BIM 管理系統(tǒng)構(gòu)架及其在裝配式建筑全生命周期管理中的應(yīng)用問題探討

黃 浩

（中鐵建海南投資有限公司， 海南 陵水 572424）

0 引言

高效、環(huán)保、節(jié)約勞動力是裝配式建筑的突出特點，但目前裝配式建筑在管理與技術(shù)方面仍存在諸多的問題，特別是在管理方面。過于注重對施工技術(shù)的研究，而忽視了管理的重要性。

1 相關(guān)名詞概述

1.1 BIM 概念

BIM通常也被稱為建筑信息模型，最早提出這一理念的是Charles Eastman，其主要針對構(gòu)建各種建筑信息，并隨時跟蹤建筑的所有的過程與環(huán)節(jié)，包含管理、成本、資料、設(shè)計等數(shù)字化信息技術(shù)。BIM理念就是利用數(shù)字信息為工作人員提供各個階段的模擬與分析數(shù)據(jù)，其目的是實現(xiàn)質(zhì)量與進度管理的最優(yōu)化。BIM技術(shù)具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等特點和優(yōu)勢。

1.2 裝配式建筑

裝配式建筑就是部分或全部構(gòu)件在工廠預(yù)制完成，然后運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，將預(yù)制構(gòu)件通過可靠的連接方式組裝而成的建筑，這種建筑形式早在很久之前就在其它國家得到了廣泛推廣，盡管我國起步較晚，但也在逐步發(fā)展。裝配式建筑優(yōu)于其它類型建筑的表現(xiàn)在于質(zhì)量優(yōu)、耗時短、成本低。

1.3 全生命周期管理

所謂全生命周期，就是從項目設(shè)計開始，到建筑施工，再到經(jīng)營維護，最后到工程撤除為止的過程。就經(jīng)驗來看，建筑工程具有一定的風(fēng)險，并且還存在一定的挑戰(zhàn)性，因此對建筑工程進行全生命周期的分類管理，進而實現(xiàn)提高管理水平的目的，其中信息管理在全生命周期管理中顯得尤為重要。

2 .BIM 管理系統(tǒng)構(gòu)架

2.1 模型

在裝配式建筑管理過程中應(yīng)用BIM技術(shù)，首先要創(chuàng)建一套建筑信息模型，再根據(jù)專業(yè)不同將模型分類，例如將建筑工程“構(gòu)架”做為模型的基本單元，再將涉及到的所有的構(gòu)件信息集合在一起存于“容器”中。在BIM系統(tǒng)內(nèi)的各種“文件”就起到了容器的作用，可以把不同專業(yè)模型集合于一身，從而提高了整體模型的靈活性。

2.2 目錄

為了有效提高管理效率，在建構(gòu)信息模型后，要制作與所有文件相關(guān)的檢索目錄，以便于后期查找，減少信息調(diào)查時間。在編制目錄期間，應(yīng)結(jié)合項目的類型、規(guī)模等，參考模型拆分進行相應(yīng)設(shè)置。工程項目本身是一個不斷變化的、動態(tài)的過程，因此必須將這些變化考慮全面，可以將目錄進一步分解為存檔、發(fā)布、施工過程等多個階段。這樣一來，能夠保證竣工時文件目錄的精準(zhǔn)性，有效性。

2.3 文件命名

通常企業(yè)或相關(guān)機構(gòu)在對于文件的命名上都會做出相關(guān)規(guī)定，歐美也有一些通行的標(biāo)準(zhǔn)可供參考，AIA、AEC等標(biāo)準(zhǔn)。不過想要業(yè)主也能夠直觀了解、看見文件的詳細內(nèi)容、通過索引目錄找到想要找到的相關(guān)文件，就需要再制定一套完善的BIM管理標(biāo)準(zhǔn)，確保文件命名的規(guī)范性、合理性以及系統(tǒng)性。

2.4 協(xié)同方式

通常來說，系統(tǒng)建模有2種方法，即工作共享或者是模型鏈接。在這里，模型鏈接是一種獨立性質(zhì)的模型，相關(guān)工作人員打開模型，僅是閱讀其中內(nèi)容，而不涉及修改，則模型創(chuàng)建就需要根據(jù)工作人員不同設(shè)置不同的權(quán)限，要求有權(quán)限的工作人員在閱讀文件時可以對其進行修改，而其他人而不可以。盡管工作共享在和模型鏈接比較下具有更為理想的協(xié)同工作優(yōu)勢，不過模型鏈接方式相對來說更成熟、穩(wěn)定一些，因而應(yīng)用更廣。

3 BIM 技術(shù)在應(yīng)用中面臨的問題

應(yīng)用BIM技術(shù)，有不少人擔(dān)心效率問題，在投入使用以后是否會降低工作效率，這顯然是不存在的，我們知道，三維模型是BIM的基礎(chǔ)，因此應(yīng)先建立模型，建立模型花費一定的時間，與CAD相比，BIM技術(shù)前期花費時間會更多一點，而后期將會節(jié)省很多的時間，因此整體來看，BIM技術(shù)效率會更高。美國機構(gòu)曾經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)應(yīng)用以往的CAD需要花費730小時，而使用BIM僅需要420小時，節(jié)省了310小時。

