基于裝配式建筑智能建造全過程管理應(yīng)用發(fā)展研究

趙艷艷

巨野縣職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校 山東 菏澤 274900

近年來，裝配式建筑得到了更多的關(guān)注，其數(shù)量也在不斷增加。但是，在建設(shè)項(xiàng)目中，仍然存在著綜合性不強(qiáng)、交義性不強(qiáng)等問題，此外，在信息技術(shù)的集成應(yīng)用上，還存在著一些不足之處[1]。比如裝配式建筑整個(gè)建設(shè)過程復(fù)雜，傳統(tǒng)管理模式存在各種問題，無疑會導(dǎo)致大量設(shè)計(jì)變更以及返工；其次我國裝配式建筑的發(fā)展仍處在前期，生產(chǎn)管理相對落后、技術(shù)效率等諸多關(guān)鍵問題，會對建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量和進(jìn)度產(chǎn)生重要影響[2-3]。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。協(xié)調(diào)好裝配式建筑建設(shè)全過程，開展充分利用各項(xiàng)信息技術(shù)，形成裝配式建筑新的生產(chǎn)模式，使得各階段參與方能夠更加信息交流順暢，達(dá)到裝配式建筑施工全過程的數(shù)據(jù)集成與信息化管理的目的，這對解決上述問題具有重要作用[4-5]。

1 裝配式建筑概述

1.1 裝配式建筑特點(diǎn)

裝配式建筑使用的是一種標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)，將建筑構(gòu)件從工廠中經(jīng)過加工，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，再利用吊裝的方法進(jìn)行組裝，從而構(gòu)成一個(gè)整體。裝配式建筑具有低勞動強(qiáng)度、快速組裝和綠色環(huán)保的特點(diǎn)。

裝配式建筑物是指在信息化的基礎(chǔ)上，通過模塊化設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，精益裝配的建筑物。有協(xié)同化與傳統(tǒng)的施工方式不同，在設(shè)計(jì)、施工、裝修及管理等方面，裝配式建筑具有一體化、精細(xì)化、施工干作業(yè)等特征。目前，在國內(nèi)，由于裝配式建筑還處于普及階段，由于其技術(shù)難點(diǎn)、造價(jià)高昂、剛性和質(zhì)量難以保障等原因，其還沒有得到大多數(shù)中小承包商的認(rèn)可。

1.2 裝配式建筑的分類

（1）預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)。PC （預(yù)制混凝土）結(jié)構(gòu)是裝配式建筑中應(yīng)用最為廣泛的一種，由于 PC作為主體承載構(gòu)件，且成本較低，而且具有高質(zhì)量、強(qiáng)性能、快速作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，因此它能更好的適應(yīng)于多種環(huán)境。在三類結(jié)構(gòu)體系中， PC與鋼混比，在造價(jià)上具有明顯的優(yōu)越性，但是在抗風(fēng)和抗震性能以及超高設(shè)計(jì)上都存在著缺陷。

PC的造價(jià)比較低廉，主要應(yīng)用在寫字樓及多層、小高層住宅中，并且與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆砼建筑有著緊密的聯(lián)系，在當(dāng)前的結(jié)構(gòu)體系中， PC的推廣是最容易，也是最廣泛的一種。在此基礎(chǔ)上，采用了“設(shè)計(jì)-安裝-裝修”的技術(shù)，使其施工費(fèi)用與常規(guī)施工費(fèi)用相近，施工時(shí)間僅為5天。目前，在我國，裝配式建筑還處于普及階段，雖然混凝土行業(yè)的發(fā)展速度比較快，但是在 PC構(gòu)件領(lǐng)域，其成本的競爭比較激烈，并且沒有太大的優(yōu)化空間，所以在短期之內(nèi)，還不能取代傳統(tǒng)的建筑。

（2）裝配式鋼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)是由鋼柱、鋼梁、構(gòu)件連接的方法主要有螺栓鋼結(jié)構(gòu)、焊縫、鉚釘?shù)?。根?jù)使用目的及制作方法，可將其詳細(xì)劃分為輕質(zhì)與重質(zhì)兩類。鋼結(jié)構(gòu)擁有優(yōu)良的抗震性能。隨著科技的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)日趨成熟，近幾年，我國也在大力倡導(dǎo)鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。

