基于BIM技術(shù)的裝配式建筑全過程信息化管理與數(shù)字化建造方法研究

黃軒安 史月霞 陳可楠 蔣俯傳 殷平雪

(1.同濟(jì)大學(xué) 土木工程學(xué)院，上海 2000921； 2.浙江新盛建設(shè)集團(tuán)有限公司，杭州 310006)

引言

建筑業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)的支柱型產(chǎn)業(yè)，近年來，我國積極探索以裝配式建筑為主要方式的新型建筑工業(yè)化建造方式[1]。裝配式建筑具有“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理、智能化應(yīng)用”的特征，能夠推進(jìn)我國建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)改革升級，提升建筑業(yè)工業(yè)化智造和信息化管理水平。

EPC(Engineering ProcureMent Construction)總承包模式[2]是指承包商按照合同組織實(shí)施工程設(shè)計、采購、施工等全過程建造階段工作，并達(dá)到合同要求的工程建設(shè)質(zhì)量、安全、工期和成本等目標(biāo)。EPC總承包模式以快周期、低成本、少糾紛的優(yōu)勢在國際上被廣泛應(yīng)用，近年來在我國建設(shè)領(lǐng)域被快速推廣普及。

BIM是建筑信息模型(Building Information Modeling)的簡稱，其是對建筑物理和功能特性進(jìn)行數(shù)字信息化表達(dá)，并在建筑信息模型的創(chuàng)建、使用和管理中產(chǎn)生動態(tài)的數(shù)據(jù)價值[3]。國際廣泛認(rèn)可的BIM概念是將BIM分成四個屬性，即可視化、參數(shù)化、集成和過程[4]。

裝配式建筑是由各種功能模塊現(xiàn)場機(jī)械化組裝而成的現(xiàn)代化建造方式，設(shè)計階段需要前置集成全過程要素，要求更加精細(xì)化的設(shè)計與管理理念。而在傳統(tǒng)模式下，各階段工作存在信息交互錯誤率高、協(xié)同效率低、專業(yè)集成差等問題，導(dǎo)致建筑安全質(zhì)量將無法保障。BIM技術(shù)作為數(shù)字化應(yīng)用和信息化管理工具，其影響的不僅僅是工程人員使用的工具、技術(shù)，還有企業(yè)的生產(chǎn)、管理、經(jīng)營的方式流程，甚至是整個行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)。BIM承載了項目基本信息、空間組成信息、專業(yè)系統(tǒng)信息，并根據(jù)項目建設(shè)要求及運(yùn)營特點(diǎn)自定義其他特征信息，可以將裝配式建筑模塊進(jìn)行完整地數(shù)字化表達(dá)。通過借助EPC總承包管理模式，能夠解決管理權(quán)責(zé)分散，使全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)系更集中，使設(shè)計、生產(chǎn)、施工全過程信息銜接更緊密，從而能為項目提供更加及時、準(zhǔn)確、高效、規(guī)范的信息交互過程，有效地提升項目精細(xì)化管理和建造水平。

1 項目介紹

某安置房項目(以下簡稱項目)由三個組團(tuán)組成。建筑布局采用圍合的手法，均衡的組團(tuán)布局保證了小區(qū)景觀的均好性，空間上相互聯(lián)系滲透，又各成一體，如圖1所示。本項目總建筑面積為40.16萬m2，地上建筑面積為27.99萬m2，地下建筑面積為12.17萬m2，由29幢23～25層高層裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)住宅和1幢3層裝配整體式框架結(jié)構(gòu)幼兒園組成。建筑體形規(guī)整充分考慮了裝配式建筑工業(yè)化特點(diǎn)，方案立面采用簡單的立面線腳造型，通過陽臺、窗口及空調(diào)等元素與立面線腳組合，形成豐富而細(xì)膩的建筑整體層次感； 以米黃色仿石涂料與褐色仿石涂料相結(jié)合的飾面材料為主，體現(xiàn)新古典主義風(fēng)格，如圖2所示。本項目建設(shè)投資資金為區(qū)財政預(yù)算內(nèi)資金，采用設(shè)計牽頭的EPC總承包模式模式實(shí)行全過程的工程承包，并應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化建造。文中重點(diǎn)介紹本項目裝配式建造過程中BIM技術(shù)數(shù)字化建造和信息化管理方法。

