BIM 平臺輕鋼裝配企業(yè)數字化轉型探討

□文/孟若琳 劉 寧

（1.山東省水利勘測設計院有限公司；2.山東川和信息科技有限公司 山東·濟南）

［提要］ 隨著國家政策推動及行業(yè)進步，建筑行業(yè)也在積極進行數字化轉型。本文以輕鋼裝配式企業(yè)經營全過程為依據，以企業(yè)自身需求為導向，利用BlM 平臺輔助其各階段數字化應用，進行企業(yè)項目全生命周期數字化初步探索。

一、背景

在國家政策大力推動下，各行各業(yè)都在積極擁抱“互聯(lián)網+”，并紛紛探索與工業(yè)化和信息化深度融合，以實現高質量發(fā)展。其中，建筑行業(yè)作為國民經濟支柱產業(yè)，在設計、實施、運維及監(jiān)管等方面也進行了改革創(chuàng)新，尤其是隨著BIM 技術、裝配式建筑、EPC 模式的發(fā)展，建筑行業(yè)也迎來了大范圍的數字化、信息化、工業(yè)化升級。

BIM 實現建筑信息的集成，從建筑的設計、施工、運行直至建筑全壽命周期的終結，各種信息始終整合于一個三維模型信息數據庫中，其提供完整的、與實際情況一致的建筑工程信息，具備可視化、協(xié)調性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性的特征。

裝配式建筑是指把傳統(tǒng)建造方式中的大量現場作業(yè)工作轉移到工廠進行，在工廠加工制作好建筑用構件和配件，運輸到建筑施工現場，通過可靠的連接方式在現場裝配安裝而成的建筑。裝配式建筑主要包括預制裝配式混凝土結構、鋼結構、現代木結構建筑等，因為采用標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、信息化管理、智能化應用，是現代工業(yè)化生產方式的代表。

裝配式建筑的構件化、模塊化特征使其與BIM 結合具有天然的優(yōu)勢，也利于其基于一對一的實體化單體進行信息的集成和管理。清華大學的馬智亮教授最早提出“基于BIM 的裝配式建筑智慧建造”這一理念，他強調采用最新信息技術對建筑全生命周期內的技術和管理集成的重要性，實現裝配式建筑建造的工業(yè)化、智能化。但是，目前在裝配式建筑建造過程中應用BIM 技術存在以下常見問題：BIM 建模成本高，使用效率低；BIM 應用主要集中在建造過程中的單一過程，各環(huán)節(jié)協(xié)同不足；BIM 應用未就項目管理內涵做深入研究，忽略整體實施方案。本文以一家輕鋼裝配式企業(yè)經營全過程為依據，以企業(yè)自身需求為導向，利用BIM 平臺輔助其各階段數字化應用，實現其數字化初步探索。

二、需求分析

此企業(yè)產品為輕鋼裝配式建筑，主要包括各類別墅、景區(qū)配套建筑、生態(tài)公廁等，多為建筑單體，層高為1～2 層，建筑面積10～800m2，采用工廠生產+現場拼裝的建筑模式。針對單個輕鋼裝配式建筑項目，企業(yè)工作涵蓋營銷、設計、生產、施工、運維全過程，對應工作人員包括營銷人員、設計人員、生產人員、施工人員、運維人員等，每一個項目均有一組員工對其進行全過程服務，每個階段人員工作分工不同，項目經理則為項目全生命周期服務。表1 給出了各階段不同用戶角色的需求分析。（表1）

表1 用戶需求分析一覽表

以企業(yè)自身的經營目的為導向，結合項目各階段不同角色用戶的實際需求，為提升項目過程各環(huán)節(jié)、項目組各成員的協(xié)同工作效率，本文構建了一套基于BIM 的數字化技術路線。

