淺談BIM理念下的裝配式建筑全生命周期管理

沈琦

摘 要：近年來(lái)，伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的建筑行業(yè)也獲得了較大的發(fā)展空間，各類(lèi)先進(jìn)的施工及管理技術(shù)也在建筑工程項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用。在此背景下，BIM技術(shù)漸漸走入了人們的視線。作為如今研究最多的一種建筑種類(lèi)，裝配式建筑需要將BIM技術(shù)引入到裝配式建筑中，這樣才能解決其存在的問(wèn)題，更好地發(fā)揮裝配式建筑的優(yōu)點(diǎn)。本文將對(duì)BIM理念下的裝配式建筑全生命周期管理的內(nèi)容進(jìn)行分析與研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：BIM理念；裝配式建筑；全生命周期

1 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)即建筑信息模型，是Building Information Modeling的中文名稱(chēng)，是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)基本信息為建筑模型的基礎(chǔ)，通過(guò)相關(guān)軟件進(jìn)行建模模型的建立，其模型用于建筑全生命周期管理BLM（Building Lifecycle Management），對(duì)建筑的規(guī)劃，設(shè)計(jì)，施工，運(yùn)營(yíng)，以及最終拆除進(jìn)行指導(dǎo)。BIM技術(shù)擁有五大特點(diǎn)：（1）可視化：項(xiàng)目的整個(gè)過(guò)程可視化，在規(guī)劃，設(shè)計(jì)，運(yùn)營(yíng)等階段更加直觀和具有說(shuō)服力；（2）協(xié)調(diào)性：BIM技術(shù)可以預(yù)先對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行碰撞檢測(cè)，施工場(chǎng)地布置的模擬，從而增強(qiáng)項(xiàng)目在實(shí)際執(zhí)行中的協(xié)調(diào)性，避免不必要的差錯(cuò)；（3）模擬性：BIM模型可以對(duì)建筑全生命周期各個(gè)階段進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)各個(gè)階段的問(wèn)題，從而到達(dá)節(jié)約造價(jià)，提高工程質(zhì)量的目的；（4）優(yōu)化性：對(duì)于項(xiàng)目的某些特定方面進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)工期和造價(jià)有很大的幫助；（5）可出圖性：可以幫助業(yè)主出管線綜合圖（經(jīng)過(guò)碰撞檢測(cè)的修改），預(yù)埋套管圖等。BIM技術(shù)與傳統(tǒng)的施工圖紙相比較，將2D轉(zhuǎn)換為3D/4D，將平面變?yōu)榱Ⅲw，使項(xiàng)目的各種信息可以更直觀的展現(xiàn)在業(yè)主與施工方面前，對(duì)于招投標(biāo)，規(guī)劃，施工，運(yùn)營(yíng)階段有極大的幫助。

2 BIM技術(shù)運(yùn)用于裝配式建筑結(jié)構(gòu)的施工特點(diǎn)

裝配式建筑的建造方法在建筑建設(shè)過(guò)程中有利也有弊。它主要有兩個(gè)因素影響建筑的施工效果，首先是在建筑施工安裝的過(guò)程中建筑構(gòu)件會(huì)出現(xiàn)缺貨、裝配錯(cuò)誤等情況，主要原因在于裝配施工沒(méi)有及時(shí)深入了解材料構(gòu)件的結(jié)構(gòu)。其次不可控的因素有較多，例如，會(huì)出現(xiàn)天氣多變運(yùn)輸過(guò)程中停滯，或者是生產(chǎn)商未及時(shí)發(fā)貨等類(lèi)似這樣的突發(fā)情況都會(huì)影響施工的進(jìn)度。雖然裝配式建筑施工過(guò)程中有較多弊端，但總體而言，相比較傳統(tǒng)建筑的建造而言具其優(yōu)勢(shì)是十分突出的，利遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于弊。從材料構(gòu)件而言，材料構(gòu)件不但本身秉承可持續(xù)發(fā)展的理念具有綠色無(wú)污染噪音低且占地面積小的特點(diǎn)，而且在建筑建設(shè)過(guò)程中有比較強(qiáng)整體性，所以裝配式建筑使用的材料構(gòu)件更加符合社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)。從施工進(jìn)度而言，裝配式建筑在建造施工過(guò)程中呈現(xiàn)程序化強(qiáng)、質(zhì)量化高、標(biāo)準(zhǔn)化高、高效化明顯的特點(diǎn)，因此裝配式建筑建造速度更快。從施工質(zhì)量的高低而言，裝配式建筑的材料構(gòu)件的質(zhì)量更高，并且施工的高效率化和整體化更強(qiáng)，因而裝配式建筑比傳統(tǒng)建筑的質(zhì)量會(huì)更高。裝配式建筑的建造最大的優(yōu)勢(shì)就在于裝配施工中采用BIM新型技術(shù)。通過(guò)剖析預(yù)制裝配式建筑施工過(guò)程中出現(xiàn)的各種數(shù)據(jù)信息和協(xié)調(diào)重新組合不同建筑工程的數(shù)據(jù)，可建立仿真模擬3D信息的模型的建筑物，從而促進(jìn)項(xiàng)目的整體優(yōu)化。

