裝配式建筑智能建造全過程管理研究

賀俊紅

（山西應(yīng)用科技學(xué)院，山西 太原 030062）

在建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型和發(fā)展中，合理運用信息化技術(shù)提高裝配式建筑的建設(shè)水平，使裝配式建筑智能建設(shè)達到一個新的層次，是當(dāng)前建筑行業(yè)比較重視的問題。近年來，裝配式建筑受到的重視程度越來越高，裝配式建筑工程數(shù)量越來越多，但建設(shè)項目的綜合性不強、交叉性不強等問題依然十分突出，同時在信息技術(shù)整合利用方面也存在一定缺陷。因此，在今后的發(fā)展過程中需要對裝配式建筑智能建造全過程管理展開更加深入的研究。

1 裝配式建筑智能建造全過程管理概述及其優(yōu)勢分析

1.1 裝配式建筑智能建造全過程管理

裝配式建筑的智能化施工全過程管理是在精益價值鏈理論的基礎(chǔ)上，將信息化技術(shù)應(yīng)用到裝配式構(gòu)件的設(shè)計、加工、運輸、吊裝和維護等環(huán)節(jié)中，充分利用信息化手段，降低或消除施工中的深化設(shè)計、長途運輸和二次搬運造成的效率低下問題，從而實現(xiàn)科學(xué)控制項目施工安全、施工質(zhì)量、施工進度及施工成本的目的。通過對全過程的管理和控制，使整個施工過程的智能化建設(shè)和管理得以實現(xiàn)，提高了各參與主體之間的信息透明度和協(xié)作能力，減少了投資成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

1.2 裝配式建筑智能建造全過程管理優(yōu)勢分析

裝配式建筑是一種以標(biāo)準(zhǔn)化的建筑材料為基礎(chǔ)，由工廠生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)構(gòu)件，然后運往施工現(xiàn)場組裝而成，具有施工速度快、施工成本低的顯著特征，同時還具有綠色環(huán)保的優(yōu)勢。針對裝配式建筑智能建造進行全過程管理，為建筑企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化加工、信息化管理開辟了一條新的工程管理道路，有效地改變了以往粗放型管理的現(xiàn)狀，從而讓工程施工管理逐漸向工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化、精細(xì)化轉(zhuǎn)變。將各種信息技術(shù)全面地運用到建筑施工的每一個環(huán)節(jié)中，能夠極大地提高施工企業(yè)的信息化管理水平，從而為工程整體建設(shè)質(zhì)量奠定良好基礎(chǔ)，同時還有利于提高設(shè)計和施工效率。在此基礎(chǔ)上，還可以對綠色可持續(xù)發(fā)展的智慧施工全流程管理思想和方法展開深入研究。在整個施工流程中，通過信息技術(shù)的全面運用，使各參與方、各系統(tǒng)之間的信息互通，能夠有效整合整個施工流程，為裝配式建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到了重要的支撐作用。

2 BIM在裝配式建筑施工管理中的應(yīng)用

2.1 施工質(zhì)量管理

對于裝配式建筑工程來說，確保工程質(zhì)量是首要任務(wù)，而BIM技術(shù)在保證施工質(zhì)量上有著得天獨厚的優(yōu)越性。BIM技術(shù)在工程質(zhì)量管理中的應(yīng)用，主要是通過碰撞探測和管道的集成控制來實現(xiàn)，因為預(yù)制裝配式建筑的管線較多，所以需要許多不同的工作方式，其中預(yù)制件的設(shè)計和施工精度都有很高的要求。利用BIM技術(shù)可以更好地完成裝配式建筑的構(gòu)件制作和吊裝工作，并可對管道進行碰撞檢測，以檢驗其施工質(zhì)量[1]。在應(yīng)用BIM技術(shù)時，首先利用BIM技術(shù)進行建模，再將BIM模型進行集成，以便更好地了解管線的分布情況，并結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)特征和實際建設(shè)要求，合理規(guī)劃管線布置。

2.2 施工進度管理

與傳統(tǒng)的施工進度管理方法相比，BIM技術(shù)的最大特征在于它能使工程項目的進度管理更加精細(xì)。建立與施工進度控制系統(tǒng)有關(guān)的模型，可以使施工單位對工程進度有一個直觀的認(rèn)識，便于全面掌握工程動態(tài)。同時，通過BIM技術(shù)，可以實現(xiàn)對施工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)的控制，并對各環(huán)節(jié)的施工過程產(chǎn)生的影響進行智能分析。將項目進度進行精細(xì)分解，使之與BIM計劃的進度同步，并與實際的裝配式建筑項目進度進行比較，可以更好地掌握項目的整體進展情況，有利于施工人員隨時調(diào)整施工進度。

