BIM&RFID技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用研究

◎劉光忱 車詩雨 王俊森 侯岸茹

BIM&RFID技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用研究

◎劉光忱 車詩雨 王俊森 侯岸茹

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的轉(zhuǎn)型升級(jí)，裝配式建筑逐漸成為建筑業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。本文從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、現(xiàn)場(chǎng)施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等階段闡述了BIM&RFID技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用，同時(shí)指出BIM&RFID技術(shù)在裝配式建筑中應(yīng)用的困難并提出相應(yīng)的對(duì)策。

裝配式建筑 BIM技術(shù) RFID技術(shù) 對(duì)策建議

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的轉(zhuǎn)型升級(jí)，特別是城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略的快速推進(jìn)，建筑業(yè)在改善人民居住環(huán)境、提升生活品質(zhì)中的地位凸顯。裝配式建筑具備綠色施工、節(jié)能環(huán)保、建造速度快等優(yōu)點(diǎn)，它可以提高能源的利用率，還可以降低對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。因此，大力發(fā)展裝配式建筑正當(dāng)其時(shí)。

一、BIM&RFID技術(shù)原理

（一）BIM技術(shù)原理

BIM（buildingin formation modeling），建筑信息模型，是建設(shè)項(xiàng)目同時(shí)具備物理特性和功能特性的數(shù)字化模型。BIM有如下的優(yōu)勢(shì)：一是BIM的3D模型為修改和交流提供了方便。以建筑師為例，其能夠運(yùn)用3D平臺(tái)直接進(jìn)行建筑的設(shè)計(jì)和修改。建筑師可以通過3D模型與業(yè)主進(jìn)行溝通交流。二是BIM模型中建筑構(gòu)件的參數(shù)信息包含了任意一個(gè)建筑構(gòu)件所有的實(shí)時(shí)信息和動(dòng)態(tài)信息。三是BIM模型將建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等系統(tǒng)緊密地聯(lián)系到了一起，各系統(tǒng)間的矛盾沖突能夠在實(shí)際施工開始前的設(shè)計(jì)階段得以解決。

（二）RFID技術(shù)原理

RFID（Radio Frequency Identification），無線射頻識(shí)別，是一種與生產(chǎn)生活緊密相關(guān)的無線電波通信技術(shù)，它提供了一種非接觸的方法來自動(dòng)識(shí)別貼有標(biāo)簽的人或物。RFID有如下優(yōu)勢(shì)：一是RFID標(biāo)簽的標(biāo)識(shí)具有唯一性，避免了重復(fù)識(shí)別的問題，同時(shí)也保證了構(gòu)件在生產(chǎn)制造、施工吊裝、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等階段信息的準(zhǔn)確性。二是非接觸式的信息讀取，方便快捷。不受覆蓋物遮擋的干擾，可以遠(yuǎn)程通訊，具有很強(qiáng)的穿透性。三是多個(gè)電子標(biāo)簽所包含的信息能夠同時(shí)被接收，操作方便快捷。

二、BIM&RFID技術(shù)的應(yīng)用過程分析

（一）設(shè)計(jì)階段

1.模型構(gòu)建及圖紙繪制。利用BIM軟件建立相關(guān)建筑物的BIM模型，它可以將包括建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備在內(nèi)的各個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)成果通過BIM平臺(tái)進(jìn)行有效的整合，形成一個(gè)完整的可視化建筑模型。BIM模型中所有構(gòu)件都是由相關(guān)參數(shù)控制的，當(dāng)修改模型中某個(gè)構(gòu)件參數(shù)信息時(shí)，與之相同的所有該構(gòu)件的信息都會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，隨之相應(yīng)的視圖也會(huì)更新。

2.設(shè)計(jì)沖突檢查。傳統(tǒng)方式往往用2D圖紙通過空間想象來表達(dá)一個(gè)3D的立體圖，易發(fā)生錯(cuò)誤。BIM模型中各系統(tǒng)間信息都是流通的，當(dāng)設(shè)備工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，若水電管線與結(jié)構(gòu)造成設(shè)計(jì)沖突時(shí)，沖突能在BIM模型中立刻顯示出來。

（二）生產(chǎn)制造階段

1.RFID標(biāo)簽置入。從BIM數(shù)據(jù)庫中讀取構(gòu)件的相關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)后，構(gòu)件廠開始進(jìn)行制造。構(gòu)件廠對(duì)預(yù)制構(gòu)件制造完成后，將構(gòu)件置入含生產(chǎn)信息、質(zhì)量檢測(cè)等信息的RFID標(biāo)簽，RFID標(biāo)簽編碼的唯一性原則方便構(gòu)件管理，同時(shí)也確保了每個(gè)構(gòu)件在各階段信息的準(zhǔn)確無誤。

2.構(gòu)件的生產(chǎn)運(yùn)輸規(guī)劃。將RFID標(biāo)簽中的信息傳送到BIM數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行處理和判別，以便合理安排施工順序、規(guī)劃構(gòu)件運(yùn)輸次序等。此外，施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際進(jìn)度等即時(shí)信息也會(huì)反饋到構(gòu)件廠，構(gòu)件廠根據(jù)實(shí)際進(jìn)度調(diào)整構(gòu)件的生產(chǎn)計(jì)劃，這樣便可減少待工待料情況的發(fā)生。

（三）現(xiàn)場(chǎng)施工階段

1.構(gòu)件管理。在構(gòu)件入場(chǎng)方面，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)找不到構(gòu)件或者找錯(cuò)構(gòu)件的情況，應(yīng)用RFID&BIM技術(shù)有效配合，便可以隨時(shí)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行追蹤和監(jiān)控。

