信息化手段在裝配式建筑中的應(yīng)用

張亞偉

（河南城源建設(shè)工程有限公司，河南鄭州 450000）

0.引言

裝配式建筑得益于節(jié)能環(huán)保、設(shè)計靈活、施工便捷等優(yōu)勢，近年來在我國建筑施工領(lǐng)域備受青睞。由于相關(guān)信息化手段跟進應(yīng)用不力，制約著裝配式建筑的進一步發(fā)展和普及。科學(xué)應(yīng)用信息化手段是提升裝配式建筑精細化管理水平的有力措施，促進規(guī)范建筑管理信息交互共享，增強裝配式建筑從前期準備工作到后期運維的整體實施質(zhì)量。為此，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)明確信息化手段在裝配式建筑中的應(yīng)用必要性和優(yōu)勢，針對裝配式建筑生命周期的各個階段，合理應(yīng)用信息化手段，從而借助信息技術(shù)加快我國裝配式建筑發(fā)展進程，下面我們就對此目標展開研討。

1.信息化手段和裝配式建筑概述與關(guān)聯(lián)

從廣義上來講，信息化手段就是指以擴展人類信息器官功能為目標，所使用的各種工具、技能以及方法的總稱，該定義立足哲學(xué)視角，明確闡釋信息技術(shù)和人本質(zhì)上的關(guān)系。從狹義上來講，信息化手段是利用計算機、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)工具，采集、存儲、處理、分析、傳輸、使用文圖聲像等各類數(shù)據(jù)信息的總稱，該定義突出的是人們對信息化手段的一般認識，以及信息化手段的技術(shù)含量。所謂裝配式建筑，主要是指一種新型建筑物建造制式，其采用工業(yè)化生產(chǎn)方式，在工廠內(nèi)完成建筑部分組件的預(yù)制生產(chǎn)，然后再運輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場，進行現(xiàn)場裝配和澆筑作業(yè)，工業(yè)化生產(chǎn)方式可以保障建筑物構(gòu)件尺寸預(yù)制的精準度，進而提升建筑施工質(zhì)效。信息化手段和裝配式建筑之間存在緊密關(guān)聯(lián)，裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件從接單、到設(shè)計出圖、生產(chǎn)、運輸、裝配、運維等各個流程管理，都離不開信息化手段的支持，將信息化手段引入裝配式建筑領(lǐng)域，可以顯著提高裝配式建筑生產(chǎn)效能和管理水準。

2.信息化手段在裝配式建筑中的應(yīng)用意義

2.1 應(yīng)用信息化手段可以實現(xiàn)對裝配式建筑的全生命周期管理

裝配式建筑構(gòu)件從設(shè)計加工到施工裝配是一個非常龐雜的流程，涉及的管理板塊非常多，任何運行流程出現(xiàn)紕漏，都可能影響裝配式建筑的整體質(zhì)量。信息時代的裝配式建筑追求全生命周期管理，信息化手段采用BIM4D、BIM5D、大數(shù)據(jù)、云計算、信息化物聯(lián)監(jiān)控、移動化信息互聯(lián)等技術(shù)，將其和裝配式建筑作業(yè)相整合，搭建物聯(lián)網(wǎng)運營管理平臺，可以實現(xiàn)對裝配式建筑的全生命周期管理（見圖1）。其中的可視化進度管理和智能化項目預(yù)警模塊，可以實現(xiàn)對裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件的可視化監(jiān)測管理，不斷完善對BIM模型的優(yōu)化調(diào)整，其中的精益成本管理和實時統(tǒng)計報表等模塊，也能自動化統(tǒng)計、生成、處理裝配式建筑作業(yè)中各項成本支出和物料消耗報表數(shù)據(jù)，促進工廠和施工現(xiàn)場作業(yè)流程無縫對接，從而提高裝配式建筑全生命周期管理水平，彰顯信息化手段應(yīng)用實效。

圖1 信息化運維圖

2.2 應(yīng)用信息化手段可以實現(xiàn)對裝配式建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的精細化設(shè)計