（3）裝配式木結(jié)構(gòu)。在組合木結(jié)構(gòu)中，木材是最主要的承載力系統(tǒng)。在我國，木構(gòu)房屋因其經(jīng)濟(jì)、易得的特點(diǎn)，加上其自身的保溫、隔聲、節(jié)能、舒適、抗震等特點(diǎn)，已成為我國最常用的房屋類型。但是，由于我國的國情，加之對木構(gòu)建筑的層數(shù)、長度和面積的制約，導(dǎo)致其不能滿足我國建筑發(fā)展的需要，其行業(yè)的總體規(guī)模也相對較小。

1.3 裝配式建筑管理現(xiàn)狀

裝配式建筑以其綠色環(huán)保、可持續(xù)、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、質(zhì)量成本可控、施工進(jìn)度快等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)建筑的重要途徑，是當(dāng)前我國建筑業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵。然而，當(dāng)前的裝配式施工管理，仍然是以傳統(tǒng)施工管理模式為基礎(chǔ)，施工過程中各個(gè)環(huán)節(jié)相互割裂，各利益方相互獨(dú)立，造成返工多、工期長、質(zhì)量差等問題。實(shí)踐表明，當(dāng)前的裝配式建筑管理模式還不能很好地滿足它的發(fā)展需要，其中最突出的問題是：①現(xiàn)行的管理模式明顯不能與裝配式建筑集成的特征相匹配，從而造成了施工流程中各個(gè)環(huán)節(jié)之間的相互分離，造成了溝通不暢、合作不緊密、成本上升等一系列問題，制約了裝配式建筑的發(fā)展；②目前采用的是傳統(tǒng)的現(xiàn)澆施工的管理方式，在施工過程中很難實(shí)現(xiàn)施工信息化。造成了設(shè)計(jì)者使用的建筑物信息模型的準(zhǔn)確性無法滿足工程建設(shè)的需要，建設(shè)部門必須對其進(jìn)行重建，并對其進(jìn)行仿真和管理。

2 裝配式建筑智能建造全過程管理概念及其優(yōu)勢分析

2.1 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，指的是以精益價(jià)值鏈理論為依據(jù)，把信息化技術(shù)運(yùn)用到了裝配式構(gòu)件的設(shè)計(jì)、加工、運(yùn)輸、吊裝和維護(hù)等環(huán)節(jié)中，利用信息化手段，減少乃至消除建造過程中的深化設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸、二次搬運(yùn)、施工偏差等非增值活動，最終完成項(xiàng)目的安全、質(zhì)量、進(jìn)度、成本控制，實(shí)現(xiàn)了裝配式建筑項(xiàng)目全過程一體化的智能化建造與管理，從而達(dá)到對項(xiàng)目施工全階段、全周期成本進(jìn)行科學(xué)控制的目的[6]。利用對全過程的管理和控制，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)施工過程的智能化建設(shè)和管理，提高項(xiàng)目各參與方之間的信息透明度與協(xié)作，從而減少了成本，提高了公司的利潤[7]。

2.2 裝配式建筑智能建造全過程管理優(yōu)勢分析

裝配式房屋是指將制造好的標(biāo)準(zhǔn)件在工地上拼裝起來的一種建造方式。具有高效率，低成本，同時(shí)具有明顯的綠色特性。裝配式建筑智能建造全過程管理的模式，將會讓我國的建設(shè)行業(yè)更加規(guī)范化、信息化，從目前的粗放型管理狀態(tài)向更加精細(xì)的方向發(fā)展。智能建造全過程管理模式將會在各個(gè)階段進(jìn)行應(yīng)用，不僅可以提高項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工時(shí)間，而且可以為綠色、智能施工管理模式的建設(shè)提供思路。智能建造全過程管理將會使建設(shè)系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)更加共享化，為企業(yè)發(fā)展提供強(qiáng)有力的保障[8]。

裝配式建筑智能建造管理可以增強(qiáng)企業(yè)競爭力，創(chuàng)建出新的管理模式，助力于建筑企業(yè)參與轉(zhuǎn)型升級，從而推動市場活躍。同時(shí)，基于BIM信息平臺，將會更加促進(jìn)各建設(shè)方、各各企業(yè)進(jìn)行技術(shù)交流、資源分享，達(dá)到良性競爭的目的。

智能建造全過程管理模式基于BIM的協(xié)同工作與信息集成。從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)到拼接安裝環(huán)節(jié)；再到待預(yù)制構(gòu)件組裝完成后，進(jìn)行智能化精準(zhǔn)運(yùn)輸；之后施工環(huán)節(jié)，關(guān)聯(lián)工期、成本實(shí)時(shí)控制；最后待施工完工交付后，后期信息化、可視化的維護(hù)運(yùn)營，這些都將有力提高項(xiàng)目工作效率。

