BIM技術(shù)在裝配式建筑質(zhì)量管理中的應(yīng)用研究

謝明輝，周志穎，王野

（1.吉林建筑大學(xué)；2.中國電力工程顧問集團東北電力設(shè)計院有限公司）

1 引言

目前，我國建筑業(yè)存在能源消耗嚴重、勞動力稀缺、污染環(huán)境等問題。裝配式建筑的推廣能夠成為解決以上問題的有效途徑。相較于傳統(tǒng)建筑施工，裝配式建筑涉及生產(chǎn)、運輸、裝配等多個環(huán)節(jié)，這就使得裝配式建筑質(zhì)量管理信息龐雜，從而對裝配式建筑的質(zhì)量管理提出了更高的要求。BIM技術(shù)是一種多維化模型信息集成技術(shù)，能夠連接各個階段的相關(guān)質(zhì)量信息，同時也可以被項目的各參與方共同使用。BIM技術(shù)具有可視化、模擬化、協(xié)同性以及可出圖性等功能，能夠為裝配式建筑的質(zhì)量管理提供了技術(shù)支持。然而當(dāng)前國內(nèi)裝配式建筑質(zhì)量管理仍然存在很多問題，本文就如何高效地將BIM技術(shù)在裝配式建筑質(zhì)量管理中應(yīng)用進行了研究。

2 裝配式建筑質(zhì)量管理存在的問題

2.1 施工準備不完善

裝配式建筑在我國的發(fā)展還處于起步階段，在開始前項目就存在施工準備不充分的問題，主要包括技術(shù)準備不足、人員知識儲備不足、施工現(xiàn)場準備不足、吊裝設(shè)備準備不足等。對于裝配式建筑質(zhì)量管理缺乏預(yù)見性，導(dǎo)致在出現(xiàn)質(zhì)量問題后不能快速準確的解決。從而嚴重影響了裝配式建筑的質(zhì)量。

2.2 信息化管理程度低

裝配式建筑的質(zhì)量保障需要各參與方以及各專業(yè)人員的協(xié)同配合。不同單位的交叉管理以及溝通協(xié)調(diào)問題是導(dǎo)致裝配式建筑質(zhì)量問題的重要因素。在裝配式建筑構(gòu)件設(shè)計、生產(chǎn)、運輸、裝配階段，各參與方之間的信息傳遞存在著潛在的問題，如果發(fā)生質(zhì)量信息傳遞不及時或者質(zhì)量信息丟失，就會降低裝配式建筑質(zhì)量管理效率，且容易導(dǎo)致質(zhì)量問題責(zé)任難以追溯。

2.3 預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量問題突出

在裝配式建筑質(zhì)量體系中，預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的質(zhì)量是整個裝配式建筑的質(zhì)量的基礎(chǔ)。由于施工方式的轉(zhuǎn)變，裝配式建筑產(chǎn)業(yè)鏈拉長，導(dǎo)致構(gòu)件在設(shè)計、生產(chǎn)、運輸、倉儲的過程中，難免存在質(zhì)量不達標和操作不規(guī)范等問題，這就直接威脅到裝配式建筑的質(zhì)量。

2.4 預(yù)制構(gòu)件裝配質(zhì)量有待加強

裝配式建筑的現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)較傳統(tǒng)建筑發(fā)生了很大的變化。裝配人員的預(yù)制構(gòu)件裝配水平?jīng)Q定了建筑的整體質(zhì)量。以往施工單位、監(jiān)理單位以及質(zhì)量監(jiān)管部門對于建筑質(zhì)量管理的內(nèi)容已經(jīng)不能適用于裝配式建筑。由于裝配式建筑施工涉及內(nèi)容和相關(guān)部門比較多，在整體的管理中沒有注重協(xié)調(diào)和提高，從而造成了施工質(zhì)量管理問題的發(fā)生。

