面向BIM技術(shù)下裝配式建筑精細化施工管理分析

面向BIM技術(shù)下裝配式建筑精細化施工管理分析

摘要：裝配式建筑具有高效、環(huán)保、安全的特點，是建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢。在我國裝配式建筑的實際應(yīng)用中，它面臨著設(shè)計成果不合理、信息共享困難、施工率低的問題。隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)的應(yīng)用可以幫助裝配式建筑解決現(xiàn)有問題，并促進智能化建筑發(fā)展。本文針對面向BIM技術(shù)下裝配式建筑精細化施工管理進行探討，分析了BIM技術(shù)在裝配式建筑中的優(yōu)勢，介紹了BIM在裝配式建筑的設(shè)計生產(chǎn)和施工中的應(yīng)用，闡述了裝配式建筑未來發(fā)展趨勢，僅供相關(guān)人員參考。Keys：BIM裝配式建筑；智慧建造；施工模擬隨著我國社會的不斷發(fā)展，人們的生活水平日益變好，對建筑行業(yè)也有了新的要求。因此，近年來，我國先后推出了一系列鼓勵BIM裝配式建筑的發(fā)展。隨著國家和社會對建筑質(zhì)量、節(jié)能環(huán)保的重視，建筑業(yè)逐步轉(zhuǎn)型和升級已經(jīng)是大勢所趨。但是裝配式建筑仍存在設(shè)計成果可能不合理、信息共享困難、施工率低等問題。在這種情況下，必須對傳統(tǒng)技術(shù)進行優(yōu)化，創(chuàng)新管理方法，將BIM技術(shù)與裝配式建筑有效地進行結(jié)合，利用BIM技術(shù)為裝配式建筑精細化管理提供更多支持。1傳統(tǒng)裝配式建筑存在的問題隨著建筑工業(yè)化的到來傳統(tǒng)裝配式建筑被現(xiàn)代裝配式建筑所取代。裝配式建筑可以分為三種，分別是混凝土結(jié)構(gòu)建筑、鋼結(jié)構(gòu)建筑以及木結(jié)構(gòu)建筑，當前，我國裝配式建筑發(fā)展越來越快。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2019年就有4.2億平方米新開工的建筑，占新開工的建筑面積13.4%；而2020年就增加到了6.3億新開工的裝配式建筑，占新開工建筑面積高達20.5%。但是，傳統(tǒng)裝配式建筑有許多優(yōu)點，但是也存在如下問題。1.1傳統(tǒng)裝配式建筑在設(shè)計管理上的不足建筑工程包含建筑、結(jié)構(gòu)、安裝、室內(nèi)精裝、門窗幕墻、園林景觀等多專業(yè)，需要多專業(yè)協(xié)同以實現(xiàn)工程建設(shè)目標。但是，傳統(tǒng)的裝配式建筑主要依靠人工審圖，難以確保各專業(yè)圖紙交圈、難以確保圖紙質(zhì)量，這會給后續(xù)的開發(fā)報建、施工進度、質(zhì)量安全管理等方面留下潛在的問題。1.2傳統(tǒng)裝配式建筑在成本管理上的不足傳統(tǒng)的裝配建筑施工成本的管理過程中，有很多因素制約了成本管理。例如：在施工管理的過程中，大多施工企業(yè)對成本管理，是以一個月為周期進行管理。而且主要是通過事會計核算的方式對成本進行控制。這樣的成本控制手段不能夠直觀看到各個環(huán)節(jié)中的錯誤，而且數(shù)據(jù)也不是最新數(shù)據(jù)，不能夠按照需求及時調(diào)整成本。1.3傳統(tǒng)裝配式建筑施工過程中的安全管理問題現(xiàn)階段，裝配式建筑的施工過程中，安全監(jiān)督管理人員的技術(shù)水平偏低，不能夠及時發(fā)現(xiàn)施工過程中施工人員的操作錯誤，為建筑施工埋下了安全隱患。