基于BIM 和RFID 技術(shù)的裝配式建筑施工過程管理

王德華

（海南馨業(yè)建設(shè)集團(tuán)有限公司，海南 海口 570100）

0 引言

裝配式建筑是一種新型建筑模式， 是指把傳統(tǒng)建造方式中的大量現(xiàn)場作業(yè)工作轉(zhuǎn)移到工廠進(jìn)行，在工廠加工制作好建筑用構(gòu)件和配件，而后運(yùn)輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場， 通過可靠的連接方式在現(xiàn)場裝配安裝而成的建筑。

裝配式建筑由于與一般建筑的不同， 在施工管理過程中也有著諸多需要注意的要點(diǎn)。 自設(shè)計(jì)階段開始，裝配式就需要進(jìn)行專項(xiàng)深化，將傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)拆解為裝配式的形式， 同時(shí)確定各個(gè)構(gòu)件的尺寸、拆解后的連接方式等內(nèi)容，此外還需根據(jù)具體需求進(jìn)行模板設(shè)計(jì)。 裝配式構(gòu)件的管理及安裝工作也具有一定難度， 因其尺寸大、 質(zhì)量要求高，而各個(gè)構(gòu)件之間又具有相似性，如何確定各個(gè)構(gòu)件的施工次序并保障現(xiàn)場材料存放合理均是在裝配式建筑實(shí)際應(yīng)用過程中的難點(diǎn)問題。 在此背景之下， 將新技術(shù)應(yīng)用到裝配式建筑的施工過程管理中來解決問題是必要的。

1 BIM 技術(shù)及RFID 技術(shù)簡介

BIM 即建筑信息模型技術(shù)， 是一種將建筑信息轉(zhuǎn)化為三維模型來開展各項(xiàng)管理工作的技術(shù)，主要原理為應(yīng)用建筑信息、相關(guān)模型結(jié)構(gòu)技術(shù)，根據(jù)裝配式建筑工程信息、數(shù)據(jù)構(gòu)建科學(xué)模型，對相關(guān)操作信息數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析[1]。 這種技術(shù)顯著的優(yōu)勢就是直觀具體，將傳統(tǒng)施工過程中的平面圖紙和設(shè)計(jì)方案整合到信息模型平臺(tái)當(dāng)中，通過計(jì)算機(jī)軟件的輔助開展各項(xiàng)施工管理工作。

RFID 技術(shù)屬于無線射頻信息識(shí)別技術(shù)， 能結(jié)合無線電波即時(shí)通訊，借助機(jī)械設(shè)備的作用自動(dòng)識(shí)別無線電波。 應(yīng)用RFID 技術(shù)即等同于賦予每個(gè)物品一個(gè)電子標(biāo)簽， 在信息標(biāo)簽中存儲(chǔ)所需要的信息，通過專用設(shè)備可直接讀取存儲(chǔ)信息。

2 BIM 技術(shù)的裝配式建筑施工過程應(yīng)用

2.1 裝配式專項(xiàng)深化設(shè)計(jì)

為了保障裝配式建筑施工的順利開展，對于裝配式建筑需要進(jìn)行專項(xiàng)深化，包括結(jié)構(gòu)拆分、結(jié)構(gòu)尺寸確定、模板設(shè)計(jì)等工作。 必須明確的是裝配式建筑拆分并不是簡單地將完整結(jié)構(gòu)分成幾個(gè)部分，要考慮結(jié)構(gòu)被分割之后其性能變化情況，以及分割位置的連接情況及銜接辦法；此外還需明確結(jié)構(gòu)被分割之后是否會(huì)影響整體性能的穩(wěn)定，是否需要通過增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形式來保障整體性能穩(wěn)定。

應(yīng)用BIM 技術(shù)能夠保障裝配式建筑在深化過程中高質(zhì)量開展，BIM 技術(shù)所形成的建筑模型，在開展設(shè)計(jì)工作的過程中更加直觀。首先能夠通過三維模型直接了解需要拆分的結(jié)構(gòu)，其次還能夠做到實(shí)施結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計(jì)算來確定拆分方案的可行性與合理性。 在拆分過程中也可直接對尺寸進(jìn)行分割，能夠確保尺寸的合理。

在進(jìn)行模板設(shè)計(jì)的過程中， 也可應(yīng)用BIM 技術(shù)進(jìn)行輔助。再確定了所有的工程構(gòu)件形狀及尺寸之后，即可在BIM 技術(shù)的保障下，從三維的角度進(jìn)行直觀模板設(shè)計(jì)， 相比于傳統(tǒng)的計(jì)算式設(shè)計(jì)方案，能夠更直觀便捷的完成模板設(shè)計(jì)工作，同時(shí)確保模板的可實(shí)用性。

