某航空總部大廈數(shù)字化裝配式裝修施工技術(shù)

藍(lán)建勛，洪志城，曾金亮

（廣東省建筑裝飾工程有限公司 廣州510010）

0 引言

在數(shù)字化變革的大趨勢(shì)下，作為數(shù)字科技與建筑產(chǎn)業(yè)有效融合的“數(shù)字建筑”，必然成為建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的核心引擎。數(shù)字建筑就是利用BIM 和云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù)，結(jié)合先進(jìn)的精益建造項(xiàng)目管理理論方法，形成以數(shù)字技術(shù)驅(qū)動(dòng)的行業(yè)業(yè)務(wù)戰(zhàn)略。

如何將數(shù)字化建造［1］技術(shù)應(yīng)用于裝配式裝修施工，滿足設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、裝配、運(yùn)維各環(huán)節(jié)過(guò)程高精度協(xié)同配合，是當(dāng)前裝配式裝修施工需要解決的難題。

1 工程概況

某大廈室內(nèi)裝修工程定位為某航空總部大廈、現(xiàn)代化5A 甲級(jí)寫(xiě)字樓，建筑面積194 729 m2，建筑高度150 m（首層～6 層為裙樓），屬一類高樓，抗震烈度7級(jí)，耐火等級(jí)一級(jí)。

本項(xiàng)目將數(shù)字科技與建筑產(chǎn)業(yè)有效融合，大量應(yīng)用BIM 和云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等數(shù)字化建造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“設(shè)計(jì)-生產(chǎn)-裝配-運(yùn)維一體化”的數(shù)字化裝配式施工。

2 數(shù)字化裝配式裝修的應(yīng)用流程

應(yīng)用BIM 技術(shù)，并結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)管理，實(shí)現(xiàn)“設(shè)計(jì)-生產(chǎn)-裝配-運(yùn)維一體化”的數(shù)字化裝配式施工［2］的數(shù)字化裝配式裝修應(yīng)用總流程（見(jiàn)圖1）。

圖1 數(shù)字化裝配式裝修應(yīng)用總流程Fig.1 General Flow Chart of Digital Assembly Decoration Application

3 數(shù)字化設(shè)計(jì)

3.1 基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的模型復(fù)核

基于3D 點(diǎn)云［3］現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集并復(fù)核BIM 模型定位數(shù)據(jù)，為裝配式裝修BIM 模型深化提供精確數(shù)據(jù)依據(jù)，真實(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)土建、機(jī)電、智能化等其他專業(yè)的施工誤差，從而確保深化成果與現(xiàn)場(chǎng)的匹配度。

在裝修施工前，運(yùn)用三維激光掃描系統(tǒng)對(duì)已建專業(yè)進(jìn)行全面掃描（見(jiàn)圖2），以塔樓18 層為例，前端作業(yè)共投入3 人現(xiàn)場(chǎng)操控設(shè)備，共設(shè)置25 個(gè)站點(diǎn)，1 d 內(nèi)完成2 500 m2面積掃描；后端軟件數(shù)據(jù)處理共投入2 人，1 d 內(nèi)整合25 個(gè)站點(diǎn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。在Revit 中通過(guò)導(dǎo)入點(diǎn)云數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖3），檢查模型與點(diǎn)云的差異，以此來(lái)調(diào)整模型，保證模型與現(xiàn)場(chǎng)一致。

圖2 3D復(fù)核技術(shù)應(yīng)用流程Fig.2 Application Process of 3D Review Technology

圖3 樓層3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)庫(kù)Fig.3 3D Point Cloud Data

3.2 基于BIM的碰撞檢查

BIM 模型包含構(gòu)件的幾何信息、定位信息和參數(shù)信息等，能夠進(jìn)行三維碰撞檢查（見(jiàn)圖4），及時(shí)發(fā)現(xiàn)裝修與其他專業(yè)的碰撞［4］。如吊桿與風(fēng)管發(fā)生穿插碰撞，空調(diào)、噴淋管與走廊燈盒碰撞，土建墻體與裝飾面重疊等。

圖4 吊桿與風(fēng)管發(fā)生穿插碰撞Fig.4 Intersect Collision between the Boom and the Air Duct

3.3 BIM和VR技術(shù)助力可視化校驗(yàn)裝配式裝修設(shè)計(jì)

項(xiàng)目利用BIM+VR 技術(shù)，進(jìn)行工程建模及樣板間深化設(shè)計(jì)、房間布局修改調(diào)整，其后將裝配式裝修設(shè)計(jì)、模型通過(guò)Fuzor 軟件進(jìn)行輸出生成交互式程序，形成基于計(jì)算機(jī)的具有一定功能的仿真場(chǎng)景模擬。