同時，一些工程管理人員缺乏責(zé)任感且沒有良好的安全意識，對裝配式建筑施工未進行有效安全監(jiān)督。另外，一些施工單位沒有建立相應(yīng)的施工安全管理制度，施工人員的自覺性較差，沒有按照項目的標準進行施工，進而出現(xiàn)了一系列的問題。2BIM技術(shù)在裝配式建筑中的優(yōu)勢BIM技術(shù)通常被用在整個裝配式建筑工程中，有助于對其進行精細化管理。有助于施工人員了解各環(huán)節(jié)的施工信息，給各環(huán)節(jié)之間的人員提供了溝通平臺，有效地節(jié)省施工成本，為生產(chǎn)效率提升、工程質(zhì)量安全提供了保障。2.1BIM技術(shù)成本管理優(yōu)勢運用BIM技術(shù)，有助于施工人員了解各個環(huán)節(jié)施工情況，對設(shè)計方案、招標圖紙、施工圖紙的深化起到良好的促進作用，進而顯著改善成本管理。BIM技術(shù)成本控制具有快速分析，準確分析和強大分析的優(yōu)點。（1）快速準確精細。重復(fù)使用可用建筑物以形成模塊庫，幫助建立建筑物的標準規(guī)模，并基于BIM建立5D數(shù)據(jù)庫的動態(tài)維護，這大大提高了準確性，匯總和分析的能力得到了很大增強，可以快速定位項目每個部分的成本數(shù)據(jù)，以控制項目每個部分的實際成本[1]。（2）分析能力強，提高企業(yè)對成本的控制能力。利用BIM技術(shù)，我們可以收集和分析具有更多統(tǒng)計分析條件的各種成本報告，更好地了解不同時間的資金需求，模擬和優(yōu)化資金的收集和分配，每個項目都可以直接查看，公司可以完全控制該項目的建設(shè)成本。（3）虛擬施工。通過BIM技術(shù)結(jié)合施工計劃模擬實際施工，可以利用BIM技術(shù)的視覺效果直觀地了解施工過程和結(jié)果，在施工前識別并有效解決大多數(shù)施工風(fēng)險問題，并大大減少了返工情況的出現(xiàn)。2.2BIM技術(shù)質(zhì)量管理優(yōu)勢BIM技術(shù)質(zhì)量管理與傳統(tǒng)的二維質(zhì)量管理相比，提高了裝配式建筑的質(zhì)量管理效率，實現(xiàn)了裝配式建筑質(zhì)量的真實有效控制，提升質(zhì)量責(zé)任的可追溯性。表1顯示了傳統(tǒng)的二維質(zhì)量管理和BIM技術(shù)的質(zhì)量管理的優(yōu)缺點。表1傳統(tǒng)二維質(zhì)量管理與BIM技術(shù)質(zhì)量管理的對比傳統(tǒng)二維質(zhì)量管理缺點BIM技術(shù)質(zhì)量管理優(yōu)點質(zhì)量管理效率低質(zhì)量管理效率高無法對現(xiàn)場質(zhì)量做到實時有效的控制對現(xiàn)場質(zhì)量做到實時有效的控制總承包單位對分包單位質(zhì)量管理難度大統(tǒng)一質(zhì)量管理平臺，利于總承包單位的質(zhì)量管理手工整合圖紙，憑經(jīng)驗判斷BIM技術(shù)在各專業(yè)間進行全面檢查對管道線路碰撞部位表達不夠充分直觀地表達碰撞檢測結(jié)果2.3BIM技術(shù)安全管理優(yōu)勢（1）可視化的管理。在裝配式建筑施工的過程中，3D模型提供了項目的可視信息，所有參與者都可以隨時了解項目的動態(tài)變化，可以發(fā)現(xiàn)施工過程中容易發(fā)生安全問題的危險源，并預(yù)先建立適當?shù)陌踩刂拼胧＃?）優(yōu)化施工方案。BIM技術(shù)可用于檢查裝配式建筑物的安全性，在BIM平臺上模擬裝配式建筑物的吊裝，拼接等其他過程，并進行綜合分析，從而發(fā)現(xiàn)施工過程中的潛在安全隱患，優(yōu)化施工方案，并有效減少可能發(fā)生的安全事故[2]。（3）制定安全應(yīng)急措施。