2.2 施工技術(shù)交底

BIM 技術(shù)能夠從三維模型的角度對工程實(shí)際施工內(nèi)容進(jìn)行拆解，且所應(yīng)用的三維模型與即將開展的施工工程是完全一致的， 真正做到所見所得。尤其在當(dāng)下建筑行業(yè)當(dāng)中，不同項(xiàng)目的裝配式具體應(yīng)用流程與工藝標(biāo)準(zhǔn)均有著細(xì)微差異性。應(yīng)用該三維模型進(jìn)行施工技術(shù)的交底工作，能夠使勞務(wù)工人直觀清楚地明確自身施工內(nèi)容及施工流程，同時(shí)對于工藝標(biāo)準(zhǔn)和操作要求，也能夠通過三維模型與信息平臺(tái)的共同保障交代清楚，避免因施工工人自身經(jīng)驗(yàn)及理解問題所帶來的技術(shù)偏差。

2.3 施工進(jìn)度管理與資源統(tǒng)籌

相比于一般建筑形式而言，裝配式建筑在開展過程中進(jìn)度管理尤為重要，且難度較大。 混凝土構(gòu)件需提前在預(yù)制廠完成，整個(gè)工程應(yīng)用的構(gòu)件數(shù)量多、形狀尺寸各異，這就給預(yù)制廠的預(yù)制工作帶來一定困擾。 同時(shí)需要明確的是，混凝土構(gòu)件在預(yù)制完成之后需經(jīng)過養(yǎng)護(hù)流程才能達(dá)到最終強(qiáng)度，而后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場進(jìn)行安裝使用。為了保障整個(gè)工程的構(gòu)件安裝及時(shí)性，就需要提前進(jìn)行構(gòu)件排產(chǎn)與養(yǎng)護(hù)作業(yè)，但又由于預(yù)制場地及產(chǎn)能有限，明確各個(gè)構(gòu)件的預(yù)制順序是很有必要的。

通過BIM 技術(shù)， 能夠?qū)ΜF(xiàn)場的施工進(jìn)度進(jìn)行管理。 將建筑三維信息模型輸入到信息平臺(tái)當(dāng)中，并通過自動(dòng)數(shù)據(jù)采集或手動(dòng)輸入的形式使信息平臺(tái)中的工程進(jìn)度與實(shí)際施工進(jìn)度一致。再通過三維模型的指引，即可知悉后續(xù)工序所需要的構(gòu)件種類及數(shù)量，結(jié)合構(gòu)件的生產(chǎn)養(yǎng)護(hù)及運(yùn)輸周期，即能夠與預(yù)制廠商提前溝通進(jìn)行排產(chǎn)。

BIM 技術(shù)在進(jìn)度管理的引入解決了預(yù)制廠商產(chǎn)能壓力大的問題，在產(chǎn)能有限的條件下，也能夠確?，F(xiàn)場構(gòu)件供應(yīng)井然有序，減少構(gòu)件存儲(chǔ)所帶來的倉儲(chǔ)成本及質(zhì)量折損風(fēng)險(xiǎn)。在確保不壓貨不囤貨的同時(shí)，能夠保障現(xiàn)場材料供應(yīng)及時(shí)，能夠直接體現(xiàn)裝配式建筑效率高的特點(diǎn)。

3 RFID 技術(shù)的裝配式建筑施工過程應(yīng)用

3.1 構(gòu)件預(yù)制階段的數(shù)據(jù)核對

對預(yù)制廠而言，構(gòu)件預(yù)制工作內(nèi)容多難度大，就單一工程項(xiàng)目而言， 其各個(gè)位置的構(gòu)件形狀尺寸等均不相同，批量預(yù)制構(gòu)件極易出現(xiàn)混淆和錯(cuò)誤，若構(gòu)件預(yù)制廠商同時(shí)為多個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行供貨， 則該過程更易出現(xiàn)混亂的問題。RFID 技術(shù)應(yīng)用就能很好地規(guī)避這種問題，信息寫入信息標(biāo)簽，在預(yù)制階段通過信息標(biāo)簽內(nèi)數(shù)據(jù)的讀取即可知悉構(gòu)件詳細(xì)情況。

