基于BIM技術(shù)的家裝智能定制和管理平臺(tái)系統(tǒng)的構(gòu)建研究

張 璐

(黎明職業(yè)大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院,福建 泉州 362000)

當(dāng)今社會(huì)各行業(yè)正充分利用信息化技術(shù)，打造數(shù)字智能一體化的創(chuàng)新型、便捷式和體驗(yàn)式互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái).以建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)技術(shù)為依托的家裝信息模型，可以實(shí)現(xiàn)智能化創(chuàng)新型家裝定制，滿足現(xiàn)代的快捷、便利和多樣化需求[1].目前，國(guó)內(nèi)外有許多知名的家裝云設(shè)計(jì)平臺(tái)，均可實(shí)現(xiàn)家裝項(xiàng)目從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到產(chǎn)品采購(gòu)全過(guò)程BIM技術(shù)的信息化管理.例如酷家樂(lè)、三維家、愛(ài)福窩等云設(shè)計(jì)平臺(tái)可在專業(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)時(shí)三維渲染的基礎(chǔ)上，依托電商平臺(tái)打通設(shè)計(jì)與商品鏈接路線，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和管理全流程數(shù)字化.雖然家裝云設(shè)計(jì)平臺(tái)經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展和完善，已基本實(shí)現(xiàn)家裝智能化與數(shù)字化管理的服務(wù)能力，但仍存在協(xié)同困難、個(gè)性化定制效率低等問(wèn)題.因此，有必要對(duì)家裝智能定制平臺(tái)和管理系統(tǒng)進(jìn)行更為深入的研究，通過(guò)BIM技術(shù)與裝配式內(nèi)裝、物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)家裝的智能設(shè)計(jì)、定制、生產(chǎn)、裝配和運(yùn)維的信息化協(xié)同管理，構(gòu)建基于BIM技術(shù)的家裝智能定制和全生命周期的信息化管理平臺(tái).

1 基于BIM技術(shù)的家裝智能定制和 管理平臺(tái)的架構(gòu)模式

平臺(tái)以BIM 技術(shù)作為家裝各環(huán)節(jié)支撐技術(shù)，運(yùn)用云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)將BIM應(yīng)用轉(zhuǎn)化為在線家裝智能定制的云服務(wù)平臺(tái)，由云設(shè)計(jì)、裝配施工和運(yùn)維管理4個(gè)模塊構(gòu)成可實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的智能定制和管理的云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)流程如圖1所示.

平臺(tái)通過(guò)B/S(Browser/Server)的服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)家裝全過(guò)程的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸、管理與交互式界面的呈現(xiàn)，服務(wù)器端采用了基于Java技術(shù)的J2EE架構(gòu)，為搭建具有可伸縮性、靈活性、易維護(hù)性的平臺(tái)系統(tǒng)提供了良好機(jī)制，服務(wù)器端軟件實(shí)現(xiàn)前端的云設(shè)計(jì)、部品定制管理、裝配施工管理和運(yùn)維管理四大模塊，并呈現(xiàn)在瀏覽器端方便用戶實(shí)時(shí)使用、查詢.后端則由用戶、家裝部品產(chǎn)品及廠商的資料管理模塊組成，手機(jī)APP和瀏覽器用戶界面如圖2～圖3 所示.

與傳統(tǒng)的家裝云平臺(tái)相比，該平臺(tái)可以對(duì)設(shè)計(jì)師、材料供應(yīng)商、部品生產(chǎn)商和裝修公司等家裝相關(guān)資源進(jìn)行整合管理.基于BIM技術(shù)整合家裝中所需要的部品數(shù)據(jù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、SKU(Stock Keeping Unit)數(shù)據(jù)、定額數(shù)據(jù)、價(jià)格數(shù)據(jù)等核心數(shù)據(jù)，形成一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，各環(huán)節(jié)從數(shù)據(jù)中心調(diào)取數(shù)據(jù)，保證了信息的一致性，讓參與者的聯(lián)系更加高效，從而打通家裝各環(huán)節(jié)及參與各方之間的鏈路，真正實(shí)現(xiàn)C2F(Customer to Factory)的規(guī)?；ㄖ?，減少中間渠道，高效提升企業(yè)產(chǎn)能和利潤(rùn)[2].

圖1 基于BIM技術(shù)的家裝智能定制和管理平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)流程

圖2 手機(jī)APP和瀏覽器用戶界面

圖3 瀏覽器用戶界面

2 基于BIM技術(shù)的智能家裝云設(shè)計(jì)

2.1 云設(shè)計(jì)平臺(tái)手機(jī)APP

基于BIM技術(shù)的智能云設(shè)計(jì)平臺(tái)，是一個(gè)通過(guò)BIM技術(shù)與VR(虛擬現(xiàn)實(shí))技術(shù)和AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)沉浸式體驗(yàn)的3D云設(shè)計(jì)平臺(tái)，如圖4所示[3-6].平臺(tái)將設(shè)計(jì)所需的軟硬件資源放置在云端服務(wù)器上，用戶無(wú)需安裝軟件，便可通過(guò)瀏覽器或手機(jī)APP進(jìn)入云設(shè)計(jì)平臺(tái)進(jìn)行操作[7].平臺(tái)開(kāi)發(fā)了AI智能設(shè)計(jì)和DIY設(shè)計(jì)兩種裝修模式，供客戶自行選擇.在平臺(tái)中，用戶可選擇是否需要由設(shè)計(jì)師參與提供專業(yè)性的指導(dǎo)意見(jiàn).平臺(tái)借助大數(shù)據(jù)分析，根據(jù)客戶購(gòu)物的喜好，推薦相應(yīng)的圖文和家裝商品，供用戶選擇家裝模型的布置.

