基于BIM的裝配式構(gòu)件生產(chǎn)與智能化管理應(yīng)用

汪俊 陳艷顏

（1 深圳市特區(qū)建工科工集團(tuán)有限公司；2 深圳市特區(qū)建工科工集團(tuán)盛騰科技有限公司）

0 前言

裝配式建筑是目前國(guó)內(nèi)大力推廣的一種新的建筑方式，它以工廠預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)取代了傳統(tǒng)的建筑施工工藝，在設(shè)計(jì)-建造-采購(gòu)-施工一整套環(huán)節(jié)上進(jìn)行有效的協(xié)同，大大提高了建筑的生產(chǎn)效率。BIM 技術(shù)的加持，是應(yīng)用其傳統(tǒng)二維視覺轉(zhuǎn)換成三維的可視化模式；通過精準(zhǔn)建模，可以將建筑構(gòu)件的設(shè)計(jì)、拆分深化、預(yù)制加工、進(jìn)出場(chǎng)質(zhì)量驗(yàn)收、信息核查、現(xiàn)場(chǎng)安裝等環(huán)節(jié)進(jìn)行有針對(duì)性的展現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)可跟蹤、可追溯、可歸檔的“三可”信息一體化應(yīng)用。還可以生產(chǎn)圖表，出具構(gòu)件工程量統(tǒng)計(jì)等，大大提高了設(shè)計(jì)深化的準(zhǔn)確性，生產(chǎn)安裝的高效性。

同時(shí)，搭配相應(yīng)的BIM 智能化管理平臺(tái)，掛接企業(yè)已有的BIM 標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品庫(kù)，依據(jù)不同裝配式項(xiàng)目的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)各個(gè)專業(yè)的協(xié)同工作，資源工程，從而提高了生產(chǎn)運(yùn)作效率、減少設(shè)計(jì)誤差、提前排查隱患、減低人力資源投入、縮減物料浪費(fèi)、節(jié)省工程成本等。在貫徹執(zhí)行國(guó)家BIM 技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，積極落實(shí)深圳市BIM 技術(shù)應(yīng)用“十四五”戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃的相關(guān)要求，加快BIM 在工業(yè)化建筑領(lǐng)域的智能化應(yīng)用，提升整體管理水平及運(yùn)作效率中，執(zhí)行效益顯著。

1 BIM標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品庫(kù)的建立

基于工業(yè)化建筑部品部件生產(chǎn)企業(yè)的運(yùn)營(yíng)必備元素要求，結(jié)合服務(wù)工程所需的構(gòu)件類型及信息數(shù)據(jù)核查，信息追溯需求，建立自有BIM 標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品庫(kù)（以下簡(jiǎn)稱“族庫(kù)單元”）已勢(shì)在必行。且族庫(kù)單元的合理分類是對(duì)應(yīng)族文件檢搜和使用的基礎(chǔ)，是配合企業(yè)線上線下對(duì)應(yīng)管理的前期準(zhǔn)備，是BIM 庫(kù)建設(shè)的重要內(nèi)容。為了便于運(yùn)作過程線上構(gòu)件的擇選與后期服務(wù)項(xiàng)目的歸檔管理，將裝配式BIM標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品族庫(kù)建立通?？煞譃闃?gòu)件級(jí)BIM族庫(kù)單元和項(xiàng)目級(jí)BIM族庫(kù)單元兩種（見圖1）。

圖1 BIM標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品庫(kù)目錄

族庫(kù)單元模型屬性信息的包含內(nèi)容應(yīng)根據(jù)國(guó)家或行業(yè)內(nèi)現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、圖集為基礎(chǔ)參考，以公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為精細(xì)要求，并結(jié)合滿足項(xiàng)目基本需求視情況篩選加減。以構(gòu)件級(jí)BIM 族庫(kù)為例，其具有儲(chǔ)存、歸類、共享、反復(fù)使用、動(dòng)態(tài)優(yōu)化等特點(diǎn)，類似于Revit 系統(tǒng)族的設(shè)置方式，且具有嵌入族、可載入族的功能要求。通過該族庫(kù)的建立，應(yīng)以實(shí)現(xiàn)通過設(shè)定現(xiàn)有參數(shù)進(jìn)行控制，從而滿足在對(duì)應(yīng)項(xiàng)目需求中的獨(dú)特性和適用性為目標(biāo)；此外，還包括因預(yù)制件的特殊性而累積搭建的特定BIM構(gòu)件族或現(xiàn)有市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)埋件、吊裝、安裝等參考搭建的BIM 族，以供構(gòu)件生產(chǎn)信息復(fù)核、安裝校對(duì)或產(chǎn)品展示等的直接調(diào)用（見圖2）。