3.2 構(gòu)件運(yùn)輸與驗(yàn)收進(jìn)場

構(gòu)件預(yù)制完成且驗(yàn)收合格后即可進(jìn)行運(yùn)輸。對于構(gòu)件的生產(chǎn)商而言，一般會(huì)同時(shí)供給多個(gè)工程項(xiàng)目， 而各個(gè)工程項(xiàng)目的構(gòu)件外觀類似尺寸近似，但因其細(xì)節(jié)問題是不能夠混用的，同時(shí)不同工程中的裝配式構(gòu)件也會(huì)有性能和標(biāo)準(zhǔn)的不同。通過在構(gòu)件預(yù)制階段植入的RFID 標(biāo)簽，即可將構(gòu)件的生產(chǎn)需求直接輸入到信息標(biāo)簽之中，這樣在進(jìn)行構(gòu)件運(yùn)輸?shù)倪^程中，就能夠通過再次檢驗(yàn)的形式來明確運(yùn)輸目的地與目標(biāo)構(gòu)件是否是一致的。

對于施工方而言，進(jìn)行構(gòu)件的進(jìn)場驗(yàn)收，同樣可應(yīng)用RFID 技術(shù)確保驗(yàn)收工作的全面執(zhí)行。在現(xiàn)場驗(yàn)收過程中，由于驗(yàn)收手段有限，僅能對構(gòu)件的尺寸形狀外觀是否完整等指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)收， 若存在外觀相似尺寸相同但性能不同的構(gòu)件， 即使運(yùn)輸錯(cuò)誤在驗(yàn)收時(shí)也很難察覺。 在應(yīng)用RFID 技術(shù)之后，將構(gòu)件的前期數(shù)據(jù)和所屬項(xiàng)目寫入到信息標(biāo)簽當(dāng)中， 驗(yàn)收時(shí)只需直接掃描標(biāo)簽，即可明確該構(gòu)件是否屬于本項(xiàng)目。

3.3 構(gòu)件尺寸及孔位信息

當(dāng)前裝配式構(gòu)件尺寸相似難以避免地出現(xiàn)類似構(gòu)建詳細(xì)尺寸無法分辨的問題，大部分工程中即使構(gòu)件的尺寸相似，其預(yù)留的卡槽和鋼筋對位孔洞也可能存在不同，若此時(shí)進(jìn)行盲目混用對工程質(zhì)量將會(huì)造成巨大影響。

在裝配式構(gòu)件的信息標(biāo)簽中可體現(xiàn)出尺寸及孔位信息，以自身數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或構(gòu)建信息平臺(tái)的形式，在掃描標(biāo)簽之后即能夠知悉該構(gòu)件的具體尺寸和孔位情況， 以便于技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際施工需要進(jìn)行構(gòu)件的選擇。 這樣能夠避免傳統(tǒng)模式下將構(gòu)件吊裝檢查之后，才能知悉具體孔洞位置的問題，確保所有構(gòu)件均安裝在正確位置，減少不必要的返工發(fā)生。

3.4 構(gòu)件安裝次序確定

裝配式混凝土構(gòu)件是具有嚴(yán)格的施工順序要求的。 在傳統(tǒng)形式下，該工作主要由技術(shù)人員來通過自身經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)能力完成，整個(gè)過程效率低且準(zhǔn)確率難以保障。 即使出現(xiàn)了安裝次序的問題，通常也是在后續(xù)施工中才得以察覺，從而使整個(gè)問題的處理成本提高。

應(yīng)用RFID 技術(shù)，將裝配式構(gòu)件的具體施工次序?qū)懭胄畔?biāo)簽當(dāng)中， 施工前對信息標(biāo)簽進(jìn)行檢驗(yàn)，即可明確施工順序是否正確。

此外還可通過RFID 技術(shù)與管理平臺(tái)相配合，來實(shí)現(xiàn)對構(gòu)件安裝順序的精準(zhǔn)管理。可設(shè)定一個(gè)規(guī)則，所有構(gòu)件在安裝之前必須進(jìn)行信息錄入，同時(shí)錄入信息的順序就是構(gòu)件的使用順序。可與倉儲(chǔ)及運(yùn)輸方向協(xié)調(diào)配合的形式，明確每次吊裝安裝的構(gòu)件為下一次序的構(gòu)件，若通過掃描發(fā)現(xiàn)使用的構(gòu)件與預(yù)設(shè)次序不一致，則會(huì)通過信息提示或警報(bào)的方式來明確施工錯(cuò)誤問題。這樣能夠做到應(yīng)用次序正確性的提前知悉。