2.2 云設(shè)計(jì)平臺(tái)的構(gòu)架

平臺(tái)通過(guò)UE4引擎強(qiáng)大的三維實(shí)時(shí)渲染能力，構(gòu)建了基于WebGL(Web Graphics Library)的查看器，可通過(guò)移動(dòng)終端達(dá)到基于現(xiàn)實(shí)環(huán)境的三維選材AR感知和裝修效果VR體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)所見(jiàn)即所得，圖5～圖6[8-9].通過(guò)BIM技術(shù)，平臺(tái)實(shí)時(shí)顯示模型的裝修用料清單和精準(zhǔn)報(bào)價(jià)，從而使裝修價(jià)格透明化，用戶可以憑借數(shù)據(jù)資料來(lái)核算裝修成本是否在預(yù)算范圍內(nèi)，并決定是否重新調(diào)整或確定裝修方案.確定好家裝設(shè)計(jì)方案后，即可一鍵生成施工圖和物料報(bào)價(jià)清單，將家裝的模型和數(shù)字化信息傳到下一個(gè)模塊中.基于BIM技術(shù)的智能家裝云設(shè)計(jì)平臺(tái)的構(gòu)架流程如圖7所示.

圖4 手機(jī)APP云設(shè)計(jì)平臺(tái)進(jìn)行操作

圖5 基于現(xiàn)實(shí)環(huán)境的三維選材AR感知

圖6 基于現(xiàn)實(shí)環(huán)境的裝修效果VR體驗(yàn)

圖7 基于BIM技術(shù)的智能家裝云設(shè)計(jì)平臺(tái)的構(gòu)架流程

BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)家裝的參數(shù)化模型、虛擬現(xiàn)實(shí)展示、碰撞檢測(cè)和材料統(tǒng)計(jì)等一體化設(shè)計(jì)，大大提高了裝修設(shè)計(jì)的效率；同時(shí)，也可減少錯(cuò)漏風(fēng)險(xiǎn)，保證了精準(zhǔn)數(shù)字化定制和施工的可能性.

3 家裝智能云定制系統(tǒng)

家裝智能云定制系統(tǒng)可為業(yè)主量身打造系統(tǒng)化的全屋智能定制整體化解決方案.通過(guò)將內(nèi)部裝修模型視為建筑內(nèi)填充體，擯棄了傳統(tǒng)家裝的水泥和涂料粉刷等濕作業(yè).內(nèi)裝填充體由模塊化裝配式內(nèi)裝部品組成，包括集成墻面部品、集成地面部品、集成吊頂部品、集成套裝門窗部品、整體廚房部品、整體衛(wèi)生間部品和水電管線部品七大模塊(圖8).考慮到不同層次消費(fèi)者對(duì)于家裝產(chǎn)品的多樣化需求，平臺(tái)整合了多品牌的裝修部品生產(chǎn)廠商，采用廠家直銷的F2C模式，砍掉中間環(huán)節(jié)從而降低銷售成本.

圖8 模塊化裝配式內(nèi)裝部品

3.1 基于BIM技術(shù)的家裝部品模塊定制

通過(guò) BIM技術(shù)，將家裝信息模型分解成相應(yīng)的部品模塊，系統(tǒng)根據(jù)客戶各模塊的裝修預(yù)算進(jìn)行自動(dòng)匹配廠商，也可由客戶自行線上挑選，協(xié)助客戶快速下單，從而實(shí)現(xiàn)從客戶到工廠的C2F智能定制(圖9)，材料報(bào)價(jià)如表1所列.同時(shí)，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為每一批次裝修部品材料添加二維碼，客戶進(jìn)行掃碼信息查看和驗(yàn)收，保證產(chǎn)品質(zhì)量.

圖9 基于BIM技術(shù)的集成廚房部品模塊定制

3.2 基于BIM技術(shù)的家裝智能云定制系統(tǒng)

該系統(tǒng)基于PM項(xiàng)目管理系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建，通過(guò)BIM數(shù)據(jù)中心的模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入，可以獲取客戶信息、部品裝修清單信息和裝修預(yù)算等信息，并根據(jù)裝配流程，計(jì)算工期，在定制完成后合理安排各部品模塊的進(jìn)場(chǎng)時(shí)間；同時(shí)，與部品生產(chǎn)廠商ERP生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)接，客戶可在系統(tǒng)查詢廠商的拆單、下單、組裝、出庫(kù)、運(yùn)輸?shù)刃畔ⅲ私舛ㄖ七M(jìn)度，該系統(tǒng)的平臺(tái)架構(gòu)如圖10所示.

