基于BIM+数字孪生技术的装配式建筑项目调度智能化管理平台研究

贾 微，林 超

（金陵科技学院，江苏 南京 211169）

近几年来，随着我国社会经济的不断转型发展以及科学技术的飞速发展，建筑行业也得到突飞猛进的发展，同时建筑行业在发展过程中也面临着越来越多的环境污染以及能量损耗等情况，对发展绿色健康中国以及形成节约型生态环境保护造成不利。装配式调度项目是指由工厂将建筑工程所需要的建筑元器件制造出来以后运送到建筑施工现场，对建筑元器件进行现场装配的技术。按照建筑元器件的特性和功能以及施工形式可以将建筑元器件分为板块建筑、盒式建筑以及骨架式建筑等多种类别。装配式建筑具有体积小、组装方便以及环境污染小等多种优点。但是装配式建筑在人工记录以及实施监督管理方面存在较大的问题，具有较大的提升空间，因此，需要利用BIM和数字孪生等先进技术互相融合发展促进装配式建筑更好的发展，提高建筑行业经济效益。

1 BIM技术及特点

BIM技术的全称是信息技术模型，是贯穿于整个建筑工程的信息技术汇总，能够经历建筑工程的整体发展，例如设计、制造以及维修管理等流程和环节。BIM数字化技术的特点非常多，其中最为明显的一个特点是BIM技术的可视化，它能够将平面二维的点、线以及面构成的建筑构建图进行三维的展示和呈现，真正做出形象直观的效果图，将所有建筑元器件之间的连接以及结构之间的细节都可以形象地展示出来，以便于技术人员进行细致深入的研究。其次，BIM技术还具有非常可靠的协调性。在建筑工程进行装配过程中，建筑施工设计师给出的设计方案往往存在一些还需要完善的部分，这就需要建筑设计师和建筑施工人员在施工过程中要注重彼此之间紧密的沟通和联系，从而针对施工过程中存在的问题结合双方的知识储备和实践经验来采取更好的解决对策。最后，BIM技术还具有非常重要的模拟特点。BIM技术不仅能够针对建筑施工现场的元器件组装进行模拟，还能够针对施工现场不能开展的相关操作进行模拟，尤其是在建筑施工设计阶段进行方案优化以及修正和完善的过程中，针对建筑施工过程中的重点环节包括节省能量，减少环境污染以及光电传播等环节的模拟演示，能够提供给建筑企业工程较为科学合理的理论依据以及相对准确的数据基础，对于建筑施工过程中的项目管理具有非常重要的意义。

2 数字孪生技术以及特点

数字孪生技术也称为数字信息双胞胎，主要是建筑工厂进行的建筑现场以及虚幻模拟相互结合的数字技术，从方案构思、设计、测试以及应用等多个方面出发，可以较为准确地模拟和判断出建筑工程的整体工艺流程以及工艺技术，也可以及时查询到建筑系统中存在的缺陷、矛盾以及不匹配的问题部件和环节，在整个建筑装配过程中都可以利用数字孪生技术来对重点环节流程进行模拟和演示，在极大程度上减少建筑技术人员进行元器件装配的时间，从而加快建筑工程施工项目。数字孪生技术是建筑制造企业进行不断发展与进步的关键技术，通过熟练掌握建筑元器件材料的产品信息以及整个生命周期中体现的数字思路，将建筑工程的整体环节包括设计、制造、测试以及应用和维护等衔接起来，然后将其连接到可以识别相关数据信息并且能够做出相应反应的智能化设备和机械中。数字孪生技术是通过将现实世界中三维数字信息拓展到建筑元器件整个生命周期过程中的镜像技术，最终实现虚拟世界与现实世界之间的统一。数字孪生技术并不是简单的重复建筑工程项目进行模拟，而是通过模拟发现建筑工程潜在的问题，从而创新建筑思维，不断地追求建筑装配过程中的优化和改善措施以及目标。

3 当前装配式建筑项目调度管理过程中存在的问题

近年来，我国建筑行业取得飞速发展，装配式建筑形式已经成为建筑行业广泛应用的形式，不仅有效降低环境污染情况，还有效提高建筑工程的施工时间。但是在当前我国的装配式建筑项目仍然存在较多的问题和不足，仍然有较大的提升空间。首先，在装配式建筑工程中施工单位并没有形成良好的装配式施工标准和要求，导致相关的施工技术人员不能严格把握建筑元器件的规格以及尺寸大小等情况，因此忽略了其在制造、运输以及使用过程中对设计图纸的具体要求，导致相关设计人员没有形成科学合理的装配式建筑设计方案，而前期的建筑设计方案存在着较为严重的设计缺陷，对后期的装配式建筑施工造成严重的影响。其次，由于我国目前在装配式建筑施工工程的行业标准以及国家标准还没有明确的规定，由于实际的装配式建筑在施工过程中没有相关法律政策的支持，所以众多的装配式建筑施工企业仍旧采用较为传统的装配式工艺，不利于装配式建筑工程的未来全面发展。

