BIM和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑工程材料管理中的運(yùn)用

謝文聞

(福建省第五建筑工程公司,福建 泉州 362000)

0 前 言

BIM技術(shù)是貫穿整體建筑工程,實(shí)現(xiàn)全周期管理的重要技術(shù),可依據(jù)建筑項(xiàng)目各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息建設(shè)“三維仿真建筑模型”。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則是對計(jì)算機(jī)信息、通信、傳感等技術(shù)的最新整合應(yīng)用技術(shù),可應(yīng)用于工程收集、傳遞、共享、處理各階段“環(huán)境狀態(tài)信息”及指令執(zhí)行等方面[1]。材料管理作為建筑工程中重要環(huán)節(jié),可融合BIM與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),提高材料管理效率,從而實(shí)現(xiàn)規(guī)范化、科學(xué)化的材料管理。

1 建筑工程項(xiàng)目中材料管理的重要性

建筑工程項(xiàng)目中,建筑企業(yè)材料成本占總成本60%以上,可見材料管理具有十分重要的作用。

施工作為工程項(xiàng)目實(shí)施過程,是決定建筑質(zhì)量的重要階段,若是想要提高項(xiàng)目質(zhì)量,則應(yīng)當(dāng)重視質(zhì)量控制。而材料是建筑施工的基本與前提,其質(zhì)量高低對于整體工程項(xiàng)目質(zhì)量具有直接影響。我國《建筑法》中指出：建筑工程中的設(shè)備、材料、配件等,必須與產(chǎn)品質(zhì)量及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相符。建設(shè)部《合同范本》中,對于材料管理也提出：工程材料、設(shè)備需要有相應(yīng)產(chǎn)品合格證書,材料需擁有資質(zhì)等級材料檢驗(yàn)單位給出的試驗(yàn)報(bào)告及材質(zhì)證書[2]。材料的使用、操作、存儲環(huán)境等若是出現(xiàn)變化,均會影響整體建筑施工質(zhì)量。并且,完成工程建設(shè)后,其質(zhì)量問題無法像工業(yè)產(chǎn)品一樣解體、拆卸、更換配件,可見加強(qiáng)材料管理已經(jīng)成為建筑工程中提高質(zhì)量管理及成本管理的重要途徑,通過控制材料質(zhì)量,可有效減少材料損耗,將材料成本降低,才能真正實(shí)現(xiàn)低成本、高效益、高質(zhì)量的工程項(xiàng)目建設(shè)。

2 BIM和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合

BIM(建筑信息模型)以建筑數(shù)字化信息為中心構(gòu)建“三維虛擬現(xiàn)實(shí)模型”,貫穿于項(xiàng)目全生命周期,可通過碰撞檢測、管線綜合、模擬計(jì)算、智能建筑管控等應(yīng)用完成現(xiàn)場管理、信息交換等工作[3]。因此,BIM應(yīng)用屬于動態(tài)聯(lián)系過程,此過程中可實(shí)時(shí)感知、采集、控制、監(jiān)督工程項(xiàng)目的環(huán)境及其狀態(tài)信息,實(shí)現(xiàn)人工測量與報(bào)表化管理相結(jié)合的管理模式。

而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過物聯(lián)網(wǎng)中智能傳感器、定位裝置、RFID標(biāo)簽、二維碼、視頻前端等感知層設(shè)施,可實(shí)現(xiàn)不間斷、實(shí)時(shí)化的監(jiān)控建筑工程環(huán)境狀態(tài)信息,并將參數(shù)利用移動網(wǎng)絡(luò)匯集到數(shù)據(jù)庫之中,形成可追溯、連續(xù)的動態(tài)監(jiān)測記錄,此記錄為BIM靜態(tài)模型賦予了數(shù)據(jù)動態(tài)更新的能力,讓其“活”起來。將人、物與BIM模型相連接,可在“三維虛擬現(xiàn)實(shí)模型”中呈現(xiàn)各種孤立、分散的現(xiàn)場信息,為工作人員分析、觀察提供數(shù)據(jù)模型支持,輔助管理者進(jìn)行決策。所以,將BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合,能夠突破數(shù)據(jù)與實(shí)體、現(xiàn)實(shí)與虛擬之間的差異,完成現(xiàn)場材料管理工作。

