基于BIM的工廠化管理系統(tǒng)應用

據(jù)研究，“工廠化可持續(xù)建筑”的優(yōu)勢體現(xiàn)在抗震、節(jié)能、凈化、耐久、節(jié)材、可循環(huán)建材、無醛鉛輻石棉建材、無揚塵污水垃圾施工等方面。其中，工廠化預制加工技術是保證建筑工程產品質量、提高施工生產效率的有效方法。

自1999年頒布實施《關于推進住宅產業(yè)現(xiàn)代化提高住宅質量的若干意見》以來，住宅產業(yè)化已經行進15年。然而截止到目前，我國的住宅建設中，工業(yè)化住宅占據(jù)的市場份額依然不高。

2014年2月，住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布了行業(yè)標準《裝配式混凝土結構技術規(guī)程》，并于2014年10月1日實施。近期，相關部門正在編制《工業(yè)化建筑評價標準》、研究實施機制以及住宅產業(yè)現(xiàn)代化“十三五”發(fā)展規(guī)劃綱要等政策文件。

隨著一系列相關文件的出臺，企業(yè)對于建筑工業(yè)化積極性逐漸增大。以中建三局第一建設工程有限責任公司（簡稱“中建三局一公司”）為例，中建三局一公司始建于1952年，是世界500強企業(yè)中國建筑工程總公司的三級法人單位，具有房屋建筑工程施工總承包特級、建筑行業(yè)（建筑工程）設計甲級資質，安防工程企業(yè)、建筑智能化設計與施工壹級資質。目前公司已發(fā)展為擁有合約額超過500億、營業(yè)收入超過200億元的國有大型建筑施工企業(yè)。

近年來，中建三局一公司在建筑企業(yè)標準化與信息化管理、建筑信息模型（BIM）、綠色環(huán)保建筑、工業(yè)化樓宇、鋁模板施工體系等方面進行了深入的探索和實踐。公司自主研發(fā)的企業(yè)綜合管理信息系統(tǒng)，取得國家版權局計算機軟件著作權證書，為業(yè)界推進標準化和信息化產生積極影響；在推進BIM技術方面，中建三局一公司率先作為理事單位加入中國BIM發(fā)展聯(lián)盟，自主研發(fā)的《基于BIM技術的機電運維管理系統(tǒng)》同時榮獲全國創(chuàng)新杯大獎，成為唯一獲獎的施工企業(yè)，同時該系統(tǒng)已經獲得國家專利局的發(fā)明專利授權。

在預制工業(yè)化技術方面，中建三局一公司主編了國家規(guī)范《預制組合立管技術規(guī)范》（GB50682-2011)，《整體裝配式框架結構施工工法》獲得國家級工法。

BIM應用及工廠化實施情況

據(jù)研究，“工廠化可持續(xù)建筑”的優(yōu)勢體現(xiàn)在抗震、節(jié)能、凈化、耐久、節(jié)材、可循環(huán)建材、無醛鉛輻石棉建材、無揚塵污水垃圾施工等方面，技術核心是全鋼結構模塊化建造。包括外墻厚保溫、多層玻璃窗、窗外遮陽、新風熱回收、LED燈等設施，都是在工廠制造完成的，最后只需運至施工現(xiàn)場進行吊裝。其中，工廠化預制加工技術是保證建筑工程產品質量、提高施工生產效率的有效方法。

中建三局一公司將BIM技術應用于機電管線的工廠化預制加工領域，在英特宜家武漢購物中心機電安裝工程項目探索與實踐。

英特宜家武漢購物中心機電安裝工程項目總建筑面積257178.00 平方米，地下建筑面積2590.00平方米；建筑高度39.23米，建筑層數(shù)地下1層，地上4-6層。建筑主要功能為地上歐尚超市、電器賣場、電影院、餐飲、時尚品牌、國內外著名服裝店等；地下室主要為地下車庫、人防、設備機房、后勤配套用房等。

總體業(yè)務流程

該項目的工廠化預制加工依托于 “基于BIM的建筑工廠化管理系統(tǒng)”有效地解決了在機電管線預制加工中的諸多問題。將深化設計與預制加工有效結合，做到了深化設計與預制加工同步有序進行，同時，實現(xiàn)了設計、加工、倉儲、現(xiàn)場安裝的協(xié)同工作。

流程管理中重要的在于信息共享、協(xié)同工作，以及在物流管理中的二維碼利用。設計部上傳文件，該信息會立即反應給專業(yè)廠家，實現(xiàn)信息及時傳遞。利用該系統(tǒng)可實現(xiàn)多參與方之間的協(xié)同工作，協(xié)同過程產生的信息還可集成到BIM模型中。