三、數字化設計

輕鋼裝配式企業(yè)進行數字化改造提升應考慮以下幾點：第一，應明確數字化改造提升的目標，企業(yè)的任何改造提升都是以營利為目的。相比其他類型建筑企業(yè)，標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、一體化裝修的技術路線非常適用輕鋼裝配式建筑企業(yè)，以實現及提升其產品化、工業(yè)化，從而達到擴大企業(yè)效益的目的；第二，企業(yè)在數字化改造提升時應綜合考慮各類數字化技術及手段，應選擇經濟實用、可操作性強、可解決實際問題的技術手段，而不應只是先進技術的堆砌。數字化手段只是輔助，其本質還是為企業(yè)經營服務；第三，避免一個誤區(qū)，即企業(yè)的數字化改造升級就是搭建一個平臺，平臺完成全部工作。平臺只是數字化改造的一部分，線上、線下有機融合、良好互動才能真正發(fā)揮出數字化的優(yōu)勢。下面，針對輕鋼裝配式企業(yè)的項目流程并結合BIM 平臺的建設給出數字化設計。（圖1）

圖1 平臺主要功能圖

（一）營銷管理。營銷管理既是輕鋼裝配式企業(yè)項目的開端，又是項目的結尾，是營銷人員的工作臺。企業(yè)以往項目結束后，其成果都會存于企業(yè)的案例庫，每位營銷人員都可以看到企業(yè)以往的所有項目，便于為客戶介紹。本版塊設計將企業(yè)案例以地圖POI 形式呈現，可通過使用性質、分公司、面積區(qū)間等條件進行項目篩選，當選定項目后，營銷人員可以把案例的實景圖、全景效果甚至BIM 模型給客戶展示，了解客戶想法，溝通具體需求。

當與客戶敲定意向后，由營銷人員創(chuàng)建訂單，實現此營銷人員對該客戶鎖單，項目啟動，但并不意味著合同簽訂。營銷人員開始與客戶進行進一步溝通，此時需要設計人員與預算人員配合，客戶的需求開始具體化，設計人員與預算人員按照客戶具體需求給出設計方案及報價，設計方案與報價文件可能會經過多輪溝通討論，均通過營銷管理版塊進行管理。項目正式簽訂合同后，由公司分配項目組及項目經理，項目組成員均可看到本項目信息，項目狀態(tài)變?yōu)椤耙押灪贤?。若未簽訂合同，客戶信息進入企業(yè)信息庫，便于后期追蹤營銷。

（二）設計管理。設計管理版塊存儲各設計師的項目設計成果，是設計師的主要工作臺。設計師首先應用桌面端軟件Revit建立BIM 模型，并用橄欖山插件進行專業(yè)分類編碼，然后上傳至平臺，平臺會對BIM 模型進行輕量化處理，并保留BIM 自帶信息，實現BIM 的云端發(fā)布，這是平臺后續(xù)應用的基礎，CAD同理。平臺以列表形式保存項目編號、項目名稱、項目狀態(tài)、創(chuàng)建時間、最后修改時間等信息，當點擊具體項目時，可以在線瀏覽BIM，支持漫游、測量、分解、剖切等功能，同時基于數模分離的思路，BIM 集成各構配件尺寸、材料等基本及擴展屬性等信息，方便項目組成員及客戶全面了解建筑細節(jié)。經過概念、初設、變更等環(huán)節(jié)，設計方案定稿，生成施工BIM，項目狀態(tài)變?yōu)椤耙言O計完成”。設計師同時會基于BIM 生成構配件清單，并在項目附件管理中上傳，方便生產環(huán)節(jié)應用。

BIM 模塊檔案是設計師的構件成果庫，對于存在復用價值的構件，設計師可基于BIM 構件編碼直接調用平臺中的構件成果，省去二次建模的時間。隨著構件不斷復用，設計師及企業(yè)逐漸積累自己的構件成果庫，成為企業(yè)的知識財富。

（三）生產管理。生產管理應用于工廠構配件的生產環(huán)節(jié)，是生產人員的工作臺。對于生產人員來說，目前的工作模式主要依據設計師出的構配件清單進行訂單式生產，數字化平臺的優(yōu)勢在于匯總生產訂單，允許生產人員根據訂單重新排列組合，統(tǒng)籌生產，例如相同型號的構配件可以統(tǒng)一生產，不同型號的構配件按需調整順序；另外，生產人員還可以在線瀏覽BIM，或是基于BIM 與設計師討論，在充分理解設計意圖前提下提高雙方溝通效率。