4 基于BIM+数字孪生技术的装配式建筑项目调度智能化管理平台研究

4.1 装配式建筑项目调度智能化管理平台可以用来进行数据处理

由于BIM技术以及数字孪生技术之间的协同性，可以利用装配式建筑项目调度智能化管理平台，使建筑工程项目的全部参与人员都能够对建筑工程运行和发展进行实时管理和控制，从而更好地进行各个建筑工程环节之间的信息和数据共享，使建筑工程项目全部参与人员对建筑工作中的数据信息都能够有效地掌握，从而把握整个建筑装配工程的大方向。建筑装配工程中的数据处理层是指将装配过程中所采集到的所有数据信息向数字孪生管理层进行有效输送的中间过滤层。由于通过建筑装配过程中所采集到的信息和数据来自多个数据源头，并且数据信息数量繁多，层次较为混乱以及来源不清晰等，因此，需要针对数量众多，来源广泛的信息数据进行深入地分析和研究，进行数据清洗以及重新整合信息数据之间的关系以及来源，才能够为装配式建筑项目调度工程中出现的问题提供相对高效且准确的数据信息流。由于在装配式建筑项目施工过程中所产生的数据信息较为广泛而且相对复杂，所以相关技术人员可以采用sybase以及oracle等数据处理系统将全部采集到的信息数据收集起来，以便后续数据信息的调度和抽取。其次，由于来自装配式建筑施工过程中来自于各类传感器以及无线装备中的数据信息，存在着数据形式不符合要求、数据信息重复以及数据信息相对误差等情况，装配式建筑项目相关技术人员需要在调度信息智能化管理平台进行相关数据清洗以及深入分析，从而促进数据信息在智能化管理平台中进行有效的优化和创新。通过对装配式建筑项目工程中的数据信息进行数学统计分析以及网络化数据分析，进而将所采集到的全部信息数据按照其功能和特性进行分类，然后进行专门的数据处理。最后，通过重新选择以及进行过清洗的数据信息是无法直接被装配式建筑项目调度智能化管理平台所直接应用的，这就要求相关技术人员重新整合数据信息的形式以及类别，使其数据信息能够统一格式，进而有助于数据信息被装配式建筑项目调度智能化管理平台所直接调取。此外考虑到装配式建筑项目调度智能化管理平台的数据信息是属于动态和静态相结合的数据框架系统，所以相关技术人员需要将BIM技术以及数字孪生技术相结合形成集成数据架构模式，将实际装配式建筑项目工程中所感知到的数据信息转化为不同数据形式的集成数据共同接入到新的数据系统，有助于提高新的数据系统中可用数据的使用性。

4.2 装配式建筑项目调度智能化管理平台可以用来虚拟进度空间

装配式建筑项目调度智能化管理平台可以对装配式建筑工程施工进度进行虚拟管理。而在虚拟的物理建筑工程中的进度安排一般是按照年、月以及周来进行数据更新和记录。而实际的建筑工程施工进度具体是通过相关技术人员按时上报情况来记录。在建筑施工相关技术人员按时填报到装配式建筑项目调度智能化管理平台的数据显示，虚拟进度空间正在逐渐形成。在实际物理建筑工程中的负责人员可以通过该虚拟进度空间来进行实时的现场管理，利用虚拟进度空间可以及时了解到所需要重点关注的内容以及信息，并通过计划施工进度以及实际施工进度和现场施工人员的工作能力等多重信息，较为准确地推导出在未来的装配式建筑施工过程中的实际进度安排，以及在某个进度中是否需要及时更改计划进度，合理推断预先设计的进度计划是否可以在规定的时间范围内完成预期任务，甚至可以根据施工现场的施工能力来判断出是否需要增加投入，因此形成了数据采集、虚拟进度以及信息反馈和预测的良性循环作业。

4.3 装配式建筑项目调度智能化管理平台可以用来虚拟报警系统空间

在我国当前的地道检测以及施工现场扬尘监控等方面都在广泛应用调度智能化管理平台的虚拟报警系统空间，该平台的虚拟报警系统主要是通过前期的建筑施工人员施工现场存在的危险源，以及容易发生事故的机械设备等记录，按照虚拟进度安排空间中施工人员上报的情况工序进行触发式的信息提醒以及程序检查等。在实际的装配式施工过程中，负责现场安全管理的人员不仅需要针对采集数据信息报警进行处理，还要针对虚拟报警空间中触发式报警系统进行高效、科学合理的解决和处理，及时消除施工过程中存在的各类危险源，及时处理容易出现安全隐患的机械设备。通过虚拟报警系统空间中触发式的引起现实中相关机械设备的报警系统，能够有效提高建筑施工现场管理人员的安全责任意识以及处理问题的能力。

4 结束语

综上所述，通过利用BIM先进技术以及数字孪生技术的结合，证明其先进技术融合在装配式建筑工程中所起到的重要作用。基于BIM+数字孪生技术的装配式建筑项目调度智能化管理平台，可以有效提高建筑施工质量以及技术人员施工效率，减少建筑行业资金投入，降低对生态环境的污染，在极大程度上能够促进建筑行业企业经济效益的发展。BIM技术与数字孪生技术的融合应用对于装配式建筑智能调度管理具有非常重要的作用，有利于更好地实现装配式调度项目的组装记录以及实时管理体系，对于整个建筑行业的未来发展与改革创新具有非常深远的意义。