BIM技術(shù)在綠色建筑材料管理工作中的應(yīng)用研究

范 立

四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院

四川省人民醫(yī)院

1 前言

在綠色建筑建設(shè)的過程中，需要使用大量的綠色建筑材料，要求通過科學(xué)管理充分展現(xiàn)建筑節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn)，推動建筑的可持續(xù)發(fā)展。而BIM技術(shù)為建筑信息模型，將工程相關(guān)數(shù)據(jù)當(dāng)成是基礎(chǔ)，能夠反映建筑整個生命周期信息，因此能夠?yàn)榫G色建筑材料管理提供有力技術(shù)支撐。

2 綠色建筑材料管理問題

使用綠色建筑材料施工，要求材料達(dá)到綠色標(biāo)準(zhǔn)。目前，市面上綠色建筑材料多為新型材料，從材料生產(chǎn)開始，需要確立嚴(yán)格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)結(jié)合施工需求選擇不同產(chǎn)品，確保材料生產(chǎn)量、庫存量等指標(biāo)可以達(dá)到管理要求。采取傳統(tǒng)的粗放化管理模式，供應(yīng)商或材料生產(chǎn)方難以全面把握綠色建筑項(xiàng)目運(yùn)行情況，導(dǎo)致供應(yīng)的材料難以達(dá)到后續(xù)施工要求。在現(xiàn)場施工活動中，未能嚴(yán)格按照綠色材料標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類存放和管控，也容易導(dǎo)致材料出現(xiàn)質(zhì)量問題或引發(fā)嚴(yán)重材料浪費(fèi)現(xiàn)象，造成工程建設(shè)材料成本不斷提升，給建筑發(fā)展帶來不利影響。

3 BIM技術(shù)在綠色建筑材料管理中的應(yīng)用意義

3.1 推動材料管理模式創(chuàng)新

BIM技術(shù)作為貫穿工程設(shè)計(jì)、施工等各個過程的數(shù)字化工具，可以借助模型全面描述建筑信息，并且實(shí)時(shí)傳遞和共享信息，確保相關(guān)管理人員準(zhǔn)確把握有關(guān)信息。在模型支持下，能夠?qū)崿F(xiàn)施工方案可視化處理，確保采購人員能夠?qū)φ帐┕ぶ笜?biāo)合理篩選材料，并根據(jù)施工進(jìn)度做好材料進(jìn)場時(shí)間等內(nèi)容規(guī)劃，防止材料因長時(shí)間在現(xiàn)場堆放出現(xiàn)受損問題[1]。根據(jù)三維模型圖，可以反映建筑結(jié)構(gòu)戶型，完成施工構(gòu)成模擬，為人員合理堆放和運(yùn)輸材料提供依據(jù)。而根據(jù)綠色建筑施工提出的施工工藝和材料標(biāo)準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)材料精細(xì)化管理，即將材料信息全部輸入至模型數(shù)據(jù)庫中，通過軟件設(shè)置材料型號、質(zhì)量、數(shù)量等信息，在工程建設(shè)期間做到自動化計(jì)量。根據(jù)計(jì)量結(jié)果，管理人員可以科學(xué)確定材料數(shù)量，提高材料利用率。

3.2 實(shí)現(xiàn)材料全程追溯管理

材料管理并非針對單獨(dú)某個環(huán)節(jié)，而是需要貫穿整個建筑建設(shè)過程，在任意環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)問題能夠追溯問題產(chǎn)生原因，防止類似問題發(fā)生的同時(shí)，及時(shí)追究相關(guān)人員責(zé)任，達(dá)到控制工程質(zhì)量的目標(biāo)。但在材料管理方面，涉及供應(yīng)商、設(shè)計(jì)方、施工方等多個主體，單純依靠過去管理方式難以保持信息協(xié)同，一旦出現(xiàn)問題容易出現(xiàn)責(zé)任相互推諉問題，給材料信息追溯帶來困難。而應(yīng)用BIM技術(shù)建立數(shù)據(jù)庫，收集材料屬性、生產(chǎn)日期、入場日期等各種信息，詳細(xì)記載各批次材料應(yīng)用部位和使用量，能夠?yàn)椴牧献匪萏峁┯辛χС諿2]。在實(shí)現(xiàn)各參與方信息共享的基礎(chǔ)上，形成完整的生產(chǎn)鏈，在工程發(fā)生變更時(shí)，同步更新系統(tǒng)中的信息，后續(xù)一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題即可及時(shí)確定原因，科學(xué)處理缺陷部位，為管控建筑質(zhì)量提供支持。

