基于BIM技術(shù)的裝配式建筑工程信息化管理平臺

摘要：本文以某裝配式建筑工程項目為例，對工程信息化管理平臺展開設(shè)計研究。設(shè)計信息化管理平臺架構(gòu)，明確平臺由上到下依次為數(shù)據(jù)層、邏輯層、程序應(yīng)用層、操作層。為確保開發(fā)的信息化管理平臺在實際應(yīng)用中發(fā)揮預(yù)期作用，選擇英特爾酷睿臺式機(jī)CPU處理器作為該平臺的核心處理器。使用3D掃描技術(shù)與BIM技術(shù)，構(gòu)建裝配式建筑工程結(jié)構(gòu)模型；使用二維碼技術(shù)，進(jìn)行裝配式建筑工程預(yù)制構(gòu)件的跟蹤管理；使用EBIM等移動終端進(jìn)行構(gòu)件吊裝與安裝狀態(tài)的跟蹤與更新，完成構(gòu)件現(xiàn)場信息的更新后，生成構(gòu)件現(xiàn)場安裝表，實現(xiàn)構(gòu)件現(xiàn)場安裝深化設(shè)計與信息化管理。結(jié)果表明：設(shè)計平臺可以在提高工程施工質(zhì)量、降低裝配式建筑構(gòu)件安裝誤差的同時，解決施工中構(gòu)件與機(jī)械存在的空間方面沖突問題，避免工程施工進(jìn)度受到返工、變更等影響。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；工程結(jié)構(gòu)模型；管理平臺；信息化；建筑工程；裝配式

中圖分類號：TU756 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A""" 文章編號：

Prefabricated Construction Engineering Information Management Platform Based on BIM Technology

Abstract：This article takes a prefabricated construction project as an example to conduct design research on the engineering information management platform.Design an information management platform architecture that clearly defines the platform as the data layer，logic layer，program application layer，and operation layer from top to bottom.To ensure that the developed information management platform plays its expected role in practical applications，the Intel Core desktop CPU processor is chosen as the core processor of the platform.Using 3D scanning technology and BIM technology to construct prefabricated building engineering structural models，and using QR code technology to track and manage prefabricated components in prefabricated construction projects，and use mobile terminals such as EBIM to track and update the status of component hoisting and installation，after updating the on-site information of components，generate a component installation table to achieve detailed design and information management of component on-site installation.The results show that the design platform can improve the quality of engineering construction，reduce the installation errors of prefabricated building components，and solve the spatial conflicts between components and machinery during construction，avoiding the impact of rework，changes，and other factors on the construction progress.

Keywords：BIM technology;engineering structure model;management platform;informatization;construction engineering;prefabricated

0 引言

建筑行業(yè)的快速發(fā)展帶動了產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的建設(shè)，同時也帶來日益嚴(yán)重的環(huán)境污染和更多的能源消耗，制約了健康中國、綠色產(chǎn)業(yè)和節(jié)約型生態(tài)環(huán)境的建設(shè)[1]。為解決此問題，工程方提出了一種全新的建筑形式，即裝配式建筑，這種形式的建筑是指工程項目在建設(shè)過程中，由工廠負(fù)責(zé)建筑所需構(gòu)件的制作與生產(chǎn)，將通過質(zhì)檢后的建筑構(gòu)件運(yùn)輸?shù)浇ㄖこ添椖渴┕がF(xiàn)場，通過對元件的現(xiàn)場拼裝，完成對建筑的建造與開發(fā)[2]。相比傳統(tǒng)的建筑形式，這種通過組合、拼裝等方式建造的建筑具有體積小、對環(huán)境無污染等優(yōu)勢。但由于我國此方面的發(fā)展仍處于初步階段，在建筑的執(zhí)行監(jiān)管方面仍存在較大的缺陷。因此，有必要引進(jìn)先進(jìn)的BIM技術(shù)，通過構(gòu)建三維模型的方式，更好地推動裝配式建筑發(fā)展，從而提升建筑行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[3]。此項技術(shù)在應(yīng)用中的數(shù)字化特征較多，包括可視化特征、三維展示特征等，BIM技術(shù)可以將由平面二維的點(diǎn)、線、面組成的建筑設(shè)計圖進(jìn)行三維的展示和呈現(xiàn)，為建筑施工方提供更加直觀、形象的效果圖，進(jìn)一步方便技術(shù)人員對設(shè)計方案進(jìn)行深入研究。

