淺析BIM在裝配式建筑全壽命周期管理中的應用

朱雨紅 安徽財經(jīng)大學管理科學與工程學院 蚌埠 233030

當前，我國裝配式建筑在新建建筑中占比約5%，而《“十三五”裝配式建筑行動方案》中明確提出“到2020年，全國裝配式建筑占新建建筑的比例達到15%以上，其中重點推進地區(qū)達到20%以上?！钡哪繕耍b配式建筑發(fā)展任務十分艱巨【1】。而BIM技術(shù)以其極大的優(yōu)勢已經(jīng)向人們展示了在裝配式建筑發(fā)展進程中發(fā)揮的巨大作用與潛質(zhì)。

一、BIM與裝配式建筑的研究與發(fā)展現(xiàn)狀

（一）BIM的研究發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀90年代，G.A.van Nederveen和F.P.Tolman將BIM命名為Building Information Model，提出項目參與人員要整合各層次、各角度的信息，以此滿足各個專業(yè)以及各個功能獲取信息的需求。美國建筑師學會認為，BIM可以譯為“建筑信息模型”，即“Building Information Model”，也可以譯為“建筑信息建?！保础癇uilding Information Modeling”。二者不同在于一個側(cè)重模型，一個側(cè)重建模過程。BIM 技術(shù)在 2008 年前后逐漸被中國引進，以其五大特性為優(yōu)勢開始應用在建筑工程領域。經(jīng)過近十年的發(fā)展，BIM技術(shù)的研究已初具規(guī)模，目前國內(nèi)研究的主要問題停留在集中于設計和施工階段的協(xié)同管理等技術(shù)性問題以及全壽命周期管理、信息集成等管理性問題上【2】。

（二）裝配式建筑的研究發(fā)展現(xiàn)狀

裝配式建筑是指在工廠內(nèi)預制出部分或全部構(gòu)件，運至工地后運用科學合理的方法組裝起來的建筑，集設計標準化、生產(chǎn)工業(yè)化、施工裝配化、裝修一體化和管理信息化于一體【3】。早在二十世紀初，人們對裝配式建筑就產(chǎn)生了極大的興趣。英國、法國、蘇聯(lián)等國家在裝配式建筑變成實際后首先開始投入了生產(chǎn)。憑借著生產(chǎn)速度快、成本低、綠色環(huán)保等的優(yōu)點，裝配式建筑逐漸受到各個國家的歡迎。

中國的裝配式建筑在上世紀八十年代的一段時間內(nèi)發(fā)展后戛然而止，經(jīng)歷了30多年的空窗期后，在建筑業(yè)深入改革的2017年，重新聚焦了人們的視線。在國家及社會的高度關(guān)注下，裝配式建筑已經(jīng)從試點示范項目向區(qū)域性全面推廣發(fā)展，并展現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢。但它的發(fā)展面臨著的掣肘仍較多：各專業(yè)及各流程協(xié)調(diào)度不足、生產(chǎn)與物流成本高、行業(yè)標準不統(tǒng)一、產(chǎn)業(yè)管理不完善、創(chuàng)意受限制、區(qū)域發(fā)展與行業(yè)發(fā)展結(jié)構(gòu)性失衡等，而對于這些問題亟待提出行之有效的解決方法。

一、BIM的特點及優(yōu)勢

BIM 技術(shù)具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、可出圖性、優(yōu)化性、信息多元性等特性，能夠準確幫助人員作出決策、提高各專業(yè)之間的工作效率、動態(tài)模擬現(xiàn)實事物、自動出圖、高度集成信息并優(yōu)化信息。憑借著這些特性，BIM 技術(shù)在裝配化的部品部件生產(chǎn)、標準化的設計施工、集中化的項目成果、信息化的生產(chǎn)經(jīng)營領域等都有著重要的作用，實現(xiàn)了高效實施項目方案，便于團隊合作溝通，在設計施工等方案上進行查缺補漏，模擬實施施工過程提高工作效率，各專業(yè)及工序的信息化協(xié)同管理等功能與優(yōu)勢【4】。

二、BIM在裝配式建筑全壽命周期管理中的應用

（一）BIM在規(guī)劃設計階段的應用

1.協(xié)助規(guī)劃設計

將地理信息系統(tǒng)（GIS）應用到BIM中，進行空間與情景的數(shù)據(jù)建模處理，能夠幫助工作人員進行場地規(guī)劃。在BIM模型中可以查詢到所有構(gòu)件的參數(shù)，這些構(gòu)件也相互關(guān)聯(lián)，模型會根據(jù)某一參數(shù)的修改而自動調(diào)整，從而提高了建模和修改的工作效率。

2.降低構(gòu)件設計誤差

BIM技術(shù)對預制構(gòu)件外部尺寸和內(nèi)部鋼筋的各項參數(shù)進行精準化設計與定位，設計人員在碰撞檢測過程中直觀檢查到建筑構(gòu)件的契合度和可靠性，及時進行修改，減少后期變更或返工，降低工期延誤和成本上升的可能性。

“有吃的還堵不住你的嘴呀？”陸浩宇說。他沒有問是誰送的早餐，難道他猜到是我放的？還是他根本不在乎是誰？心里有些失落，一連五天，我每天變著花樣給陸浩宇帶早餐，而他一次也沒吃，還把我特意為他準備的早餐都送給了沒吃早飯的同學。

