基于BIM和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在裝配式建筑物料調(diào)度優(yōu)化問題研究

文/唐佳

近年來，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)趨勢(shì)已經(jīng)勢(shì)不可擋。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有著重大影響的建筑業(yè)，物料調(diào)度過程中卻存在著嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，面對(duì)大數(shù)據(jù)背景下的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的沖擊，以及國(guó)家對(duì)建筑行業(yè)質(zhì)量、安全、環(huán)保管控的要求的進(jìn)一步提高，建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型成了迫在眉睫，在此背景下，裝配式建筑由于其高效率、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)在我國(guó)得以大力發(fā)展。BIM技術(shù)作為建筑行業(yè)的最先進(jìn)技術(shù)之一，物聯(lián)網(wǎng)作為BIM技術(shù)得以實(shí)施的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)下，構(gòu)建一個(gè)集成式應(yīng)用平臺(tái)，提高建筑物流中的物流效率，增加可實(shí)施性。

1.研究背景。

在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有著重大影響的建筑業(yè)，其發(fā)展已經(jīng)步入成熟，但卻存在著嚴(yán)重的資源浪費(fèi)情況，在數(shù)字經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的當(dāng)下，由于人工材料費(fèi)用的上漲，以及國(guó)家對(duì)建筑行業(yè)質(zhì)量、安全、環(huán)保的管控要求進(jìn)一步提高，建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型成了迫在眉睫。裝配欸式建筑作為新興的建筑施工模式，模擬工廠生產(chǎn)線批量流水生產(chǎn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件，通過交通配送進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)裝配施工，成為建筑行業(yè)的新型組合。近年來，國(guó)家、地方政府大力推動(dòng)裝配式建筑的發(fā)展，裝配式建筑的面積逐年增加，但實(shí)際上裝配式構(gòu)件生產(chǎn)資源短缺，技術(shù)尚待完善，成熟單位少，成本偏高，導(dǎo)致裝配式建筑比傳統(tǒng)建筑成本高，裝配式建筑的成本結(jié)構(gòu)有待進(jìn)一步優(yōu)化。其施工流程包括建筑設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)、材料配送、構(gòu)件運(yùn)輸、設(shè)備準(zhǔn)備、構(gòu)件生產(chǎn)、成型、構(gòu)件運(yùn)輸、吊裝施工，其中部分費(fèi)用可控，因此如何降低大型預(yù)制裝配式構(gòu)件的物流配送成本成為各建筑單位需要迫切解決的問題。

2.相關(guān)概念。

（1）BIM技術(shù)。BIM（Building Information Modeling）在國(guó)內(nèi)比較通用的翻譯為“建筑信息模型”。作為一種新興的建筑設(shè)計(jì)方法，BIM被譽(yù)CAD之后的第二次設(shè)計(jì)革命。BIM構(gòu)建了一個(gè)多維度的建筑模型，從原有的三維增加了時(shí)間維度，貫穿了項(xiàng)目的全周期，整個(gè)過程可視化，相對(duì)傳統(tǒng)建筑模式，具有更好的協(xié)調(diào)性，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和信息化的有效手段。通過結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)，優(yōu)化項(xiàng)目進(jìn)程，合理安排材料的進(jìn)出場(chǎng)，防止材料大量堆積或者物資進(jìn)場(chǎng)延宕，造成不必要的是建安成本，通過管控使得建筑物流過程中的材料損耗盡量達(dá)到最小值，有效把控建筑物流成本，提升建筑管理水平。（2）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)是近些年新興的一項(xiàng)技術(shù)，通過射頻識(shí)別等信息，將物品信息上傳到網(wǎng)絡(luò)層，實(shí)現(xiàn)物品的智能化識(shí)別和管理，簡(jiǎn)而言之，就是各類傳感器和互聯(lián)網(wǎng)相互銜接的一個(gè)技術(shù)。主要由運(yùn)營(yíng)支撐層、網(wǎng)絡(luò)感知層和應(yīng)用管理層組成。在建筑物流中，在材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)，通過射頻識(shí)別技術(shù)，將物資信息上傳到網(wǎng)絡(luò)層，與BIM構(gòu)建的項(xiàng)目進(jìn)度安排相結(jié)合，對(duì)后期的物資調(diào)度進(jìn)行實(shí)時(shí)的安排和管控，降低物流成本。目前，我國(guó)建筑物流的信息化管理還很欠缺，因此構(gòu)建一個(gè)BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的集成式應(yīng)用平臺(tái)是必要的。（3）裝配式建筑。裝配式建筑是指將在工廠加工好的材料構(gòu)建運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，通過拼接等方式在現(xiàn)場(chǎng)的裝配安裝而成的建筑方式。裝配式建筑更加高效和節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)。作為現(xiàn)代化生產(chǎn)方式的代表，具有標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、智能化的特點(diǎn)。在裝配式建筑的項(xiàng)目建設(shè)全周期過程中，裝配式構(gòu)件及建筑物料需求計(jì)劃的準(zhǔn)確性和交通運(yùn)輸?shù)臅r(shí)效性直接影響著工程進(jìn)度和生產(chǎn)成本，BIM技術(shù)能夠使得整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)程可視化，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)跟蹤和把控物料的調(diào)度進(jìn)程，構(gòu)建一個(gè)集成應(yīng)用平臺(tái)，最大的降低物料配送過程中對(duì)施工進(jìn)度和資金的影響，制定符合施工工序的最優(yōu)物料配送策略，提高生產(chǎn)效率和運(yùn)作效率，為施工企業(yè)決策提供指導(dǎo)。