1 信息化管理平臺架構(gòu)

為滿足建筑工程項目施工方的需求，在開展相關(guān)研究前，將BIM技術(shù)作為支撐，設(shè)計如圖1所示的信息化管理平臺架構(gòu)[4]。

從圖1中可以看出，本文開發(fā)的平臺由四個結(jié)構(gòu)層構(gòu)成，由上到下依次為數(shù)據(jù)層、邏輯層、應(yīng)用層、操作層。

在此過程中應(yīng)明確，建筑工程管理中參照的BIM結(jié)構(gòu)模型與施工業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之間存在著較為密切的聯(lián)系。數(shù)據(jù)信息與工程文件在BIM模型中的存儲方式較多，包括分布式文件存儲、空間數(shù)據(jù)庫存儲、關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲等，可以將平臺的數(shù)據(jù)層作為一個存儲建筑工程數(shù)據(jù)的資源中心，支持對各種多維數(shù)據(jù)的同時查詢[5]。在平臺的邏輯層中，為了滿足“建筑施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時采集、多終端用戶的同時訪問”需求，利用M/S和B/S，對數(shù)據(jù)邏輯進(jìn)行處理。處理后，應(yīng)用層利用中間件接收用戶向其發(fā)送的命令，通過此種方式，達(dá)到對整個建筑工程進(jìn)行規(guī)范化管理的目的。平臺的最底層為操作層，操作層最終用戶群由技術(shù)人員、管理人員、工人、監(jiān)理方人員等構(gòu)成。平臺將對用戶群體的身份進(jìn)行自動識別，根據(jù)識別結(jié)果，為其分配對應(yīng)的管理權(quán)限，確保數(shù)據(jù)在一個相對安全的范圍內(nèi)流通[6]。通過上述方式，實現(xiàn)對建筑工程的信息化管理。

2 平臺硬件設(shè)備選型

為確保開發(fā)的信息化管理平臺在實際應(yīng)用中發(fā)揮預(yù)期作用，根據(jù)相關(guān)工作的具體需求，進(jìn)行平臺硬件設(shè)備的選型[7]。在此過程中，選擇英特爾酷睿Intel Core i5-7400 SR32W臺式機(jī)CPU處理器作為該平臺的核心處理器，處理器技術(shù)參數(shù)見表1[8]。

按照規(guī)范，將處理器接口與管理平臺終端進(jìn)行對接，通過此種方式，實現(xiàn)對處理器在信息化管理平臺中的集成。

3 基于BIM技術(shù)的裝配式建筑工程結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建

完成管理平臺硬件的選型后，引進(jìn)BIM技術(shù)，開展裝配式建筑工程結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建研究[9]。在此過程中，使用3D掃描技術(shù)，進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)整體的掃描，在掃描的結(jié)構(gòu)模型中輸入現(xiàn)場測繪數(shù)據(jù)、點(diǎn)云數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)。通過此種方式，進(jìn)行裝配式建筑工程結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模。為確保構(gòu)建的模型與結(jié)構(gòu)實際情況具有較高的適配度，應(yīng)對采集的圖像與數(shù)據(jù)進(jìn)行處理[10]，計算公式如下：

式（1）中：為采集圖像與數(shù)據(jù)的均值化處理；為測繪高度，m；為拓展數(shù)據(jù)；為原始數(shù)據(jù)；為拓展記錄；為采樣時刻點(diǎn)，s。對此過程進(jìn)行描述，如圖2所示[11]。

在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，引進(jìn)RFID技術(shù)，利用無線電波信號自動識別建筑構(gòu)件，獲得與建筑結(jié)構(gòu)空間相關(guān)的信息，此項技術(shù)是一項可實現(xiàn)與物體無接觸的自動識別技術(shù)[12]。識別過程中，考慮到裝配式建筑工程的預(yù)制構(gòu)件種類、數(shù)量較多，如未能做好構(gòu)件的入庫與出庫管理，不僅會出現(xiàn)構(gòu)件的丟失、錯用等問題?；诖?，應(yīng)使用RFID讀取、識別建筑現(xiàn)場的部件信息，通過此種方式，實現(xiàn)對預(yù)制件的管理。