圖2 預(yù)制預(yù)應(yīng)力雙T板族BIM數(shù)據(jù)信息

圖3 預(yù)制構(gòu)件BIM拆分與深化

圖4 大數(shù)據(jù)看板監(jiān)控平臺(tái)

圖5 構(gòu)件生產(chǎn)管理系統(tǒng)操作面板圖-1

圖6 構(gòu)件生產(chǎn)管理系統(tǒng)操作面板圖-2

圖7 構(gòu)件生產(chǎn)管理系統(tǒng)操作面板圖-3

圖8 構(gòu)件生產(chǎn)管理系統(tǒng)操作面板圖-4

圖9 構(gòu)件生產(chǎn)管理系統(tǒng)操作面板圖-5

2 工程項(xiàng)目預(yù)制構(gòu)件擇取與深化

在滿足相關(guān)裝配式項(xiàng)目技術(shù)認(rèn)定評(píng)分要求的前提下，對(duì)相應(yīng)工程項(xiàng)目進(jìn)行構(gòu)件樣式選型與拆分布置，進(jìn)而開展預(yù)制構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)與生產(chǎn)排產(chǎn)、質(zhì)檢運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)吊裝等系列的工作安排。

與此同時(shí)，通過BIM 技術(shù)手段與智能化生產(chǎn)制造應(yīng)用相結(jié)合，在設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)、預(yù)留預(yù)埋復(fù)核、細(xì)部節(jié)點(diǎn)三維碰撞檢查、生產(chǎn)加工、入庫(kù)保存、運(yùn)輸安裝等各階段各專業(yè)的技術(shù)應(yīng)用調(diào)整及關(guān)系信息前置匯總，使得各專業(yè)實(shí)施方案預(yù)演比選，通過構(gòu)件三維可視化、設(shè)計(jì)精細(xì)化、信息數(shù)據(jù)化、裝配協(xié)同化、歸檔便捷化等應(yīng)用互為條件，讓建筑工業(yè)化項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)數(shù)字化智能制造管控的創(chuàng)新升級(jí)。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，該項(xiàng)目共有2066 件預(yù)制構(gòu)件，其中預(yù)制外墻板1149 件，預(yù)制預(yù)應(yīng)力雙T 板917 件，共計(jì)混凝土方量約3624.124m3。

3 數(shù)字化智能制造管控平臺(tái)應(yīng)用

新型工業(yè)化裝配式建筑具備“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修和信息化管理”五大特點(diǎn)。裝配式構(gòu)件的智能建造，是實(shí)現(xiàn)信息化管理的重要一環(huán)。在項(xiàng)目執(zhí)行裝配式建筑技術(shù)規(guī)則要求開始，構(gòu)件信息累積鏈貫穿“設(shè)計(jì)-深化-工廠預(yù)制-進(jìn)出場(chǎng)檢驗(yàn)-現(xiàn)場(chǎng)吊裝”，直至完成終檢與交付。

工廠可借助BIM 軟件關(guān)聯(lián)構(gòu)件信息的方式，輔助加工PC 構(gòu)件制造執(zhí)行系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱PCMES 系統(tǒng)）和PC 數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，以項(xiàng)目基本信息、PC 構(gòu)件檔案、生產(chǎn)工藝路線、模具模臺(tái)等生產(chǎn)資源信息的數(shù)字化為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了從項(xiàng)目需求計(jì)劃到生產(chǎn)計(jì)劃、到生產(chǎn)工藝工序管理、到PC 構(gòu)件產(chǎn)品出入庫(kù)管理的生產(chǎn)全業(yè)務(wù)流數(shù)字化管控。實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目生產(chǎn)制作、管控、倉(cāng)庫(kù)核查、堆場(chǎng)管控、發(fā)貨物流等全過程管理。以項(xiàng)目管理為主線，質(zhì)量管控為核心的三化一體的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)保障模式。

⑴大屏數(shù)據(jù)分析，看板式實(shí)時(shí)監(jiān)控。

通過大屏展示數(shù)據(jù)大盤，運(yùn)用分版塊歸集式可視化數(shù)據(jù)全方位展示的方式呈現(xiàn)工廠數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控，動(dòng)態(tài)分析響應(yīng)，使公司第一時(shí)間高效獲取全面的經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)。