圖1 項目規(guī)劃布置圖

圖2 項目效果圖

2 BIM應(yīng)用準(zhǔn)備

2.1 BIM實(shí)施目標(biāo)

在項目中摸索BIM技術(shù)應(yīng)用及管理方法，實(shí)現(xiàn)從EPC項目準(zhǔn)備、BIM正向設(shè)計、BIM施工二次深化設(shè)計、BIM施工管理、運(yùn)維管理交付進(jìn)行全壽命期應(yīng)用統(tǒng)籌，根據(jù)項目實(shí)施總體計劃制定各階段BIM應(yīng)用詳細(xì)計劃，保證了BIM技術(shù)應(yīng)用的時效性、有效性和數(shù)據(jù)性，解決了設(shè)計、生產(chǎn)、施工等環(huán)節(jié)信息閉塞及技術(shù)難點(diǎn)問題。

(1)BIM設(shè)計應(yīng)用目標(biāo)

利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)裝配式建筑的三維協(xié)同設(shè)計，提高設(shè)計質(zhì)量和效率，從而減少施工期的洽商和返工。

(2)BIM深化與數(shù)字化加工目標(biāo)

對設(shè)計BIM模型進(jìn)行沖突檢測、三維可視化優(yōu)化，并根據(jù)加工信息深度要求深化模型形成加工模型，加工模型與加工數(shù)控系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，提供數(shù)控加工數(shù)據(jù)。

(3)BIM施工與商務(wù)應(yīng)用目標(biāo)

關(guān)聯(lián)深化模型，確定工程預(yù)算口徑關(guān)聯(lián)商務(wù)定額信息，形成商務(wù)預(yù)算模型。通過施工方案預(yù)演優(yōu)化、資源計劃統(tǒng)籌安排等，減少錯漏碰缺帶來的返工待工損失、提高管理及資源利用效率。模型關(guān)聯(lián)施工進(jìn)度信息、質(zhì)量信息、工序信息用于施工管理。

以BIM模型為數(shù)據(jù)信息載體，基于項目BIM數(shù)字化模型和云計算、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、VR、GIS等技術(shù)相結(jié)合，將“人、機(jī)、料、法、環(huán)”等要素和項目計劃、執(zhí)行、檢查到優(yōu)化改進(jìn)所形成的效率閉環(huán)進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)化，通過建筑多維度信息的流轉(zhuǎn)，化解全過程建造復(fù)雜繁瑣過程中的不確定性，提升項目經(jīng)濟(jì)及社會效益。最終交付BIM竣工信息模型反映工程對象的實(shí)際位置并包含與之相關(guān)的工程建設(shè)文件的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以及預(yù)留運(yùn)維階段信息接口。

2.2 BIM實(shí)施原則

(1)參與方職責(zé)范圍統(tǒng)一性原則

項目各參與方對BIM模型所承擔(dān)的工作職責(zé)及工作范圍，應(yīng)與其所承包范圍和任務(wù)統(tǒng)一。

(2)軟件版本及數(shù)據(jù)接口一致性原則

在項目啟動前，EPC總承包模式統(tǒng)一制定BIM協(xié)同平臺的權(quán)限及建模軟件的類型及版本、數(shù)據(jù)交互格式。各參與方應(yīng)按規(guī)定執(zhí)行，以保證最終BIM模型數(shù)據(jù)的正確性及完整性[5]。

(3)保障模型及數(shù)據(jù)的傳遞性原則

為保障BIM模型及數(shù)據(jù)在工程全生命期各階段的銜接，各階段BIM實(shí)施過程中，以BIM模型所含的信息為中心進(jìn)行協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)各階段信息的有效傳遞[6]。

