基于全生命周期的裝配式建筑中BIM的應(yīng)用策略

胡瑛

摘要：全生命周期管理環(huán)境下裝配式建筑BIM技術(shù)應(yīng)用對(duì)解決裝配式建筑建設(shè)設(shè)計(jì)及施工管理等問(wèn)題具有重要意義，是現(xiàn)代裝配式建筑設(shè)計(jì)發(fā)展的主要技術(shù)應(yīng)用方向。本文將以全生命周期的裝配式建筑BIM技術(shù)應(yīng)用為基礎(chǔ)，對(duì)其技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)以及與全生命周期管理模式產(chǎn)生的實(shí)際共鳴深入解析，進(jìn)而為裝配式建筑的BIM技術(shù)合理化運(yùn)用提出部分實(shí)際性參考內(nèi)容。

Abstract： The application of BIM technology in full life cycle management environment is of great significance to solve the problems of construction design and construction management of assembly architecture， and it is the main technical application direction of the development of modern assembly architecture design. Based on the application of the full life cycle BIM technology， this paper will deeply analyze the characteristics of its technology application and the actual resonance with the full life cycle management model， and then put forward some practical reference content for the rationalization of the BIM technology for the assembly architecture.

關(guān)鍵詞：全生命周期；裝配式；建筑；BIM；策略

Key words： life cycle；assembly；architecture；BIM；strategy

中圖分類號(hào)：TU71；TU17 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2019）02-0012-03

0 引言

在科學(xué)技術(shù)的帶動(dòng)下，我國(guó)建筑業(yè)迎來(lái)了新的高速發(fā)展時(shí)期，建筑業(yè)呈現(xiàn)出一片蓬勃生機(jī)的發(fā)展局面，各種科學(xué)技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用，使建筑水平得以不斷提高。相比于其他科學(xué)技術(shù)，BIM技術(shù)是通過(guò)三維建模的方式與建筑工程聯(lián)系起來(lái)，從而使工程人員能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)建筑工程的可視化管理，大大提高了建筑工程的管理效率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑工程進(jìn)度、成本和安全三大目標(biāo)的有效控制。眾所周知，在建筑工程中，進(jìn)度、成本與安全是貫穿于其全生命周期的核心三大管理目標(biāo)，因此，BIM技術(shù)也同樣是貫穿于建筑工程全生命周期的新型技術(shù)。為此，有必要對(duì)基于全生命周期的裝配式建筑中BIM的應(yīng)用策略進(jìn)行深入的探討。

1 BIM技術(shù)的概念、特征及應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 BIM技術(shù)的概念

所謂BIM技術(shù)，其實(shí)質(zhì)是根據(jù)實(shí)際工程來(lái)構(gòu)建建筑信息模型，將實(shí)際工程中所有的工程信息全部關(guān)聯(lián)到建筑信息模型中，這些工程信息主要包括進(jìn)度信息、成本信息、構(gòu)件尺寸信息、材料信息等，通過(guò)建筑信息模型的應(yīng)用，來(lái)達(dá)到信息共享的目的，同時(shí)還能幫助工程人員對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行數(shù)字化、信息化、可視化的管理。

1.2 BIM技術(shù)在裝配式建筑全生命周期管理中的基本特征

近年來(lái)，我國(guó)建筑行業(yè)的興起，使裝配式建筑成為一種新的發(fā)展趨勢(shì)，這也使人們對(duì)裝配式建筑的工程質(zhì)量越來(lái)越關(guān)注。在裝配式建筑的全生命周期管理中，通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用，能夠?yàn)檠b配式建筑的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維及拆除等所有環(huán)節(jié)提供巨大的幫助。在裝配式建筑全生命周期管理中，BIM技術(shù)主要具備以下基本特征，分別是數(shù)字化、可模擬、全面化、可協(xié)同、可視化和可優(yōu)化，BIM技術(shù)是將所有工程信息與建筑模型相關(guān)聯(lián)，以此構(gòu)建出相應(yīng)的建筑信息模型，工程人員可從建筑信息模型中調(diào)用工程信息，并根據(jù)這些工程信息來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的管理，從而達(dá)到數(shù)字化管理的目的。此外，BIM技術(shù)還能夠?qū)ρb配式建筑的施工過(guò)程進(jìn)行模擬，使工程人員能夠從中找出施工過(guò)程中存在的不足之處，并針對(duì)這些不足之處提出相應(yīng)的解決措施。在建筑信息模型中，當(dāng)設(shè)計(jì)人員需要對(duì)某個(gè)工程信息進(jìn)行修改時(shí)，其他與之相關(guān)聯(lián)的工程信息也會(huì)隨之發(fā)生變動(dòng)，進(jìn)而減少了大量的重復(fù)修改操作，最大限度的避免了因人工修改造成的失誤和錯(cuò)誤。BIM技術(shù)還可在同一平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)多部門(mén)的信息共享，不同部門(mén)都能夠在同一平臺(tái)中獲取到所需的信息，進(jìn)而大大提高了信息利用效率的同時(shí)，也大大提高了各部門(mén)間的協(xié)同能力。BIM技術(shù)還可進(jìn)行碰撞檢測(cè)，使工程人員能夠直觀的了解到裝配式建筑中構(gòu)件的匹配情況，并根據(jù)碰撞檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整?？偠灾沁@些BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，使其在裝配式建筑全生命周期管理中有著無(wú)比廣闊的發(fā)展前景。