3.5 構(gòu)件現(xiàn)場存放情況

混凝土構(gòu)件在到場之后可能不會(huì)第一時(shí)間被應(yīng)用到工程當(dāng)中， 難以避免的會(huì)在現(xiàn)場進(jìn)行存放。與外觀相似尺寸相同的構(gòu)件很難區(qū)分其先后到場順序，而明確先后到場順序，將對于構(gòu)件使用而言有著積極作用。 主要思路就是減少構(gòu)件的后場時(shí)間，到場后及時(shí)使用，這樣能夠保證構(gòu)件存放風(fēng)險(xiǎn)降到最低，防止在整個(gè)過程中出現(xiàn)質(zhì)量不穩(wěn)定的因素。 通過RFID 信息標(biāo)簽技術(shù)即能夠明確各個(gè)構(gòu)件的到場時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)先到先用后到后用的目的。

此外在進(jìn)行材料存放的過程中，裝配式混凝土構(gòu)件大多尺寸較大移動(dòng)困難，在現(xiàn)場也會(huì)有多個(gè)位置供構(gòu)件存放。將各個(gè)構(gòu)件存放至距施工位置最近的庫房能夠減少未來構(gòu)件運(yùn)輸所消耗的成本，避免質(zhì)量受到影響。 而在構(gòu)件進(jìn)場之后，通過人工的方式來辨別各個(gè)構(gòu)件所屬位置并進(jìn)行分類是較為困難的，RFID 技術(shù)的應(yīng)用能夠使該工作變得簡單，到場后通過掃描信息標(biāo)簽即可知悉該構(gòu)件對應(yīng)的施工位置， 或直接將現(xiàn)場的倉庫信息寫入掃描后，即可自動(dòng)分配存儲(chǔ)倉庫。

由于構(gòu)件尺寸大，且具有施工順序，在進(jìn)行構(gòu)件存放的過程中， 也需按照施工順序進(jìn)行存放，確保先使用的構(gòu)件在上層、外側(cè)等方便拿取運(yùn)輸?shù)奈恢?，減少不必要的材料倒運(yùn)。RFID 技術(shù)的應(yīng)用也使得該設(shè)想得以實(shí)現(xiàn)，對于批量到場的構(gòu)件，通過掃描信息標(biāo)簽的形式來知悉其施工次序，并按照該次序進(jìn)行構(gòu)件的倉儲(chǔ)。

3.6 構(gòu)件安裝后質(zhì)量驗(yàn)收

RFID 技術(shù)能夠在構(gòu)件安裝后起到驗(yàn)收的作用。裝配式混凝土各個(gè)構(gòu)件外觀相似，尺寸相近，構(gòu)件是否安裝到了正確的位置以及構(gòu)件自身的質(zhì)量情況對工程質(zhì)量的影響是極為明顯的。 通過RFID信息標(biāo)簽，能夠在構(gòu)件安裝之后來驗(yàn)證該構(gòu)件的質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)。 通過讀取信息標(biāo)簽的編碼，即可知悉該構(gòu)件的生產(chǎn)運(yùn)輸流程以及質(zhì)量情況，同時(shí)也可提前錄入該構(gòu)件正確的安裝位這樣就能夠構(gòu)件施工完成之后，通過讀取信息的形式來明確該構(gòu)件自身質(zhì)量是否合格，以及是否安裝在了正確的位置。

此外在質(zhì)量驗(yàn)收的過程中，也可提前對各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行編碼及其位置關(guān)系確定，然后在某一階段施工完成之后，通過連續(xù)讀取的方式就能夠知悉整個(gè)片區(qū)內(nèi)的構(gòu)件銜接是否準(zhǔn)確。同時(shí)對可讀寫的信息標(biāo)簽或信息化平臺(tái)管理的形式，也可在驗(yàn)收之后加以標(biāo)記，將驗(yàn)收情況及驗(yàn)收人等必要信息寫入信息標(biāo)簽當(dāng)中， 這樣在進(jìn)行后續(xù)質(zhì)量管控及驗(yàn)收過程中，即可知悉該構(gòu)件的質(zhì)量情況，也能用于管理人員工作檢驗(yàn)。

4 結(jié)語

裝配式具有多種明顯一定優(yōu)勢，但其應(yīng)用過程的多種特殊需求也在一定程度上限制了裝配式技術(shù)的發(fā)展。 BIM 技術(shù)和RFID 技術(shù)所具有的優(yōu)勢能夠?yàn)檠b配式建筑的效率性與準(zhǔn)確性提供解決方案。