裝配式建筑智能化施工技術(shù)在建筑工程施工管理中的應(yīng)用

吳紀(jì)飛

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

時代在發(fā)展，社會在進(jìn)步，建筑領(lǐng)域也在蓬勃發(fā)展，一系列嶄新的建筑方式與建筑理念層出不窮，給傳統(tǒng)建筑工程注入了新的生機(jī)與活力，這對廣大建筑單位來說是機(jī)遇，與此同時，社會的進(jìn)步促使社會大眾的觀念發(fā)生了變化，對于建筑物的要求不再僅僅局限于“遮風(fēng)擋雨”，而是要求其兼具實(shí)力與顏值，使建筑單位面臨巨大的挑戰(zhàn)。如何抓住市場機(jī)遇，應(yīng)對挑戰(zhàn)，是建筑單位必須面臨的話題。一方面，與傳統(tǒng)建筑方式相比，裝配式建筑設(shè)計(jì)表現(xiàn)出突出優(yōu)勢，能夠顯著提高施工效率以及管理水平，改進(jìn)建筑物的質(zhì)量；另一方面，智能化已經(jīng)成為21 世紀(jì)的代名詞，智能化在日常生活中的應(yīng)用使我們開拓了視野，增長了見聞，而智能化在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用則減少了對人工的需求，提高了工作速度與精度。將裝配式建筑與智能化技術(shù)結(jié)合起來，無疑是建筑單位應(yīng)對挑戰(zhàn)的有力舉措[1]。

2 裝配式建筑工程簡述

2.1 裝配式建筑的特點(diǎn)與優(yōu)勢

“裝配式建筑”是利用“裝配”方式進(jìn)行建筑工程設(shè)計(jì)、施工，由專門單位將建筑工程中會用到的通用結(jié)構(gòu)生產(chǎn)出來，設(shè)計(jì)單位與施工單位可以結(jié)合此次建筑的具體情況預(yù)定。作為一項(xiàng)新的建筑施工技術(shù)，裝配式建筑諸多優(yōu)勢（見圖1）。

圖1 裝配式建筑特點(diǎn)

①顯著提高建筑工程的效率，一方面，能夠提高施工效率，工廠式的生產(chǎn)模式是裝配式建筑工程的核心理念，這種方式將通用性的組件提前生產(chǎn)出來，不需要單獨(dú)定制，減少了因單獨(dú)定制某一構(gòu)件而造成的浪費(fèi)時間現(xiàn)象，也避免了因構(gòu)件尺寸不符合施工要求而造成的返工現(xiàn)象。另一方面，能夠顯著提高管理效率，裝配式建筑使用的構(gòu)件大多數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)化的，能夠減少設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)件也方便對產(chǎn)品是否符合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評判。

②實(shí)現(xiàn)不斷優(yōu)化。裝配式建筑將構(gòu)件生產(chǎn)交由專業(yè)部門進(jìn)行，隨著規(guī)模的擴(kuò)大、時間的累計(jì)，其制作工藝將會更加完善，制作方法也會更加先進(jìn)，構(gòu)件質(zhì)量趨于提高。

③降低了資源浪費(fèi)。建筑工程是一項(xiàng)能耗大、資源消耗大的工作，施工過程中還會產(chǎn)生大量的廢水、廢氣，嚴(yán)重影響大氣環(huán)境，要建設(shè)美麗中國，就必須使用集約的建造方式，減少資源浪費(fèi)。

2.2 裝配式建筑的未來發(fā)展趨勢

裝配式建筑并不是一個全新概念，在我國的建筑實(shí)踐中已被多次使用，國家對裝配式建筑的發(fā)展也制定了規(guī)劃，計(jì)劃到2025年，我國裝配式建筑所占新建筑比例為50%以上。但是，整體上，我國裝配式建筑還呈現(xiàn)大而不強(qiáng)的局面，積極推進(jìn)裝配式建筑與智能建造融合發(fā)展，是改變我國建筑產(chǎn)業(yè)大而不強(qiáng)現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的歷史性機(jī)遇。在這一方面，許多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)有所行動，比如，德國將裝配式建筑工業(yè)歸納于“工業(yè)4.0”范疇的創(chuàng)新戰(zhàn)略和實(shí)施路線圖，用數(shù)字信息驅(qū)動機(jī)械手代替人工作業(yè)。在這一方面，我國也展開了積極行動，逐步推進(jìn)裝配式建筑與工業(yè)化、信息化的結(jié)合，目前在工廠成套裝備、生產(chǎn)工藝、BIM 技術(shù)等方面基本實(shí)現(xiàn)“工業(yè)化、自動化和信息化”。

3 裝配式建筑智能施工技術(shù)在建筑工程施工管理中的應(yīng)用

實(shí)現(xiàn)裝配式建筑與智能化施工技術(shù)的融合是我國建筑行業(yè)未來的發(fā)展趨勢，但是，作為一項(xiàng)宏大的工程，要實(shí)現(xiàn)二者的融合絕非一日之功，必須從多方面入手，多角度切入。本文認(rèn)為，推進(jìn)裝配式建筑智能施工技術(shù)在建筑工程施工管理中的應(yīng)用可以從如下途徑入手[2]。