1.3 BIM技術(shù)在裝配式建筑全生命周期管理的應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，BIM技術(shù)已經(jīng)逐漸開(kāi)始在建筑行業(yè)中所應(yīng)用，其發(fā)展前景更是吸引了更多專業(yè)人士的關(guān)注，并已經(jīng)成為施工企業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)。在裝配式建筑的全生命周期管理工作中，BIM技術(shù)的應(yīng)用條件正變得日益標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，使裝配式建筑項(xiàng)目能夠在各種業(yè)務(wù)上實(shí)現(xiàn)高效的信息共享，大大降低了管理工作的難度，并進(jìn)一步完善了施工企業(yè)的信息化管理。雖然BIM技術(shù)在裝配式建筑全生命周期管理中有著極為顯著的應(yīng)用效果，但由于施工企業(yè)在整體規(guī)劃能力上較為薄弱，致使其在應(yīng)用過(guò)程中并沒(méi)有得以充分應(yīng)用，在實(shí)際工程中仍舊存在一定的信息斷層和信息不對(duì)稱現(xiàn)象，相比于其他發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)在BIM技術(shù)的應(yīng)用水平仍舊存在很大差距。因此，進(jìn)一步提高BIM技術(shù)在裝配式建筑全生命周期管理中的應(yīng)用水平，加大BIM技術(shù)的宣傳力度，并通過(guò)BIM技術(shù)來(lái)加強(qiáng)施工企業(yè)中信息的共享效率，提高各個(gè)部門(mén)之間的配合默契，已經(jīng)成為建筑領(lǐng)域未來(lái)主要的研究方向?？偠灾?，在不久的將來(lái)，施工企業(yè)必將通過(guò)BIM技術(shù)來(lái)建立更加科學(xué)的全生命周期管理體系。

2 裝配式建筑BIM應(yīng)用的信息模型及全生命周期管理

全生命周期的裝配式建筑BIM技術(shù)應(yīng)用對(duì)于建筑使用經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)能效益及周期效益等要求較為嚴(yán)苛，在信息技術(shù)模型的構(gòu)建方面，需要重視建筑信息的分析整合及全生命周期的規(guī)范管理，以便使裝配式建筑BIM技術(shù)應(yīng)用符合全生命周期建筑管理使用特點(diǎn)。

2.1 建筑信息模型

建筑信息模型的建立，需要運(yùn)用計(jì)算機(jī)測(cè)算及數(shù)字化運(yùn)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)建筑模型的構(gòu)建，并將相關(guān)的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容輸入計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)指令傳輸，使BIM系統(tǒng)接收到相關(guān)的信息輸出數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)解密處理，根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)將有關(guān)的信息內(nèi)容做一體化整合（圖1）。

通過(guò)結(jié)合工程成本、資料管理及工程設(shè)計(jì)要求，選擇出最優(yōu)的工程建設(shè)設(shè)計(jì)、施工與管理方案，可視化的建筑體結(jié)構(gòu)信息，更為清晰的呈現(xiàn)出具體的設(shè)計(jì)構(gòu)思，對(duì)于建筑信息管理具有支持作用，以此為裝配式建筑全生命周期管理體系有效的現(xiàn)代化信息技術(shù)處理支持。