4 BIM技術(shù)在綠色建筑材料管理工作中的應(yīng)用途徑

4.1 打造材料管理平臺

在綠色建筑材料管理方面，考慮到需要管理的材料種類、規(guī)格繁多，實(shí)施系統(tǒng)管理才能全面提高材料利用效率，為材料質(zhì)量管控提供有力支持。為此，需要利用BIM技術(shù)打造相應(yīng)管理平臺，運(yùn)用信息化手段實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量管理，使材料管理貫穿全壽命周期。從平臺架構(gòu)上來看，包含基礎(chǔ)信息層、數(shù)據(jù)交換層和應(yīng)用管理層，能夠發(fā)揮各自管理作用。

基礎(chǔ)信息層用于對工程各方面信息進(jìn)行匯集，需要利用IFC格式調(diào)整不同軟件結(jié)構(gòu)信息，實(shí)現(xiàn)BIM基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。在各種載體上，需根據(jù)應(yīng)用要求調(diào)整結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，通過基礎(chǔ)信息層統(tǒng)一文件數(shù)據(jù)格式，促進(jìn)信息循環(huán)反饋，為工程管理提供信息支撐[3]。

數(shù)據(jù)交換層用于對平臺信息進(jìn)行協(xié)同，依靠網(wǎng)絡(luò)和終端傳遞信息，并利用云平臺實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲管理。在日常管理中，各單位需要定期向平臺上傳工程施工有關(guān)信息，同時(shí)也可以通過網(wǎng)絡(luò)和移動終端設(shè)備等從云端下載數(shù)據(jù)，保證各方獲取的信息具有較強(qiáng)時(shí)效性，能夠?yàn)閷?shí)踐管理工作開展提供指導(dǎo)。

應(yīng)用管理層可以實(shí)現(xiàn)各種信息資源整合、提取，滿足項(xiàng)目管理需求。利用數(shù)字化模型，能夠查看樓層、窗戶等各種施工細(xì)節(jié)，反映施工工藝和方案內(nèi)容，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析確定材料消耗量，為各項(xiàng)管理決策制定提供依據(jù)。通過對各種方案進(jìn)行整體性分析，并借助平臺的碰撞功能等確認(rèn)方案是否符合規(guī)范，提前發(fā)現(xiàn)和解決問題，做到實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約管理。

4.2 實(shí)施全過程管理

應(yīng)用BIM平臺實(shí)現(xiàn)綠色建筑材料管理，要求滲透至材料采購、生產(chǎn)運(yùn)輸、使用等不同階段，做到全面實(shí)施精細(xì)化管理，提高材料管理水平。