表1 裝配式廚房部品清單及報(bào)價(jià)

通過(guò)BIM技術(shù)的前端數(shù)據(jù)收集反饋來(lái)決策后端生產(chǎn)制造，打造C2F智能定制的F2C直銷供應(yīng)鏈條.基于大數(shù)據(jù)能力，打通供需雙方的信息和數(shù)據(jù)，優(yōu)化生產(chǎn)流程，提高家裝相關(guān)企業(yè)整體生產(chǎn)效率.

4 基于BIM技術(shù)的裝配式裝修施工

在裝配施工前，平臺(tái)構(gòu)建了基于BIM技術(shù)家裝部品虛擬預(yù)裝配系統(tǒng)，讓客戶對(duì)裝配施工的流程心中有數(shù).通過(guò)預(yù)裝配還可以提前發(fā)現(xiàn)裝配過(guò)程中可能存在問(wèn)題并即時(shí)解決，提高裝配效率和工程質(zhì)量，保證工期進(jìn)度.裝修部品材料進(jìn)場(chǎng)后即可進(jìn)入裝配式施工環(huán)節(jié)，施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)z像頭，通過(guò)實(shí)時(shí)更新的云端房屋裝修模型，可讓客戶通過(guò)移動(dòng)終端，隨時(shí)隨地查看材料、部品進(jìn)場(chǎng)情況和施工現(xiàn)場(chǎng)情況，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和驗(yàn)收.基于BIM技術(shù)的裝配式施工可簡(jiǎn)化施工環(huán)節(jié)，加快施工進(jìn)度，施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)噪音、無(wú)灰塵、無(wú)污染，施工過(guò)程綠色環(huán)保，節(jié)約勞動(dòng)力和成本.如果客戶在使用一定時(shí)間后想重新裝修改造時(shí)還能做到部品非暴力拆除，回收再利用.

圖10 基于BIM技術(shù)的家裝智能云定制系統(tǒng)

5 基于BIM技術(shù)的的智能家居運(yùn)維 系統(tǒng)

整合了設(shè)計(jì)、定制和施工信息的數(shù)字化家居模型繼續(xù)在房屋的運(yùn)維階段發(fā)揮作用.通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)等將BIM模型與移動(dòng)終端上的智能家居運(yùn)維系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，可實(shí)現(xiàn)房屋的空間管理、設(shè)施管理、隱蔽工程管理、節(jié)能減排管理和智能環(huán)境管理.

(1)空間管理

用戶可通過(guò) BIM管理平臺(tái)，獲取住宅公共空間和套型內(nèi)的空間使用情況.平臺(tái)還可以幫助用戶記錄和分析現(xiàn)有空間的使用情況，合理分配建筑物空間，確?？臻g資源的最大利用率.

(2)設(shè)施管理

平臺(tái)通過(guò)RFID、WIFI技術(shù)將設(shè)備信息匯總到統(tǒng)一平臺(tái)進(jìn)行管理和監(jiān)控；業(yè)主可通過(guò)遠(yuǎn)程控制，充分了解設(shè)備的運(yùn)行狀況，同時(shí)可將家居設(shè)備、管線、電器、家具等設(shè)施及資產(chǎn)更新和維護(hù)信息實(shí)時(shí)上傳到管理平臺(tái)，以便后期的運(yùn)營(yíng)維護(hù).

(3)隱蔽工程管理

用戶可通過(guò) BIM管理平臺(tái)的輕量化套型三維信息模型上獲得給水排水、強(qiáng)弱電、暖通空等管線位置、材料、空裝維護(hù)時(shí)間等信息，便于管網(wǎng)定位、維修和更換.

(4)節(jié)能減排管理

家居中安裝集成智能傳感功能的電表、水表、煤氣表，可將水、電、煤氣等使用量信息定時(shí)上傳到管理平臺(tái)，通過(guò)能耗管理功能對(duì)能源消耗情況進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析和反饋，并對(duì)異常能耗使用情況進(jìn)行警告或標(biāo)識(shí).

6 結(jié)語(yǔ)

隨著建筑業(yè)信息化和工業(yè)化的發(fā)展，已基本實(shí)現(xiàn)了運(yùn)用BIM 技術(shù)的家裝內(nèi)裝部品定制、生產(chǎn)、裝配和后期運(yùn)行的信息化管理，從而實(shí)現(xiàn)了家裝設(shè)計(jì)、定制、施工和運(yùn)維各個(gè)環(huán)節(jié)的信息互通共享，使得家裝的各參與方能夠相互協(xié)作，并能夠滿足綠色環(huán)保的發(fā)展要求，這是家裝行業(yè)的又一次技術(shù)革命創(chuàng)新.本文通過(guò)將BIM技術(shù)與云計(jì)算技術(shù)相結(jié)合，更好地實(shí)現(xiàn)家裝行業(yè)的數(shù)字化虛擬、協(xié)同和智能定制，從而達(dá)到家裝設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維管理一體化的智能定制和管理，推動(dòng)家裝業(yè)全生命周期管理的創(chuàng)新性發(fā)展.