2.3 BIM實(shí)施組織架構(gòu)及流程

2.3.1 BIM實(shí)施組織架構(gòu)

圖3 項目BIM實(shí)施組織架構(gòu)圖

為保證本項目BIM技術(shù)應(yīng)用的順利實(shí)施，從而達(dá)到全過程管理的目標(biāo)，特設(shè)置EPC項目BIM實(shí)施小組。在項目BIM實(shí)施前，確定BIM實(shí)施團(tuán)隊人員組織架構(gòu)，BIM實(shí)施小組由EPC項目聯(lián)合項目經(jīng)理、設(shè)計負(fù)責(zé)人、施工項目經(jīng)理及各專業(yè)工程師組成，以EPC聯(lián)合項目經(jīng)理為BIM實(shí)施組負(fù)責(zé)人確定BIM實(shí)施目標(biāo)和要求，設(shè)計負(fù)責(zé)人與施工項目經(jīng)理為BIM實(shí)施組副組長，負(fù)責(zé)統(tǒng)籌設(shè)計與施工階段目標(biāo)達(dá)成管理應(yīng)用工作。由BIM項目經(jīng)理負(fù)責(zé)落實(shí)全過程具體的各專業(yè)BIM實(shí)施管理工作，如圖3所示。

2.3.2 BIM實(shí)施流程制定

本項目基于BIM應(yīng)用目標(biāo)及BIM應(yīng)用點(diǎn)，制定了從設(shè)計—采購—施工全過程的BIM實(shí)施總體流程，明確項目BIM應(yīng)用的總體順序和信息過程，使團(tuán)隊人員通過流程清晰地了解BIM應(yīng)用的總體情況，以及相互之間的協(xié)作關(guān)系，如圖4所示。

2.4 BIM軟硬件配置

2.4.1 BIM數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)

圖4 項目BIM全過程應(yīng)用總體流程圖

BIM技術(shù)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)體系是建立標(biāo)準(zhǔn)的BIM語義和信息交互的規(guī)則，是建筑數(shù)字化全生命周期的信息資源共享的基礎(chǔ)，也為各專業(yè)協(xié)作提供有力了保證，主要包括建模制圖、設(shè)計、施工應(yīng)用、平臺應(yīng)用、交付標(biāo)準(zhǔn)等。統(tǒng)一規(guī)定模型創(chuàng)建、管理、應(yīng)用工作標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

2.4.2 主要軟件配置

項目主要數(shù)字化應(yīng)用軟件如表2所示。

2.4.3 BIM數(shù)據(jù)交互格式

本項目建立了以Revit2019為項目模型建?；A(chǔ)軟件平臺，數(shù)據(jù)自由共享和協(xié)同管理下的數(shù)據(jù)交互網(wǎng)絡(luò)，如圖5所示。

表1 項目BIM統(tǒng)一性標(biāo)準(zhǔn)

表2 項目主要數(shù)字化應(yīng)用軟件

圖5 BIM數(shù)字化軟件數(shù)據(jù)交互圖

圖6 項目各專業(yè)模塊化協(xié)調(diào)設(shè)計流程圖

3 BIM技術(shù)數(shù)字與信息化應(yīng)用

3.1 基于BIM技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計應(yīng)用

裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計核心是實(shí)現(xiàn)“少規(guī)格、多組合”，其基礎(chǔ)是模塊化設(shè)計，而基礎(chǔ)模塊是由工廠化生產(chǎn)的墻柱梁板、內(nèi)裝管線、線腳等構(gòu)件圍合形成的空間，模塊具有通用性、互換性、同規(guī)格化等特點(diǎn)。當(dāng)模塊圍合的空間達(dá)到一定的使用功能后就形成了“功能模塊”，如居室模塊、廚房模塊、衛(wèi)浴模塊、陽臺模塊、設(shè)備間模塊等。首先，對不同功能模塊進(jìn)行組合，形成滿足不用群體的需求的套型模塊； 其次，將套型模塊與公共交通模塊組合而成標(biāo)準(zhǔn)層單元模塊； 最后，由標(biāo)準(zhǔn)層單元模塊與公共大廳模塊、出入口大門模塊共同組成樓棟模塊。建筑模塊與模塊之間通過標(biāo)準(zhǔn)化接口進(jìn)行連接，各模塊之間通過BIM標(biāo)準(zhǔn)化自適連接使模塊之間達(dá)到協(xié)調(diào)與契合，最終達(dá)到多層級的功能模塊組合系統(tǒng)效果，各專業(yè)模塊化協(xié)調(diào)設(shè)計流程，如圖6所示。