3.幫助造價管理

BIM模型為造價人員提供了完整的工程數(shù)據(jù)信息，在減少造價工作時間，提高工作效率的同時也提高了造價的精確度。

4.合理拆分構(gòu)件

在前期設計階段，BIM模型能夠協(xié)助不同專業(yè)人員拆分不同連接方式的不同構(gòu)件，避免了設計與生產(chǎn)相脫節(jié)的情況，保證了施工方案的合理性。

（二）BIM在生產(chǎn)階段的應用

1.優(yōu)化生產(chǎn)流程

生產(chǎn)階段承擔著連接設計與施工的重要紐帶作用。在建筑信息模型中的構(gòu)件參數(shù)信息通過條形碼能夠轉(zhuǎn)換成加工所需的參數(shù)，這種方式使設計階段與生產(chǎn)階段實現(xiàn)高效合理的聯(lián)系，減少了生產(chǎn)錯誤，提高了生產(chǎn)效率與自動化程度，也能夠降低施工的風險。而施工方能夠隨時獲取生產(chǎn)進度，合理安排工程進度。

2.進行模型試制

生產(chǎn)廠商可以將擬生產(chǎn)構(gòu)件利用3D打印技術(shù)打印出來進行模型拼裝，驗證設計方案的合理性，幫助研究合理的施工工序，加快施工進程。

3. BIM技術(shù)與RFID結(jié)合協(xié)助管理

RFID 技術(shù)是一種無線射頻識別技術(shù)，又被稱為“電子標簽”。它的作用是能夠準確識別出物體所包含的信息內(nèi)容。將尺寸、型號等信息的芯片植入到預制構(gòu)件中，不僅可以在之后的階段讀取信息，還能夠在BIM模型中準確查詢到構(gòu)件的位置信息和生產(chǎn)進度信息，便于施工現(xiàn)場各方面的管理。

（三）BIM在施工階段的應用

1.動態(tài)管控材料

建筑施工所需材料用量巨大，管控繁雜，需要消耗的人力、物力和財力也極大。利用BIM技術(shù)提前進行施工場地分析，制定不同施工階段材料需求量的事前計劃，避免二次搬運、材料不足或堆積過多的情況。在此過程中，通過查詢施工進度，隨時調(diào)整材料進場計劃，通過計劃與實際用量的差異分析，對之后的材料進場或采購進行精確把控。

2.構(gòu)件存儲與吊裝

通過RFID技術(shù)對預制構(gòu)件進行實時的跟蹤和檢測，能夠協(xié)助施工現(xiàn)場完成儲存和吊裝工作。在此過程中，施工現(xiàn)場的無線網(wǎng)絡會幫助傳遞信息，并將BIM模型內(nèi)的信息不斷進行更新，這種高效的配合能夠保證信息存儲的完整性和正確率。

3.進行施工模擬

在BIM技術(shù)的協(xié)助下，對裝配式建筑的施工工序仿真模擬，使各方在施工過程中的配合協(xié)調(diào)度更高，優(yōu)化施工流程，準確定位構(gòu)件實現(xiàn)高質(zhì)量的安裝。對施工過程中可能發(fā)生的突發(fā)情況進行模擬，完善應急處理預案，減小安全事故的發(fā)生概率。另外，BIM可對施工現(xiàn)場的場地布置、車輛路線等進行管理優(yōu)化，降低施工成本，加快裝配進度【6】。

4.節(jié)點可視化展示

通過BIM技術(shù)對技術(shù)要求高、連接復雜的節(jié)點進行可視化展示，工人能夠準確定位施工，確保節(jié)點的正確連接。

（四）BIM在運行維護階段的應用

1.利于設備維護

BIM與RFID技術(shù)共同搭建的信息平臺有助于后期進行建筑與設備的運營維護。例如，當裝配式建筑需要維修時，BIM模型中存儲的構(gòu)件參數(shù)，如型號、廠家信息等可提高維護人員的維護效率。在發(fā)生火災等應急情況時，消防人員也可快速掌握火災發(fā)生點，確定構(gòu)件的材料屬性，從而實施針對性的滅火。

2.質(zhì)量追溯與能耗管理

由于BIM模型包括各個構(gòu)件的原始參數(shù)信息，通過RFID芯片直接可以將質(zhì)量安全問題追溯至生產(chǎn)階段，避免責任歸屬的混亂。在使用過程中，可依據(jù)數(shù)據(jù)設法解決部分位置的高能耗問題。在拆除時，通過BIM模型將材料分類處置，二次利用可回收資源，綠色環(huán)保，節(jié)約資源。

四、結(jié)語

裝配式建筑作為新興的建筑方式因其施工效率高、施工成本低、施工質(zhì)量好、安全指數(shù)高、綠色環(huán)保等優(yōu)勢，是未來建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢。而BIM技術(shù)的全面加入，能夠在工程項目的“規(guī)劃-設計-生產(chǎn)-施工-運行維護”即整個全壽命周期都發(fā)揮著重要的影響，有助于實現(xiàn)精細化管理，縮減工期、降低成本、保證質(zhì)量，使工程項目各階段更加緊湊并提升整體管理水平。BIM技術(shù)與裝配式建筑的融合必將推動我國的建筑行業(yè)不斷轉(zhuǎn)型升級。