工程總承包模式下裝配式建筑信息化發(fā)展研究

郭經(jīng)宇

(上海君道住宅工業(yè)有限公司 上海 200126)

建筑行業(yè)在不斷發(fā)展過程中逐漸暴漏露了傳統(tǒng)建筑業(yè)的相關(guān)問題，例如建筑施工的效率低下、資源分配不合理，導(dǎo)致資源浪費(fèi)和建筑原材料產(chǎn)生的污染等問題[1]。這一系列的問題都會(huì)導(dǎo)致施工成果的質(zhì)量下降。裝配式建筑信息化發(fā)展有利于精細(xì)化管理的發(fā)展，提升建筑施工的質(zhì)量。尤其是在工程總承包模式下，承包商和建筑企業(yè)分離的狀態(tài)下對(duì)管理的信息化更加依賴，信息化發(fā)展有利于推動(dòng)協(xié)同信息的建筑形式的發(fā)展。在傳統(tǒng)的裝配式建筑發(fā)展中，信息化管理發(fā)展可以有效推動(dòng)裝配式建筑質(zhì)量的上升，新型的管理模式是行業(yè)發(fā)展的前提[2]。傳統(tǒng)的裝配建筑的管理模式各部門之間的溝通并不充分，這會(huì)導(dǎo)致建筑施工各環(huán)節(jié)之間脫節(jié)。因此，該文在工程總承包模式的背景下對(duì)裝配式建筑信息化發(fā)展進(jìn)行研究，分析信息化技術(shù)的應(yīng)用效果。并分析在工程總承包模式下建筑信息化發(fā)展對(duì)建筑行業(yè)的促進(jìn)作用。

1 設(shè)計(jì)并行式項(xiàng)目信息化建筑流程

在傳統(tǒng)的信息管理方式中，施工管理中不同的項(xiàng)目管理中應(yīng)采取不同的管理方式，各地工作方法也各有不同。但可以在不同的管理方式中總結(jié)出管理的共性。將共性結(jié)合到一起，組合成一個(gè)適應(yīng)性較強(qiáng)的新的管理模式以滿足不同項(xiàng)目的不同需求。并行式項(xiàng)目在相同的施工背景下，項(xiàng)目的管理者對(duì)項(xiàng)目的控制力更強(qiáng)[3]。并行式項(xiàng)目模式成本的預(yù)測更加精確，項(xiàng)目前期就可以進(jìn)行成本控制且進(jìn)行工程價(jià)格的制定。與其他的項(xiàng)目信息化建筑流程相比，流程更加固定，因此步驟清晰明了，方便整個(gè)項(xiàng)目部的人對(duì)其進(jìn)行了解。清晰的流程會(huì)讓組織架構(gòu)下的權(quán)責(zé)更加分明。項(xiàng)目資金的分配也更加公開透明，而在管理信息的修改上也變得更加便捷，數(shù)據(jù)修改上傳后所有的變更信息都能同步實(shí)現(xiàn)傳輸。而傳統(tǒng)的管理模式的信息傳輸速度較慢，信息管理的效率低下，且在項(xiàng)目設(shè)計(jì)上設(shè)計(jì)人員和施工方之間的溝通不充分，信息差的存在容易造成項(xiàng)目設(shè)計(jì)的披露[4]。

裝配式建筑在施工順序上打破了傳統(tǒng)建筑模式的局限，裝配式建筑項(xiàng)目可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)構(gòu)件的生產(chǎn)和使用，縮短項(xiàng)目工期，在效率的發(fā)展上更加符合現(xiàn)代化的建筑行業(yè)發(fā)展需求，并行式項(xiàng)目信息化建筑流程主要如下。

第一步，制定符合項(xiàng)目實(shí)際情況的裝配建筑信息化模型深度標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)待建的多個(gè)裝配式建筑進(jìn)行統(tǒng)籌管理，從方案階段實(shí)現(xiàn)便對(duì)裝配式建筑的經(jīng)濟(jì)性比選，有效控制項(xiàng)目成本；在深化設(shè)計(jì)過程中，通過對(duì)預(yù)制構(gòu)件種類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，合理歸并近似尺寸的構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)部分模具多項(xiàng)目共用，有效減少構(gòu)件開模成本。利用碰撞檢查和施工步驟模擬，最大限度地避免后續(xù)施工中的錯(cuò)漏碰缺問題，并規(guī)避已出現(xiàn)的問題在后開工的項(xiàng)目中再次出現(xiàn)。預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)部門也可依照模型反映的信息提前優(yōu)化生產(chǎn)、運(yùn)輸和安裝環(huán)節(jié)。