2.2 全生命周期管理

全生命周期管理主要指建筑施工的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)管理等相關(guān)內(nèi)容，通過(guò)將多種工程項(xiàng)目進(jìn)行集約化處理，實(shí)現(xiàn)單元結(jié)構(gòu)的多體系管理運(yùn)用，提高綜合性建筑管理及建設(shè)設(shè)計(jì)水平，從建筑的技術(shù)、成本及維護(hù)等相關(guān)角度為基礎(chǔ)，對(duì)建筑使用社會(huì)效益做更深層次的提升。傳統(tǒng)意義上的全生命周期管理，僅注重建筑建設(shè)的使用年限，未能充分的將多種建筑設(shè)計(jì)管理內(nèi)容相融合，在BIM技術(shù)應(yīng)用管理?xiàng)l件下，全生命周期管理涵蓋了建筑維護(hù)管理設(shè)計(jì)的各個(gè)方面，使裝配式建筑應(yīng)用更符合現(xiàn)代城市建設(shè)及社會(huì)發(fā)展的基本需求。

2.3 全生命周期裝配式建筑BIM應(yīng)用中信息模型的建立

全生命周期裝配式建筑BIM技術(shù)信息模型建立，首先要重視對(duì)全生命周期管理實(shí)現(xiàn)過(guò)程的控制，采用質(zhì)量性能、成本數(shù)據(jù)及施工要求等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，作為實(shí)際的管理實(shí)現(xiàn)方向，進(jìn)而解決全生命周期管理效益低下問(wèn)題。其次要注重裝配式建筑信息建模核心技術(shù)優(yōu)化，利用數(shù)據(jù)共享及數(shù)據(jù)信息整合管理優(yōu)勢(shì)，提高技術(shù)應(yīng)用有效性，使全生命周期裝配式建筑的BIM信息模型與工程施工設(shè)計(jì)方案步調(diào)一致。

全生命周期管理實(shí)現(xiàn)是一種多層次的技術(shù)管理模塊，具備時(shí)效性較高及管理效益較好的基本特征，按照各數(shù)據(jù)內(nèi)容的不同，實(shí)現(xiàn)整體空間信息管理應(yīng)用，并對(duì)建筑信息模型創(chuàng)建過(guò)程中的問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)共享與反饋，幫助技術(shù)人員及時(shí)的掌握全生命周期管理動(dòng)態(tài)信息。

3 BIM技術(shù)在裝配式建筑全生命周期管理中的應(yīng)用

3.1 規(guī)劃設(shè)計(jì)

規(guī)劃設(shè)計(jì)是全面生命周期管理的起始階段，規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容有效性及合理性，直接影響后續(xù)階段工程作業(yè)的順利進(jìn)行，需要對(duì)不同施工項(xiàng)目做好規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)整，選擇工程量較少及基礎(chǔ)性工程項(xiàng)目進(jìn)行前期的工程施工設(shè)計(jì)安排，及時(shí)的對(duì)不合理的工程項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)行排除，并將部分小型工程項(xiàng)目與同類工程項(xiàng)目類別進(jìn)行合并處理，以此在降低工程成本的同時(shí)，各項(xiàng)工程項(xiàng)目產(chǎn)生沖突問(wèn)題。

3.1.1 分析場(chǎng)地和規(guī)劃選址

場(chǎng)地分析及規(guī)劃選址，要求工程施工單位，能夠?qū)こ淌┕るA段，可能發(fā)生的潛在風(fēng)險(xiǎn)及意外事件問(wèn)題進(jìn)行預(yù)估，運(yùn)用BIM技術(shù)結(jié)合地理信息系統(tǒng)，選擇地區(qū)環(huán)境穩(wěn)定及自然環(huán)境良好的區(qū)域進(jìn)行施工作業(yè)，進(jìn)一步避免意外事件等對(duì)于工程施工質(zhì)量及進(jìn)度的影響。同時(shí)也要將工程建設(shè)交通情況、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等做出判斷，以便為后續(xù)階段工程材料運(yùn)輸與大型機(jī)械設(shè)備的使用，創(chuàng)設(shè)有利的施工條件，提高綜合性施工效率，使全生命周期管理切實(shí)的在裝配式建筑施工方面發(fā)揮實(shí)際作用。