通過建筑模數(shù)化協(xié)調(diào)預(yù)制部品部件之間的尺寸關(guān)系，減少、優(yōu)化部件或組合件的尺寸類型，不但能使設(shè)計、生產(chǎn)、安裝等環(huán)節(jié)的配合簡單、精確，基本實(shí)現(xiàn)土建、機(jī)電設(shè)備和裝修的集成以及大部分裝修部品部件的工廠化制造，而且還能在預(yù)制部品部件的構(gòu)成要素(如鋼筋網(wǎng)片、設(shè)備管線等)之間形成合理的空間關(guān)系，避免交叉和碰撞[7]。本項目平面尺寸模數(shù)化協(xié)調(diào)如表3所示。

項目通過BIM技術(shù)進(jìn)行戶型模塊化組合最終形成小、中、大三種面積戶型類型，分別為80m2、120 m2及16m2，根據(jù)《裝配式建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T51129)，項目三種規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)戶型的重復(fù)使用率達(dá)到100%，如圖7所示。

圖7 項目BIM戶型標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計分布圖

項目采用基于BIM技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化模塊組合設(shè)計方法，內(nèi)部采用輕質(zhì)隔墻進(jìn)行靈活劃分，豎向交通樓梯梯段模塊進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，住宅的每個單元均設(shè)一部防煙剪刀樓梯間或兩部雙跑封閉樓梯間，預(yù)制樓梯均采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，分兩種預(yù)制樓梯類型規(guī)格。項目通過臥室、客廳、廚房、衛(wèi)生間等功能模塊組合成標(biāo)準(zhǔn)化套型模塊； 以套型模塊為基礎(chǔ)拼接公共交通模塊、立面線腳模塊等進(jìn)而形成標(biāo)準(zhǔn)層單元模塊，保障了建筑工業(yè)化的基本需求。本項目標(biāo)準(zhǔn)層模塊化組合如表4所示。

表3 項目標(biāo)準(zhǔn)模塊化平面尺寸協(xié)調(diào)表

3.2 BIM模型深化與算量創(chuàng)建

3.2.1 BIM模型信息分類與編碼

建筑BIM數(shù)字化信息模型分類和編碼是實(shí)現(xiàn)建筑工程全生命周期信息的共享交互的基礎(chǔ)，將建筑構(gòu)件信息按照構(gòu)件屬性、功能特性等進(jìn)行分類，根據(jù)專業(yè)可以分為建筑、結(jié)構(gòu)、MEP、人防、弱電智能化、景觀等類型，常規(guī)裝配式建筑主體屬于結(jié)構(gòu)類目。裝配式建筑預(yù)制部品部件分類編碼應(yīng)按照線分類縮寫層次碼進(jìn)行唯一性編碼，同時預(yù)留可擴(kuò)充分類、編碼空間，用于新增類目分類編碼。預(yù)制部品部件編碼可以采用八組數(shù)字表達(dá)即項目代碼/類目代碼/清單編碼/樓號代碼/層號代碼/構(gòu)件類型代碼/構(gòu)件名稱代碼/構(gòu)件編號碼，本項目預(yù)制部品部件編碼，如表5所示。

表4 項目標(biāo)準(zhǔn)層模塊化組合表

表5 項目預(yù)制部品部件編碼表

3.2.2 BIM算量模型創(chuàng)建

本項目基于Revit軟件平臺建立了各單體BIM數(shù)字化可算量模型，建模按照預(yù)制部品部件編碼要求對各類構(gòu)件進(jìn)行自動分類識別與篩選，通過BIM數(shù)字化模型對預(yù)制部品部件的體積、面積、強(qiáng)度等信息進(jìn)行信息化自動提取與匯總計算，核算單體預(yù)制部品部件裝配率，具體流程如表6所示。