3 裝配式建筑智能建造全過程管理模式

裝配式建筑具有多個(gè)體系的整合特征，可以利用 BIM信息的技術(shù)優(yōu)勢，建立一個(gè)協(xié)同設(shè)計(jì)平臺，從而達(dá)到對裝配式建筑進(jìn)行整體設(shè)計(jì)的目的。實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目全周期信息互聯(lián)與共享，實(shí)現(xiàn)了裝配式建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、裝修的多專業(yè)橫向集成。與此同時(shí)，還方便了參與建設(shè)方提前介入，構(gòu)建關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工的綜合信息模型，進(jìn)而有效地解決了各階段信息不對稱的問題，實(shí)現(xiàn)了全過程縱向整合。

首先，將 BIM技術(shù)引入到裝配式建筑的施工過程中，將其運(yùn)用到施工過程中，將 BIM技術(shù)引入到施工過程中，使其能夠更好地進(jìn)行施工過程中的施工過程，同時(shí)， BIM技術(shù)還能有效地對施工過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測，從而掌握施工過程中各環(huán)節(jié)的具體位置，從而根據(jù)施工過程中的具體特點(diǎn)，根據(jù)施工過程中各環(huán)節(jié)的具體特點(diǎn)，對施工過程中出現(xiàn)的各種影響因素進(jìn)行分析，從而達(dá)到對施工過程中各環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確把握。

其次，在 BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的精細(xì)化管理。為了更好地了解項(xiàng)目的動態(tài)，本文提出了一種基于時(shí)間序列的項(xiàng)目進(jìn)度控制方法。另外，還可對全周期精細(xì)化控制及智能化分析。比如，針對施工風(fēng)險(xiǎn)和事故，展開重點(diǎn)的提醒，給施工人員以視覺上的引導(dǎo)，從而確保施工的安全。

最后，與在傳統(tǒng)建筑施工中的成本管理相比較，在建筑智能建造全過程管理模式中，可高效工程造價(jià)計(jì)算，運(yùn)用 BIM技術(shù)快速準(zhǔn)確地生成工程量報(bào)表，為工程造價(jià)提供有效的計(jì)算方法，這對于對工程造價(jià)展開精細(xì)的管理是有利的。此外，還可以針對工程造價(jià)清單中各種錯誤、漏洞等問題進(jìn)行查找，進(jìn)而對裝配式建筑的施工資源進(jìn)行合理配置，實(shí)現(xiàn)其最大的經(jīng)濟(jì)效益。

4 完善裝配式建筑集成體系及其標(biāo)準(zhǔn)化

4.1 建立標(biāo)準(zhǔn)化體系

當(dāng)前，因?yàn)楦鞴径际亲约喊l(fā)展，而且沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致零件和制造工藝參差不齊，生產(chǎn)出來的零件并不適合在工程中使用，極大地降低了施工效率，提高了相應(yīng)的成本。因此，必須加強(qiáng)對裝配式結(jié)構(gòu)的研究和研究，建立適合中國房屋特點(diǎn)的構(gòu)件技術(shù)規(guī)范，為智能建造在裝配式房屋上的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。最終，在此基礎(chǔ)上，對該系統(tǒng)進(jìn)行了綜合的推廣與應(yīng)用。

4.2 滿足大規(guī)模定制化、多樣性的要求

隨著裝配式建筑的發(fā)展，常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件所造成的結(jié)構(gòu)形式單一，已不能適應(yīng)現(xiàn)代社會對結(jié)構(gòu)的需求。結(jié)合客戶的個(gè)性化需求，利用BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工程的可視化仿真，從而對工程與市場的匹配程度做出了判斷。其次，擴(kuò)大及提升市場上，裝配式式房屋的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，最大程度地提升勞動者的勞動生產(chǎn)率，使得裝配式房屋具有較高的建造速度和較低的總成本。要達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的，就是要把市場需求與社會需求結(jié)合起來。

4.3 完善市場鏈條及配置資源

要想真正實(shí)現(xiàn)智慧建筑的全程化，就必須具備設(shè)計(jì)、加工、運(yùn)輸、裝配和運(yùn)營等完整的產(chǎn)業(yè)鏈。當(dāng)前，裝配式建筑企業(yè)大多是分散經(jīng)營，必須建立和完善建筑產(chǎn)業(yè)化的市場鏈條，通過共享、重組、更換配置等方式，將參與的施工單位進(jìn)行整合，形成一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈，以解決其高成本問題。