3.1.2 繪制圖紙和建立模型

工程建筑施工由多方利益構(gòu)成，在圖紙繪制前期階段，首先要與相關(guān)的工程施工合作單位及有關(guān)委托方商議工程施工設(shè)計(jì)方案，如委托方對(duì)于建筑工程使用功能性及美觀度要求等。而后要積極的做好與工程施工人員的實(shí)際溝通，開(kāi)展建筑工程設(shè)計(jì)研討會(huì)，通過(guò)會(huì)議討論選擇多套符合工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)方案，并運(yùn)用BIM技術(shù)將有關(guān)方案內(nèi)容進(jìn)行建模模擬實(shí)驗(yàn)，利用BIM技術(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證相關(guān)施工設(shè)計(jì)方案及圖紙繪制的可行性。BIM技術(shù)具備良好的可視化特點(diǎn)，技術(shù)內(nèi)容豐富，在技術(shù)應(yīng)用上可在短期內(nèi)形成完善的技術(shù)模型控制體系，方便技術(shù)人員通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)建筑模型進(jìn)行調(diào)整，使BIM技術(shù)運(yùn)用在全生命周期管理下更為靈活。

3.1.3 檢查設(shè)計(jì)沖突

設(shè)計(jì)沖突問(wèn)題在裝配式建筑施工設(shè)計(jì)方面較為常見(jiàn)，由于工程量較大，且主要以機(jī)械安裝工程項(xiàng)目為主，所以工程內(nèi)容較為復(fù)雜，雖然利用預(yù)期規(guī)劃可有效的對(duì)部分施工項(xiàng)目進(jìn)行規(guī)劃，但仍無(wú)法全面避免施工方案沖突問(wèn)題，對(duì)于保障施工質(zhì)量及工程作業(yè)經(jīng)濟(jì)效益均有不良影響。傳統(tǒng)技術(shù)管理模塊的沖突檢查周期較長(zhǎng)，且檢查處理準(zhǔn)確性較低，難以解決實(shí)際性問(wèn)題，而B(niǎo)IM技術(shù)則能夠根據(jù)內(nèi)容問(wèn)題類別，在信息數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)選擇適宜的內(nèi)容為技術(shù)人員提供相關(guān)的解決方案。BIM技術(shù)是獨(dú)立的工程施工設(shè)計(jì)管理平臺(tái)，在建筑設(shè)計(jì)模型建立階段，即可對(duì)相關(guān)的管線設(shè)計(jì)、管道設(shè)計(jì)及基礎(chǔ)設(shè)施施工等內(nèi)容進(jìn)行立體化演示，使技術(shù)人員充分了解建筑結(jié)構(gòu)，有效規(guī)避建筑設(shè)計(jì)沖突風(fēng)險(xiǎn)，并在檢查階段為技術(shù)人員提供有效的技術(shù)支持，使沖突設(shè)計(jì)檢查的準(zhǔn)確性及綜合有效性得到全面化提升。

3.1.4 造價(jià)管理與工程量統(tǒng)計(jì)

合理進(jìn)行造價(jià)預(yù)算管理有利于控制工程施工成本，同時(shí)工程量的統(tǒng)計(jì)可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)工程施工周期的控制，保障工程施工能夠按照預(yù)定期限完成。傳統(tǒng)的CAD軟件造價(jià)管理體系構(gòu)建內(nèi)容較為單一，且技術(shù)門(mén)檻較高，相關(guān)的造價(jià)管理項(xiàng)目設(shè)計(jì)所需耗費(fèi)的人力資源較多，且時(shí)間較長(zhǎng)，不利于后續(xù)階段工程造價(jià)項(xiàng)目的調(diào)整。BIM技術(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及造價(jià)核算準(zhǔn)確性較高，單人操作即可實(shí)現(xiàn)對(duì)造價(jià)管理內(nèi)容的控制。而在工程量統(tǒng)計(jì)方面，相關(guān)工程量統(tǒng)計(jì)管理軟件繁多，不同軟件實(shí)際功能各不相同，且軟件使用安全性較差，在信息管理安全、工程統(tǒng)計(jì)效率及規(guī)范性角度講，BIM技術(shù)更具有實(shí)際優(yōu)勢(shì)，工程量統(tǒng)計(jì)細(xì)節(jié)化控制能力較強(qiáng)，使各項(xiàng)工程內(nèi)容均可納入統(tǒng)計(jì)范圍，進(jìn)而為科學(xué)的開(kāi)展工程造價(jià)及相關(guān)管理工作奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