4 建筑信息模型在全生命周期管理中的應(yīng)用

4.1 實現(xiàn)全生命周期管理

以往市面上對建筑工程信息管理與共享問題的研究，很多都只停留在理論方面。而BIM技術(shù)的產(chǎn)生，給建筑全生命周期管理帶來了理論和技術(shù)支持，極大的促進了建筑全生命周期管理的發(fā)展，BIM技術(shù)的基本元素是所有建筑項目的信息數(shù)據(jù)，其中涵蓋了施工進度、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備性能等相關(guān)信息，它們共同組成了具有數(shù)字化特點的建筑信息模型。各個數(shù)字之間還保持著建筑物的組織與整體關(guān)系，進而形成了一個完成、具有層次性的信息管理系統(tǒng)。BIM技術(shù)改變了原來的信息建設(shè)方式，使得建筑項目從開始就形成了數(shù)字化信息形式。

4.2 以BIM 作為核心技術(shù)

BIM技術(shù)融合了多方面的建筑信息，解決了設(shè)計信息與實際施工的兼容性問題，并且實現(xiàn)了不同專業(yè)間的信息共享。在全生命周期中，各專業(yè)可結(jié)合自身的需求，從BIM系統(tǒng)中選擇與之有關(guān)的數(shù)據(jù)信息，進而達到?jīng)Q策、管理與施工的目的。除了可以獲取信息之外，各專業(yè)還可在BIM系統(tǒng)中構(gòu)建與本專業(yè)相關(guān)的信息，進而實現(xiàn)專業(yè)間的信息共享，保證了各專業(yè)間必要的協(xié)調(diào)配合。

5 BIM 技術(shù)在裝配式建筑全生命周期中的應(yīng)用

裝配式建筑的快速發(fā)展，比傳統(tǒng)建筑更具優(yōu)越性，有力的推動著人類社會的發(fā)展進程。BIM技術(shù)在其管理中的應(yīng)用，不僅能夠充分體現(xiàn)裝配式建筑的優(yōu)越特點，且可以為施工帶來方便，提升建筑質(zhì)量，對于促進建筑業(yè)的更好發(fā)展具有積極作用。

5.1 在設(shè)計階段的應(yīng)用

良好的設(shè)計，是保證建筑施工規(guī)劃順利開展的前提，進而促進裝配式建筑進行全生命周期的管理。因為建筑設(shè)計就意味著建筑整體的建造方向、在建筑期間所有環(huán)節(jié)可能產(chǎn)生的問題以及數(shù)據(jù)信息、協(xié)調(diào)工作的具體方法和各部門的職責(zé)。所以在這一過程中BIM及時作用非常大，因為BIM技術(shù)必須解決施工期間所有的問題，提高建筑效率，避免任何情況的設(shè)計變更。

（1）施工場地。在工程建設(shè)前期，要對施工場地進行全面的規(guī)劃與分析，這一環(huán)節(jié)非常關(guān)鍵，因為它決定了建筑的定位，可以同時使用BIM與GIS技術(shù)，通過收集現(xiàn)場信息與數(shù)據(jù)，不管是空間的信息還是物體本質(zhì)屬性，都可以使用GIS技術(shù)對其進行研究與分析，然后構(gòu)建模型，通過模型來了解現(xiàn)場存在的問題，進而對現(xiàn)場進行更為全面的評估與規(guī)劃，確保工程施工前期就可以得到較為全面的建筑場地規(guī)劃報告，得到最佳的工程建筑方案。

（2）繪制圖紙與建模。每一個圖都有著其特定的意義，例如各類材料、涉及的空間尺寸等等。如果在進行實際管理期間，將某一構(gòu)件參數(shù)進行了修改，會有很多與之相關(guān)的構(gòu)件隨之發(fā)生參數(shù)上的變化，整個模型都會相應(yīng)進行自動調(diào)整。采用BIM技術(shù)后，施工中可能遇到的一些難題可以在模型上被模擬出來，可以進行新節(jié)點、形式、結(jié)構(gòu)型式等的嘗試，如果設(shè)計失當(dāng)，模型上會表現(xiàn)出來，方便修改優(yōu)化，確保裝配式建筑證實施工后的質(zhì)量控制。另外，建筑設(shè)計人員還可以BIM技術(shù)為核心，充分利用這一技術(shù)的可視化功能和供應(yīng)商、現(xiàn)場施工方、業(yè)主商討優(yōu)化設(shè)計，從而提高施工管理效率與整體水平。

（3）工程造價。在建筑全生命周期中工程造價是非常重要的一部分內(nèi)容，但傳統(tǒng)的計算技術(shù)不能自動的對構(gòu)建信息進行檢測處理，所以復(fù)雜工程造價的工作人員便需要耗費大量的時間對構(gòu)件進行統(tǒng)計策略。但如果使用BIM技術(shù)，便可以將所有的工程信息存儲在同一個數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，在對其造價進行管理與運算時，便可以很快了解其信息，而且還能實現(xiàn)自動計算，避免了人工誤差而帶來的麻煩。