3.2.3 裝配式BIM模型深化設(shè)計

在BIM算量模型基礎(chǔ)上，標(biāo)準(zhǔn)化模塊部品部件從Revit族庫中導(dǎo)入對應(yīng)的參數(shù)化族，對參數(shù)化族的“屬性”選項進(jìn)行預(yù)制部品部件的參數(shù)化調(diào)整設(shè)計，對預(yù)制部品部件進(jìn)行鋼筋排布、管線設(shè)備、預(yù)留孔洞、預(yù)埋件、施工預(yù)留預(yù)埋等一體化集成設(shè)計，集成預(yù)制構(gòu)件的全部屬性信息后，整合預(yù)制部品部件與現(xiàn)澆部分模型，完成現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)深化工作。采用Navisworks對預(yù)制部品部件內(nèi)部及之間、現(xiàn)澆連接部位等進(jìn)行沖突檢測，及時進(jìn)行可視化優(yōu)化調(diào)整。通過BIM技術(shù)虛擬仿真項目實(shí)際加工、運(yùn)輸、施工全過程狀態(tài)，直接快速審查施工工序、施工計劃、資源安排等的合理性，對不合理和實(shí)際可能出現(xiàn)的問題提前發(fā)現(xiàn)并提出解決預(yù)案，根據(jù)預(yù)案調(diào)整BIM模擬參數(shù)重新進(jìn)行預(yù)演模擬，直到不合理計劃和其他可能出現(xiàn)的問題全部消除[8]。本項目預(yù)制部品部件模型深化設(shè)計如表7所示。

3.3 裝配式建筑BIM加工應(yīng)用

在BIM模型中加載完善加工數(shù)據(jù)，所有加工數(shù)據(jù)的編碼與實(shí)際生產(chǎn)管理模式相適應(yīng)，BIM模型數(shù)據(jù)經(jīng)過篩選分離處理后，分批次地預(yù)制部品部件的材料屬性及工程量信息、進(jìn)度節(jié)點(diǎn)信息，轉(zhuǎn)化為以工序?yàn)閱挝坏募庸ば畔ⅲ瑪?shù)據(jù)交互導(dǎo)入到生產(chǎn)設(shè)備數(shù)控加工系統(tǒng)中。根據(jù)自動化加工流水線工藝流程，數(shù)控系統(tǒng)將流程工藝數(shù)據(jù)指令傳輸?shù)礁鱾€工序設(shè)備端，設(shè)備端將指令完成結(jié)果反饋到數(shù)控端進(jìn)而關(guān)聯(lián)BIM模型，在生產(chǎn)過程中，數(shù)控端與設(shè)備端圍繞生產(chǎn)工序進(jìn)行數(shù)據(jù)、指令交互。預(yù)制部品部件加工BIM應(yīng)用流程如圖8所示。

表6 項目BIM數(shù)字化算量模型建模流程表

圖8 項目預(yù)制部品部件加工BIM應(yīng)用流程圖

圖9 項目裝配式監(jiān)管平臺應(yīng)用過程圖

圖10 項目施工場地策劃圖

項目將預(yù)制部品部件BIM加工數(shù)字化模型導(dǎo)入到裝配式監(jiān)管平臺，從生產(chǎn)起步階段開始通過移動終端掃描RFID芯片進(jìn)行構(gòu)件信息生產(chǎn)全過程采集錄入，平臺數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)到施工階段進(jìn)行下一步管控。裝配式監(jiān)管平臺集成了加工制作、工廠堆放、道路運(yùn)輸、現(xiàn)場堆放、現(xiàn)場安裝、數(shù)據(jù)記錄，對預(yù)制構(gòu)件的信息進(jìn)行管理查詢，根據(jù)信息進(jìn)行構(gòu)件的進(jìn)度和質(zhì)量管理，有效實(shí)現(xiàn)全過程信息化管理。項目裝配式監(jiān)管平臺應(yīng)用如圖9所示。

3.4 裝配式建筑施工管理應(yīng)用

3.4.1 BIM施工場地策劃

現(xiàn)場場地主要分為施工區(qū)、辦公區(qū)、生活區(qū)通過Revit+Lumion籌劃各區(qū)域標(biāo)識、標(biāo)牌、施工組織設(shè)計及各專項方案中體現(xiàn)的技術(shù)、安全控制性要素[9]，本項目BIM場地策劃，如圖10所示。