3.2 生產(chǎn)制造

現(xiàn)代裝配式建筑設(shè)計(jì)構(gòu)件缺陷問(wèn)題的產(chǎn)生，主要原因是前期階段施工單位及工程承包單位提供的建筑構(gòu)件數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，相關(guān)信息并不全面，未能按照建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)選擇適宜的建筑構(gòu)參數(shù)信息，導(dǎo)致后續(xù)階段的構(gòu)件生產(chǎn)存在大量的缺陷問(wèn)題，而裝配式建筑全生命周期管理環(huán)境下的BIM技術(shù)運(yùn)用則可有效的通過(guò)建筑模型，對(duì)小規(guī)格部件進(jìn)行詳細(xì)化的數(shù)據(jù)分析，并對(duì)不同構(gòu)件材料的選用等制定完善生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用RFID技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)制造細(xì)節(jié)的管理，使構(gòu)件生產(chǎn)能夠與裝配式建筑建設(shè)使用需求保持一致。

3.3 建造施工

建造施工環(huán)節(jié)的裝配式建筑全生命周期管理，要求采用多維度空間建筑模型設(shè)計(jì)加以實(shí)現(xiàn)。裝配式建筑設(shè)計(jì)內(nèi)容資源種類較多，相關(guān)的建筑基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)較為完善，在為使用者提供實(shí)際便利的同時(shí)，也產(chǎn)生一定的空間不足及空間利用不合理問(wèn)題。對(duì)此可采用RFID技術(shù)與BIM技術(shù)融合方案，對(duì)施工內(nèi)容及施工細(xì)節(jié)進(jìn)行充分掌握，在施工現(xiàn)場(chǎng)使用BIM對(duì)不同的施工項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)控，保障各項(xiàng)施工工程資源應(yīng)用合理性，避免資源調(diào)配不合理而引發(fā)工程建設(shè)延期及質(zhì)量不達(dá)標(biāo)問(wèn)題。

3.4 運(yùn)營(yíng)維護(hù)

運(yùn)營(yíng)維護(hù)主要指全生命周期控制環(huán)境下裝配式建筑物業(yè)管理系統(tǒng)控制?，F(xiàn)階段的裝配式建筑物業(yè)管理系統(tǒng)內(nèi)容單一，且技術(shù)銜接性較差，無(wú)法根據(jù)工程前期施工內(nèi)容對(duì)建筑結(jié)構(gòu)維護(hù)管理問(wèn)題進(jìn)行處理。例如在某建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度質(zhì)量問(wèn)題后，部分物業(yè)采用混凝土施工處理方法進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)加固，未能充分的考慮裝配式建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，雖然可在短期內(nèi)解決問(wèn)題，但就長(zhǎng)期建筑管理而言，仍易出現(xiàn)安全質(zhì)量問(wèn)題。而B(niǎo)IM技術(shù)由于信息管理全面，且能夠與前期工程施工項(xiàng)目進(jìn)行有效對(duì)接，使后續(xù)階段的工程維護(hù)及物業(yè)管理水平更符合工程建設(shè)使用要求，相關(guān)運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理工作，可以按照BIM技術(shù)提供的施工階段工程數(shù)據(jù)，對(duì)建筑設(shè)計(jì)存在的部分漏洞問(wèn)題進(jìn)行處理，繼而進(jìn)一步提高全生命周期管理下裝配式建筑維護(hù)管理的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

4 結(jié)束語(yǔ)

全生命周期裝配式建筑中的BIM技術(shù)應(yīng)用對(duì)環(huán)境條件及管理?xiàng)l件要求較為苛刻，相關(guān)的技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容應(yīng)與工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)保持一致，不斷的對(duì)現(xiàn)有的BIM技術(shù)內(nèi)容做出優(yōu)化，并積極做好技術(shù)探索，根據(jù)以往的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)部分BIM技術(shù)應(yīng)用核心問(wèn)題予以解決，以此為未來(lái)階段全生命周期管理環(huán)境下的裝配式建筑建設(shè)、管理及維護(hù)提供全面性技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]段小雨，陳卓.基于BIM的裝配式建筑全生命周期管理問(wèn)題的分析研究[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2018（1）：3-5.

[2]朱立軍，吳建亮.BIM在建筑全生命周期中的應(yīng)用[J].四川水泥，2016（09）.

[3]李鶴齡.建筑信息化模型（BIM）在建筑全生命周期的應(yīng)用探究[J].黑河學(xué)院學(xué)報(bào)，2017（10）.