基于BIM的建筑工廠化管理系統(tǒng)

近年來，國內(nèi)外建筑行業(yè)的工業(yè)化程度逐步提高。特別是在機(jī)電工程中，以日本和美國為首的工廠化預(yù)制加工、現(xiàn)場拼裝組合的施工方式，獲得了極大的進(jìn)步，保證施工質(zhì)量的同時，也大大提高了施工效率和安全性。然而，目前建筑工廠化的信息化應(yīng)用程度較低，特別是針對工作流和信息流的集成管理，以及多參與方的信息共享問題，已經(jīng)逐步成為制約建筑工廠化進(jìn)程的瓶頸問題。因此，如何通過引進(jìn)最新的信息化技術(shù)，改變原有的建筑工廠化生產(chǎn)管理模式，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)高效的施工管理，對于建筑行業(yè)來說意義重大。

BIM技術(shù)能有效地解決上述問題，為建筑工廠化提供新的解決方案和技術(shù)途徑。BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，是對工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體與功能特性的數(shù)字化表達(dá)。中建三局第一建設(shè)工程有限責(zé)任公司與清華大學(xué)聯(lián)合開發(fā)BIM-FC平臺，將BIM技術(shù)與建筑工廠化相結(jié)合，服務(wù)于本工程機(jī)電管線場外預(yù)制加工及現(xiàn)場裝配組合。

本文結(jié)合北京英特宜家購物中心大興項(xiàng)目二期工程項(xiàng)目（以下簡稱北京宜家項(xiàng)目）來談?wù)劵贐IM的建筑工廠化管理系統(tǒng)，可以從另外一個方面思考關(guān)于異地化、模塊化。首先介紹一下北京宜家項(xiàng)目的組織情況，其中項(xiàng)目應(yīng)用負(fù)責(zé)人是中建三局一公司總工程師王亮，研發(fā)負(fù)責(zé)人是清華大學(xué)土木工程系博士、副教授胡振中。北京宜家項(xiàng)目位于北京市大興區(qū)，總建筑面積 508,486 平方米，地面三層（局部四層），地下三層。建設(shè)方為北京英特宜家置業(yè)有限公司（IICG），施工方是中建三局一公司。本建筑為國際化標(biāo)準(zhǔn)的多功能大型區(qū)域性購物中心，其設(shè)計很好的體現(xiàn)了節(jié)能、環(huán)保、安全的現(xiàn)代思想，新技術(shù)、新材料、新理念也得到廣泛應(yīng)用。

北京宜家項(xiàng)目通過對建筑工廠化和BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的深入研究和技術(shù)集成，研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“基于BIM的建筑工廠化管理系統(tǒng)”（BIM-FC），改變了傳統(tǒng)的手動建模方式，實(shí)現(xiàn)基于BIM的支架與管道模型的快速設(shè)計與建模，將深化設(shè)計、預(yù)制加工、材料管理、物流運(yùn)輸、現(xiàn)場施工等各個工作流環(huán)節(jié)有效鏈接，以BIM平臺為核心，實(shí)現(xiàn)多參與方協(xié)同合作，提高項(xiàng)目管理工作效率。BIM-FC系統(tǒng)將工廠化流程與BIM信息管理集成，實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備工程預(yù)制加工和裝配組合的綜合信息化管理。

為使不同終端擁有一致的數(shù)據(jù)訪問接口，本系統(tǒng)采用OData數(shù)據(jù)協(xié)議（Open Data Protocol）以提供從各種應(yīng)用程序、服務(wù)和存儲庫中訪問信息的功能。系統(tǒng)共有三種終端，分別是傳統(tǒng)PC終端、瀏覽器端和智能手機(jī)端。利用生產(chǎn)廠家的構(gòu)件族庫，基于BIM技術(shù)和管線綜合深化設(shè)計圖繪制專業(yè)管線及支架裝配圖，并在裝配圖中進(jìn)行預(yù)制組合分段及編號工作，同時生成相應(yīng)材料清單，為后續(xù)施工運(yùn)維打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

根據(jù)BIM平臺所提供的信息生成編碼數(shù)據(jù)庫，為場外預(yù)制加工、現(xiàn)場裝配組合以及后期物業(yè)維護(hù)提供技術(shù)信息服務(wù)，以二維碼和RFID兩種方式標(biāo)識、保存并在后期通過移動平臺設(shè)備進(jìn)行信息的提取及維護(hù)。針對多參與方之間在業(yè)務(wù)流程管理方面產(chǎn)生的海量信息，將所涉及的資料、任務(wù)及相應(yīng)的問題相互關(guān)聯(lián)，基于BIM模型的動態(tài)關(guān)聯(lián)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高效的信息檢索、查詢及綜合管理。

在充分理解消化相關(guān)文獻(xiàn)資料信息的基礎(chǔ)上，通過對Autodesk以往成功案例進(jìn)行剖析、學(xué)習(xí)，并結(jié)合北京英特宜家項(xiàng)目工程特點(diǎn)、難點(diǎn)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)制定了詳細(xì)的項(xiàng)目BIM實(shí)施規(guī)劃和建模細(xì)則。

基于BIM的預(yù)制組合拼裝—模塊化自動生成，BIM模型信息提取與管夾拼裝，根據(jù)管線空間布局，從支架構(gòu)件族庫中，選取橫單和豎桿進(jìn)行拼裝，實(shí)現(xiàn)支架的快速設(shè)計，并作為BIM模型基礎(chǔ)，傳遞給后續(xù)應(yīng)用。料表的自動生成則是根據(jù)構(gòu)件的BIM模型和支架拼裝方案，提取并匯總各構(gòu)件的型號、規(guī)格、尺寸、重量等信息，生成料表。場外庫房管理員根據(jù)料表采購原材料，同時預(yù)制加工廠根據(jù)料表進(jìn)行構(gòu)件加工；現(xiàn)場倉庫管理員根據(jù)料表采購標(biāo)準(zhǔn)件。通過系統(tǒng)平臺導(dǎo)出深化設(shè)計圖，后期專業(yè)廠家經(jīng)審核通過后用來輔助現(xiàn)場施工，從而自動生成項(xiàng)目深化圖。

北京宜家項(xiàng)目應(yīng)用BIM技術(shù)，通過開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的建筑工廠化管理系統(tǒng)（BIM-FC），為項(xiàng)目多參與方提供協(xié)同工作平臺，輔助深化設(shè)計、預(yù)制構(gòu)件的信息管理、編碼、加工以及現(xiàn)場裝配組合。整套技術(shù)和系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用表明，能有效提高機(jī)電工程工廠化施工的效率和質(zhì)量，保障施工安全，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

基于BIM的業(yè)務(wù)流程管理平臺可實(shí)現(xiàn)多參與方之間的信息交互與共享，其業(yè)務(wù)管理總體流程如下圖。其核心流程主要包含四步：設(shè)計、生產(chǎn)加工、運(yùn)輸、現(xiàn)場安裝。后續(xù)研究中將進(jìn)一步完善系統(tǒng)，推廣系統(tǒng)的應(yīng)用，結(jié)合BIM深化技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為其他工程項(xiàng)目的機(jī)電管線場外預(yù)制加工及現(xiàn)場裝配、組合更好的服務(wù)。