裝配式建筑部品部件BIM模型庫(kù)的管理與應(yīng)用

劉博?鄭晏芝?曹輝?易郴?吳彥

摘 要 本文從部品部件分類編碼、部品部件BIM模型信息深度、部品部件模型BIM信息擴(kuò)展和部品部件BIM模型入庫(kù)四個(gè)方面論述裝配式建筑部品部件庫(kù)的管理，同時(shí)結(jié)合產(chǎn)業(yè)鏈信息特點(diǎn)闡述了裝配式建筑部品部件庫(kù)管理的典型應(yīng)用，為裝配式建筑部品部件庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)化、信息化管理和應(yīng)用進(jìn)一步完善提出建議。

關(guān)鍵詞 裝配式建筑;部品部件;BIM模型庫(kù);管理系統(tǒng)

引言

我國(guó)正處于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型關(guān)鍵時(shí)期，人口紅利加速消失，建筑工程行業(yè)作為勞動(dòng)密集型高污染行業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)，“裝配式建筑（Prefabricated Building）”被認(rèn)為是建筑工程行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要抓手。

裝配式建筑是用預(yù)制部品部件在工地裝配而成的建筑[1]，是一種綠色環(huán)保的建造方式。在裝配式建筑建設(shè)中，預(yù)制部品部件的應(yīng)用是裝配式建筑與現(xiàn)澆混凝土建筑的最主要區(qū)別。然而目前市場(chǎng)上裝配式建筑設(shè)計(jì)、預(yù)制部品部件生產(chǎn)和裝配式建筑施工各環(huán)節(jié)信息存在產(chǎn)業(yè)壁壘，影響了行業(yè)發(fā)展[2]。

為提高裝配式建筑整體建設(shè)質(zhì)量和效率，本文對(duì)裝配式建筑部品部件庫(kù)的科學(xué)管理進(jìn)行了探討，并分析了部品部件庫(kù)的典型應(yīng)用，通過部品部件庫(kù)信息化管理和應(yīng)用的方式推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。

1國(guó)內(nèi)外研究與發(fā)展現(xiàn)狀

部品部件作為構(gòu)成裝配式建筑的基本功能單元，對(duì)其BIM信息的管理是裝配式建筑設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。為了推進(jìn)部品部件標(biāo)準(zhǔn)化、信息化，并提升部品部件質(zhì)量，許多國(guó)家開始逐漸建立起部品部件庫(kù)及其目錄制度。例如，日本的優(yōu)良住宅部品認(rèn)證制度[3]、丹麥的通用部品目錄等，國(guó)內(nèi)沿海城市也建立起了一些類似的部品部件庫(kù)，這類部品部件庫(kù)對(duì)裝配式建筑的發(fā)展和信息化進(jìn)程起到了積極的作用。然而隨著時(shí)代和技術(shù)的發(fā)展，裝配式建筑的造型越來越復(fù)雜，并且裝配式建筑設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工信息化程度越來越高，建筑信息模型（BIM）技術(shù)廣泛應(yīng)用于建筑工程建設(shè)，BIM和RFID集成確保裝配式建筑施工過程有序性[4]，傳統(tǒng)的二維圖紙庫(kù)和產(chǎn)品目錄難以打通產(chǎn)業(yè)鏈的信息壁壘，不再能夠滿足市場(chǎng)需求，基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、BIM技術(shù)的部品部件庫(kù)的信息化管理與應(yīng)用是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)一步發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

2裝配式建筑部品部件BIM模型庫(kù)的信息化管理

2.1 部品部件分類與編碼

建立部品部件分類與編碼體系，能夠顯著加強(qiáng)裝配式建筑項(xiàng)目各個(gè)參與方的信息溝通、規(guī)范術(shù)語體系，降低由于多義性而造成的交流代溝。部品部件分類與編碼體系部品部件庫(kù)建設(shè)的首要環(huán)節(jié)，是進(jìn)行部品部件模型入庫(kù)與檢索的依據(jù)，同時(shí)也是部品部件的標(biāo)識(shí)信息，有利于促進(jìn)預(yù)制部品部件模型信息從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工到運(yùn)維階段的全生命周期傳遞。