4.4 先易后難，逐步推進(jìn)

根據(jù)當(dāng)前我國裝配式施工的市場特征，采取先簡單后復(fù)雜，逐步推進(jìn)的發(fā)展戰(zhàn)略。在政府相關(guān)優(yōu)惠政策的幫助下，首先在具體地區(qū)發(fā)展組裝式建筑，然后在政府的政策性項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，進(jìn)行智能施工的全程管理，最后，逐步將其推廣到商業(yè)建筑。在進(jìn)行了大量的工程實(shí)踐之后，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，然后，再將組裝式施工項(xiàng)目管理的規(guī)模和組合率逐漸提高。

在進(jìn)行智能建造的全過程管理時(shí)，也要將其與地方特色有機(jī)地結(jié)合起來，以當(dāng)?shù)氐姆课菰O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及需求、建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為依據(jù)，構(gòu)建出一種既具有地域特色又具有區(qū)域特色的裝配式建筑。對地勢地形與資源配比進(jìn)行全面的考量，并以各個(gè)項(xiàng)目的需要為依據(jù)，大力推動戰(zhàn)略性的合作關(guān)系，運(yùn)用精益管理的方法，真正做到將裝配式建筑的成本降到最低，最大程度地符合市場的要求。

4.5 加強(qiáng)裝配式建筑人才培養(yǎng)

持續(xù)對裝配式建筑方向的人才的培養(yǎng)，開展產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，構(gòu)建企業(yè)與高校的實(shí)訓(xùn)基地平臺，構(gòu)建裝配式建筑施工管理體系。運(yùn)用這個(gè)平臺，對各大院校進(jìn)行定期的專業(yè)技能培訓(xùn)，并將重點(diǎn)放在學(xué)生的實(shí)際操作上，借助專業(yè)或行業(yè)這條紐帶，進(jìn)行定崗實(shí)習(xí)，更加促進(jìn)本專業(yè)人才與崗位之間關(guān)系，專業(yè)教育體系的培養(yǎng)才是本行業(yè)不斷推進(jìn)本產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的根本，只有這樣，產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)才會快速前進(jìn)。

5 裝配式建筑智能建造全過程管理應(yīng)用發(fā)展

當(dāng)前，在國家對裝配式建筑的倡導(dǎo)下， EPC也在積極推動，未來的發(fā)展方向是以裝配式建造為主，以總承包為主。在 EPC模式下，基于 BIM+多項(xiàng)信息技術(shù)的智能化建設(shè)全過程管理模式，其優(yōu)越性和重要性越來越明顯。

就工程類別而言，我國的工程建設(shè)多為保障性住房，而對于城市、高檔商務(wù)區(qū)域的工程建設(shè)則相對較少。在建筑構(gòu)造方面，主要采用預(yù)制混凝土構(gòu)造。隨著建筑技術(shù)的進(jìn)步，裝配式鋼結(jié)構(gòu)在建筑中的應(yīng)用越來越廣泛。2019年末，中央經(jīng)濟(jì)工作會議上，明確指出要大力發(fā)展節(jié)能和綠色建筑，推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅試點(diǎn)，推動建造方式轉(zhuǎn)型。從信息化的角度來看，基于 BIM技術(shù)的各種信息化技術(shù)的整合已成為建筑業(yè)發(fā)展的一種趨勢。本項(xiàng)目基于 BIM，以計(jì)算機(jī)輔助制造、北斗導(dǎo)航和三維激光掃描等為主要方法，將物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)等數(shù)字化技術(shù)融入到建設(shè)過程中，對建設(shè)過程中的結(jié)構(gòu)、半結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。施工企業(yè)也在不斷地改善信息化管理，不斷地優(yōu)化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)方案，最后實(shí)現(xiàn)了裝配式建筑的智能建造與信息技術(shù)的融合。

6 結(jié)語

裝配式建筑是我國建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必然選擇，信息技術(shù)為其快速發(fā)展提供了條件，多種信息技術(shù)的深入結(jié)合，將為工程信息的互聯(lián)互通提供了條件。然而，到現(xiàn)在為止，我們還處在裝配式建筑的早期發(fā)展和探索階段，在一些方面，還存在著很大的不足比如數(shù)據(jù)兼容、標(biāo)準(zhǔn)化等方面，在裝配式建筑的智能建造全過程管理上也存在著很多問題，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，在今后的裝配式建筑工程中，仍然需要加強(qiáng)對其信息化的研究，以推動其良性發(fā)展。