完成上述處理后，對建筑實體結(jié)構(gòu)追加附加信息，通過拓展字典、拓展數(shù)據(jù)實現(xiàn)對實體結(jié)構(gòu)的追加，在此基礎(chǔ)上，集成散亂點(diǎn)云數(shù)據(jù)與數(shù)碼攝像數(shù)據(jù)，在計算機(jī)上操作軟件工具，即可生成裝配式建筑工程的建模[13]。

4 建筑預(yù)制構(gòu)件跟蹤管理

為提高裝配式建筑工程施工的秩序化，實現(xiàn)對工程的規(guī)范化管理，可使用二維碼技術(shù)，進(jìn)行裝配式建筑工程預(yù)制構(gòu)件的跟蹤管理[14]。在工程結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行二維碼技術(shù)的應(yīng)用，是對原有管理工作模式的一種升級。利用此項技術(shù)，可迅速完成施工現(xiàn)場裝配式元件的位置、屬性和相關(guān)信息的查詢與定位，并可以在PC端對其相關(guān)信息進(jìn)行更新，通過此種方式，降低由于設(shè)計變更引起的工程進(jìn)度拖拉問題。建筑預(yù)制構(gòu)件的跟蹤管理主要由以下3個環(huán)節(jié)構(gòu)成。

1） 對建筑工程項目生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行質(zhì)檢跟蹤。構(gòu)件工廠的技術(shù)員在相應(yīng)構(gòu)件上粘貼印刷好的條形碼，并用移動設(shè)備掃描構(gòu)件的條形碼，輸入相應(yīng)的零件信息；構(gòu)件工廠的現(xiàn)場質(zhì)量檢驗人員，依據(jù)檢驗結(jié)果，通過掃描二維碼，錄入相應(yīng)的質(zhì)量檢驗信息，并將其上傳到平臺。

2） 對裝配式構(gòu)件進(jìn)行出廠管理。構(gòu)件廠的倉庫管理員，通過掃描構(gòu)件的識別碼，錄入構(gòu)件的實際型號和數(shù)量等相關(guān)信息[15]。在工廠管理模塊中，通過上述方式，實現(xiàn)構(gòu)件信息的掃描和添加。在此基礎(chǔ)上，將對應(yīng)的構(gòu)件信息與構(gòu)件運(yùn)行車輛進(jìn)行匹配，將添加的信息上傳至服務(wù)器，通過對車輛的定位，實現(xiàn)對裝配式構(gòu)件的定位。

3） 對構(gòu)件進(jìn)行入場管理。掃描識別碼，確定構(gòu)件運(yùn)輸車信息，并進(jìn)行車輛進(jìn)場操作。對構(gòu)件進(jìn)行進(jìn)場掃描，信息化管理平臺會自動提示每個構(gòu)件的相關(guān)質(zhì)量信息，便于對構(gòu)件的進(jìn)場檢驗。同時，平臺會根據(jù)自身管理需要，對進(jìn)入建筑工程裝配式的構(gòu)件進(jìn)行自動檢測，以此識別是否存在未進(jìn)場或遺漏的構(gòu)件。

5 構(gòu)件現(xiàn)場安裝深化設(shè)計與信息化管理

開展構(gòu)件現(xiàn)場安裝深化設(shè)計時，施工現(xiàn)場工程部與相關(guān)負(fù)責(zé)人需要使用EBIM等移動終端進(jìn)行構(gòu)件吊裝與安裝狀態(tài)的跟蹤與更新，完成構(gòu)件現(xiàn)場信息的更新后，生成構(gòu)件現(xiàn)場安裝表，此過程見表2。

完成構(gòu)件的安裝后，工程部將對應(yīng)的構(gòu)件任務(wù)狀態(tài)信息推送到質(zhì)量管理部門，由質(zhì)量管理部門負(fù)責(zé)進(jìn)行構(gòu)