2.工程量統(tǒng)計(jì)及進(jìn)度成本控制。BIM相關(guān)軟件可以精準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)出模型中各個(gè)構(gòu)件的工程量，不用花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行人工統(tǒng)計(jì)。此外，將施工3D模型與時(shí)間、成本相聯(lián)系，建立4D及5D可視化模型。實(shí)時(shí)跟蹤施工進(jìn)度和施工成本，及時(shí)找出實(shí)際施工過程中存在的問題，并盡快進(jìn)行優(yōu)化工期、資金調(diào)整等。

（四）運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段

1.物業(yè)管理。只要將預(yù)制構(gòu)件的信息輸入并儲(chǔ)存到BIM物業(yè)管理系統(tǒng)中，建筑物中所有設(shè)備的運(yùn)行情況就可以實(shí)時(shí)的被掌握，能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和處理損壞或不合格的設(shè)備。此外，還能在設(shè)施管理、門禁系統(tǒng)等方面得到有效利用。

2.建筑物改擴(kuò)建及拆除。在改擴(kuò)建過程中，BIM&RFID技術(shù)可以分析建筑結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性，避免結(jié)構(gòu)損傷。在生命周期結(jié)束時(shí)，通過RFID標(biāo)簽和BIM數(shù)據(jù)庫中的信息判斷構(gòu)件是否可以回收利用，從而減少材料資源的消耗。

三、BIM&RFID技術(shù)應(yīng)用面臨的問題

（一）BIM軟件不夠成熟，難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸

首先，我國(guó)BIM技術(shù)剛剛起步，像魯班、廣聯(lián)達(dá)等大型公司雖然一直致力于BIM軟件的開發(fā)，但技術(shù)水平有限，軟件開發(fā)效果不是很理想。其次，雖然我國(guó)引進(jìn)了許多發(fā)達(dá)國(guó)家成熟的BIM軟件，但這些軟件還不能很好地滿足我國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。當(dāng)國(guó)內(nèi)外軟件進(jìn)行對(duì)接時(shí)，可能會(huì)使數(shù)據(jù)的兼容性、準(zhǔn)確性受到一定程度影響。

（二）缺乏統(tǒng)籌管理，難以實(shí)現(xiàn)信息共享

BIM模型中包含的建筑信息不是一次完成輸入的，它是隨著項(xiàng)目的進(jìn)行通過各個(gè)參與方不斷完善的。項(xiàng)目不同階段、不同專業(yè)以及參與方信息缺少統(tǒng)籌管理，各個(gè)參與方屬于不同的利益主體，彼此之間的信任程度低，他們?yōu)榱烁髯缘睦娌辉敢鈱?shù)據(jù)信息共享，因此不能有效地實(shí)現(xiàn)信息共享。

（三）規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)欠缺，難以保證技術(shù)推廣

建設(shè)行政主管部門在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范中，尚無完整的BIM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。工作人員在建模過程中，對(duì)數(shù)據(jù)的處理以及應(yīng)達(dá)到何等設(shè)計(jì)要求也沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來作為依據(jù)。雖然I F C數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)在國(guó)際上已經(jīng)越來越成熟，但在我國(guó)的應(yīng)用并不理想，而且我國(guó)對(duì)國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的研究不夠深入。

四、解決BIM&RFID技術(shù)應(yīng)用面臨問題的對(duì)策與建議

（一）推動(dòng)BIM軟件的開發(fā)

在國(guó)家規(guī)劃方面，應(yīng)提出基于BIM應(yīng)用軟件的研究課題，并且推出有益的政策激勵(lì)更多的軟件開發(fā)商參與BIM應(yīng)用軟件的開發(fā)；在產(chǎn)業(yè)政策方面，應(yīng)體現(xiàn)出發(fā)展基于BIM技術(shù)的重要性，以促進(jìn)我國(guó)企業(yè)在這方面技術(shù)的發(fā)展；在戰(zhàn)略合作方面，增強(qiáng)與高校和研究院所的合作，共同解決BIM技術(shù)應(yīng)用的瓶頸問題。

（二）發(fā)展綜合交付模式

為了確保BIM技術(shù)的有效推進(jìn)，應(yīng)對(duì)我國(guó)建筑業(yè)的項(xiàng)目管理模式進(jìn)行改革。綜合交付模式（I P D）把業(yè)主、設(shè)計(jì)方、總承包商和分包商集合在一起建立一個(gè)同盟體，這就使各參與方擁有共同的利益主體，便可有效地實(shí)現(xiàn)信息共享以及建立比較完善的信息模型。

（三）制定BIM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

政府和行業(yè)協(xié)會(huì)應(yīng)有效地開展指導(dǎo)和協(xié)調(diào)工作，如頒布應(yīng)用指南、指導(dǎo)意見等，著手制定并實(shí)施與BIM相適應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，為其推廣和應(yīng)用提供行業(yè)保障。行業(yè)協(xié)會(huì)也應(yīng)定期舉辦BIM技術(shù)成果推廣應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)，加快相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的編寫。

五、結(jié)語

BIM作為建筑業(yè)未來發(fā)展的重要技術(shù)，已經(jīng)上升為一種新的建筑理念。如今BIM&RFID技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用受到了越來越多的重視，雖然BIM&RFID技術(shù)在實(shí)施過程中仍面臨許多困難，但是隨著該技術(shù)的不斷完善和人們對(duì)此技術(shù)研究的不斷加深，一定會(huì)讓其在裝配式建筑中的應(yīng)用逐步走向成熟。

（作者單位：沈陽建筑大學(xué)管理學(xué)院）

責(zé)任編輯：宋爽

注：本文系遼寧經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展立項(xiàng)課題（項(xiàng)目編號(hào)：2017lslktyb-143）；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)51678375）