2.3 施工成本管理

在傳統(tǒng)的建筑施工中，由于缺乏對施工成本管理的重視，導(dǎo)致缺乏精細(xì)的成本管理模式，而BIM技術(shù)在建筑裝配式施工中的應(yīng)用，可以為工程造價的統(tǒng)計提供可靠的基礎(chǔ)，同時也可以快速準(zhǔn)確地生成工程量報表，為建筑施工管理人員提供了一種有效的工程造價估算方法，有利于對工程造價進行細(xì)致的管理。BIM技術(shù)的關(guān)鍵在于確定工程量清單，并建立相應(yīng)的BIM模型，以便于控制工程工作量[2]。將BIM模型與工程報告數(shù)據(jù)結(jié)合起來，可以找出施工中存在的造價漏洞和工程量清單中存在的疏漏，從而合理安排裝配式建筑的施工資源，防止材料的浪費，使其達到最大的經(jīng)濟效益。

2.4 施工安全管理

在裝配式建筑的智能建造安全管理中合理運用BIM技術(shù)，必須要加強技術(shù)交底，特別是對施工圖紙的審查和交底。BIM技術(shù)可以使工程模型與設(shè)計圖相結(jié)合，并在此基礎(chǔ)上找出工程圖紙中的不合理因素，然后對施工中可能發(fā)生的危險和事故進行重點標(biāo)注，從而為施工人員提供直觀的指導(dǎo)，保證施工的安全。

3 完善裝配式建筑集成體系及其標(biāo)準(zhǔn)化

3.1 建立標(biāo)準(zhǔn)化體系

基于標(biāo)準(zhǔn)化組件庫，對裝配式建筑智能化施工的全程管理進行全面的推廣和應(yīng)用。目前，組裝施工企業(yè)各自發(fā)展，構(gòu)件的設(shè)計與制造工藝的規(guī)范各不相同，導(dǎo)致市面上的構(gòu)件種類繁多、尺寸多變，無法適用于所有的裝配式建筑工程中，大大制約了裝配式建筑智能建造效率，同時成本也有所增加。為此，應(yīng)加大對裝配式結(jié)構(gòu)的科研力度，制定國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)，建立預(yù)制構(gòu)件的尺寸和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，從而實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)（圖1）。通過對普通組件庫中的標(biāo)準(zhǔn)組件的選取，設(shè)計師進行了前向集成設(shè)計，以規(guī)范制度為依據(jù)，并借鑒國外的實踐，對符合中國住宅特色的構(gòu)件進行綜合整理，并將其納入其中.同時，還需要對“標(biāo)準(zhǔn)化模板體系、施工方法、施工設(shè)備等”進行整合，為實現(xiàn)裝配式建筑的智能化施工提供堅實的依據(jù)[3]。

圖1 基于BIM的裝配式建筑智能建造體系

3.2 滿足大規(guī)模定制化、多樣性的要求

以精益價值鏈為基礎(chǔ)的裝配式建筑智能化施工全流程管理，以用戶需求為主要目標(biāo)，通過下游的生產(chǎn)環(huán)節(jié)帶動上游的建造環(huán)節(jié)，從而達到精益管理的目的。當(dāng)裝配式建筑發(fā)展到一定程度時，由于普通的標(biāo)準(zhǔn)化部件導(dǎo)致的單一的建筑風(fēng)格，不能適應(yīng)客戶的個性化需求。如果過于強調(diào)個性化、多元化，會阻礙裝配式建筑的發(fā)展。所以，要把客戶的要求與施工的特性結(jié)合起來，把客戶的個性化要求轉(zhuǎn)變成批量生產(chǎn)的可實施的模型。將BIM等信息技術(shù)相結(jié)合，充分做好市場調(diào)研、信息采集等前期工作，利用虛擬建筑的可視化仿真工程建設(shè)的全過程，并對其進行評價，以確定其與市場的要求相匹配，從而提高批量生產(chǎn)預(yù)制件的必要性和創(chuàng)新性[4]。通過對裝配式建筑技術(shù)的持續(xù)改進和革新，采用高度集成、工廠化、流水線協(xié)同工作模式，不僅可以減少建設(shè)周期，而且還能進一步提高施工質(zhì)量。