方案設(shè)計、構(gòu)件設(shè)計以及施工圖設(shè)計都是裝配式建筑工程的最重要環(huán)節(jié)，相關(guān)人員只有嚴格落實裝配式建筑結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的標準化設(shè)計和施工方案，才能切實滿足裝配式建筑的生產(chǎn)和施工工藝要求。在裝配式建筑中應(yīng)用信息化手段最重大的意義就是可以實現(xiàn)對裝配式建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的精細化設(shè)計，對推動裝配式建筑信息化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供新的賦能。首先，目前裝配式建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)件設(shè)計所搭載的核心信息技術(shù)，主要以BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)運營管理系統(tǒng)為主，BIM技術(shù)可以迅速確定和導(dǎo)出裝配式建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的BIM模型與核心數(shù)據(jù)范圍，自動按照建筑構(gòu)件生產(chǎn)、安裝工藝標準和要求，對建筑BIM模型族的尺寸、規(guī)格和參數(shù)等進行標準化、智能化調(diào)整，再直接把建筑三維模型數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦S生產(chǎn)線，生產(chǎn)過程中如果發(fā)生預(yù)制信息和建筑結(jié)構(gòu)圖紙要求不符的問題，智能化項目預(yù)警模塊也會自動預(yù)警，預(yù)警規(guī)則可個性化定制，物聯(lián)網(wǎng)運營管理系統(tǒng)還會自動建立公平、開放的部品信息庫，與建筑BIM模型設(shè)計、加工進行聯(lián)動管理，裝配式建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)建的精細化設(shè)計管理目標初步達成。再者，現(xiàn)階段各類高新軟件在裝配式建筑設(shè)計領(lǐng)域也得到大范圍應(yīng)用。根據(jù)市場應(yīng)用現(xiàn)狀，按照裝配式建筑的主要設(shè)計環(huán)節(jié)，整理出部分建筑設(shè)計所應(yīng)用的軟件以及來源信息（見表1），應(yīng)用這些設(shè)計軟件，有助于對裝配式建筑方案、施工圖、結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，實施輔助表達、深化設(shè)計和渲染處理等，從而進一步提升裝配式建筑精細化設(shè)計管理水平。

表1 建筑設(shè)計常用軟件信息

2.3 應(yīng)用信息化手段可以實現(xiàn)對裝配式建筑管理數(shù)據(jù)的追溯和監(jiān)控

裝配式建筑作業(yè)流程具有復(fù)雜性，在整個運行生命周期中會產(chǎn)生海量的管理數(shù)據(jù)信息，以往管理這些數(shù)據(jù)信息不具備追溯性，裝配式建筑構(gòu)件在各業(yè)務(wù)部門和作業(yè)環(huán)節(jié)的流轉(zhuǎn)操作非常混亂，信息孤島和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不規(guī)范問題較為突出，這些都增加管理者對裝配式建筑作業(yè)進度管理和追蹤難度。在裝配式建筑中應(yīng)用信息化手段的最顯著優(yōu)勢就是能夠?qū)崿F(xiàn)對裝配式建筑管理數(shù)據(jù)的追溯和監(jiān)控。首先，物聯(lián)網(wǎng)運營管理平臺可以全程記錄和監(jiān)測裝配式建筑構(gòu)件所收到的流轉(zhuǎn)操作指令，包括其經(jīng)手的作業(yè)環(huán)節(jié)和業(yè)務(wù)部門，相關(guān)人員對其發(fā)布哪些指令、執(zhí)行結(jié)果如何等都會得到全面的數(shù)據(jù)反饋和監(jiān)控，使各類管理信息可以追溯源頭、有據(jù)可查。其次，信息化運營管理平臺對裝配式建筑作業(yè)流程采用分布式數(shù)據(jù)管理模式，可以自動化規(guī)范不同作業(yè)部門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，把不規(guī)范的管理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)碼為能夠交互傳輸?shù)挠袃r值的數(shù)據(jù)，從而解決信息孤島問題，提高裝配式建筑作業(yè)管理中的信息追溯、交互和傳輸效率。

3.信息化手段在裝配式建筑中的應(yīng)用策略

3.1 在裝配式建筑工程開展前期的準備工作中應(yīng)用

在裝配式建筑工程開展前期的準備工作中應(yīng)用信息化手段，主要分為物料清單生成和二維編碼數(shù)據(jù)庫建立兩部分。首先，在針對裝配式建筑生成物料清單時，相關(guān)人員應(yīng)該利用物聯(lián)網(wǎng)運營管理系統(tǒng)建立公用的、開放的部品信息庫，對于部分裝配式建筑中的常規(guī)生產(chǎn)模型，可以直接加入數(shù)據(jù)庫中，將裝配式建筑BIM模型和數(shù)據(jù)庫相連接，生成BOM物料清單，為物料采購和物料存放場地管理提供依據(jù)支持。其次，在針對裝配式建筑建立二維編碼數(shù)據(jù)庫時，裝配式建筑工程的總承包單位、設(shè)計人員和預(yù)制加工廠必須通力合作，結(jié)合開放接口技術(shù)對各種建筑構(gòu)件和部品等開展二維編碼制作，建立統(tǒng)一標準的二維編碼數(shù)據(jù)庫，為后期預(yù)制生產(chǎn)和施工安裝提供可靠的技術(shù)服務(wù)，同時保障裝配式建筑中不同技術(shù)、不同性質(zhì)的構(gòu)件和部品能夠高度鏈接。