通過(guò)項(xiàng)目實(shí)踐證實(shí)，BIM結(jié)合VR技術(shù)［5］能夠提高用戶的真實(shí)感和體驗(yàn)感（見(jiàn)圖5），能夠直接進(jìn)行裝飾方案的觀察與對(duì)比，從而選擇最合適的方案，既節(jié)省時(shí)間，提前驗(yàn)證裝配式裝修的可行性，避免制作多個(gè)樣板的資源浪費(fèi)，同時(shí)大大提高樣板方案的靈活多變性。

圖5 利用VR檢視家具定位Fig.5 Using VR to Inspect Furniture Positioning

3.4 基于Revit二次開(kāi)發(fā)快速建模排版技術(shù)

裝修模型包含吊頂、地面、墻面、家具、插座、開(kāi)關(guān)、安全出口指示、機(jī)電未端等，構(gòu)件多且建模困難，尤其是天花、龍骨、墻面磚和地面磚等。對(duì)此，項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中利用Revit 二次開(kāi)發(fā)技術(shù)，研發(fā)“裝配式裝修”插件（見(jiàn)圖6），將有規(guī)律的構(gòu)件，如地面磚、墻面磚、天花、龍骨等研發(fā)對(duì)應(yīng)的建模插件，實(shí)現(xiàn)快速建模（見(jiàn)圖7），避免手動(dòng)建模，提高工作效率。

圖6 裝配式裝修插件實(shí)現(xiàn)流程Fig.6 Implementation Process of Assembly Type Decoration Plug-in

圖7 辦公區(qū)裝飾面板自動(dòng)排版Fig.7 Automatic Layout of Decoration Panel in Office Area

3.5 三維模擬驗(yàn)證與優(yōu)化設(shè)計(jì)

基于BIM技術(shù)，對(duì)裝配式架空地面系統(tǒng)、裝配式輕質(zhì)內(nèi)隔墻系統(tǒng)、裝配式集成吊頂系統(tǒng)、裝配式墻面裝飾板系統(tǒng)（包括玻璃、金屬板、人造板、木飾面板、復(fù)合石材板）進(jìn)行詳細(xì)的三維模擬驗(yàn)證與優(yōu)化設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖8、圖9），直觀地表達(dá)設(shè)計(jì)方案，溝通效率顯著提高［6］。

4 數(shù)字化生產(chǎn)

4.1 基于BIM的材料清單管理

圖8 BIM集成吊頂三維節(jié)點(diǎn)Fig.8 Three-dimensional Node of BIM Integrated Ceiling

圖9 BIM裝配式墻面玻璃裝飾板三維節(jié)點(diǎn)Fig.9 Three-dimensional Node of BIM Assembled Wall Glass Decorative Board

首先，建立各專業(yè)模型，在模型屬性中為每個(gè)管理對(duì)象設(shè)置唯一編碼，利用信息化工具，提取BIM 模型中每個(gè)構(gòu)件材料設(shè)備屬性（包含唯一編碼、材料名稱、規(guī)格、數(shù)量等信息參數(shù)），形成包含唯一編碼的材料清單，包含了對(duì)材料設(shè)備的設(shè)計(jì)要求，清單與模型中構(gòu)件建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，是進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收和現(xiàn)場(chǎng)使用的依據(jù)，便于追溯。一起分發(fā)給各專業(yè)的材料與設(shè)備供應(yīng)商（見(jiàn)圖10）。

圖10 構(gòu)件生產(chǎn)加工BIM流程Fig.10 BIM Flow Chart of Component Production and Processing

4.2 基于BIM的異形構(gòu)件生產(chǎn)管理

先對(duì)異型構(gòu)件采用BIM 進(jìn)行數(shù)字化建模（見(jiàn)圖11），然后將BIM 模型與數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接，將異型構(gòu)件的參數(shù)傳遞到數(shù)控機(jī)床中，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)，提高了構(gòu)件的生產(chǎn)效率［3］。

4.3 基于BIM的物料運(yùn)輸管理

將導(dǎo)出的二維碼粘貼在相對(duì)應(yīng)的材料設(shè)備上，與BIM 模型關(guān)聯(lián)，通過(guò)網(wǎng)頁(yè)端系統(tǒng)全過(guò)程周期內(nèi)將生產(chǎn)、運(yùn)輸、進(jìn)場(chǎng)、倉(cāng)管、安裝進(jìn)度、質(zhì)量控制等內(nèi)容進(jìn)行構(gòu)件的實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。

圖11 飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)造型吊頂3D模型及加工Fig.11 3D Model and Processing of Aircraft Engine Modeling Ceiling

5 數(shù)字化施工

5.1 場(chǎng)地布置

基于施工BIM 模型對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行布置，合理安排庫(kù)房、加工區(qū)域、臨水臨電、加工區(qū)域、材料堆場(chǎng)安全文明施工設(shè)施等進(jìn)行規(guī)劃布置和分析優(yōu)化［7］，能有效地縮短材料設(shè)備的運(yùn)輸距離，避免額外的設(shè)備與材料的二次搬運(yùn)以及臨時(shí)設(shè)施的多次搭拆，提高生產(chǎn)效率，以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地布置的科學(xué)合理（見(jiàn)圖12、圖13）。