第二步，進(jìn)行材料的采購，預(yù)制構(gòu)件也需要進(jìn)購生產(chǎn)原料，材料的選擇是生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)[5]。生產(chǎn)材料的質(zhì)量和后續(xù)的連接的工藝、構(gòu)件的吊裝等工序的施工質(zhì)量息息相關(guān)，關(guān)系到構(gòu)件尺寸的精密程度和建筑的整體施工質(zhì)量，且比傳統(tǒng)的生產(chǎn)流程相比，工序更加緊湊，生產(chǎn)時(shí)間大大縮短。因此，一定要對(duì)生產(chǎn)廠商的信息也要進(jìn)行信息化管理，合格的材料生產(chǎn)廠商是項(xiàng)目順利進(jìn)行的有效保障。在預(yù)制構(gòu)件的建筑中，構(gòu)件的打造是成本預(yù)算的大頭，因此在項(xiàng)目的施工階段也應(yīng)該對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)實(shí)施謹(jǐn)慎對(duì)待，在材料的采購方面也嚴(yán)格進(jìn)行信息化管理。

第三步，材料的購買結(jié)束后正式進(jìn)入構(gòu)件的生產(chǎn)階段，開始預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)工作前需要對(duì)項(xiàng)目的需求進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，更加全面的數(shù)據(jù)分析是減少生產(chǎn)誤差的前提，項(xiàng)目的施工方對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)后就可以采用并行生產(chǎn)的方式進(jìn)行生產(chǎn)。提前將項(xiàng)目吊裝所需的部分預(yù)制構(gòu)件在施工準(zhǔn)備階段完成，為后續(xù)的復(fù)雜工序節(jié)省出大量的時(shí)間，提升施工的效率。預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)應(yīng)排在非裝配式部分澆筑工序的前面，結(jié)合混凝土的一般特性進(jìn)行生產(chǎn)[6]。混凝土的現(xiàn)場澆筑速度往往比不上構(gòu)件的組裝速度的，因此，信息化管理可以發(fā)揮生產(chǎn)的前置性優(yōu)勢。

2 基于BIM平臺(tái)進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件建模信息管理

對(duì)于熟悉傳統(tǒng)建筑施工工藝的管理人員來說，會(huì)直接將現(xiàn)澆工藝的管理方式應(yīng)用到裝配式建筑當(dāng)中。預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)制造完成后直接進(jìn)行現(xiàn)場拼接，一旦構(gòu)件在制造的過程中精度不夠，進(jìn)行建筑施工時(shí)很有可能會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)場吊裝時(shí)搭建結(jié)果和設(shè)計(jì)圖紙不符的情況，采用BIM平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的管理和圖紙的設(shè)計(jì)有利于提升數(shù)據(jù)的精度，裝配式建筑對(duì)鋼筋精度的要求更高，且預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)需要經(jīng)由套筒灌漿連接，鋼筋的位置和規(guī)格十分重要[7-8]。通常情況下鋼筋和鋼筋之間的連接采用鋼筋套筒，鋼筋套筒的接口直徑應(yīng)為鋼筋直徑的2倍，而對(duì)于構(gòu)件的連接部分要求精度在±3 mm，尤其是鋼管和套筒之間連接這種會(huì)影響牢固性的構(gòu)件，連接部分要求精度在±2 mm。單體構(gòu)架精度要求越高對(duì)于裝配式建筑來說穩(wěn)固性越好。BIM平臺(tái)可以在構(gòu)件建造時(shí)對(duì)誤差進(jìn)行控制，且按照精度要求對(duì)生產(chǎn)后的構(gòu)件進(jìn)行誤差檢驗(yàn)。