3 BIM技術(shù)在裝配式建筑質(zhì)量管理中的應(yīng)用優(yōu)勢

3.1 模擬施工提前準備

基于BIM技術(shù)的建筑信息模型，能夠在項目開始前實現(xiàn)裝配式建筑施工方案的模擬分析，找出設(shè)計中存在的質(zhì)量問題并且及時修改。利用BIM技術(shù)模擬裝配現(xiàn)場的合理布置，保證吊機能夠處于合理的吊裝范圍，保障預(yù)制構(gòu)件的堆放安全。同時質(zhì)量管理人員可以利用模擬裝配視屏將裝配時的難點和要點提前說明，從而裝配人員能夠準確知道構(gòu)件的基本質(zhì)量參數(shù)和安裝流程，減少因裝配質(zhì)量問題產(chǎn)生的返工，能夠有效控制裝配式建筑的裝配質(zhì)量。

3.2 提升質(zhì)量管理效率

傳統(tǒng)二維CAD圖紙不容易直觀理解且信息傳遞效率低下，容易出現(xiàn)“信息孤島”現(xiàn)象，從而會影響裝配式建筑質(zhì)量管理目標的實現(xiàn)。BIM技術(shù)提供了三維可視化的思路，通過構(gòu)建一個數(shù)字化的信息模型，“所見即所得”，使信息的表達方式更加完整、準確和清晰，且信息傳遞方式更為方便，為裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)裝配提供了質(zhì)量保障，從而避免由于信息誤解產(chǎn)生的質(zhì)量隱患，提升了裝配式建筑質(zhì)量管理效率。

3.3 明確質(zhì)量責(zé)任追溯

在裝配式建筑質(zhì)量管理中，由于裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件的數(shù)量眾多，BIM模型的復(fù)雜程度也隨之增加。在BIM技術(shù)應(yīng)用過程中可以與RFID技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)充分融合，通過RFID讀寫功能對預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)現(xiàn)場以及裝配現(xiàn)場的作業(yè)產(chǎn)品進行追蹤、記錄和分析，實現(xiàn)了質(zhì)量信息傳遞的自動化和智能化，增強了預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量信息的透明度，從而明確質(zhì)量問題的責(zé)任追溯。

3.4 實時控制現(xiàn)場質(zhì)量

在BIM模型應(yīng)用過程中，現(xiàn)場質(zhì)量管理人員可以實時的將預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)以及裝配期間發(fā)生的所有質(zhì)量問題都記錄下來，并反饋到BIM模型中，相關(guān)技術(shù)人員可以通過觀察輸入質(zhì)量問題的BIM模型，實時掌控生產(chǎn)、裝配現(xiàn)場的質(zhì)量情況，及時找出解決質(zhì)量問題的方法，并且可以通過現(xiàn)場質(zhì)量情況的更新做到有效的預(yù)防，從而實現(xiàn)對于裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)以及裝配現(xiàn)場實時的質(zhì)量控制。

4 BIM技術(shù)在裝配式建筑質(zhì)量管理中的應(yīng)用設(shè)計

4.1 事前指導(dǎo)性質(zhì)量管理

為了使裝配式建筑整體的質(zhì)量得到有效保障，在項目正式開始前需要對項目有一個事前的指導(dǎo)性質(zhì)量管理。在這個階段，技術(shù)人員應(yīng)用BIM技術(shù)虛擬構(gòu)件生產(chǎn)和裝配以及現(xiàn)場的準備工作，項目質(zhì)量管理人員和項目作業(yè)人員能夠了解每一個階段具體的活動，可以增加項目管理人員的質(zhì)量管理效率，同時可以增強作業(yè)人員具體的操作能力，從而減少作業(yè)人員在項目開始初期由于操作不熟練而導(dǎo)致的質(zhì)量問題。通過模擬項目的全過程，可以對裝配式建筑項目施工風(fēng)險、問題以及質(zhì)量控制點進行識別，在項目開始前做好提前部署；還可以加快、加深項目所有參與人員對于新技術(shù)的了解和應(yīng)用，做到項目質(zhì)量管理的人人參與，從而達到項目事前指導(dǎo)性質(zhì)量管理的效果。

4.2 事中控制性質(zhì)量管理

裝配式建筑事中控制性質(zhì)量管理是指在裝配式預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)和裝配過程中的質(zhì)量管理。由于裝配式建筑的作業(yè)場所延伸，分為預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工廠和預(yù)制構(gòu)件裝配現(xiàn)場，質(zhì)量管理人員需要根據(jù)不同場所的重要質(zhì)量管理環(huán)節(jié)和質(zhì)量管理影響因素，結(jié)合BIM技術(shù)的應(yīng)用，有目的性的對裝配式建筑的質(zhì)量進行控制性的管理。