筆者公司將福州大學(xué)晉江市科教園項(xiàng)目作為BIM試點(diǎn)，此項(xiàng)目建立了土建、機(jī)電等模型,并將各類項(xiàng)目信息融入于模型之中,在碰撞檢測及模型的建立中,及時(shí)發(fā)現(xiàn)圖紙問題以及各專業(yè)的協(xié)調(diào)問題,提前與設(shè)計(jì)溝通,出具相應(yīng)的解決方案?，F(xiàn)場人員利用模型,可以合理地布置材料放置位置,物料的規(guī)整放置,使得現(xiàn)場的施工和物料運(yùn)輸井然有序；通過工程量的計(jì)算,結(jié)合施工進(jìn)度,精準(zhǔn)、及時(shí)地采購物資,解決了采購物資在時(shí)間上的拖延以及物料浪費(fèi)等問題。

3 BIM和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在材料管理中的應(yīng)用

3.1 編制材料使用計(jì)劃

在編制材料用量計(jì)劃中,BIM5D可通過工程量計(jì)算模型與定額庫匹配,直接得出用量結(jié)果,主要是通過BIM5D技術(shù)建立三層數(shù)據(jù)模型,分別為業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)層、表現(xiàn)層,數(shù)據(jù)層可收集建筑物實(shí)體材料信息,分析工程中材料應(yīng)用成本,業(yè)務(wù)層中則分為模型操作與業(yè)務(wù)規(guī)則,形成產(chǎn)品新的表現(xiàn)形式。如,鋼筋材料管理中,可使用MVC架構(gòu),建立BIM5D數(shù)據(jù)模型,向Time和Cost這兩部分拓展,統(tǒng)計(jì)局部工程的材料使用量[4]。筆者公司福州大學(xué)晉江市科教園項(xiàng)目,利用BIM5D、project等一系列軟件,加上三維模型,整合出5D模型。并以BIM5D關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫特點(diǎn)為依據(jù),當(dāng)工程發(fā)生變更時(shí),及時(shí)修改工程3D模型后,工程量也會隨之產(chǎn)生變化,數(shù)據(jù)庫也會進(jìn)行更新。結(jié)合工程進(jìn)度與不同工程階段(WBS),工作人員可以此為依據(jù),按照時(shí)間進(jìn)度對材料使用量進(jìn)行統(tǒng)計(jì),以便編寫月度材料計(jì)劃。每天在系統(tǒng)中錄入工程進(jìn)度,還可預(yù)估第二天材料使用量，這大大提升了福州大學(xué)晉江市科教園項(xiàng)目的材料管理。

3.2 材料運(yùn)輸驗(yàn)收

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流供應(yīng)管理、裝配、生產(chǎn)制造等領(lǐng)域中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅速普及在于RFID技術(shù)可準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、快速地處理信息,節(jié)約大量勞動成本。而在建筑工程項(xiàng)目之中,企業(yè)在管理重要材料時(shí),可在廠商生產(chǎn)中在材料中植入相應(yīng)RFID芯片,加密RFID標(biāo)簽,確保材料來源唯一性,電子標(biāo)簽中應(yīng)當(dāng)輸入相應(yīng)的材料生產(chǎn)信息,如生產(chǎn)時(shí)間、成分、重量、加工信息、注意事項(xiàng)等,可與質(zhì)量保證書一起提供給施工單位,明確材料來源,避免材料在運(yùn)輸途中被更換,以免材料出現(xiàn)以次充好的問題。見證取樣中,可使用RFID電子標(biāo)簽閱讀器快速讀取材料信息,并利用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控跟蹤,檢測人員還能在電子標(biāo)簽中輸入相應(yīng)檢測報(bào)告,還能利用軟件集成WLAN或Ethemet完成物體信息識別、采集、處理、遠(yuǎn)程傳送等功能,將信息加密后傳至項(xiàng)目部,有助于建筑企業(yè)提高驗(yàn)收管理質(zhì)量。