BIM技術(shù)不僅可以建立3D視覺模型，還可以進行4D施工模擬，根據(jù)實際施工過程，可以在施工過程的不同階段進行不同的施工安全管理，在實際施工之前發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，采取緊急安全措施。2.4BIM技術(shù)進度管理優(yōu)勢（1）構(gòu)件生產(chǎn)精細化。BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計階段進行了精細建模，建立了可重復(fù)使用構(gòu)件的自由組合模塊庫，解決了確定裝配式建筑構(gòu)件中構(gòu)件大小的問題，具有自動統(tǒng)計和圖片加工功能。實現(xiàn)了裝配式建筑構(gòu)件工廠的精細生產(chǎn)。（2）信息利用極大化。3D可視化模型可以實現(xiàn)高度共享的裝配建筑施工信息，減少因為項目信息過多或丟失的影響，并提升信息利用價值。在進度計劃過程中，施工部門可以大大減少檢查圖紙的人數(shù)和工作時間，加快施工進度的制定，提高施工進度表制定的準確性。（3）施工管理可視化。BIM技術(shù)允許裝配式建筑物模擬動態(tài)建筑物，確定覆蓋節(jié)點的合適方案，在吊裝和拼接裝配式建筑物的過程中接受數(shù)字跟蹤，并使用BIM技術(shù)模擬4D進度，以發(fā)現(xiàn)早期施工中潛在的問題，對早期施工進行修改，提高預(yù)制施工的管理效率。3BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用3.1在成本管理方面的應(yīng)用基于BIM技術(shù)，可以建立5D關(guān)系成本數(shù)據(jù)庫，可以快速進行多維成本分析，在項目規(guī)劃階段，BIM技術(shù)可以提高項目可行性分析的效率，進而降低成本。在項目決策階段，使用BIM技術(shù)和Revit軟件對項目進行詳細規(guī)劃，以提高項目建設(shè)的成本效益管理；在項目的建設(shè)和安裝階段，BIM技術(shù)可以幫助建設(shè)和管理。目的是確保建設(shè)和安裝的科學(xué)性和合理性[3]。多項研究表明，項目進行的總時間的50％用于成本估算上，而BIM方法可節(jié)省近90％的時間并減少人為的預(yù)測誤差，通過BIM技術(shù)識別模型，匯總并計算不同組件清單的數(shù)量。使用BIM技術(shù)對裝配式建筑進行虛擬施工仿真，并以表格形式預(yù)覽裝配式建筑物的壽命周期，裝配式建筑過程的成本將以可視化形式顯示在整個項目生命周期過程中。3.2在質(zhì)量管理方面的應(yīng)用（1）建模前期協(xié)同設(shè)計。在建模的第一階段，裝配式建筑項目的每個參與者可以參與基于BIM平臺的項目模型的設(shè)計，加強各方之間的溝通與合作，并可以在統(tǒng)一模型數(shù)據(jù)庫中對圖紙進行聯(lián)合視覺檢查不僅節(jié)省工程成本，而且提高了工程設(shè)計的效率。（2）碰撞檢測。BIM技術(shù)用于優(yōu)化裝配式建筑與3D模型之間的碰撞，并與BIM模型數(shù)據(jù)庫比較生產(chǎn)的零部件，以確保生產(chǎn)質(zhì)量，提高零部件吊裝和拼接的準確性和效率，并消除潛在的沖突和組件在施工現(xiàn)場發(fā)生碰撞。（3）施工工序管理控制。使用BIM技術(shù)，我們可以制定特殊的技術(shù)措施，以確保項目不同環(huán)節(jié)的質(zhì)量，控制工作流程，設(shè)置過程質(zhì)量控制點，尤其要注意容易出現(xiàn)問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，預(yù)覽裝配式建筑的施工過程以及加強對施工流程的有效管理和控制。