成三维设计的变革，更是人员思想观念的转变。

4.1 理解装配式建筑的全产业链业务，充分发挥BIM特性

BIM与业务结合程度影响着装配式建筑的建造效果，BIM是以全局性为视点的系统，除了关注的设计、施工和项目管理相关部门，同时也会涉及营销、商务、企划等其他部门。要想实现企业的变革和BIM的成功应用，必须从理解市场开始，推进跨部门的研发模式。建立以研发为中心的生产模式，市场、企划、设计、生产、采购和项管等多部门协同的相关流程，这是符合现代企业的经营战略，因此BIM是实现装配式建筑产品研发战略的有效方式。企业通过综合公司以往的产品和技术成果，推进标准产品和模块的建设，有效地集约资源，达成设计效率化，持续追求产品的迭代升级［5］。

4.2 确立装配式建筑的品质管理体系

相比制造业的品质管理，建筑行业的品质管理差距还较大。实际上，BIM并不提供质量管理工具，但却是质量管理的数据流转和体现。建筑行业的品质管理活动大部分停留在材料的品质保证和施工现场的质量管理，对从研发和设计端提高建筑的品质理念没有关注。如果设计端发生错误或者延迟，必然会对后续环节产生影响，生产的连续性也会被打断。

4.3 建立标准化、模块化的产品结构

很多企业应用BIM后，并没取得预期效果，相反抱怨迭起“成本增加”、“设计转化太费劲”、“模型图纸不能过审”、“对研发帮助不大”等。建筑的设计样式和业主的功能需求不同，导致每个建筑都多种多样。如果针对每种要求都进行设计的话，显然不是装配式建筑所要实现的目标。

装配式建筑以产品的形式出现，建立标准化、模块化的产品结构，通过不同的装配，达到不同的设计样式和功能需求。

BIM 的出现可以很好地解决信息孤岛问题，通过模型管理装配式建筑的全生命周期，所有构件实现标准化，以模型的形式传递数据（图纸、文档等），通过模块化手段（不同模块的组合来实现产品的多样化）满足客户要求，模块可以分为标准模块、可选模块和定制化模块［6］。

4.4 重定义研发过程

国内有些企业虽然区分了研发和设计业务，但了解研发意义的企业却是少数。可以这样解释研发和设计的不同：研发部门制定相应规则，如工艺手册、标准图纸、技术流程等；设计部门则是在规则体系下，结合客户要求进行设计，如定制模块的图纸、设计材料等。这样做可以使设计内容前置，市场人员能够根据业主不同的需求进行快速配置设计，对工厂加工和施工管理也有巨大作用。

4.5 统合物料管理体系

对于生产人员，使用BIM 的层面更多的局限在物料表（BOM）和CAD 的操作，通过BOM 传递实现信息在装配式建筑全生命周期上的传递。但由于横跨全产业链的BIM 所涉及的业务内容不同，导致各部门所涉及的BOM也不同（订单BOM、设计BOM、制造BOM、采购BOM、物流BOM等）。为了实现装配式建筑全生命周期的信息正确快速地传达，需要对各种BOM 进行统一化管理。通过编码体系建立映射关系，以设计BOM 为基础把涉及部门联系起来，即统合BOM 是装配式建筑的构件信息集合，因为BOM 是由部件编码和零部件关系两部分组合成的。

5 结语

装配式建筑作为建筑工业化的发展方向，随着大力推广应用，各类相关标准的建立，已朝着工业化的道路迈进，但BIM 技术的应用应与适合装配式建筑的工业化产品定义标准、信息化程度、数字化制造能力相匹配，不能一蹴而就。装配式建筑作为建筑工业化产品的代表，通过借鉴制造业的“工业4.0”体系，以BIM 技术为基础，在技术体系建设、管理体系变革、设计管理系统建设、人员能力培养等方面开展大量工作，合理、有效、平稳地推进BIM 技术在建筑装配式行业的应用。