3.3 材料存儲保管

在存儲材料時(shí),材料有電子標(biāo)簽,工作人員可手持RFID標(biāo)簽閱讀器收集材料信息,可立即匯總整理材料性能、類型、規(guī)格等,與領(lǐng)用表相對比,及時(shí)發(fā)現(xiàn)材料規(guī)格、數(shù)量是否存在差異,達(dá)到日清日結(jié)的效果。并且,能對材料庫存量進(jìn)行監(jiān)控,避免由于材料短缺出現(xiàn)誤工、停工等問題,也能保證材料數(shù)量適當(dāng),以免大量存儲材料占用項(xiàng)目周轉(zhuǎn)資金與庫存面積,讓整體盤點(diǎn)工作更加簡單。施工現(xiàn)場也可以安裝自動信息閱讀器,材料若是被盜取,當(dāng)經(jīng)過閱讀器時(shí)會被檢測到RFID標(biāo)簽,則可以自動報(bào)警,確保材料存儲的安全性。

3.4 材料發(fā)放監(jiān)督

在BIM軟件中,材料管理者可自動對領(lǐng)料人員是否出現(xiàn)超額領(lǐng)料的情況進(jìn)行判別。管理者每次都在系統(tǒng)中錄入領(lǐng)料信息,領(lǐng)料人員若是領(lǐng)取材料大于正常損耗與使用量的,系統(tǒng)會對管理者進(jìn)行提醒。領(lǐng)料時(shí)也無需填寫限額領(lǐng)料單,在系統(tǒng)中輸入相應(yīng)材料數(shù)量與規(guī)格,BIM模型會自動生成3D建筑界面,將材料位置直接顯示在屏幕中,出庫閱讀器可自動讀取電子標(biāo)簽,完成整體材料出庫工作,配合視頻監(jiān)控設(shè)施,甚至可完成材料自助出庫。建筑構(gòu)件信息與材料出庫記錄相連,可記錄材料領(lǐng)發(fā)臺賬,從多方面對其進(jìn)行分析核算,明確材料節(jié)超情況、領(lǐng)發(fā)情況及其使用效率,比較實(shí)際工程中材料消耗量與材料使用計(jì)劃,分析差值產(chǎn)生原因, 從而為提高施工管理水平提供數(shù)據(jù)依據(jù)。并且,通過多次工程中材料管理數(shù)據(jù)比對,企業(yè)可對自身材料定額進(jìn)行改進(jìn)、修正,有效提高整體工程材料管理水平。

另外,材料管理者可在施工現(xiàn)場利用閱讀器驗(yàn)證材料電子標(biāo)簽,明確材料是否正確應(yīng)用到工程施工之中,后臺系統(tǒng)中查看材料記錄,還可在部分特殊材料結(jié)構(gòu)中嵌入電子標(biāo)簽,以便監(jiān)控材料使用狀態(tài)。

3.5 技術(shù)應(yīng)用措施

1)培養(yǎng)管理人才。在材料管理中,建筑企業(yè)為保證BIM和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用能夠貫徹落實(shí),發(fā)揮其應(yīng)有效果,解決現(xiàn)有材料管理者流動性大、缺乏技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的問題,應(yīng)當(dāng)制定相應(yīng)選聘、培訓(xùn)、考核機(jī)制。對于材料管理者應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格進(jìn)行考察,保證其對于材料管理崗位職責(zé)、BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等均有所了解。并實(shí)施崗前培訓(xùn),內(nèi)容包含BIM軟件及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用方法、材料檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、入庫標(biāo)準(zhǔn)等,未能通過考核的人員則不允許其上崗。項(xiàng)目部還可制定獎懲制度,將材料管理質(zhì)量與管理人員薪酬待遇相連接,以薪酬體現(xiàn)其工作效率。同時(shí),還應(yīng)推行“師帶徒”模式,讓優(yōu)秀材料管理者指導(dǎo)新員工,儲備材料管理人才。

2)建立管理制度。材料管理制度作為管理人員工作標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)材料采購計(jì)劃控制、申請控制、供應(yīng)商評估、定價(jià)、驗(yàn)收制度等,并依據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況制定相應(yīng)材料內(nèi)部控制管理制度與實(shí)施細(xì)則,定期評價(jià)內(nèi)部控制實(shí)施效果,完善制度缺陷,真正落實(shí)對BIM與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。

4 總 結(jié)

BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用仍然處于嘗試階段,本文從建筑工程中材料管理重要性出發(fā),分析BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合應(yīng)用價(jià)值,將其應(yīng)用于材料運(yùn)輸、存儲、使用等環(huán)節(jié)之中,并以此為基礎(chǔ),提出培養(yǎng)管理人才、建立管理制度的BIM與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用優(yōu)化建議,可有效提高建筑工程材料管理質(zhì)量,推動建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步發(fā)展。

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