4.2.1 預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工廠質(zhì)量管理

裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)質(zhì)量直接影響到以后預(yù)制構(gòu)件的裝配質(zhì)量，是裝配式建筑整體質(zhì)量管理的關(guān)鍵部分。在預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)前，利用Navisworks軟件檢查和消除BIM模型中在實際裝配時可能出現(xiàn)的碰撞沖突。在完成碰撞檢查后對BIM信息庫以及預(yù)制構(gòu)件圖紙信息進行更新，從而保證信息的準確性和實時性。在預(yù)制構(gòu)件信息更新后，預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工廠可以根據(jù)裝配式建筑BIM模型拆分設(shè)計，從而建立出可供工廠生產(chǎn)的BIM模型。工廠在開始預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)時，結(jié)合RFID技術(shù)，在生產(chǎn)模具上安置RFID標簽，生產(chǎn)工人可以通過手持設(shè)備將標簽中記錄的構(gòu)件信息傳輸進BIM模型中，方便項目的各參與方隨時檢查預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量情況以及保證預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量信息保存的完整性，以便以后預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量問題的責(zé)任追溯。

4.2.2 預(yù)制構(gòu)件裝配現(xiàn)場質(zhì)量管理

裝配式建筑現(xiàn)場施工相較于傳統(tǒng)建筑現(xiàn)場施工更為復(fù)雜且機械化程度更高，從而導(dǎo)致裝配式建筑的吊裝工藝要求高以及質(zhì)量管理要點增多。在預(yù)制構(gòu)件開始裝配前，運用BIM5D技術(shù)對裝配過程可視化模擬，如果發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患，質(zhì)量管理人員提前采取預(yù)防措施，提出新的適用裝配方法。根據(jù)模型輸出的裝配圖片，質(zhì)量管理人員可以根據(jù)裝配圖片對裝配人員進行技術(shù)交底，現(xiàn)場裝配人員也可以直觀的了解預(yù)制構(gòu)件的具體安裝操作。現(xiàn)場裝配人員可以根據(jù)手持移動網(wǎng)絡(luò)設(shè)備掃描RFID標簽，了解預(yù)制構(gòu)件的安裝質(zhì)量要求，從而極大提高了裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件裝配的效率和質(zhì)量。

4.3 事后總結(jié)性質(zhì)量管理

裝配式建筑事后總結(jié)性質(zhì)量管理是指完成裝配式建筑生產(chǎn)裝配過程后，形成一個信息化的事后總結(jié)的質(zhì)量管理。傳統(tǒng)建筑的事后質(zhì)量管理缺乏對于項目質(zhì)量問題的總結(jié)和解決方法積累。在裝配式建筑質(zhì)量管理中應(yīng)用BIM技術(shù)和RFID技術(shù)等，可以將質(zhì)量問題具體情況、分析結(jié)果以及解決方法上傳到BIM模型中，進行統(tǒng)計和存儲，有利于項目結(jié)束后的責(zé)任追溯。這就可以建立一個與建筑企業(yè)相適應(yīng)的質(zhì)量管理信息庫，方便質(zhì)量管理人員在下次裝配式建筑出現(xiàn)相似的問題時提前規(guī)避，從而提高整個建筑企業(yè)的裝配式建筑質(zhì)量管理水平和效益。

5 結(jié)語

在國家大力推行裝配式建筑的背景下，質(zhì)量管理是裝配式建筑能夠順利推廣和應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。BIM信息集成模型保證了作業(yè)人員的生產(chǎn)和裝配質(zhì)量，同時為項目參與各方提供了能共同監(jiān)督和實時控制質(zhì)量的平臺。希望通過此次對BIM技術(shù)在裝配式建筑質(zhì)量管理中的應(yīng)用研究，能夠為我國裝配式建筑質(zhì)量管理開辟新的思路。但是BIM技術(shù)在裝配式建筑質(zhì)量管理中的應(yīng)用還不夠完善，后續(xù)將會根據(jù)BIM技術(shù)和我國裝配式建筑質(zhì)量管理實際需求進行更深的探討和論證，爭取構(gòu)建一個更適用的裝配式建筑質(zhì)量管理體系。