3.3 自主開發(fā)軟件平臺與生產(chǎn)工藝創(chuàng)新

在自主創(chuàng)新方面，要堅持科技創(chuàng)新，以技術(shù)創(chuàng)新為中心，重視裝配式建筑技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展與軟件平臺的自主研發(fā)，以及如何解決建筑工程中的技術(shù)難點。要全面貫徹創(chuàng)新理念，拋棄陳舊的設(shè)計理念，積極向信息化、技術(shù)化方向發(fā)展，并創(chuàng)造出一種符合我國裝配式建筑行業(yè)實際的信息化管理流程。

3.4 創(chuàng)建裝配式建筑實訓(xùn)實踐基地

不斷優(yōu)化和改進裝配式施工的教學(xué)體系和人才的培養(yǎng)模式，搭建企業(yè)與高校的協(xié)作交流平臺，在教育實踐中運用云計算等信息技術(shù)，建立一套完整的裝配式建筑施工管理體系。學(xué)校是為社會提供應(yīng)用型人才的主要場所，也是建設(shè)工程亟需的應(yīng)用型人才的重要訓(xùn)練基地，而企業(yè)擁有現(xiàn)代化的設(shè)備、優(yōu)良的實踐場所等資源，兩者進行合作，通過資源整合、提供技術(shù)支持為培養(yǎng)專業(yè)型人才服務(wù)，從而進一步推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。建立裝配式施工實習(xí)基地，對各大院校的培訓(xùn)機構(gòu)進行綜合利用，為學(xué)生提供線上和線下的教學(xué)服務(wù)，全面培養(yǎng)高水平的裝配式施工專業(yè)技術(shù)人員。利用實踐基地這個平臺，定期對各大院校進行專業(yè)技能培訓(xùn)，實行“雙導(dǎo)師制”，注重實踐操作技能，利用專業(yè)或行業(yè)這條紐帶，開展定崗實習(xí)活動，進一步縮短專業(yè)化人才與崗位需求之間的差距，促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展與教育體制的良好銜接。

4 裝配式建筑智能建造全過程管理應(yīng)用發(fā)展

目前，我國大力提倡裝配式建筑，并大力推進EPC管理，今后的發(fā)展趨勢將是裝配式施工和工程總承包模式。在EPC模型中，以BIM+多種信息技術(shù)為基礎(chǔ)的智能施工全程管理模式，其優(yōu)勢和作用日益凸顯。

根據(jù)項目類型來看，目前國內(nèi)大部分裝配式建筑項目都是以保障房為主，在市政和高端商業(yè)區(qū)還很少見。在結(jié)構(gòu)形式上，以預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)為主。近年來，由于施工技術(shù)的不斷發(fā)展，裝配式鋼結(jié)構(gòu)逐漸進入人們的視線。2019年年底，中央經(jīng)濟工作會議明確提出，要在全國范圍內(nèi)大力發(fā)展節(jié)能、綠色建筑，加快鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅的試點，促進建筑模式的轉(zhuǎn)變[5]。在信息技術(shù)的應(yīng)用方面，以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的多種信息技術(shù)的集成是建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢?；贐IM技術(shù)，結(jié)合CAM、北斗和三維激光掃描技術(shù)，將物聯(lián)網(wǎng)、VR/AR等數(shù)字化技術(shù)融入到裝配施工的全過程中，獲得了結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化的信息。施工企業(yè)也在不斷完善信息化管理，不斷優(yōu)化設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計方案，從而實現(xiàn)裝配式建筑智能建造和信息技術(shù)的有機結(jié)合。

5 結(jié)語

近年來，信息化技術(shù)獲得突飛猛進的發(fā)展，實現(xiàn)了各種信息技術(shù)的深度融合，將這些先進的信息化技術(shù)應(yīng)用到裝配式建筑的智能建造管理全過程中，有利于進一步提升管理水平和質(zhì)量，有助于實現(xiàn)信息的互聯(lián)互通。但不可否認(rèn)，我國目前在這方面的研究仍處于初步探索階段，在數(shù)據(jù)兼容、標(biāo)準(zhǔn)化等方面還存在很多問題，還沒有形成一套行之有效的裝配式建筑智能建造全過程管理模式。所以，在將來的裝配式建筑工程建設(shè)中，還需要針對信息化技術(shù)的應(yīng)用進行更深層次的研究，進一步推動裝配式建筑的健康發(fā)展。