件安裝的驗收。

可通過對不同位置建筑構(gòu)件色彩的識別，實現(xiàn)對構(gòu)件追蹤狀態(tài)的可視化顯示，并根據(jù)合同中規(guī)定的內(nèi)容，給出對應(yīng)的工期警告。利用信息化管理平臺對零件狀況進(jìn)行統(tǒng)計分析，協(xié)助建筑工程項目經(jīng)理、生產(chǎn)經(jīng)理和地區(qū)經(jīng)理，對項目進(jìn)度進(jìn)行全面控制，以此為依據(jù)結(jié)合現(xiàn)有資源，對工程項目人力和材料進(jìn)行動態(tài)調(diào)配，對進(jìn)度落后的作業(yè)區(qū)域，應(yīng)識別出落后的原因，對其進(jìn)行重點(diǎn)跟蹤和調(diào)整，確保項目的總體進(jìn)度目標(biāo)得以實現(xiàn)。按照上述方式，實現(xiàn)構(gòu)件現(xiàn)場安裝深化設(shè)計與信息化管理，完成基于BIM技術(shù)的信息化管理平臺設(shè)計。

6 工程實例分析

為實現(xiàn)對開發(fā)的管理平臺在實際應(yīng)用中效果的檢驗，以蘭州市某裝配式結(jié)構(gòu)建筑為例，應(yīng)用本文設(shè)計的方法，進(jìn)行建筑工程的信息化管理。

該工程項目總占地面積為33.5萬㎡，建筑位于城市二環(huán)沿線，該項目中，共包含27棟單體結(jié)構(gòu)建筑，每個建筑的結(jié)構(gòu)相同，均由地上3層～27層構(gòu)成，地下層數(shù)為2層。根據(jù)工程實際情況與大量的現(xiàn)場勘查與測量可知，建筑高度為79 m，是蘭州市首個以裝配式結(jié)構(gòu)為主的住宅工程項目。該建筑的預(yù)制率為40%，整體裝配率＞50%。根據(jù)工程項目實際情況與現(xiàn)場實地勘察可知，該建筑在施工中存在信息傳遞、共享、交互難度大等問題，如果現(xiàn)場工人缺乏裝配式施工經(jīng)驗，不僅會耽誤現(xiàn)場施工進(jìn)度，嚴(yán)重情況下還會使建筑工程項目施工質(zhì)量受到影響。

在與工程項目負(fù)責(zé)方綜合商議后，決定使用本文設(shè)計的方法，進(jìn)行工程的信息化管理。管理過程中，引進(jìn)BIM技術(shù)，構(gòu)建裝配式建筑工程結(jié)構(gòu)模型。根據(jù)工程項目施工進(jìn)度，進(jìn)行建筑預(yù)制構(gòu)件的跟蹤管理。最后，通過對構(gòu)件現(xiàn)場安裝深化設(shè)計與信息化管理，完成基于本文平臺的工程信息化管理。

完成管理后，在施工現(xiàn)場對預(yù)制件的安裝進(jìn)行質(zhì)量驗收，檢驗預(yù)制件的安裝與拼接質(zhì)量，將安裝后的偏差與允許偏差進(jìn)行比對。同時，在檢驗過程中，將構(gòu)件對應(yīng)結(jié)構(gòu)層的相關(guān)信息錄入計算機(jī)，在計算機(jī)中進(jìn)行建筑預(yù)制構(gòu)件的跟蹤管理，通過此種方式，實現(xiàn)對施工中機(jī)械碰撞、管線碰撞的測試與集中管理。并統(tǒng)計實驗結(jié)果，相關(guān)內(nèi)容見表3。

根據(jù)上述的實驗結(jié)果可以看出，使用本文設(shè)計的方法，對裝配式建筑工程項目進(jìn)行信息化管理，管理后構(gòu)件安裝的實測偏差＜允許偏差，同時，對施工區(qū)域進(jìn)行碰撞檢測發(fā)現(xiàn)所有區(qū)域均不存在構(gòu)件之間的空間沖突現(xiàn)象。