3.集成式應(yīng)用平臺(tái)對(duì)裝配式建筑物流的應(yīng)用價(jià)值。

采用BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建一個(gè)集成式應(yīng)用平臺(tái)，建立以物流信息為核心的管理體系，對(duì)整個(gè)建筑物流過程的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行合理管控，使得建筑物流的效益最大化。（1）采購(gòu)環(huán)節(jié)。BIM技術(shù)能夠詳細(xì)的展示項(xiàng)目施工過程中的所需的各項(xiàng)物料的詳細(xì)信息，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)各項(xiàng)物料利用二維碼識(shí)別等方式進(jìn)行物料信息的上傳，及時(shí)更新和修改設(shè)計(jì)方案。通過BIM模型對(duì)現(xiàn)行所需各項(xiàng)物質(zhì)的分析，與供應(yīng)商進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)接，避免供應(yīng)不及時(shí)造成的物料延宕。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)同時(shí)也能收集供應(yīng)商信息，建立供應(yīng)商數(shù)據(jù)管理庫(kù)，為企業(yè)的后期采購(gòu)規(guī)劃提供有效參考。（2）運(yùn)輸環(huán)節(jié)。裝配式建筑的構(gòu)件由于其生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)運(yùn)輸車輛有一定的要求。通過BIM技術(shù)，對(duì)運(yùn)輸車輛和線路進(jìn)行合理規(guī)劃，使得物料進(jìn)場(chǎng)的順序最優(yōu)，運(yùn)輸量成本和時(shí)間達(dá)到最優(yōu)化，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)車輛的位置和路線進(jìn)行實(shí)時(shí)的更新，在動(dòng)態(tài)規(guī)劃下及時(shí)的調(diào)整運(yùn)輸批次和數(shù)量，在滿足是施工現(xiàn)場(chǎng)的要求下，使得效益最大化。（3）倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)。庫(kù)存管理在建筑物流周期中占據(jù)著重要地位，目前，由于傳統(tǒng)建筑模式下的物料堆積造成的損失，是影響著建筑成本的主要原因之一。在物料入庫(kù)時(shí)，通過二維碼以及紅外射頻等方式，識(shí)別物料信息，并將信息上傳到物料管理平臺(tái)，BIM構(gòu)建的模型再及時(shí)更新所需的物料，生成明細(xì)表，管理人員根絕實(shí)際的項(xiàng)目情況，對(duì)物料的存放做出合理的安排，及時(shí)收發(fā)和轉(zhuǎn)運(yùn)物料，同時(shí)更新庫(kù)存系統(tǒng)，對(duì)物料的數(shù)量和倉(cāng)儲(chǔ)位置進(jìn)行更新，使得施工過程能夠順利進(jìn)行，優(yōu)化物料的倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)，減少物料堆積和進(jìn)場(chǎng)不及時(shí)造成的不必要損失，提升物流效率。