在日常統(tǒng)計(jì)面板中展示了澆搗量統(tǒng)計(jì)、產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)、入庫(kù)統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)庫(kù)存、發(fā)貨統(tǒng)計(jì)、退貨情況、質(zhì)檢情況統(tǒng)計(jì)等，支持不同細(xì)分維度的統(tǒng)計(jì)（如：按項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)、按產(chǎn)線統(tǒng)計(jì)、按班組統(tǒng)計(jì)、按項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)、按構(gòu)件類型占比統(tǒng)計(jì)等）并導(dǎo)出excel 表格，做進(jìn)一步數(shù)據(jù)分析。

⑵項(xiàng)目需求定制，流程化執(zhí)行管控。

在滿足遵循項(xiàng)目構(gòu)件投產(chǎn)的一般工藝流程要求的同時(shí)，通過系統(tǒng)智能化操作與設(shè)定，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)其生產(chǎn)工序按需設(shè)定、提前審核計(jì)劃排產(chǎn)、跟進(jìn)實(shí)際物流需求投入、實(shí)時(shí)性生產(chǎn)過程跟蹤及成品入庫(kù)堆放等的全過程監(jiān)控檢查。程序發(fā)起有依據(jù)，過程跟蹤預(yù)警有保障，完工數(shù)據(jù)復(fù)盤有歸檔的切實(shí)執(zhí)行管控手段。

⑶項(xiàng)目信息歸集，一體化聯(lián)動(dòng)復(fù)核。

通過對(duì)項(xiàng)目基本信息管理，輸入項(xiàng)目前端基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：項(xiàng)目名稱、編號(hào)、客戶、聯(lián)系人以及項(xiàng)目的GPS 定位，還有車輛GPS 也可對(duì)接，實(shí)現(xiàn)像點(diǎn)外賣一樣的物流軌跡查詢。

還可以在系統(tǒng)的電腦端批量上傳圖紙，自動(dòng)將圖紙與對(duì)應(yīng)型號(hào)構(gòu)件進(jìn)行匹配，節(jié)省圖紙更新時(shí)間，支持PDF 矢量格式圖紙上傳與預(yù)覽查看。設(shè)計(jì)變更時(shí)，只需要重新將同名文件上傳，自動(dòng)更新，且可查看歷史版本。同時(shí)通過已產(chǎn)出和已發(fā)貨數(shù)等具體業(yè)務(wù)信息的數(shù)據(jù)化管理，同時(shí)通過生產(chǎn)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)。

⑷堆場(chǎng)出入有據(jù)，庫(kù)位式數(shù)字管理。

根據(jù)廠區(qū)實(shí)際堆場(chǎng)庫(kù)位情況，配置庫(kù)位信息，生成庫(kù)位二維碼并進(jìn)行二維碼的張貼。庫(kù)位二維碼，是系統(tǒng)通過掃碼完成構(gòu)件進(jìn)庫(kù)的主要途徑。除庫(kù)區(qū)庫(kù)位之外，還可以設(shè)置貨架二維碼，通過微信掃碼簡(jiǎn)易操作的形式，輕便快速連聯(lián)結(jié)堆場(chǎng)構(gòu)件和貨架，通過貨架二維碼可實(shí)現(xiàn)構(gòu)件批量入庫(kù)，批量發(fā)貨。

構(gòu)件在生產(chǎn)工序結(jié)束之后，經(jīng)過成品檢查工序，「良品」「不良品」「報(bào)廢品」會(huì)進(jìn)入到不同的處理流程。支持電腦端、手機(jī)端、PDA 設(shè)備都多個(gè)端，操作簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步。

⑸構(gòu)件發(fā)運(yùn)與回收，跟蹤式全鏈監(jiān)查。

在構(gòu)件生產(chǎn)結(jié)束后，通過系統(tǒng)可以按項(xiàng)目制定發(fā)貨計(jì)劃及相應(yīng)的構(gòu)件出廠合格證明單據(jù)，隨后按照“制定發(fā)貨計(jì)劃—審核發(fā)貨計(jì)劃—確認(rèn)出庫(kù)—確認(rèn)到貨”的流程，完成構(gòu)件成品的出廠驗(yàn)收、及時(shí)發(fā)運(yùn)、物流車輛管理、退貨統(tǒng)計(jì)處理及倉(cāng)庫(kù)相應(yīng)限額領(lǐng)料管控等一系列相關(guān)任務(wù)的執(zhí)行與跟蹤檢查，（電腦端和手機(jī)端都可以操作）大大提高了出貨的準(zhǔn)確率和工作效率。