2.2 部品部件BIM模型信息深度定義

在裝配式建筑設(shè)計(jì)全生命期中，會(huì)產(chǎn)生不同的信息，同時(shí)各階段所需要的部品部件信息深度也不盡相同，因此，需要對(duì)各階段部品部件模型信息進(jìn)行分級(jí)并制定相應(yīng)的規(guī)則以滿足使用需求，通過不同等級(jí)的模型降低BIM模型的冗余度。依據(jù)現(xiàn)行國(guó)家、行業(yè)關(guān)于BIM模型信息深度的要求，可將BIM模型深度等級(jí)由幾何信息（幾何尺寸、定位等）和非幾何信息（材料信息、類型等）兩部分構(gòu)成。然而針對(duì)裝配式建筑部品部件模型的信息深度，目前國(guó)內(nèi)還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際工程項(xiàng)目中，應(yīng)制定明確的部品部件模型信息深度要求，以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈各方的信息流轉(zhuǎn)。

2.3 部品部件BIM模型信息擴(kuò)展

部品部件BIM模型庫(kù)建立后，最初的調(diào)用是在設(shè)計(jì)階段，隨著建造過程的推進(jìn)，部品部件BIM模型會(huì)被持續(xù)地、動(dòng)態(tài)地添加生產(chǎn)、安裝和使用運(yùn)維等階段的信息，因而需要將部品部件模型設(shè)計(jì)成可編輯開放模式，以方便模型信息的擴(kuò)展，同時(shí)還需要采用更加便捷的信息添加手段。受限于目前行業(yè)軟件的發(fā)展水平，部品部件信息的幾何信息在設(shè)計(jì)完成后，在后續(xù)的輕量化應(yīng)用場(chǎng)景中難以進(jìn)行大范圍的更改，僅可進(jìn)行局部的替換。但非幾何信息具有較大的擴(kuò)展空間，可通過掛載或關(guān)聯(lián)附件的方式添加大量的信息，具有較高的價(jià)值。

2.4 部品部件BIM模型的入庫(kù)管理

部品部件的BIM模型創(chuàng)建帶有很強(qiáng)的個(gè)人主觀因素，因此有必要對(duì)構(gòu)件信息模型的創(chuàng)建制定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的流程，保證所創(chuàng)建的BIM模型具有統(tǒng)一的信息屬性。部品部件模型基于一定的規(guī)則創(chuàng)建好之后需要提交給指定人員進(jìn)行審核，在對(duì)部品部件進(jìn)行審核的時(shí)候，要遵循一定的規(guī)則，保證信息的準(zhǔn)確性和完整性，同時(shí)信息要能和實(shí)際的生產(chǎn)之間形成良好的對(duì)稱關(guān)系。審核的內(nèi)容包括模型的命名、幾何尺寸信息、屬性信息以及其他附屬信息等，此外還需要加載到模擬的項(xiàng)目環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試，完成最后的審核。

3裝配式建筑部品部件BIM模型庫(kù)的信息化應(yīng)用

為推進(jìn)裝配式建筑部品部件BIM模型庫(kù)的信息化應(yīng)用，我司研發(fā)了裝配式建筑部品部件管理系統(tǒng)，結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目的需求，基于BIM技術(shù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來打通產(chǎn)業(yè)鏈信息壁壘。裝配式建筑部品部件管理系統(tǒng)的客戶端具有PC端、APP移動(dòng)端兩種，并共用后臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)端。研發(fā)PC端是為了直接對(duì)接在PC上完成的BIM設(shè)計(jì)模型，而APP移動(dòng)端則是為了進(jìn)一步將裝配式建筑部品部件BIM模型信息傳遞到預(yù)制部品部件生產(chǎn)、運(yùn)輸和施工過程中，并實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、運(yùn)輸和施工過程的實(shí)時(shí)信息錄入。