項目場地運(yùn)輸?shù)缆穼?m，轉(zhuǎn)彎半徑10m要求； 標(biāo)準(zhǔn)層一層豎向構(gòu)件52塊，水平構(gòu)件32塊，考慮保證一層的構(gòu)件存儲量及現(xiàn)場條件，每個建筑單體布置一個36m*7m預(yù)制構(gòu)件臨時堆場，防護(hù)欄桿安全隔離，設(shè)置安全警示標(biāo)語，堆場左右兩側(cè)堆放水平構(gòu)件，較重的豎向構(gòu)件居中放置，構(gòu)件放置方向及順序與吊裝一致，避免吊裝過程調(diào)整方向，見圖11。項目最重構(gòu)件達(dá)7.6t，根據(jù)構(gòu)件重量、構(gòu)件位置、吊運(yùn)量布置塔吊，通過BIM塔吊臂展及吊重能力模擬，保障了項目安全吊裝，如圖12所示。

通過BIM對地下室頂板堆場及運(yùn)輸通道進(jìn)行荷載復(fù)核分析，標(biāo)識加固區(qū)域及加固方式等，如圖13所示。

圖11 項目預(yù)制部品部件堆場布置圖

圖12 項目塔吊BIM分析圖 圖13 項目地下室頂板堆場加固圖

3.4.2 BIM5D施工信息化管理

(1)BIM4D施工方案與進(jìn)度虛擬仿真

BIM4D施工方案仿真動態(tài)模擬對實(shí)際工程進(jìn)度及安裝工序進(jìn)行預(yù)演，更容易提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計“錯漏碰缺”與施工工藝缺陷問題，用于優(yōu)化調(diào)整設(shè)計和方案。同時讓現(xiàn)場管理及施工人員對整個工藝流程的技術(shù)重難點(diǎn)及細(xì)部處理有一個更清楚的認(rèn)識。本項目通過BIM技術(shù)對預(yù)制部品部件的安裝全過程進(jìn)行可視化模擬分析和可視化技術(shù)交底，大大提升了項目技術(shù)交底效率，如圖14所示。

圖14 項目預(yù)制部品部件三維可視化模擬技術(shù)交底圖

項目采用Navisworks與Fuzor 關(guān)聯(lián)Revit模型進(jìn)行項目BIM4D施工仿真模擬，將項目進(jìn)度與BIM模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，根據(jù)整體進(jìn)度分解到區(qū)域樓層預(yù)制部品部件單個構(gòu)件的進(jìn)度時間節(jié)點(diǎn)，作為模型中構(gòu)件的時間參數(shù)，通過軟件驅(qū)動模擬整個項目構(gòu)件的安裝進(jìn)程和機(jī)械設(shè)備配置，對安裝過程進(jìn)行可視化檢查。同時對構(gòu)件的連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行模擬分析，保障零件合理的安裝間隔，如圖15所示。

圖15 項目4D施工進(jìn)度模擬圖

(2)BIM5D資金計劃數(shù)字信息化管理

1)BIM5D平臺功能部署

BIM5D是在BIM4D進(jìn)度模型基礎(chǔ)上商務(wù)造價信息維度，形成成本進(jìn)度模型，將全專業(yè)BIM模型輕量化處理上傳到平臺端，使模型產(chǎn)生隨進(jìn)度計劃同步的資金流。BIM5D平臺集成了技術(shù)、進(jìn)度、質(zhì)量、安全、資料、合同、商務(wù)等項目管理功能模塊信息，使項目各參與方能夠以模型為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)進(jìn)行工程各項信息的協(xié)同共享，提升項目信息化管控能力。BIM5D平臺應(yīng)用端分四個層面架構(gòu)部署，即基礎(chǔ)大數(shù)據(jù)庫層、模型數(shù)據(jù)中心層、平臺應(yīng)用層、可視化管理層； 基礎(chǔ)大數(shù)據(jù)庫是主要基于前期設(shè)計階段信息及各項標(biāo)準(zhǔn)、定額數(shù)據(jù)庫的集成； 而模型數(shù)據(jù)中心層是對設(shè)計進(jìn)行深化形成深化模型，通過項目成本信息掛接得到項目BIM商務(wù)模型，供平臺應(yīng)用層應(yīng)用； 應(yīng)用層基于BIM模型對項目進(jìn)行信息化管控； 可視化管理層是應(yīng)用窗口形式，如圖16所示。