構配件生產完畢后，生產人員通過平臺打印包含構配件生產信息的二維碼，包括項目編號、構配件型號、生產日期、唯一編碼等，并附著于構配件上，實現一物一碼，在后續(xù)的構配件追蹤以及基于BIM 的施工、運維管理都需要二維碼的使用，實現構配件的全過程追蹤。完成二維碼的打印粘貼后，項目狀態(tài)變?yōu)椤耙焉a完畢”。

材料庫管理允許生產人員對在線BIM 構件勾選材料、設備信息，實現BIM 屬性擴展，此信息是在設計BIM 的基礎上進行確認，也是后續(xù)運維管理的關鍵應用信息。

（四）施工管理。施工管理主要應用于現場施工環(huán)節(jié)，是施工人員的工作臺。當構配件到達施工現場后，施工人員通過移動端掃描構配件的二維碼對其進行驗收入場，并與該項目構配件清單交叉比對，確認類型及數量?，F場管理人員利用在線BIM 進行施工計劃布置，實現構件級或組件級施工計劃安排，并將實際施工信息也附加在BIM 模型上。在施工過程中，通過移動端掃描二維碼實現二維碼與在線BIM 的一一關聯(lián)，至此，真正實現線上與線下信息實時聯(lián)動。有一種思路：建立BIM 模型并對構件編碼，對構配件打印二維碼時即包含此編碼，現場施工先掃碼，然后完全按照BIM 上此碼對應模塊組裝施工。其實在實際操作中，這種方式反而會給施工人員帶來麻煩，比如相同的構配件在實地摞在一起，逐個掃碼找出最先安裝的構配件再施工，比從上到下依次拿取構配件施工要費事很多，結果將會使施工人員對這種方式質疑、舍棄，最終導致BIM 與線下模塊不對應，后續(xù)管理也將失去意義。通過比對計劃施工和實際施工時間，可在BIM 上用不同顏色標識正常施工、超前施工、滯后施工的分部分項，輔助現場施工調整施工計劃。在線施工日志版塊主要作用是替代了現場的紙質日志，并可附加照片等影像信息，豐富了原有的施工日志信息，且可追蹤、可統(tǒng)計。當項目施工完成后，需在平臺上上傳“交接驗收單”文件，項目的質保期也以此為節(jié)點，項目狀態(tài)變?yōu)椤耙芽⒐ぁ薄?/p>

（五）運維管理。運維管理環(huán)節(jié)始于項目竣工階段，是維保人員的工作臺。運維人員對項目的維保計劃制定主要依據構配件清單以及竣工時間，根據不同構配件的質保信息制定在線提醒計劃，當質保期臨近時，平臺上對應的BIM 構配件會高亮顯示，同時平臺會推送維保信息給維保人員。維保任務來自兩個方面，一個是維保計劃提醒，一個則是客戶直接保修。接到提醒或保修后，維保管理人員通過平臺指派維保師傅處理，維保師傅接到指派后現場處理，并通過移動端拍照將處理結果上傳，企業(yè)客服進行客戶回訪，完成維保計劃及維保任務的閉環(huán)管理。

綜上，本文以一家輕鋼裝配式企業(yè)經營全過程為依據，以企業(yè)自身需求為導向，進行了企業(yè)項目全生命周期數字化的初步探索。相比其他建筑類型，本案例具有以下優(yōu)勢：項目全過程由企業(yè)全程掌控，各環(huán)節(jié)銜接緊密，人員工作目標一致，協(xié)調較易；建筑項目體量較小，各環(huán)節(jié)數字化工作附加量較小，操作阻力較?。黄髽I(yè)領導對數字化工作比較重視，企業(yè)內部對數字化較支持，推廣難度小。在本次數字化初探的基礎上，也可以在以下方面繼續(xù)深入探索：BIM 設計軟件與生產管理軟件深入集成，實現BIM 設計、生產一體化；二維碼升級為RFID 設備，提高其使用壽命，增強其讀寫擴展性；基于營銷、設計、生產、施工、運維數據進行大數據分析，輔助企業(yè)決策等。