3.1 后臺(tái)服務(wù)器管理端功能

①用戶管理：系統(tǒng)管理員對(duì)用戶統(tǒng)一管理功能，包含對(duì)用戶的增加、刪除、修改、查詢、分配角色以及權(quán)限。②角色分配：設(shè)置不同角色擁有不同的權(quán)限，實(shí)現(xiàn)用戶的分類管理。③權(quán)限管理：管理系統(tǒng)的權(quán)限基于角色的不同而不同，比如未注冊(cè)用戶只能有查詢的功能，高級(jí)的諸如增刪、修改等權(quán)限要有專人掌管，避免系統(tǒng)發(fā)生錯(cuò)誤或者部品部件模型文件的外泄。④部品部件后臺(tái)審核：擁有管理員權(quán)限的用戶可以審核提交到系統(tǒng)的部品部件模型，保證上傳管理系統(tǒng)的模型是可用的，避免重復(fù)的模型出現(xiàn)，同時(shí)還可以對(duì)模型的制作質(zhì)量進(jìn)行打分評(píng)價(jià)，及時(shí)地給予激勵(lì)，形成一種鼓勵(lì)創(chuàng)新的激勵(lì)機(jī)制。

3.2 PC端功能

①部品部件檢索：部品部件的檢索分為全局檢索和分類檢索：用戶可按部品部件文件名稱、部品部件參數(shù)所包含的關(guān)鍵字進(jìn)行全局檢索;分類檢索則是按照部品部件的類型快速確定檢索信息，并且在找到自己所需的部品部件模型后也可同時(shí)查看部品部件信息來確認(rèn)是否滿足自己的使用需求。②部品部件刪除修改：部品部件的刪除主要是對(duì)加載到項(xiàng)目中的部品部件進(jìn)行刪除，避免項(xiàng)目中過多的信息引起的模型數(shù)據(jù)冗余，有利于減小BIM模型的大小。部品部件的修改則是對(duì)部品部件模型的尺寸、定位等幾何信息或者模型縮略圖、實(shí)物圖、產(chǎn)品說明書等附屬信息進(jìn)行修改，以保證部品部件模型的準(zhǔn)確性。③部品部件上傳：該功能主要是用于將制作好的部品部件模型上傳到后臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器，有利于促進(jìn)部品部件庫(kù)的累計(jì)，形成公司的寶貴的數(shù)字知識(shí)財(cái)產(chǎn)。④部品部件選用：該功能是對(duì)選定的部品部件模型一鍵載入到工程項(xiàng)目中，完成部品部件在項(xiàng)目中的部署使用。

3.3 APP移動(dòng)端功能

APP的功能是以二維碼技術(shù)為載體，基于WebGL/OpenGL實(shí)現(xiàn)BIM模型的3D顯示，通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)部品部件BIM模型與實(shí)物的聯(lián)動(dòng)管理，有利于各參與方能夠快速準(zhǔn)確的分享部品部件中的數(shù)據(jù)信息，有效地提高了部品部件管理的可視化、精細(xì)化。

