基于BIM的装配式构件生产与智能化管理应用

汪俊 陈艳颜

（1 深圳市特区建工科工集团有限公司；2 深圳市特区建工科工集团盛腾科技有限公司）

0 前言

装配式建筑是目前国内大力推广的一种新的建筑方式，它以工厂预制构件生产取代了传统的建筑施工工艺，在设计-建造-采购-施工一整套环节上进行有效的协同，大大提高了建筑的生产效率。BIM 技术的加持，是应用其传统二维视觉转换成三维的可视化模式；通过精准建模，可以将建筑构件的设计、拆分深化、预制加工、进出场质量验收、信息核查、现场安装等环节进行有针对性的展现，实现可跟踪、可追溯、可归档的“三可”信息一体化应用。还可以生产图表，出具构件工程量统计等，大大提高了设计深化的准确性，生产安装的高效性。

同时，搭配相应的BIM 智能化管理平台，挂接企业已有的BIM 标准化产品库，依据不同装配式项目的特点，可实现各个专业的协同工作，资源工程，从而提高了生产运作效率、减少设计误差、提前排查隐患、减低人力资源投入、缩减物料浪费、节省工程成本等。在贯彻执行国家BIM 技术应用产业发展政策，积极落实深圳市BIM 技术应用“十四五”战略发展规划的相关要求，加快BIM 在工业化建筑领域的智能化应用，提升整体管理水平及运作效率中，执行效益显著。

1 BIM标准产品库的建立

基于工业化建筑部品部件生产企业的运营必备元素要求，结合服务工程所需的构件类型及信息数据核查，信息追溯需求，建立自有BIM 标准产品库（以下简称“族库单元”）已势在必行。且族库单元的合理分类是对应族文件检搜和使用的基础，是配合企业线上线下对应管理的前期准备，是BIM 库建设的重要内容。为了便于运作过程线上构件的择选与后期服务项目的归档管理，将装配式BIM标准产品族库建立通常可分为构件级BIM族库单元和项目级BIM族库单元两种（见图1）。

图1 BIM标准产品库目录

族库单元模型属性信息的包含内容应根据国家或行业内现行相关标准、规范、图集为基础参考，以公司企业标准为精细要求，并结合满足项目基本需求视情况筛选加减。以构件级BIM 族库为例，其具有储存、归类、共享、反复使用、动态优化等特点，类似于Revit 系统族的设置方式，且具有嵌入族、可载入族的功能要求。通过该族库的建立，应以实现通过设定现有参数进行控制，从而满足在对应项目需求中的独特性和适用性为目标；此外，还包括因预制件的特殊性而累积搭建的特定BIM构件族或现有市场标准埋件、吊装、安装等参考搭建的BIM 族，以供构件生产信息复核、安装校对或产品展示等的直接调用（见图2）。

图2 预制预应力双T板族BIM数据信息

图3 预制构件BIM拆分与深化

图4 大数据看板监控平台

图5 构件生产管理系统操作面板图-1

图6 构件生产管理系统操作面板图-2

图7 构件生产管理系统操作面板图-3

图8 构件生产管理系统操作面板图-4

图9 构件生产管理系统操作面板图-5

2 工程项目预制构件择取与深化

在满足相关装配式项目技术认定评分要求的前提下，对相应工程项目进行构件样式选型与拆分布置，进而开展预制构件的深化设计与生产排产、质检运输、现场吊装等系列的工作安排。

与此同时，通过BIM 技术手段与智能化生产制造应用相结合，在设计、深化设计、预留预埋复核、细部节点三维碰撞检查、生产加工、入库保存、运输安装等各阶段各专业的技术应用调整及关系信息前置汇总，使得各专业实施方案预演比选，通过构件三维可视化、设计精细化、信息数据化、装配协同化、归档便捷化等应用互为条件，让建筑工业化项目实现数字化智能制造管控的创新升级。

经统计，该项目共有2066 件预制构件，其中预制外墙板1149 件，预制预应力双T 板917 件，共计混凝土方量约3624.124m³。

3 数字化智能制造管控平台应用

新型工业化装配式建筑具备“标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修和信息化管理”五大特点。装配式构件的智能建造，是实现信息化管理的重要一环。在项目执行装配式建筑技术规则要求开始，构件信息累积链贯穿“设计-深化-工厂预制-进出场检验-现场吊装”，直至完成终检与交付。

工厂可借助BIM 软件关联构件信息的方式，辅助加工PC 构件制造执行系统（简称PCMES 系统）和PC 数据中心的建设，以项目基本信息、PC 构件档案、生产工艺路线、模具模台等生产资源信息的数字化为基础，实现了从项目需求计划到生产计划、到生产工艺工序管理、到PC 构件产品出入库管理的生产全业务流数字化管控。实现项目生产制作、管控、仓库核查、堆场管控、发货物流等全过程管理。以项目管理为主线，质量管控为核心的三化一体的生产运营保障模式。