4 整體效益

裝配式建筑在設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)“多種類構(gòu)件拆分，多樣化裝配組合”的百變創(chuàng)新為應(yīng)用，過渡到工廠制造實(shí)施中堅(jiān)持“高預(yù)制率，低模具配套，高質(zhì)量工業(yè)化生產(chǎn)”的綠色低碳模式為落腳?！把b配式預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)智能化管理”是實(shí)現(xiàn)裝配式建筑高效、高質(zhì)量建造落地的有效支撐，而BIM 技術(shù)的介入，更將成為關(guān)聯(lián)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與新型建造模式有效結(jié)合的強(qiáng)力推手。

通過統(tǒng)一的BIM 數(shù)據(jù)模型架構(gòu)，層層優(yōu)化信息累積；以信息數(shù)據(jù)化、數(shù)據(jù)模型化、模型通用化的BIM 理念，建立符合目前市場(chǎng)上規(guī)范內(nèi)構(gòu)件三維族庫(kù)體系。生產(chǎn)前，做到構(gòu)件庫(kù)信息調(diào)用便捷、參數(shù)化設(shè)計(jì)修改、高效項(xiàng)目需求核對(duì)；生產(chǎn)中，各項(xiàng)目排產(chǎn)領(lǐng)料聯(lián)動(dòng)、BIM 模型信息與實(shí)物構(gòu)件二維碼統(tǒng)一、調(diào)運(yùn)出貨更替協(xié)調(diào)管理等等。節(jié)省人力資源投入、減少原材浪費(fèi)，節(jié)約時(shí)間成本等同時(shí)，還能做到全產(chǎn)業(yè)鏈的實(shí)時(shí)監(jiān)控，數(shù)據(jù)有效分析。為隱患問題的暴露做了前期預(yù)警，通過靈活排產(chǎn)、有節(jié)奏生產(chǎn)的方式釋放庫(kù)存放壓力，為尋求更優(yōu)化生產(chǎn)方式、管理模式提供更大可能。

除此之外，由于BIM 模型構(gòu)件與實(shí)物構(gòu)件二維碼一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，可實(shí)現(xiàn)信息管理“可承接、可追溯”的全生命周期應(yīng)用；與對(duì)應(yīng)建筑工程的相關(guān)信息共享平臺(tái)對(duì)接，集成多專業(yè)BIM 應(yīng)用和管理系統(tǒng)協(xié)同作業(yè)，可為建筑企業(yè)、業(yè)主單位提供更多數(shù)據(jù)傳遞、驗(yàn)收審查、運(yùn)維管理等共享資源庫(kù)的價(jià)值升級(jí)體驗(yàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著數(shù)字技術(shù)和智慧城市建設(shè)的飛速發(fā)展，建筑行業(yè)建筑信息模型（簡(jiǎn)稱BIM）技術(shù)已進(jìn)入全面應(yīng)用階段。在信息化建筑全生命周期應(yīng)用的大數(shù)據(jù)環(huán)境下，新型建筑建造方式及配套應(yīng)用與BIM 技術(shù)的融合，迫在眉睫。利用BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑信息的串聯(lián)與延續(xù)應(yīng)用，做到構(gòu)件設(shè)計(jì)深化便捷、高效、協(xié)調(diào)管理；構(gòu)件信息管理可承接、可追溯、全生命周期應(yīng)用。以自有標(biāo)準(zhǔn)化BIM 產(chǎn)品庫(kù)為基礎(chǔ)，打開工廠數(shù)據(jù)中心對(duì)接項(xiàng)目服務(wù)的數(shù)據(jù)“存儲(chǔ)、添加、更替、調(diào)用、交付”一體化的智能管理數(shù)字經(jīng)濟(jì)新格局。

以信息化技術(shù)手段相融合的方式，借助平臺(tái)看板數(shù)據(jù)監(jiān)控，助力預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)業(yè)基地或相關(guān)企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)排產(chǎn)合理劃分、生產(chǎn)過程雙向管控、產(chǎn)品質(zhì)量有序有據(jù)把控，構(gòu)件入庫(kù)與發(fā)貨規(guī)范化管理等方面執(zhí)行力的全面提升。對(duì)上承接設(shè)計(jì)、甲方及管理部門的檢驗(yàn)、抽查；對(duì)下聯(lián)動(dòng)施工、物業(yè)運(yùn)維及業(yè)主的采用、監(jiān)督與考核。全方位應(yīng)用提升、全周期數(shù)據(jù)化服務(wù)、全鏈條環(huán)環(huán)相扣、為裝配式建筑落地保駕護(hù)航，為未來數(shù)據(jù)化城市的搭建奠基。