3 基于BIM的裝配式建筑全生命周期管理問(wèn)題研究

3.1 規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段

作為建筑項(xiàng)目的開(kāi)頭，規(guī)劃和設(shè)計(jì)把控著建筑的整體方向，它是引導(dǎo)各個(gè)部門(mén)履行職責(zé)和如何協(xié)調(diào)工作的具體實(shí)施方案，并且它還落實(shí)到了工程施工過(guò)程中可能存在的問(wèn)題和數(shù)據(jù)信息的處理。BIM技術(shù)很好地解決了設(shè)計(jì)變更中可能遇到的各種問(wèn)題，還提高了各個(gè)環(huán)節(jié)的工作效率，因此BIM技術(shù)在這個(gè)環(huán)節(jié)中有著無(wú)可替代的作用。

（1） 施工場(chǎng)地。建筑場(chǎng)地的分析和規(guī)劃在項(xiàng)目實(shí)施前期非常重要，關(guān)系到建筑位置的確定性。因此，將BIM技術(shù)和GIS技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，對(duì)建筑場(chǎng)地的信息進(jìn)行收集，利用GIS技術(shù)對(duì)空間和屬性等信息進(jìn)行分析、研究，建立模型，從模型中發(fā)現(xiàn)場(chǎng)地可能存在的問(wèn)題，得到對(duì)場(chǎng)地位置的評(píng)估和規(guī)劃，最后選取最佳的場(chǎng)地規(guī)劃方案，保證施工過(guò)程中能夠更好地執(zhí)行。

（2）繪制圖紙。場(chǎng)地規(guī)劃后，根據(jù)建筑項(xiàng)目的規(guī)劃方案開(kāi)始建立模型。為了減少以往三視圖的復(fù)雜工作，在繪制圖紙時(shí)引入了BIM技術(shù)，在圖形和屬性信息更改的同時(shí)，還能使與這個(gè)構(gòu)件相關(guān)的其他構(gòu)件也發(fā)生相應(yīng)的變化，大大增加了工作效率。由于BIM具有可視性，因此在研究和展示建筑時(shí)，可以方便地根據(jù)模型進(jìn)行溝通。

（3）工程造價(jià)。建筑工程的投資控制是整個(gè)工程的核心內(nèi)容之一，良好的造價(jià)控制能夠有效為項(xiàng)目增值，從而保證在落實(shí)施工人員工資、設(shè)備使用費(fèi)用、材料費(fèi)用、管理費(fèi)用之后項(xiàng)目仍有良好的效益預(yù)期。BIM技術(shù)的普及為進(jìn)行工程造價(jià)控制的高效管理提供了方便。管理人員可以使用BIM軟件將建筑和材料等構(gòu)件的信息保存在所建立的三維模型中，有軟件計(jì)算出工程量，并對(duì)造價(jià)進(jìn)行預(yù)估；對(duì)造價(jià)較高或設(shè)計(jì)不合理的地方，可以進(jìn)行限額設(shè)計(jì)，及時(shí)與價(jià)值工程師取得聯(lián)系進(jìn)行優(yōu)化，隨后在達(dá)到造價(jià)預(yù)期要求后復(fù)核建筑的預(yù)期性能要求；造價(jià)工程師也可以通過(guò)BIM系統(tǒng)及時(shí)參與到項(xiàng)目造價(jià)的變化分析工作中來(lái)，對(duì)工程變更價(jià)格進(jìn)行及時(shí)控制，以保證總造價(jià)不超過(guò)預(yù)期水平。

此外，得益于模型與實(shí)際施工建筑的實(shí)時(shí)結(jié)合，BIM技術(shù)可以快速實(shí)現(xiàn)各部分造價(jià)的導(dǎo)出，如對(duì)工程施工人員造價(jià)、材料造價(jià)等，這能夠幫助施工負(fù)責(zé)人對(duì)每單元工程的完成情況進(jìn)行了解，對(duì)材料使用以及材料補(bǔ)充、材料運(yùn)輸?shù)裙ぷ鬟M(jìn)行指揮，現(xiàn)場(chǎng)工作人員也能夠及時(shí)對(duì)材料的出庫(kù)、入庫(kù)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；同時(shí)，項(xiàng)目的審計(jì)工作人員也能夠?qū)ο嚓P(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速導(dǎo)出，通過(guò)建立樣本數(shù)據(jù)庫(kù)把這些數(shù)據(jù)上傳到云平臺(tái)上，可以實(shí)現(xiàn)同行業(yè)同類(lèi)型施工工程之間的相互設(shè)計(jì)參考，使設(shè)計(jì)人員對(duì)于相關(guān)類(lèi)型的建筑工程有更實(shí)際化的了解，并為之后的造價(jià)設(shè)計(jì)提供經(jīng)驗(yàn)或教訓(xùn)，從而有利于整個(gè)行業(yè)的蓬勃發(fā)展。因而，BIM技術(shù)在控制工程造價(jià)、保證工程收益方面作用顯著。