（4）檢查設(shè)計沖突。設(shè)計和實際工程施工上的一些誤差問題，在涉及到不同專業(yè)管道施工相關(guān)環(huán)節(jié)時尤為常見。不同專業(yè)設(shè)計人員通常對自己專業(yè)的設(shè)計更加熟悉，其他專業(yè)的管道空間情況則相對了解較少，進而使管道間常會產(chǎn)生碰撞問題，影響現(xiàn)實施工正常開展，造成設(shè)計變更等問題，并且還大大增加工程施工成本。對于這一問題，BIM技術(shù)可以構(gòu)造項目模型，方便直觀了解管道施工情況，明確管道空間分布，出現(xiàn)問題后會在模型上展現(xiàn)出來，避免了施工誤差帶來的損失，方便了設(shè)計人員的修改，提前找出設(shè)計中存在的不足。

（5）進行工程量統(tǒng)計工作。CAD軟件可以計算項目數(shù)據(jù)信息，但是自動化程度很低，一般要耗費大量人力物力來完成。假如在建筑工程當(dāng)中使用BIM計算，系統(tǒng)就可以自動的整合管理人員、材料種類以及構(gòu)件工程量等信息，以便于工作人員查閱?？s短工作時間，提高效率，確保計算準(zhǔn)確性，為造價與進度管理提高相應(yīng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

5.2 在施工方面的相關(guān)設(shè)計規(guī)劃中的應(yīng)用

結(jié)合BIM實際的施工情況設(shè)計低碳環(huán)保施工，明確在具體的施工中環(huán)保所面臨的問題，結(jié)合實際的施工結(jié)果 ，對全生命周期的碳排放占能源消耗的比例進行分析，確定排放量的管理機制，對項目實施進行可視性的能源分析，進而制定切實有效的監(jiān)督機制，對其進行有效控制，確保檢測工具的科學(xué)使用，以提高項目成員的評估質(zhì)量。在施工期間，要及時了解能源的消耗量并對其進行分析，明確全生命周期碳排放量的水平，并通過適當(dāng)?shù)木G色工具，施工與運用階段的環(huán)保水平進行建議分析，明確制冷、供暖過程，有效利用采光機會，合理降低照明負載，選擇合適的建筑能源以降低能耗。

5.3 構(gòu)件生產(chǎn)及施工階段的應(yīng)用

在構(gòu)件生產(chǎn)階段，主要應(yīng)用BIM技術(shù)和RFID技術(shù)。BIM技術(shù)為裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)提供信息模型參考；RFID技術(shù)可以為每一構(gòu)件設(shè)置標(biāo)簽，包括該構(gòu)件的相關(guān)信息。這些構(gòu)件的生產(chǎn)信息，全部融入BIM數(shù)據(jù)庫中，為相關(guān)人員提供借鑒和參考。管理人員在開展管理工作時，可通過數(shù)據(jù)庫找到相應(yīng)構(gòu)件生產(chǎn)的信息。

在施工階段對BIM技術(shù)的應(yīng)用，主要是通過監(jiān)控與追蹤構(gòu)建的追蹤與存儲，及時更新施工信息，以保證信息的實時性與準(zhǔn)確性，利用信息技術(shù)操作，減少了人為操作失誤，進而有效控制了施工風(fēng)險。在施工階段利用BIM技術(shù)，很好的解決了傳統(tǒng)施工期間人為因素的影響，通過數(shù)據(jù)采集，極大的提高了施工質(zhì)量與效率，并有效降低了施工成本。

5.4 運營階段的應(yīng)用

在建筑竣工以后，BIM技術(shù)會將預(yù)制構(gòu)件信息存儲到同一系統(tǒng)當(dāng)中，統(tǒng)一將其整合到BIM管理平臺，進而實現(xiàn)物業(yè)管理的自動化。在竣工以后，進入運用管理時期，之前涉及到的建筑物信息都將存儲到系統(tǒng)當(dāng)中，包括設(shè)計階段、施工階段以及經(jīng)濟情況等信息。通過BIM系統(tǒng)，物業(yè)管理人員可隨時了解信息資源，并且還能看到工廠生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件的信息，在這一基礎(chǔ)性，建筑物的所有構(gòu)件與設(shè)備運行情況都能實現(xiàn)實時監(jiān)測，很好的提高了建筑物的使用安全。BIM技術(shù)的應(yīng)用，能夠及時、準(zhǔn)確的了解建筑物構(gòu)件的安全性與可靠性，以保證建筑物的施工與使用安全，防止由于安裝不合理而造成建筑物結(jié)構(gòu)損壞。

6 結(jié)語

總之，BIM技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，有效的推動了我國建筑業(yè)的發(fā)展，極大的提高了建筑材料的使用效率，降低了成本損耗，保證了工期與施工質(zhì)量，因此加強對BIM技術(shù)的研究與發(fā)展，對進一步發(fā)展建筑業(yè)具有良好的促進作用。