隨著混凝土建筑施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的推出，裝配式建筑將會(huì)按照新的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)開始不斷深化。BIM 平臺(tái)的融入讓設(shè)計(jì)階段的數(shù)據(jù)都被保留了下來，因此，工作流程有據(jù)可查。預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)與其他公司的交流變多了，完整的溝通過程的融入有利于加強(qiáng)合作的科學(xué)性，采用合適的生產(chǎn)工藝進(jìn)行構(gòu)件的拆解和組合，BIM平臺(tái)有利于交互工作模式的形成。

3 基于信息化發(fā)展要求優(yōu)化構(gòu)件生產(chǎn)調(diào)度

裝配式建筑的構(gòu)件在制造完成后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進(jìn)行吊裝和連接，工序和現(xiàn)澆建筑完全不同。裝配式拆分設(shè)計(jì)決定了構(gòu)件的類型和在建筑中所處的位置，因此設(shè)計(jì)圖紙和實(shí)際建筑效果保持一致，且對(duì)裝配式建筑來說非常重要。優(yōu)化構(gòu)件生產(chǎn)調(diào)度可以有效地解決這個(gè)問題，裝配式建筑需要進(jìn)行運(yùn)輸和吊裝才能在設(shè)計(jì)中發(fā)揮預(yù)制構(gòu)件的功能，在施工現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的功能應(yīng)用。根據(jù)裝配式建筑的特征，預(yù)制混凝土構(gòu)件的建筑結(jié)構(gòu)可分為框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)，兩種建筑結(jié)構(gòu)都是住宅建筑的主要生產(chǎn)方式。從施工方的角度來看，優(yōu)化構(gòu)件生產(chǎn)調(diào)度后，項(xiàng)目建設(shè)過程中施工方的用人成本和管理成本將會(huì)下降，且裝配式建筑技術(shù)要求對(duì)現(xiàn)場信息的了解更加迅速?，F(xiàn)場作業(yè)的環(huán)節(jié)越少，越有利于施工環(huán)境的提升。信息化管理技術(shù)對(duì)投資預(yù)算等問題預(yù)估越來越準(zhǔn)確，因此也大量減少了施工方墊資問題。

優(yōu)化構(gòu)件生產(chǎn)調(diào)度，合理安排調(diào)度方式有利于在實(shí)際的預(yù)拼裝模擬中避免出現(xiàn)拼接事故，在BIM 軟件中進(jìn)行模擬后再實(shí)施現(xiàn)場拼接可以提早確定構(gòu)件的安裝次序，有效地避免后期的返工現(xiàn)象，優(yōu)化構(gòu)件生產(chǎn)調(diào)度也包含運(yùn)輸調(diào)度對(duì)運(yùn)輸時(shí)間的優(yōu)化，即保證提取運(yùn)送到現(xiàn)場的預(yù)制構(gòu)件是施工當(dāng)天所能應(yīng)用上的，又不會(huì)因過于提前運(yùn)輸，導(dǎo)致構(gòu)件在現(xiàn)場大量堆積，使吊裝工作效率大大提升。

4 實(shí)例分析

為了驗(yàn)證該文設(shè)計(jì)的工程總承包模式下裝配式建筑信息化發(fā)展方式的實(shí)用性，故將該文設(shè)計(jì)的建筑信息化發(fā)展方法應(yīng)用到工程實(shí)例當(dāng)中，并通過觀察實(shí)例效果驗(yàn)證該文設(shè)計(jì)的方法在應(yīng)用前后的差距，從而證明該方法的實(shí)用性。

4.1 項(xiàng)目概況

某城市某公司是建筑裝配構(gòu)件的生產(chǎn)+施工企業(yè)，該企業(yè)目前的生產(chǎn)效率較低，公司內(nèi)部的生產(chǎn)信息的流通也采取傳統(tǒng)的傳輸方式。但該企業(yè)擁有豐富的構(gòu)件生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，且整個(gè)公司的生產(chǎn)規(guī)模較大，可以進(jìn)行不同的構(gòu)件的同時(shí)加工，其外掛墻板生產(chǎn)能力尤其凸出。在裝配式建筑建造過程中能夠有效地提高建筑施工效率，并且可以大大縮短傳統(tǒng)建筑模式中外立面找平、抹灰、干掛石材龍骨鋪設(shè)等工序的時(shí)間，顯著縮短施工工期。在節(jié)省時(shí)間的同時(shí)也展現(xiàn)了裝配式建筑的優(yōu)越性。