⑴大屏数据分析，看板式实时监控。

通过大屏展示数据大盘，运用分版块归集式可视化数据全方位展示的方式呈现工厂数据，实时监控，动态分析响应，使公司第一时间高效获取全面的经营数据。

在日常统计面板中展示了浇捣量统计、产量统计、入库统计、实时库存、发货统计、退货情况、质检情况统计等，支持不同细分维度的统计（如：按项目统计、按产线统计、按班组统计、按项目统计、按构件类型占比统计等）并导出excel 表格，做进一步数据分析。

⑵项目需求定制，流程化执行管控。

在满足遵循项目构件投产的一般工艺流程要求的同时，通过系统智能化操作与设定，推动实现其生产工序按需设定、提前审核计划排产、跟进实际物流需求投入、实时性生产过程跟踪及成品入库堆放等的全过程监控检查。程序发起有依据，过程跟踪预警有保障，完工数据复盘有归档的切实执行管控手段。

⑶项目信息归集，一体化联动复核。

通过对项目基本信息管理，输入项目前端基础数据：项目名称、编号、客户、联系人以及项目的GPS 定位，还有车辆GPS 也可对接，实现像点外卖一样的物流轨迹查询。

还可以在系统的电脑端批量上传图纸，自动将图纸与对应型号构件进行匹配，节省图纸更新时间，支持PDF 矢量格式图纸上传与预览查看。设计变更时，只需要重新将同名文件上传，自动更新，且可查看历史版本。同时通过已产出和已发货数等具体业务信息的数据化管理，同时通过生产管理系统实现与实际生产环节数据的联动。

⑷堆场出入有据，库位式数字管理。

根据厂区实际堆场库位情况，配置库位信息，生成库位二维码并进行二维码的张贴。库位二维码，是系统通过扫码完成构件进库的主要途径。除库区库位之外，还可以设置货架二维码，通过微信扫码简易操作的形式，轻便快速连联结堆场构件和货架，通过货架二维码可实现构件批量入库，批量发货。

构件在生产工序结束之后，经过成品检查工序，「良品」「不良品」「报废品」会进入到不同的处理流程。支持电脑端、手机端、PDA 设备都多个端，操作简单，数据实时同步。

⑸构件发运与回收，跟踪式全链监查。

在构件生产结束后，通过系统可以按项目制定发货计划及相应的构件出厂合格证明单据，随后按照“制定发货计划—审核发货计划—确认出库—确认到货”的流程，完成构件成品的出厂验收、及时发运、物流车辆管理、退货统计处理及仓库相应限额领料管控等一系列相关任务的执行与跟踪检查，（电脑端和手机端都可以操作）大大提高了出货的准确率和工作效率。

4 整体效益

装配式建筑在设计上实现“多种类构件拆分，多样化装配组合”的百变创新为应用，过渡到工厂制造实施中坚持“高预制率，低模具配套，高质量工业化生产”的绿色低碳模式为落脚。“装配式预制构件生产智能化管理”是实现装配式建筑高效、高质量建造落地的有效支撑，而BIM 技术的介入，更将成为关联传统设计与新型建造模式有效结合的强力推手。

通过统一的BIM 数据模型架构，层层优化信息累积；以信息数据化、数据模型化、模型通用化的BIM 理念，建立符合目前市场上规范内构件三维族库体系。生产前，做到构件库信息调用便捷、参数化设计修改、高效项目需求核对；生产中，各项目排产领料联动、BIM 模型信息与实物构件二维码统一、调运出货更替协调管理等等。节省人力资源投入、减少原材浪费，节约时间成本等同时，还能做到全产业链的实时监控，数据有效分析。为隐患问题的暴露做了前期预警，通过灵活排产、有节奏生产的方式释放库存放压力，为寻求更优化生产方式、管理模式提供更大可能。

除此之外，由于BIM 模型构件与实物构件二维码一一对应的关系，可实现信息管理“可承接、可追溯”的全生命周期应用；与对应建筑工程的相关信息共享平台对接，集成多专业BIM 应用和管理系统协同作业，可为建筑企业、业主单位提供更多数据传递、验收审查、运维管理等共享资源库的价值升级体验。

5 结语

随着数字技术和智慧城市建设的飞速发展，建筑行业建筑信息模型（简称BIM）技术已进入全面应用阶段。在信息化建筑全生命周期应用的大数据环境下，新型建筑建造方式及配套应用与BIM 技术的融合，迫在眉睫。利用BIM 技术实现建筑信息的串联与延续应用，做到构件设计深化便捷、高效、协调管理；构件信息管理可承接、可追溯、全生命周期应用。以自有标准化BIM 产品库为基础，打开工厂数据中心对接项目服务的数据“存储、添加、更替、调用、交付”一体化的智能管理数字经济新格局。

以信息化技术手段相融合的方式，借助平台看板数据监控，助力预制构件产业基地或相关企业实现生产排产合理划分、生产过程双向管控、产品质量有序有据把控，构件入库与发货规范化管理等方面执行力的全面提升。对上承接设计、甲方及管理部门的检验、抽查；对下联动施工、物业运维及业主的采用、监督与考核。全方位应用提升、全周期数据化服务、全链条环环相扣、为装配式建筑落地保驾护航，为未来数据化城市的搭建奠基。