3.3在安全管理方面的應(yīng)用傳統(tǒng)的項目安全管理存在施工安全規(guī)劃落后、缺乏對危險源針對性和動態(tài)的管理等問題。利用BIM技術(shù)對裝配式建筑現(xiàn)場的要素進行預(yù)設(shè)和控制，可以對施工現(xiàn)場進行安全管理，減少施工現(xiàn)場的不安全行為。BIM技術(shù)在安全管理中的具體應(yīng)用如圖所示，包括施工準備階段的安全控制，施工過程模擬，施工動態(tài)監(jiān)控和災(zāi)害應(yīng)急管理。圖2BIM技術(shù)在安全管理中的是體應(yīng)用3.4在進度管理方面的應(yīng)用BIM技術(shù)用于模擬施工進度，并通過4D模型驗證施工進度；BIM技術(shù)提供了全面的建筑信息模型和模擬的安裝過程，可以對建筑物進行吊裝和拼接，不僅可以控制施工項目，還可以規(guī)劃安裝施工現(xiàn)場的布局，合理的場地延伸可以節(jié)省很多空間，并提高吊裝和拼接速度。4裝配式建筑未來發(fā)展趨勢4.1一體化建筑業(yè)的一體化建設(shè)是未來的趨勢，裝配式建筑也不例外。一體化發(fā)展具有兩個含義：（1）各個專業(yè)的整體發(fā)展。設(shè)計、生產(chǎn)和安裝的一體化發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域：用BIM設(shè)計建筑圖紙，包括垂直截面和各種細節(jié)的圖紙；使用BIM計算工程量；使用BIM以提升項目建設(shè)的整體質(zhì)量，增加資源利用率并降低項目成本。（2）各種應(yīng)用程序系統(tǒng)的集成開發(fā)。現(xiàn)在應(yīng)用程序系統(tǒng)的類型很多，行業(yè)中很多人在長期工作中都習(xí)慣使用某些類型的軟件，如果數(shù)據(jù)格式不同，一些文件就會出現(xiàn)打不開的現(xiàn)象。這要求在系統(tǒng)之間支持開放標準，并且可以在不同的軟件系統(tǒng)之間直接共享數(shù)據(jù)[4]。4.2精細化精細化是建筑行業(yè)未來發(fā)展的視角和方向。將BIM運用在裝配式建筑中提升進行細化管理水平，有助于施工人員了解整個項目的施工情況，而且還能了解子項目的情況。BIM可以準確地傳遞信息，提供相關(guān)模型的常規(guī)和局部信息，并提升質(zhì)量管理。4.3智能化自動化技術(shù)可以使機器取代人類來完成簡單的工作，由系統(tǒng)而不是由人類來做出決策。例如，專家系統(tǒng)擁有大量的數(shù)據(jù)的支撐，因此，具有特別高的專業(yè)性，且運用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以檢查建模的準確性，傳統(tǒng)方法只能人工測量或用肉眼進行簡單判斷。BIM+信息技術(shù)可以自動檢查組件的大小和距離，從而減輕了人們的負擔。另外，可以在生產(chǎn)過程中使用智能系統(tǒng)替代生產(chǎn)中的人員?，F(xiàn)階段，我國面臨勞動力短缺的問題，建筑工人的年齡通常較高，勞動力不足；自動機器人的應(yīng)用勢在必行，已成為建筑行業(yè)的新發(fā)展趨勢。5結(jié)語BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用可以優(yōu)化設(shè)計，提高設(shè)計效率，通過可視化生產(chǎn)和組件跟蹤管理確保生產(chǎn)質(zhì)量和安全。基于BIM的裝配式建筑有效地改變了我國建筑業(yè)的發(fā)展模式，這是當前建筑業(yè)發(fā)展的重要方向。Reference[1]張林,周文杰,冀誠,申張鵬,馬志楊,李浩淼,梁存君.裝修一體化