4.2.1 在材料采購階段的應(yīng)用

從材料采購開始，應(yīng)用BIM技術(shù)能夠提供完整施工圖、設(shè)計(jì)方案等各項(xiàng)資料，為材料采購計(jì)劃制定提供科學(xué)依據(jù)。針對綠色建筑施工方案，利用BIM技術(shù)對光照、風(fēng)力等各種條件進(jìn)行模擬，分析氣候、環(huán)境給施工材料帶來的影響，可以優(yōu)化建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)圖，確保篩選的材料能夠達(dá)到構(gòu)造建設(shè)的性能要求，確保建筑能夠取得可持續(xù)發(fā)展。不同綠色材料產(chǎn)品屬性不同，在工程發(fā)生變更時(shí)可能出現(xiàn)無法使用問題，引發(fā)工程造價(jià)迅速增加情況。通過BIM平臺加強(qiáng)設(shè)計(jì)、施工等各方的信息溝通，輔助各專業(yè)協(xié)同分析施工方案可能存在的問題，能夠編制科學(xué)施工方案，避免后續(xù)因變更發(fā)生引發(fā)材料浪費(fèi)問題。依靠BIM對各種構(gòu)件數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，通過碰撞檢查確認(rèn)是否存在相互干涉情況，能夠保證施工方案有效落實(shí)，盡可能保證分析出的材料用量精準(zhǔn)。在完成材料信息匯總后，可以應(yīng)用API插口將造價(jià)軟件和平臺對接，快速導(dǎo)入工程信息，根據(jù)定額計(jì)劃規(guī)則獲得詳細(xì)工程清單[4]。配合采用BIM進(jìn)行施工模擬，將模型和工程進(jìn)度緊密結(jié)合，確定不同時(shí)期需要的建筑材料用量。

4.2.2 在材料生產(chǎn)運(yùn)輸中的應(yīng)用

在材料生產(chǎn)環(huán)節(jié)，需要在材料上打印RFID標(biāo)簽，確保后續(xù)在材料入場時(shí)能夠利用掃描儀器掃描標(biāo)簽信息，獲取和存儲材料詳細(xì)信息。通過將信息統(tǒng)一上傳至BIM平臺，為材料質(zhì)量檢驗(yàn)、現(xiàn)場管控提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)材料零缺陷管理。在材料運(yùn)輸方面，也可以通過平臺進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，根據(jù)材料使用部位、數(shù)量等確定存放區(qū)域，保證材料到達(dá)指定區(qū)域堆放，避免后續(xù)出現(xiàn)錯用情況。根據(jù)各環(huán)節(jié)施工材料耗用量，也能合理制定運(yùn)輸計(jì)劃，確定材料運(yùn)輸時(shí)間、路線和交通工具，確保相關(guān)活動有序開展。使用RFID閱讀設(shè)備，可以對材料吊裝、存運(yùn)等過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，將信息及時(shí)錄入到云平臺中，避免人工錄入產(chǎn)生誤差。通過平臺獲取施工場地布局計(jì)劃和實(shí)時(shí)信息，匯總工程建設(shè)內(nèi)、外信息進(jìn)行綜合分析，從材料取用便利性、運(yùn)輸成本、場地空閑區(qū)域分布等各方面進(jìn)行考量，在場地有限的情況下將材料放置在臨時(shí)搭建區(qū)域中，減少反復(fù)搬運(yùn)產(chǎn)生的費(fèi)用和占用空間，并為后續(xù)高效施工提供支持。通過科學(xué)組織材料儲運(yùn)過程，避免材料在二次搬運(yùn)期間受損，確保材料質(zhì)量合格。