圖16 BIM5D平臺應(yīng)用架構(gòu)部署圖

2)BIM5D平臺計劃資源管理

通過BIM5D管理平臺跟蹤比較計劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度的產(chǎn)值偏差、資源計劃偏差，根據(jù)前期設(shè)定的偏差率警戒線對偏差進(jìn)行自動預(yù)警，當(dāng)各項成本科目偏差超過規(guī)定范圍時會自動預(yù)警，輔助預(yù)算合同部查找偏差原因，自動生成上報管理數(shù)據(jù)。項目部每個月末會召開成本分析會，及時進(jìn)行方案優(yōu)化調(diào)整，提高項目成本管理水平，如圖17所示。

圖17 項目BIM5D成本分析與管控圖

(3)BIM質(zhì)量安全管理

BIM質(zhì)量安全巡檢監(jiān)督對于本項目質(zhì)量、安全管理至關(guān)重要。項目基于BIM技術(shù)的質(zhì)量安全檢查軟件系統(tǒng)多人協(xié)作。將手機(jī)、IPAD等移動設(shè)備作為數(shù)據(jù)采集端和處理端，現(xiàn)場技術(shù)管理人員將現(xiàn)場巡檢的質(zhì)量安全問題，通過手機(jī)APP采集上傳至系統(tǒng)平臺云端，所有相關(guān)人員可以在手機(jī)瀏覽查看，根據(jù)具體的問題現(xiàn)場管理人員應(yīng)在平臺端指定專人進(jìn)行整改，并發(fā)出整改通知信息； 整改結(jié)束后，整改人向現(xiàn)場管理人員發(fā)出整改驗(yàn)收請求； 現(xiàn)場管理人員可在平臺中過程查看、監(jiān)控整改人整改情況，并進(jìn)行審批管理[10]，過程管理信息流與BIM模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)巡檢工作的可視化和智能化互動。項目BIM質(zhì)量安全巡檢流程如圖18所示。

通過平臺整合項目各參與方現(xiàn)場巡檢數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫在實(shí)施過程中保持完整性和準(zhǔn)確性，對質(zhì)量安全問題發(fā)生原因及頻次進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，用于質(zhì)量安全制定決策方案參考。

圖18 項目BIM質(zhì)量安全巡檢流程圖

(4)BIM虛擬實(shí)體樣板引路

項目采用BIM虛擬實(shí)體樣板代替現(xiàn)場實(shí)體樣板，提升了樣板質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)交底效率、現(xiàn)場用地效率和減少樣板成本。采用Revit進(jìn)行項目實(shí)體樣板正向設(shè)計，結(jié)合VR、Ipad、360全景及二維碼輕量化瀏覽，用于現(xiàn)場施工指導(dǎo)。本項目BIM虛擬實(shí)體樣板實(shí)施步驟流程如圖19所示。

圖19 項目BIM虛擬實(shí)體樣板實(shí)施步驟流程圖

項目采用裝配式整體剪力墻結(jié)構(gòu)主要樣板工程包括預(yù)制構(gòu)件實(shí)體樣板、砌體樣板、輕質(zhì)隔墻板樣板、外墻飾面做法樣板、地面做法樣板、屋面做法樣板、機(jī)電管線做法樣板、衛(wèi)生間做法樣板等。其中，典型BIM虛擬實(shí)體樣板應(yīng)用如表8所示。

表8 項目典型BIM虛擬實(shí)體樣板

3.5 裝配式建筑全裝修BIM數(shù)字化應(yīng)用

(1)裝配式建筑全裝修BIM應(yīng)用流程

項目采用BIM技術(shù)對室內(nèi)裝飾裝修進(jìn)行裝配式模塊化設(shè)計，尺寸與加工模數(shù)相統(tǒng)一，并賦予各模塊獨(dú)一數(shù)字化編碼，同時深化對應(yīng)的模塊接口連接節(jié)點(diǎn)。對裝飾裝修過程加工及加工好的成品模塊運(yùn)輸、安裝、維保進(jìn)行全過程信息化管理，并對過程信息進(jìn)行采集關(guān)聯(lián)BIM模型，具體流程如圖20所示。