①信息擴(kuò)展：部品部件模型在裝配式建筑全生命中一直存在，因而部品部件模型的信息是需要?jiǎng)討B(tài)擴(kuò)展的，該功能主要是用于添加部品部件的施工過程中的照片、視頻以及質(zhì)量驗(yàn)收?qǐng)?bào)告、后期的運(yùn)維等信息，并且這些信息一經(jīng)添加，則實(shí)時(shí)更新并能在其他階段傳遞與共享。②技術(shù)交底：現(xiàn)有的建筑工程中技術(shù)交底方案交底均在項(xiàng)目開工時(shí)或分部分項(xiàng)工程施工前進(jìn)行，隨著工程的推進(jìn)，施工人員可能還存在一些交代不清的問題，因此需要與設(shè)計(jì)人員進(jìn)行多次的溝通造成施工進(jìn)度的延誤。通過BIM技術(shù)和二維碼技術(shù)可有效地解決各種交底的弊端，技術(shù)員在設(shè)計(jì)將節(jié)點(diǎn)施工模擬、施工工藝各環(huán)節(jié)BIM三維圖片等信息添加到BIM模型附屬信息中，在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)，施工員通過掃描構(gòu)件上的二維碼查看到模型附屬信息中的交底材料，可有效提高裝配式建筑施工質(zhì)量。③技術(shù)反饋：在當(dāng)前建筑工程建設(shè)環(huán)境下，工程設(shè)計(jì)和工程施工是分離的，通過此功能，施工員通過二維碼可以將部品部件的照片和安裝進(jìn)度信息、驗(yàn)收質(zhì)量報(bào)告書等信息附加到部品部件的BIM模型中，設(shè)計(jì)師通過現(xiàn)場(chǎng)掃描部品部件二維碼即可瀏覽該部品部件中的施工記錄信息，對(duì)施工過程中一些問題能得到及時(shí)反饋與了解。④三維瀏覽：通過掃描部品部件實(shí)物上的二維碼就可實(shí)時(shí)預(yù)覽部品部件的三維模型，同時(shí)還將顯示部品部件的所在地、樓層、安裝日期等信息，實(shí)現(xiàn)BIM模型與實(shí)物一一對(duì)應(yīng)，提高了部品部件信息的可視化與直觀化。⑤二維碼掃描：該功能主要基于移動(dòng)設(shè)備端上的攝像頭實(shí)現(xiàn)二維碼的掃描，以保證部品部件信息的快速讀取、快速上傳，避免錯(cuò)誤讀取或錄入信息。

通過這些功能的組合，部品部件庫(kù)管理系統(tǒng)將具備簡(jiǎn)明清晰的部品部件分類目錄和快速檢索功能，可實(shí)現(xiàn)部品部件的共享復(fù)用與安全，提高設(shè)計(jì)效率;對(duì)每個(gè)部品部件分配唯一標(biāo)準(zhǔn)編碼，有利于移動(dòng)設(shè)備基于二維碼查詢構(gòu)件信息;具備完善的權(quán)限管理體系;基于移動(dòng)端APP的實(shí)時(shí)信息擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)部品部件信息的在建筑全生命周期的傳遞與共享。

4結(jié)束語

裝配式建筑技術(shù)是建筑業(yè)與工業(yè)制造產(chǎn)業(yè)及信息產(chǎn)業(yè)、物流產(chǎn)業(yè)、現(xiàn)代服務(wù)產(chǎn)業(yè)等深度融合的現(xiàn)代化建造技術(shù)，是建筑工程轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要手段。本文論述了裝配式建筑預(yù)制部品部件BIM庫(kù)的管理要素，并以實(shí)際產(chǎn)業(yè)鏈信息需求，探討了的部品部件模型庫(kù)管理系統(tǒng)的典型應(yīng)用，以期進(jìn)一步規(guī)范行業(yè)部品部件的標(biāo)準(zhǔn)化管理。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

劉博（1989-），男，湖南長(zhǎng)沙人;學(xué)歷：碩士研究生，工程師，研究方向：裝配式建筑與BIM技術(shù)。

鄭晏芝（1989-），女，湖南邵陽人;學(xué)歷：碩士研究生，工程師，研究方向：暖通空調(diào)設(shè)計(jì)。

曹輝（1973-），男，湖南桂陽人;學(xué)歷：本科，工程師，研究方向：IT技術(shù)，企業(yè)信息化管理及軟件開發(fā)和應(yīng)用。

易郴（1990-），男，湖南長(zhǎng)沙人;學(xué)歷：碩士研究生，助理工程師，研究方向：裝配式深化設(shè)計(jì)。

吳彥（1979-），女，廣西玉林人;學(xué)歷：本科，高級(jí)工程師，研究方向：建筑設(shè)計(jì)。