基于BIM的建筑工廠化管理系統

近年來，國內外建筑行業的工業化程度逐步提高。特別是在機電工程中，以日本和美國為首的工廠化預制加工、現場拼裝組合的施工方式，獲得了極大的進步，保證施工質量的同時，也大大提高了施工效率和安全性。然而，目前建筑工廠化的信息化應用程度較低，特別是針對工作流和信息流的集成管理，以及多參與方的信息共享問題，已經逐步成為制約建筑工廠化進程的瓶頸問題。因此，如何通過引進最新的信息化技術，改變原有的建筑工廠化生產管理模式，實現高質高效的施工管理，對于建筑行業來說意義重大。

BIM技術能有效地解決上述問題，為建筑工廠化提供新的解決方案和技術途徑。BIM是以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型，是對工程項目設施實體與功能特性的數字化表達。中建三局第一建設工程有限責任公司與清華大學聯合開發BIM-FC平臺，將BIM技術與建筑工廠化相結合，服務于本工程機電管線場外預制加工及現場裝配組合。

本文結合北京英特宜家購物中心大興項目二期工程項目（以下簡稱北京宜家項目）來談談基于BIM的建筑工廠化管理系統，可以從另外一個方面思考關于異地化、模塊化。首先介紹一下北京宜家項目的組織情況，其中項目應用負責人是中建三局一公司總工程師王亮，研發負責人是清華大學土木工程系博士、副教授胡振中。北京宜家項目位于北京市大興區，總建筑面積 508,486 平方米，地面三層（局部四層），地下三層。建設方為北京英特宜家置業有限公司（IICG），施工方是中建三局一公司。本建筑為國際化標準的多功能大型區域性購物中心，其設計很好的體現了節能、環保、安全的現代思想，新技術、新材料、新理念也得到廣泛應用。

北京宜家項目通過對建筑工廠化和BIM技術、物聯網等技術的深入研究和技術集成，研發的具有自主知識產權的“基于BIM的建筑工廠化管理系統”（BIM-FC），改變了傳統的手動建模方式，實現基于BIM的支架與管道模型的快速設計與建模，將深化設計、預制加工、材料管理、物流運輸、現場施工等各個工作流環節有效鏈接，以BIM平臺為核心，實現多參與方協同合作，提高項目管理工作效率。BIM-FC系統將工廠化流程與BIM信息管理集成，實現機電設備工程預制加工和裝配組合的綜合信息化管理。

為使不同終端擁有一致的數據訪問接口，本系統采用OData數據協議（Open Data Protocol）以提供從各種應用程序、服務和存儲庫中訪問信息的功能。系統共有三種終端，分別是傳統PC終端、瀏覽器端和智能手機端。利用生產廠家的構件族庫，基于BIM技術和管線綜合深化設計圖繪制專業管線及支架裝配圖，并在裝配圖中進行預制組合分段及編號工作，同時生成相應材料清單，為后續施工運維打下堅實的基礎。

根據BIM平臺所提供的信息生成編碼數據庫，為場外預制加工、現場裝配組合以及后期物業維護提供技術信息服務，以二維碼和RFID兩種方式標識、保存并在后期通過移動平臺設備進行信息的提取及維護。針對多參與方之間在業務流程管理方面產生的海量信息，將所涉及的資料、任務及相應的問題相互關聯，基于BIM模型的動態關聯技術，實現高效的信息檢索、查詢及綜合管理。

在充分理解消化相關文獻資料信息的基礎上，通過對Autodesk以往成功案例進行剖析、學習，并結合北京英特宜家項目工程特點、難點，項目團隊制定了詳細的項目BIM實施規劃和建模細則。

基于BIM的預制組合拼裝—模塊化自動生成，BIM模型信息提取與管夾拼裝，根據管線空間布局，從支架構件族庫中，選取橫單和豎桿進行拼裝，實現支架的快速設計，并作為BIM模型基礎，傳遞給后續應用。料表的自動生成則是根據構件的BIM模型和支架拼裝方案，提取并匯總各構件的型號、規格、尺寸、重量等信息，生成料表。場外庫房管理員根據料表采購原材料，同時預制加工廠根據料表進行構件加工；現場倉庫管理員根據料表采購標準件。通過系統平臺導出深化設計圖，后期專業廠家經審核通過后用來輔助現場施工，從而自動生成項目深化圖。

北京宜家項目應用BIM技術，通過開發具有自主知識產權的建筑工廠化管理系統（BIM-FC），為項目多參與方提供協同工作平臺，輔助深化設計、預制構件的信息管理、編碼、加工以及現場裝配組合。整套技術和系統的實際應用表明，能有效提高機電工程工廠化施工的效率和質量，保障施工安全，產生巨大的經濟效益。

基于BIM的業務流程管理平臺可實現多參與方之間的信息交互與共享，其業務管理總體流程如下圖。其核心流程主要包含四步：設計、生產加工、運輸、現場安裝。后續研究中將進一步完善系統，推廣系統的應用，結合BIM深化技術與物聯網技術，為其他工程項目的機電管線場外預制加工及現場裝配、組合更好的服務。