圖12 BIM場(chǎng)地布置模擬Fig.12 Simulation of Site Layout of BIM

圖13 無(wú)人機(jī)拍攝場(chǎng)地布置實(shí)景Fig.13 Unmanned Aerial Vehicle Shooting

5.2 BIM 4D、5D全面管控

項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，將Revit 創(chuàng)建的裝配式裝修模型導(dǎo)入廣聯(lián)達(dá)BIM 5D管理平臺(tái)［8］，針對(duì)裝修施工過(guò)程中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，把建筑構(gòu)件與進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行對(duì)接，隨著進(jìn)度計(jì)劃的不斷變化，模型的構(gòu)件按照施工流程不斷變化，就形成了施工模擬動(dòng)畫(huà)。即時(shí)模擬展現(xiàn)真實(shí)的施工情況，也可以使全體參建人員快速理解進(jìn)度計(jì)劃的重要節(jié)點(diǎn)，加強(qiáng)進(jìn)度控制。

在BIM 數(shù)據(jù)完整導(dǎo)入的前提下，將施工進(jìn)度計(jì)劃與現(xiàn)場(chǎng)施工采集進(jìn)度數(shù)據(jù)匯總，進(jìn)行施工進(jìn)度模擬（見(jiàn)圖14～圖16），通過(guò)計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度的對(duì)比，直觀得出進(jìn)度提前或滯后的工作內(nèi)容，在便于向各方匯報(bào)進(jìn)度的同時(shí)，有利于找出進(jìn)度延后點(diǎn)，從而快速做出針對(duì)性的調(diào)整措施。

圖14 4D施工進(jìn)度模擬Fig.14 Construction Schedule Simulation of 4D

圖15 5D施工進(jìn)度模擬Fig.15 Construction Schedule Simulation of 5D

圖16 幕墻BIM模擬［9]及現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比Fig.16 Curtain Wall BIM Simulation and Field Contrast

6 數(shù)字化運(yùn)維

以施工BIM 模型為幾何載體，將包含裝修材料信息、裝修材料廠家信息、裝修材料保養(yǎng)方式等竣工驗(yàn)收信息錄入至精裝修模型中，并按照施工現(xiàn)場(chǎng)竣工實(shí)況進(jìn)行修正，進(jìn)而形成竣工BIM 模型（見(jiàn)圖17），作為運(yùn)維維修保養(yǎng)的重要參考依據(jù)。

7 互聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)應(yīng)用

7.1 信息化協(xié)同

通過(guò)BIM 的三維展示，加強(qiáng)了裝配式裝修各專業(yè)間工程信息協(xié)同水平［10］，同時(shí)保證了設(shè)計(jì)質(zhì)量，使設(shè)計(jì)意圖更有效地傳遞給各個(gè)實(shí)施方，最終實(shí)現(xiàn)成本更透明可控。在施工過(guò)程中，針對(duì)難點(diǎn)重點(diǎn)問(wèn)題，在監(jiān)理例會(huì)上利用BIM 可視化及PC 端實(shí)施模型分析解決問(wèn)題（見(jiàn)圖18、圖19）。

圖17 竣工BIM模型Fig.17 Completed BIM Model

圖18 BIM多專業(yè)協(xié)同軟件界面Fig.18 BIM Multi-disciplinary Collaboration Software Interface

圖19 BIM可視化施工管控協(xié)調(diào)Fig.19 Control and Coordination of Visual Construction in BIM

7.2 安全、質(zhì)量協(xié)同管理

基于施工BIM 模型，開(kāi)展工程安全和質(zhì)量管理，利用BIM 應(yīng)用軟件充分仿真模擬，通過(guò)問(wèn)題大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判（見(jiàn)圖20、圖21）。提前規(guī)避管理漏洞和質(zhì)量問(wèn)題，利用移動(dòng)設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工程安全、質(zhì)量進(jìn)行檢查與驗(yàn)收，實(shí)現(xiàn)安全、質(zhì)量管理的動(dòng)態(tài)監(jiān)控與記錄。

8 結(jié)語(yǔ)

在該項(xiàng)目裝修工程施工中，利用BIM 和物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù)，結(jié)合先進(jìn)的建造項(xiàng)目管理方法和裝配式裝修技術(shù)，形成以數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化生產(chǎn)、數(shù)字化裝配、數(shù)字化管理的數(shù)字化裝配式裝修施工新方法，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化建造方式的轉(zhuǎn)型，提高了裝配式裝修施工的協(xié)同性、精準(zhǔn)性和高效性，減少了現(xiàn)場(chǎng)建筑垃圾排放，達(dá)到了降本增效的效果。

圖20 質(zhì)量、安全問(wèn)題分析和危險(xiǎn)源識(shí)別Fig.20 Analysis of Quality and Safety Problems and Identification of Hazard Sources

圖21 危險(xiǎn)源三維標(biāo)識(shí)Fig.21 Danger Source 3D Logo