但該公司的信息化管理存在一定的缺陷，因想打造個(gè)性化的設(shè)計(jì)，在裝配構(gòu)件的設(shè)計(jì)過程中，過于注重設(shè)計(jì)的個(gè)性化程度，導(dǎo)致構(gòu)件的重復(fù)利用率很低，大部分定制的構(gòu)件和通用的構(gòu)件之間的尺寸差距很大，且定制構(gòu)件的數(shù)量很多，造成一定的浪費(fèi)。且在進(jìn)行數(shù)量和信息統(tǒng)計(jì)的時(shí)候采用的是紙質(zhì)記錄的方式，物料清單的填寫需要大量的技術(shù)人員。因此，計(jì)算和匯總占用了項(xiàng)目大部分的時(shí)間。由于該公司的施工能力已經(jīng)非常成熟，因此時(shí)常會(huì)出現(xiàn)工程施工的進(jìn)程很快，但統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)很慢的現(xiàn)象，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的進(jìn)度和施工的進(jìn)度不匹配。信息無法及時(shí)更新，造成數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或數(shù)據(jù)丟失等一系列問題，后續(xù)的結(jié)算和維護(hù)等問題都容易出現(xiàn)差錯(cuò)。

4.2 應(yīng)用過程和結(jié)果

針對(duì)以上問題，對(duì)該公司的施工數(shù)據(jù)信息等進(jìn)行系統(tǒng)化的信息管理，根據(jù)實(shí)際的情況選擇合適的信息現(xiàn)代化系統(tǒng)，將企業(yè)的傳統(tǒng)信息管理模式轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代化管理模式。鑒于該公司部分人員年紀(jì)較大且員工數(shù)量多，出現(xiàn)了對(duì)信息化管理不適應(yīng)現(xiàn)象，因此我們使用模塊化的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，讓一線員工的操作變得簡單易上手。并將相應(yīng)的信息處理步驟進(jìn)行簡化。圖1是系統(tǒng)模型的應(yīng)用信息化管理模式。

圖1 應(yīng)用信息化管理模式示意圖

智慧管理平臺(tái)采用先進(jìn)的BM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、云存儲(chǔ)等前沿技術(shù)，為企業(yè)構(gòu)建數(shù)字化、信息化的智慧工地，解決項(xiàng)目中的安全、質(zhì)量、綠色施工管理難題。智慧工地云平臺(tái)系統(tǒng)主要功能有組織及用戶管理功能，工程信息維護(hù)功能，包含項(xiàng)目總覽功能、項(xiàng)目生產(chǎn)功能、項(xiàng)目安全功能、手機(jī)接收預(yù)警、監(jiān)控等功能；此外還包括智慧工地中各類工程管理系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等相關(guān)子系統(tǒng)集中展示。

以上實(shí)踐證明在此模式下施工過程中可以顯著減少文件匯總和編輯的工作量，還便于管理人員查看近期的施工成果，具體如圖2所示。

圖2 成果展示圖

通過該管理模式實(shí)現(xiàn)施工技術(shù)的統(tǒng)一化管理，提升了該企業(yè)的生產(chǎn)效率。信息整理的相應(yīng)的應(yīng)用結(jié)果如表1所示。

表1 應(yīng)用結(jié)果

通過對(duì)比得知，應(yīng)用該文設(shè)計(jì)的方法后，信息管理所用的時(shí)間大大縮短。

5 結(jié)語

該文在工程總承包模式的背景下對(duì)裝配式建筑信息化發(fā)展進(jìn)行了相關(guān)分析，將傳統(tǒng)的建筑施工管理和信息化發(fā)展有效地結(jié)合起來，從而促進(jìn)了新技術(shù)進(jìn)步和傳統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展。該文基于現(xiàn)代化發(fā)展的要求對(duì)裝配式建筑的信息化管理模式進(jìn)行了優(yōu)化，使項(xiàng)目中的資源分配更加的科學(xué)，并從構(gòu)件生產(chǎn)、招標(biāo)采購等方面進(jìn)行了技術(shù)的創(chuàng)新，促進(jìn)了并行式信息化管理模式的發(fā)展。