3.2 在裝配式建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)件設(shè)計出圖階段應(yīng)用

在裝配式建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)件設(shè)計出圖階段，相關(guān)人員應(yīng)該加強BIM、云計算以及三維可視化技術(shù)的應(yīng)用，力求對裝配式建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)件實現(xiàn)智能化、集成式的設(shè)計出圖管理。首先，在設(shè)計出圖階段應(yīng)用BIM技術(shù)時，設(shè)計人員必須擴大設(shè)計范圍，使用BIM技術(shù)對建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)備進行專業(yè)間的綜合設(shè)計，同時加強各環(huán)節(jié)的關(guān)聯(lián)設(shè)計，比如采用BIM技術(shù)對裝配式建筑規(guī)劃、單體、功能模塊、部品以及構(gòu)件實施關(guān)聯(lián)設(shè)計，促進裝配式建筑信息化集成設(shè)計出圖的雙向延伸。其次，在針對裝配式建筑超大模型開展設(shè)計出圖工作時，設(shè)計人員可以應(yīng)用云計算和三維可視化技術(shù)，采集建筑模型的各項數(shù)據(jù)信息，比如通過構(gòu)建GUID、采集位置信息、設(shè)置建筑通用構(gòu)件標簽的方式來提高裝配式建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)件設(shè)計圖紙參數(shù)信息的精準度，從而減少人工測量誤差，提高后續(xù)自動化構(gòu)件加工效率和水平[1]。

3.3 在裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)階段應(yīng)用

在裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)階段，相關(guān)人員可以開發(fā)利用信息化控制系統(tǒng)和微信化物聯(lián)監(jiān)控模塊的生產(chǎn)管理技術(shù)優(yōu)勢對預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)進行全程、實時監(jiān)控管理，一方面保障建筑預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)加工信息的可追溯性，另一方面也能及時發(fā)現(xiàn)構(gòu)件生產(chǎn)參數(shù)錯誤問題，從而避免施工裝配中構(gòu)件尺寸出現(xiàn)誤差的情況。首先，在裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件正式生產(chǎn)加工之前，設(shè)計人員和預(yù)制加工廠作業(yè)人員應(yīng)該充分溝通，復(fù)核建筑圖紙中各部品、構(gòu)件BIM模型族的尺寸、規(guī)格以及參數(shù)信息無誤。其次，把復(fù)核后的預(yù)制構(gòu)件BIM模型數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦S生產(chǎn)線，在信息化控制管理系統(tǒng)中設(shè)置個性化二維碼格式和生產(chǎn)預(yù)警規(guī)則，這樣建筑預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)一旦違反預(yù)警規(guī)則，信息化監(jiān)控管理系統(tǒng)就會自動發(fā)出警報，作業(yè)人員可以根據(jù)監(jiān)控管理系統(tǒng)生成的輔助解決方案，及時調(diào)整構(gòu)件生產(chǎn)數(shù)控程序設(shè)置，從而提升裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件生成加工的信息化和標準化水平。與此同時，在裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件投入生產(chǎn)加工階段，相關(guān)人員還可以采用BIM模型和二維碼相結(jié)合的監(jiān)控方式，通過物聯(lián)網(wǎng)運營管理平臺實時智能監(jiān)控預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)和BIM模型數(shù)據(jù)的匹配情況，真正實現(xiàn)對裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的智能化預(yù)警和微信化物聯(lián)監(jiān)控管理，切實增強預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量和工序的標準化[2]。

3.4 在裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件成品運輸環(huán)節(jié)應(yīng)用

在裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件成品運輸環(huán)節(jié)，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)加強信息化監(jiān)控設(shè)備和大數(shù)據(jù)資料信息統(tǒng)計管理技術(shù)的應(yīng)用。首先，裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件成品從生產(chǎn)線到施工現(xiàn)場的整個運輸過程都要應(yīng)用信息化監(jiān)控設(shè)備和技術(shù)進行嚴密監(jiān)管，將監(jiān)控影像資料實時上傳到物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲中心，一旦構(gòu)件成品運輸過程中發(fā)生碰撞和損傷，可以查閱監(jiān)控影像資料明確部品運輸損壞責(zé)任。其次，在建筑構(gòu)件成品運輸環(huán)節(jié)，相關(guān)人員還可以應(yīng)用大數(shù)據(jù)資料信息統(tǒng)計管理技術(shù)，生成預(yù)制構(gòu)件成品的出庫報表數(shù)據(jù)，比如在報表數(shù)據(jù)中體現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件成品的出庫量、提醒待出庫運輸量等，物聯(lián)網(wǎng)運營管理平臺也會根據(jù)報表數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，自動生成輔助性的運輸車輛調(diào)配決策方案，如果運輸人員和車輛沒有發(fā)生大的變動，相關(guān)人員可直接按平臺給出的車輛調(diào)度方案執(zhí)行構(gòu)件成品運輸工作，從而實現(xiàn)對裝配式建筑構(gòu)件成品運輸?shù)娜瘫O(jiān)控和車輛靈活調(diào)配。

3.5 在裝配式建筑施工安裝組織管理階段應(yīng)用

在裝配式建筑施工安裝組織管理階段，相關(guān)人員仍舊要加強BIM、無線射頻識別以及建筑項目大數(shù)據(jù)管理等技術(shù)的應(yīng)用。首先，在管理和取用施工現(xiàn)場各類建筑構(gòu)件和裝配材料時，相關(guān)人員可以應(yīng)用RFID無線射頻識別技術(shù)，自動讀取構(gòu)件和材料外包裝上的二維碼信息，提升現(xiàn)場構(gòu)件和材料的管控和取用效率。其次，在正式連接和安裝裝配式建筑各預(yù)制構(gòu)件之前，相關(guān)人員可以利用BIM技術(shù)對建筑構(gòu)件的裝配過程實施立體化模擬，防止建筑部品和構(gòu)件連接安裝錯誤，不僅有效規(guī)避施工作業(yè)事故，也能進一步加快建筑預(yù)制構(gòu)件的安裝作業(yè)進度。最后，在裝配式建筑施工安裝的組織管理工作中，相關(guān)人員還可以啟用項目大數(shù)據(jù)管理技術(shù)實施統(tǒng)計和生成項目剩余裝配工程量和各類構(gòu)建、材料庫存數(shù)據(jù)報表，這樣現(xiàn)場人員也可以對施工安裝進度、構(gòu)建材料進行靈活的調(diào)整和調(diào)配，從而確保裝配式建筑安裝作業(yè)高效、順利完工[3]。

3.6 在裝配式建筑工程后期運維管理階段應(yīng)用

在裝配式建筑工程后期運維管理階段，信息化手段的應(yīng)用空間也是非常大的，可以顯著提升裝配式建筑運維管理的便捷性和高效性。首先，在對裝配式建筑工程開展后期運維管理工作時，相關(guān)人員可以應(yīng)用數(shù)據(jù)鏈接技術(shù)將建筑供應(yīng)鏈平臺、ERP、OA辦公等不同軟件平臺進行無縫對接，這樣裝配式建筑產(chǎn)業(yè)鏈前后各環(huán)節(jié)、各平臺就能夠?qū)崿F(xiàn)信息互通和數(shù)據(jù)交換，最大程度簡化運維管理工作內(nèi)容。其次，在對裝配式建筑部品進行后期的維護或更換時，相關(guān)人員可以查詢BIM部品信息庫，直接在供應(yīng)鏈平臺下單，這樣裝配式建筑工程后期運維的數(shù)據(jù)連通和信息共享傳輸效率都可以大幅提高，實現(xiàn)信息化手段全生命周期的科學(xué)應(yīng)用。

4.總結(jié)

在裝配式建筑中應(yīng)用信息化手段，可以實現(xiàn)對裝配式建筑的全生命周期管理，提高建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的精細化設(shè)計水平，對建筑管理數(shù)據(jù)落實有效的源頭追溯和監(jiān)控。為此，相關(guān)人員應(yīng)該深化信息化手段在裝配式建筑中的應(yīng)用優(yōu)勢，加強在裝配式建筑工程開展前期準備階段、結(jié)構(gòu)和構(gòu)件設(shè)計出圖階段、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)階段、構(gòu)件成品運輸階段、施工安裝組織管理階段以及后期運維管理階段，應(yīng)用BIM、大數(shù)據(jù)、云計算、無線射頻識別等技術(shù)，從而加快裝配式建筑信息化、智能化、標準化發(fā)展進程。