3.2 生產(chǎn)運(yùn)輸階段

為了能夠確保預(yù)制構(gòu)件信息的準(zhǔn)確性，有效解決構(gòu)件因信息混亂而返工的問(wèn)題，需要為每一構(gòu)件選擇唯一特性的標(biāo)簽，在工廠預(yù)制構(gòu)件制造完成時(shí)將特制信息標(biāo)簽植入構(gòu)件內(nèi)，我們可以通過(guò)信息標(biāo)簽對(duì)構(gòu)件的運(yùn)輸、吊裝以及堆放管理進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)控。當(dāng)然，在植入信息時(shí)也要為其他屬性信息的植入保留足夠的空間，使預(yù)制構(gòu)件的信息存儲(chǔ)具有擴(kuò)展性。在信息植入并編好標(biāo)簽后將信息傳輸?shù)紹IM系統(tǒng)中，就可以通過(guò)BIM系統(tǒng)分析和處理預(yù)制構(gòu)件，并對(duì)運(yùn)輸車(chē)次、運(yùn)輸次序以及運(yùn)輸路線進(jìn)行合理的規(guī)劃安排，這使得預(yù)制構(gòu)件在運(yùn)輸過(guò)程中不易出現(xiàn)問(wèn)題，提高運(yùn)輸效率，也為后續(xù)的工作做好準(zhǔn)備。此外，BIM系統(tǒng)還具有反饋功能，能將施工現(xiàn)場(chǎng)的工程進(jìn)度等相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)信息及時(shí)反饋到預(yù)制構(gòu)件工廠，方便工廠對(duì)構(gòu)件的生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行調(diào)節(jié)，避免構(gòu)件重復(fù)制造，以防耽誤工期。通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用，使得預(yù)制構(gòu)件工廠和施工現(xiàn)場(chǎng)的信息得以共享，有效地保證工程順利、有序。

3.3 施工階段

（1）建筑工程進(jìn)度管理方面。傳統(tǒng)上在進(jìn)行項(xiàng)目進(jìn)度的管理工作時(shí)，由于場(chǎng)地布置不確定性強(qiáng)，此外外界因素如天氣、濕度等會(huì)打亂項(xiàng)目計(jì)劃，加之建筑行業(yè)的發(fā)展、人民生活質(zhì)量的提高所帶來(lái)的建筑項(xiàng)目客戶(hù)的較高要求，如果沿用原本的管理形式，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)工程項(xiàng)目缺乏系統(tǒng)、高效的管理。在該案例中，通過(guò)運(yùn)用BIM技術(shù)，則進(jìn)行項(xiàng)目進(jìn)度的管理工作時(shí)主要通過(guò)以下兩個(gè)步驟進(jìn)行。

首先，工程方確認(rèn)客戶(hù)要求并進(jìn)行資料整理，并委托專(zhuān)門(mén)人員建立建筑的三維模型，對(duì)項(xiàng)目工程量進(jìn)行預(yù)估，并確定項(xiàng)目施工工種、所用機(jī)械等內(nèi)容；之后，擬定詳細(xì)的進(jìn)度計(jì)劃，將模型與之聯(lián)系起來(lái)，以便通過(guò)遠(yuǎn)程控制來(lái)對(duì)設(shè)備、施工人員進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。通過(guò)對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行充分運(yùn)用，那么在建筑工程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的協(xié)調(diào)問(wèn)題會(huì)得到有效解決。舉例來(lái)說(shuō)，在該項(xiàng)目施工過(guò)程中，項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的平面布置受現(xiàn)場(chǎng)情況影響，現(xiàn)場(chǎng)情況趨于復(fù)雜，如周?chē)ㄖ锏拈g隔小、基坑較深，或是有明顯高度落差等，在施工布置上會(huì)出現(xiàn)管理人員與施工人員的不協(xié)調(diào)。如果使用BIM技術(shù)，在設(shè)計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)工地模型上預(yù)先進(jìn)行設(shè)備布置模擬，并且用明顯的區(qū)塊設(shè)計(jì)區(qū)別開(kāi)不同區(qū)域，那么在進(jìn)行項(xiàng)目進(jìn)度管理時(shí)管理人員能夠很明確地對(duì)布置情況進(jìn)行了解并及時(shí)作出溝通。