3.1 提高構(gòu)件精準(zhǔn)程度，確保建筑工程的連貫性

在裝配式建筑中，會使用到大量構(gòu)件，例如，陽臺、樓梯、門窗等，在這些構(gòu)件拆分的過程中，可以借助BIM技術(shù)可視化以及可模擬的優(yōu)勢。首先，單個外墻構(gòu)件的幾何屬性經(jīng)過可視化分析，可以對預(yù)制外墻板的類型數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化，減少預(yù)制構(gòu)件的類型和數(shù)量。其次，通過BIM技術(shù)精確掌握本次施工需要運(yùn)用到的構(gòu)件尺寸，并在已有設(shè)計(jì)模型的基礎(chǔ)上，不斷優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)，合理匹配各構(gòu)件，確保建筑工程的連貫性（見圖2）。

圖2 裝配建筑生產(chǎn)流程

3.2 推進(jìn)集成化，實(shí)現(xiàn)多方協(xié)同參與

裝配式建筑會涉及多個參與方，包括供應(yīng)商、設(shè)計(jì)單位、施工單位、政府部門、業(yè)主等，各個參與方都會對建筑物提出不同的要求，在把握各方需求的基礎(chǔ)上，達(dá)成相同的目標(biāo)是影響設(shè)計(jì)施工的關(guān)鍵因素，在裝配式建筑工程中，因構(gòu)件不符合建筑要求、施工問題需要各方協(xié)商參與解決等問題造成工期延長的現(xiàn)象并不少見，生產(chǎn)過程一體化可以加強(qiáng)各方的溝通與交流，打造“設(shè)計(jì)——生產(chǎn)——施工”一體化，可以采用集成化交付模式，推進(jìn)建筑流程穩(wěn)步推移。此外，要實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)一體化，包括應(yīng)用系統(tǒng)使用單點(diǎn)登錄、應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)多應(yīng)用共享、支持多參與方協(xié)同工作等。

3.3 發(fā)展智能化，大量采用智能機(jī)器人

智能化主要體現(xiàn)在三個方面。

①借助智能分析系統(tǒng)進(jìn)行決策，或者輔助管理者進(jìn)行決策。這是因?yàn)楣芾碚咴跊Q策時難免會受到已有經(jīng)驗(yàn)及主觀意識的影響，降低決策的科學(xué)性，但機(jī)器決策的應(yīng)變性又較低，必要時需要管理者做出快速決策。

②要實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的收集、整合與分析，建筑工程中會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析不僅能夠幫助管理者了解當(dāng)前的施工全貌，而且透過數(shù)據(jù)，可以分析工作中存在的薄弱環(huán)節(jié)，引導(dǎo)管理者采取改進(jìn)措施。對裝配式建筑工程來說，保證數(shù)據(jù)精準(zhǔn)是非常必要的，可以通過搭建BIM數(shù)據(jù)庫、管理數(shù)據(jù)庫等實(shí)現(xiàn)。

③在作業(yè)層實(shí)現(xiàn)智能化，裝配式建筑雖然減少了對人工的需求，但施工依然需要大量的勞動力，為此，可以利用3D打印機(jī)、機(jī)器人等減少人工量[3]。

3.4 推進(jìn)BIM技術(shù)，搭建信息化的施工場景

BIM 技術(shù)是當(dāng)前建筑工程領(lǐng)域的重要技術(shù)之一。在設(shè)計(jì)階段，要大力發(fā)揮BIM 技術(shù)的模擬特性，例如節(jié)能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導(dǎo)模擬等，科學(xué)評判建筑工程是否合理。在施工階段，還可以實(shí)現(xiàn)對施工現(xiàn)場的可視化，及時發(fā)現(xiàn)施工工作中存在的問題，避免造成更加嚴(yán)重的后果。在后期運(yùn)營階段，還可以模擬日常緊急情況的處理方式，例如地震人員逃生模擬及消防人員疏散模擬等。

4 結(jié)語

總而言之，時代的年輪滾滾向前，推動我們的社會環(huán)境發(fā)生翻天覆地的變化，將裝配式建筑應(yīng)用到實(shí)踐過程中，不僅有利于減少資源浪費(fèi)，還能提高施工效率，便于管理者進(jìn)行監(jiān)督管理，值得在實(shí)踐中推廣應(yīng)用。同時，為推進(jìn)裝配式建筑的普遍應(yīng)用，應(yīng)大力發(fā)展智能化施工技術(shù)，加強(qiáng)對現(xiàn)代技術(shù)的研究與實(shí)踐，從提高構(gòu)件精準(zhǔn)程度，確保建筑工程的連貫性、推進(jìn)集成化，實(shí)現(xiàn)多方協(xié)同參與、發(fā)展智能化，大量采用智能機(jī)器人等方面做起。希望本文提及的上述觀念與措施能夠在實(shí)踐中發(fā)揮一定作用，為提高我國建筑水平提供一定思路。