圖20 裝配式建筑全裝修BIM應(yīng)用流程圖

(2)裝配式建筑全裝修BIM+VR+三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用

BIM+VR體驗(yàn)的主要功能在于能夠在BIM技術(shù)實(shí)施全過程中與BIM技術(shù)優(yōu)勢互補(bǔ)相互融合，項目將Revit建立的BIM模塊化裝飾裝修模型輸出FBX格式文件，導(dǎo)入到3D Max中添加材質(zhì)紋理，再導(dǎo)入Stingray中增加視覺特效，如圖21所示。項目各參與方通過BIM+VR來體驗(yàn)未建成項目裝飾裝修實(shí)際實(shí)施后的效果，提前發(fā)現(xiàn)視效不足等問題，提前修改，保證了項目在加工及現(xiàn)場裝配階段高效高質(zhì)量完成。

圖21 項目精裝VR視覺效果應(yīng)用圖

通過FARO Scene進(jìn)行激光現(xiàn)場掃描實(shí)體點(diǎn)云信息采集，數(shù)據(jù)處理可以在后臺軟件完成，將后處理點(diǎn)云數(shù)據(jù)在FARO Scene 中導(dǎo)出為res格式，然后將點(diǎn)云文件導(dǎo)入Revit中，與原土建模型進(jìn)行合模，按現(xiàn)場實(shí)際施工偏差糾正設(shè)計模型，如圖22所示。

圖22 激光掃描點(diǎn)云模型與精裝設(shè)計模型合模

4 BIM施工竣工模型運(yùn)維交付

項目在已完成的施工BIM模型基礎(chǔ)上，根據(jù)項目施工過程中的產(chǎn)生的聯(lián)系單及施工過程流程、采購、進(jìn)度、成本、驗(yàn)收等信息對模型進(jìn)行更新，對BIM模型中構(gòu)件元素增加選型參數(shù)如設(shè)備、閥門、電箱等，方便后期建設(shè)單位對于整個項目進(jìn)行運(yùn)維管理，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的快速搜索、查閱、定位功能、產(chǎn)品功能參數(shù)的閱讀以及查看隱蔽工程信息。根據(jù)國家制定及頒布有關(guān)BIM交付標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計合同要求確定本項目BIM的交付標(biāo)準(zhǔn)為確定采用LOD-500標(biāo)準(zhǔn)[11]。模型將作為中心數(shù)據(jù)庫整合到建筑運(yùn)營和維護(hù)系統(tǒng)中去。在交付使用后為項目后期數(shù)字化運(yùn)維提供基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

BIM技術(shù)具有可視化、協(xié)作協(xié)調(diào)性、仿真模擬性、優(yōu)化性、數(shù)字性、信息關(guān)聯(lián)性、數(shù)據(jù)交互性、可出圖性等八大特點(diǎn)。本文通過實(shí)際項目案例從裝配式建筑全過程建造的作業(yè)及管理流程出發(fā)，研究了EPC總承包模式下在裝配式建筑工程建設(shè)過程中BIM技術(shù)數(shù)字化應(yīng)用與信息化管理方法。EPC總承包為裝配式建筑各階段任務(wù)提供一體化管理，從而解決管理權(quán)責(zé)分散問題； 而BIM技術(shù)為裝配式建筑提供數(shù)字化表達(dá)方式，以BIM數(shù)字化模型為工程數(shù)據(jù)、信息的載體，模型依托軟件平臺進(jìn)行多方式信息交互應(yīng)用，集成傳遞各階段任務(wù)執(zhí)行信息，使各參建方協(xié)作更加緊密高效。BIM數(shù)字化建造和信息化管理，提升了裝配式建筑設(shè)計效率，降低了設(shè)計“錯漏碰缺”影響，減少了項目生產(chǎn)、施工質(zhì)量安全問題，有效提高裝配式建筑建造成本、質(zhì)量、進(jìn)度、安全信息化管控和精益建造管理水平，推進(jìn)了裝配式建筑向高質(zhì)量發(fā)展，本文可為今后該方向的研究提供一定的借鑒意義。