4.2.3 在材料使用階段的應(yīng)用

在材料使用階段，要求人員根據(jù)BIM平臺信息做好材料檢查，通過信息比對確認(rèn)材料有效性。發(fā)現(xiàn)與平臺數(shù)據(jù)庫中的信息不符，需要立即封存材料，通過平臺追溯問題產(chǎn)生原因和源頭，做到高效處理相關(guān)問題，避免給施工帶來過多影響。為避免現(xiàn)場施工產(chǎn)生過多材料浪費(fèi)問題，根據(jù)模型確定各道施工工序中的各類材料用量，在每個階段通過用量分析和比對確認(rèn)是否出現(xiàn)材料浪費(fèi)問題，并通過現(xiàn)場糾正減少浪費(fèi)。將各階段實(shí)際材料用量上傳至平臺上，監(jiān)理人員也可以聯(lián)合技術(shù)員、質(zhì)量員等各方面確認(rèn)施工存在的問題，通過強(qiáng)化現(xiàn)場監(jiān)督及時(shí)應(yīng)對問題。對于施工單位來講，也可以根據(jù)平臺信息開展人員教育、專業(yè)監(jiān)督、責(zé)任劃分等各項(xiàng)工作，為材料管理工作落實(shí)提供保障。從材料節(jié)約角度進(jìn)行考量，需要實(shí)施施工動態(tài)管理，嚴(yán)格按照綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)加強(qiáng)現(xiàn)場管理。如在現(xiàn)場施工期間，要求500km范圍內(nèi)材料重量占整體60%，可再循環(huán)材料使用量不超總體10%。利用BIM技術(shù)進(jìn)行各類材料用量的精準(zhǔn)計(jì)算，能夠加強(qiáng)各專業(yè)的用材管理，并通過數(shù)據(jù)模擬分析為人員施工提供指導(dǎo)，真正達(dá)成資源節(jié)約目標(biāo)。在工程發(fā)生變更時(shí)，需要通過平臺模型安排設(shè)計(jì)、施工等各方完成協(xié)同設(shè)計(jì)，確保重新確定的方案盡可能利用原有建筑材料，同時(shí)保證建筑質(zhì)量達(dá)到要求。將變更信息錄入到平臺中，確保參與建設(shè)的各方及時(shí)獲得變更后的施工方案和圖紙，避免出現(xiàn)返工問題。對于造價(jià)人員，可以根據(jù)平臺獲得各種材料使用情況、剩余量等信息，把握各節(jié)點(diǎn)材料實(shí)際用量和計(jì)劃用量差異，通過完善管理計(jì)劃避免出現(xiàn)材料使用不當(dāng)?shù)那闆r。

4.2.4 在材料運(yùn)維階段的應(yīng)用

綠色建筑施工仍然處于初期發(fā)展階段，需要做好各種綠色材料應(yīng)用和運(yùn)維管理，保證建筑功能、性能達(dá)到要求，為建筑安全、可靠使用提供保障。在開展運(yùn)維工作期間，人員可以掃描材料上的RFID標(biāo)簽，及時(shí)通過平臺獲取各類材料性能、批號等各項(xiàng)參數(shù)，對材料容易發(fā)生的缺陷和使用壽命等展開分析，有針對性地制定運(yùn)維管理計(jì)劃，提高材料維護(hù)效率和質(zhì)量。將BIM平臺與物業(yè)管理系統(tǒng)對接，將運(yùn)維信息等輸入至物業(yè)系統(tǒng)中，確保物業(yè)人員后續(xù)在開展運(yùn)維工作時(shí)可以及時(shí)掌握各種材料使用情況和缺陷信息等，快速確認(rèn)需要維修的材料類型、部位等信息，根據(jù)嚴(yán)重程度合理分配運(yùn)維資金，使建筑維持最佳狀態(tài)。在持續(xù)調(diào)整和優(yōu)化運(yùn)維方案的基礎(chǔ)上，材料能夠得到最大限度的利用，直至達(dá)到規(guī)定使用年限后進(jìn)行材料拆解。利用BIM技術(shù)對材料使用部位進(jìn)行精準(zhǔn)定位，做到快速拆除。而圍繞材料歷史信息展開分析，可以判斷能否進(jìn)行材料的回收利用，在節(jié)約資源和減少建筑損耗的同時(shí)，有效保護(hù)環(huán)境。根據(jù)平臺顯示的綠色建筑材料最新信息，也能在運(yùn)維階段合理選擇替換材料，體現(xiàn)建筑環(huán)保、節(jié)能等特性的同時(shí)，推動建筑的健康、穩(wěn)定發(fā)展。

5 結(jié)束語

綠色建筑材料需要達(dá)到較高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并通過充分利用減少資源浪費(fèi)。應(yīng)用BIM技術(shù)實(shí)施管理，需要搭建信息化平臺收集材料采購、進(jìn)場等各階段的信息，做到從質(zhì)量和效率兩方面強(qiáng)化材料全方位管理，確保材料使用與綠色建筑施工相協(xié)調(diào)，為資源友好型社會的建設(shè)做出貢獻(xiàn)。