7 結(jié)語

根據(jù)建筑構(gòu)件的特點(diǎn)、功能、建筑形式，可以將建筑構(gòu)件劃分為板塊構(gòu)件、骨架構(gòu)件、箱式構(gòu)件等。通過對不同類型構(gòu)件的組合，可以開發(fā)與業(yè)主方需求高度適配的建筑。為推進(jìn)我國裝配式建筑行業(yè)的發(fā)展，本文通過裝配式建筑工程結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建、建筑預(yù)制構(gòu)件跟蹤管理、構(gòu)件現(xiàn)場安裝深化設(shè)計與信息化管理，引進(jìn)BIM技術(shù)，以某裝配式建筑工程項目為例，對工程信息化管理平臺展開設(shè)計研究。在完成設(shè)計后，通過實例應(yīng)用實驗得到的結(jié)果表明，本文設(shè)計的成果具有良好的效果。該平臺在提高工程施工質(zhì)量、降低裝配式建筑構(gòu)件安裝誤差的同時，也能夠解決施工中構(gòu)件與機(jī)械之間的空間沖突問題，為施工過程提供了可靠的解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1]何利，舒剛，馮川，等.創(chuàng)新質(zhì)量管理鑄造品質(zhì)工程——鎮(zhèn)廣高速公路建設(shè)施工自檢管理機(jī)制探索與實踐[J].交通企業(yè)管理，2023，38（2）：24-26.

[2]李雪.新型綠色環(huán)保建筑材料對建筑工程造價管理的影響及應(yīng)對措施研究[J].陶瓷，2023（2）：182-184.

[3]張雅文.基于AHP的水利信息化項目風(fēng)險管理研究——以某引黃灌區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水工程信息化項目為例[J].工程技術(shù)研究，2023，8（1）：124-126.

[4]于利賢，吳振全.信息化系統(tǒng)在全過程工程咨詢中的應(yīng)用——以某銀行建設(shè)項目為例[J].項目管理技術(shù)，2023，21（1）：26-29.

[5]曹慶偉.“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下建筑企業(yè)加強(qiáng)工程項目管理信息化建設(shè)的路徑探討[J].企業(yè)改革與管理，2022（23）：65-66.

[6]宋哲旭，劉霖.數(shù)字簽名在海上油氣工程建設(shè)項目檔案信息化管理中的應(yīng)用[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2022，42（22）：73-77.

[7]李彬，王璐，梁麗瑄.利用移動開放信息化平臺開展水利工程運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)化工作的研究與應(yīng)用[J].水利技術(shù)監(jiān)督，2022（11）：71-73.

[8]施軒，田春，楊嚴(yán)，等.基于二維碼和信息化平臺的天府國際機(jī)場市政工程機(jī)械設(shè)備管理應(yīng)用[J].四川建筑，2022，42（S1）：172-173.

[9]吳真真，唐超，楊曉飛.基于深度學(xué)習(xí)的視頻識別及動態(tài)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用——以軌道交通建設(shè)工程為例[J].測繪通報，2022（9）：23-28.

[10]毛成坤.建設(shè)人防工程檔案信息化管理系統(tǒng)的重要性研究——基于ArcGIS平臺[J].辦公室業(yè)務(wù)，2022（16）：101-103.

[11]高俊合，孫琳琳，林城福，等.限額以下政府投資工程發(fā)包管理研究——基于深圳市大鵬新區(qū)的實踐[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2022，43（8）：35-41.

[12]伏海中.基于控制自動化管理信息化條件下鹽池縣馬兒莊高效節(jié)水農(nóng)業(yè)管理模式研究[J].中國農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)，2022（5）：30-34.

[13]蘇霞，張晶晶，張煒光，等.裝配式建筑工程項目風(fēng)險審計研究——以國家電網(wǎng)雄安朱河變電站為例[J].會計之友，2022（8）：132-139.

[14]鄭寧，梅傳貴，陳翔，等.基于集群管理模式的江港堤防水利工程綜合管理平臺的建設(shè)[J].水利技術(shù)監(jiān)督，2022（2）：59-63，84.

[15]徐禮長.高校電子信息與物聯(lián)網(wǎng)工程實驗教學(xué)中心信息化管理實踐[J].電子元器件與信息技術(shù)，2022，6（1）：36-37.