系統(tǒng)能夠實現(xiàn)各角色之間協(xié)同工作；任務與文檔資料相關聯(lián)，進而可以關聯(lián)BIM模型中，以便在其它平臺查看任務信息。同時，提供一個各角色相互交流的平臺；用戶可以對圖紙、料表等文檔資料中有問題的地方進行反饋；問題與資料相關聯(lián)，進而可以關聯(lián)到BIM模型中。

有了前面關聯(lián)的信息，用戶可以在其它BIM軟件中查看從瀏覽器端所關聯(lián)的信息，進而讓用戶從宏觀上把握項目的整體情況。結合管夾拼裝系統(tǒng)，根據(jù)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(xiàn)支架的快速設計，并作為BIM模型基礎，傳遞給后續(xù)應用。

根據(jù)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(guī)格、尺寸、重量等信息，生成料表。場外庫房管理員根據(jù)料表采購原材料，同時預制加工廠根據(jù)料表進行構件加工；現(xiàn)場倉庫管理員根據(jù)料表采購標準件。

BIM-FC解決的問題

通過系統(tǒng)預先設置的計算程序，保證了構件的加工精度。采用自動生成管道構件分解與人工調整相結合的方式，提高了加工圖繪制環(huán)節(jié)的自動化程度，保證了工作效率，有效地控制了錯誤率。自主研發(fā)的支架設計程序，實現(xiàn)了聯(lián)合支架的半自動設計與自動化加工料單的輸出。系統(tǒng)還包括了預制管組的設計與加工構件清單的自動分類輸出。通過協(xié)同工作平臺和二維碼技術的應用保證了加工、倉儲與物流的有序、高效，也為現(xiàn)場安裝提供了有效地支持。

BIM-FC系統(tǒng)是基于中建三局一公司前期研發(fā)的“基于BIM的智能物業(yè)管理系統(tǒng)”（以下簡稱BIM-FIM），通過BIM-FIM系統(tǒng)的研發(fā)，解決了BIM-FC系統(tǒng)研發(fā)中的一些關鍵技術，兩個系統(tǒng)應用于同一BIM圖形及數(shù)據(jù)編輯平臺，其中，二維碼和移動設備端（即智能手機）的應用是擴展BIM應用的關鍵技術。

預制加工涉及到管線深化設計、任務單下達與傳遞、預制構件圖繪制、加工清單編制、進度控制、倉儲物流、現(xiàn)場安裝等多工序間，以及機電各專業(yè)間的協(xié)同合作，建立協(xié)同工作平臺是有效組織多崗位合作的必然選擇。

BIM數(shù)據(jù)庫平臺是各崗位協(xié)同工作的核心平臺，協(xié)作各方的數(shù)據(jù)業(yè)務交換以及業(yè)務流程的流轉都通過BIM數(shù)據(jù)庫完成。例如深化設計部，需要完成機電管線的深化設計和支架設計并將設計成果加載于BIM數(shù)據(jù)庫平臺，在工長下達區(qū)塊施工任務后，預制加工圖設計人員，從平臺中提取BIM圖形文件，采用BIM-FC系統(tǒng)完成構件分解及裝配設計，輸出需加工的構件清單及加工詳圖。加工人員在加工完成后，和構件編碼打印二維碼，粘貼于構件，并輸入已完成構件的信息列表，在構件流通的各個環(huán)節(jié)，都可以通過讀取二維碼計入BIM-FC提供，讀取構件的詳細信息，如構件在BIM中的三維坐標信息、構件分段機裝配圖、構件的安裝形式信息等，通過協(xié)同工作平臺，就能有效地保證從深化設計到現(xiàn)場安裝整個過程的高效和有序。

應用成效及價值

結合建筑工廠化管理系統(tǒng)應用BIM技術，為項目多參與方提供協(xié)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(xiàn)場裝配組合。

通過系統(tǒng)性的應用，相比傳統(tǒng)的CAD畫圖、設計支架系統(tǒng)，應用BIM技術可以模塊化的進行支架的建立、修改，更快地理解圖紙信息，從而預制化模塊化施工，節(jié)省時間和人工。

整套技術和系統(tǒng)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。后續(xù)研究中將進一步完善系統(tǒng)，推廣系統(tǒng)的應用，結合BIM深化技術與物聯(lián)網(wǎng)技術，為其他工程項目的機電管線場外預制加工及現(xiàn)場裝配、組合更好的服務。

通過實踐應用也發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)之間的無縫溝通銜接仍存在問題，對于70%的管道、支架可以進行自動化的匹配下料，仍有大量的工作需要人工進行修改補充，以及由于施工現(xiàn)場不斷變化引起的已加工好材料的浪費。因此對于重點部位、有規(guī)律的施工場地系統(tǒng)可以更好的應用服務，而對于復雜的多變的場地系統(tǒng)的總體解決問題水平有待進一步的研究解決。