（2）工程項(xiàng)目質(zhì)量管理方面。一個(gè)合格的建筑工程不是單純表現(xiàn)在其施工成本低、施工速度快、施工流程明確等方面，對(duì)于用戶(hù)方，建筑物能夠在一定時(shí)間內(nèi)保證建筑的預(yù)期要求才是大家所關(guān)注的重點(diǎn)，這也就是我們經(jīng)常提到的建筑質(zhì)量問(wèn)題。質(zhì)量管理是現(xiàn)代工程項(xiàng)目管理中相對(duì)最復(fù)雜的環(huán)節(jié)，其管理內(nèi)容廣泛，管理水平受制與各方面協(xié)調(diào)，可以說(shuō)質(zhì)量管理充滿(mǎn)了“蝴蝶效應(yīng)”，每一個(gè)環(huán)節(jié)的失誤都能夠使項(xiàng)目出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。部分傳統(tǒng)的建筑工程項(xiàng)目質(zhì)量管理工作也受到復(fù)雜度影響，工作效率比較低下，因而運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑工程項(xiàng)目質(zhì)量管理就有了其必要性。BIM技術(shù)的應(yīng)用尤其在移動(dòng)設(shè)備以及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的高速化、普遍化趨勢(shì)下能夠讓施工現(xiàn)場(chǎng)和管理人員超越時(shí)空維度實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、隨身現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控；可視化模型還能夠讓質(zhì)量管理人員在模型實(shí)時(shí)更新時(shí)第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、處理問(wèn)題。此外，檢察人員則可以在實(shí)地檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，直接鏈接到模型的相應(yīng)部分，再由系統(tǒng)通知施工分包隊(duì)伍，從而做到“責(zé)任到人”，保障了高質(zhì)量生產(chǎn)。

3.4 運(yùn)營(yíng)階段

工程項(xiàng)目竣工后，為了達(dá)到物業(yè)管理自動(dòng)化、資源管理自動(dòng)化以及財(cái)務(wù)管理自動(dòng)化，BIM技術(shù)將預(yù)制構(gòu)件的信息夠存儲(chǔ)到一個(gè)管理系統(tǒng)中，并且使得這個(gè)BIM管理平臺(tái)擁有所有的信息。在施工完成后，建筑物的施工情況、經(jīng)濟(jì)情況和容量的承載度等信息都會(huì)在BIM系統(tǒng)中得到保存，物業(yè)管理人員可以通過(guò)BIM系統(tǒng)對(duì)各種被存儲(chǔ)信息進(jìn)行隨時(shí)的監(jiān)測(cè)。除此之外，為了能夠有效保護(hù)建筑物結(jié)構(gòu)的安全，及時(shí)處理不合格或是損壞的預(yù)制構(gòu)件，可以將工廠生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件時(shí)輸入的信息也存儲(chǔ)到物業(yè)管理系統(tǒng)中，這樣就可以對(duì)建筑物的所有構(gòu)件以及設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行隨時(shí)的監(jiān)測(cè)。基于BIM的裝配式建筑全生命周期管理問(wèn)題研究，能夠隨時(shí)、準(zhǔn)確地分析和監(jiān)測(cè)建筑結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性，確保在對(duì)應(yīng)的房間內(nèi)安裝上內(nèi)閣墻、管線、廚衛(wèi)設(shè)施等預(yù)制構(gòu)件，避免因?yàn)榘踩牟缓侠韺?dǎo)致?lián)p壞主體建筑結(jié)構(gòu)。當(dāng)然還可以利用BIM數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)信息來(lái)判斷當(dāng)建筑物的預(yù)定壽命時(shí)是否還能循環(huán)使用，這種方法既節(jié)約能源達(dá)到綠色環(huán)保的同時(shí)，還做到了可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著時(shí)代不斷發(fā)展，科技水平不斷提升，BIM技術(shù)也將在建筑行業(yè)中的應(yīng)用漸漸擴(kuò)大，這不僅做到了在建筑質(zhì)量上的提升，而且秉承環(huán)保節(jié)能型建筑的建設(shè)理念。因此對(duì)于BIM技術(shù)的進(jìn)一步研究是非常有必要的，這樣才能實(shí)現(xiàn)其對(duì)裝配式建筑全生命周期的科學(xué)管理，實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 何山.基于BIM的裝配式建筑全生命周期管理問(wèn)題探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（5）.

[2] 齊寶庫(kù)，李長(zhǎng)福.基于BIM的裝配式建筑全生命周期管理問(wèn)題研究[J].施工技術(shù)，2014（15）.

[3] 陳建飛.基于BIM的裝配式建筑全生命周期管理問(wèn)題研究[J].管理，2016（3）.