關于預制裝配式、BIM技術與IPD模式三者間的探討

閻 毅，黃 敏

(四川建筑職業技術學院，四川 德陽 618000)

0 前 言

2017年3月23日，住建部發布的《十三五“裝配式建筑行動方案”》文件中表明：到2020年，全國裝配式建筑占新建建筑的比例達到15%以上，其中重點推進地區達到20%以上，積極推進地區達到15%以上，鼓勵推進地區達到10%以上[1]。各個省份出臺了裝配式建筑發展目標(見圖1)。

圖1 各省份的裝配式建筑發展目標

1 預制裝配式、BIM技術與IPD模式三者的定義與優缺點

1.1 預制裝配式建筑

是將建筑的構件在工廠預制完成，然后運送到現場通過可靠的連接方式組裝而成的建筑。 預制裝配式建筑與傳統現澆模式的對比。

1.1.1 優 勢

1)降低勞動力成本；預制裝配式建筑構件的生產引入了工業化，構件在工廠加工，減少了現場的人工消耗，降低了人力成本。

2)縮短工期、提高生產效率；預制構件由預制工廠批量生產，并且省掉了很多現場施工流程，提高了時間利用率。

3)節能環保，減少污染。預制構件的模板都是循環利用，大大降低了能源和材料的消耗。

4)引進了很多新技術和新材料，為建筑業注入活力。

1.1.2 弊 端

1)構造單價增高，運輸成本提高。

2)預制構件在運輸與現場吊裝、安裝時存在安全隱患。

3)預制構件的尺寸存在誤差，造成安裝難度增大。

4)構件預留孔精度要求高，構件連接處施工技術要求高，都增大了施工難度。

5)對于一些較復雜構件的生產，技術不夠完善。

6)國家制定的規范不夠完善，標準化程度不高。

1.2 集成項目交付模式(IPD模式)

美國建筑師協會(AIA)在2007發布的《集成項目交付指南》(Integrated Project Delivery a Guide)率先提出集成項目交付的概念：“集成項目交付就是一種企業結構、整合人力、建筑系統和實踐經驗的建設過程，參與建設的各方必須在這個過程中充分發揮自己的才能以及洞察力，努力做到項目效益最大化，為業主增值，減少浪費，達到效率最大化”。[2]

集成項目交付模式是以契約精神為主要宗旨，以各參與方的協同合作為基礎，以整合作為重要的思想。

1.2.1 優 勢

1)以“信任和尊敬”為準則，以共擔責任為主要思想：在傳統交付模式中，成員之間的關系是相互對立的，利益是參與者首要考慮的因素，成員間是相互猜疑、互不信任。而IPD模式的結合極大改善了這個問題，從項目最初的設計到后來的運營與維護中都能體現出其整合的思想，明確的分工和實現共同目標將各參與方緊密地聯系在一起，以和諧有序的方式開展工作。

2)溝通交流與資源共享：以往工程項目的各參與方都是以合同的關系在維持，而實際的溝通交流則很少，提出的建議也是不周全的，各參與方掌握的重要信息資源也不是共享的；而IPD模式的融入將改變這一現狀：各參與方為了實現共同的目標不遺余力地投身項目的建設中，各參與方能夠及時地從信息平臺中獲取有利消息并能將工程中遇到的問題反饋出來，通過各參與方的專業知識來解決問題。

3)利益分配：在工程項目中利益糾紛問題時常發生，在傳統交付模式中各參與方為了爭取自身利益最大化推卸自己的責任，更有甚者直接將自己的責任嫁禍到其他參與方身上，這樣的糾紛導致各參與方的矛盾更加深化，對立關系越來越嚴重，最終導致整個工程項目出現各種問題；通過結合IPD模式，各參與方獲得利益的唯一途徑就是實現共同的目標，各參與方的利益分配問題也有明確的劃分，這樣就大大減少了利益爭奪、權益分配這些不利于項目本身的問題。

4)合同關系：傳統的交付模式中各參與方存在著復雜的關系結構網，復雜的結構網關系產生了很多不互通的合同，且相互之間的聯系是通過合同來維持，并沒有為了整個項目來全面考慮。工程項目中的各參與方的協同合作并不能依靠各個關系網中單一的合同來疊加，這種合同的疊加會引來很多不必要的糾紛；而 IPD 模式中為各個參與方提供了不同的合同關系，這些合同關系根據不同項目實際狀況而采用不同的合作方式(例如AIA系列合同、AGC系列合同)，目的是通過合同的方式來達到所有參與方的整合。[3]

1.2.2 弊 端

1)IPD模式在工程中的應用還停留在理論階段，缺乏強大的技術支撐。

在開展各項創新工作時，還需要對現代國際貿易市場進行分析，吸納創新方案來開展相應的創新工作。而在開展吸納創新時，應當注重其他國家或領域的相關資料來對銀行自身的管理方案進行進一步調整，進行進一步的歸類和總結，形成適合本國的新型創新成果，這種創新模式能夠將國際市場上不同的創新方式進行融合，從而進一步滿足不同國家發展的不同需求，使各個國家都能在國際貿易融資工作上獲得屬于自己的管理方案和應用方案。

2)國內缺乏IPD模式在工程中的實際運用，經驗不足。

3)IPD模式缺乏運營平臺、技術人員去支撐模式的運轉與實踐。

4)前期投入較大，各參與方的磨合期會較長。

5)國家制定的規范不完善，標準化程度不高。

1.3 建筑信息模型(Building Information Modeling)

BIM技術是一種應用于工程設計、施工、管理的基于數據的工具。通過建筑的數據模型和信息模型的集成，在項目規劃、運營和維護的全壽命周期過程中共享和傳遞，使工程師與技術人員能夠正確理解和高效響應各種建筑信息，為設計團隊和包括建筑、運營單位在內的各方建設主體提供協同工作的基礎，在提高工作效率、節約成本和縮短工期方面發揮重要作用[4]。

1.3.1 優 勢

1)利用BIM技術的可視化優勢建立三維模型，便于施工人員理解與操作。

2)利用碰撞檢測、管線綜合等技術來減少設計變更。

4)對項目信息進行整理與共享，實現各參與方的協同管理，便于各參與方的溝通與交流和對信息的收集、利用。

5)施工方案模擬：對施工方案進行改進與優化，增強項目的可行性，BIM技術會參與項目全壽命周期的管理。

6) 施工現場布置：在三維模型中，對施工現場模擬布置，并對各階段進行模擬動態布置，以此保證了施工變得順暢、材料的出入也更加方便，對吊裝設備和一些大型機械設備的合理布置，以此來提高工作效率。

7) 對施工進度、成本、質量、安全進行管理：4D BIM 即在三維可視化模型的基礎上，加入時間動態因素，將模型與導入的項目進度計劃關聯在一起，即能對項目全壽命周期進行把控；在4D BIM的基礎上再加入預算這一參數就變成了5D BIM，將預算與模型相關聯，對項目的估算會隨著設計上的變動及時調整； 巡視人員在對現場的質量與安全進行檢查與管理時，對一些遇到的問題能及時提出并上傳到手機App平臺中，對問題進行描述并備注發現時間、發現地點、檢查人并及時聯系責任人，責任人根據反映的問題立即整改，并通過上傳照片的方式交給檢查人審核，這樣就能大大提高效率。

1.3.2 弊 端

1)BIM技術缺乏制定統一的標準，國家出臺的規范也不夠完善。

2)在微、小型項目中的運用還很少。

3)購買軟件的費用高，對數據的管理和儲存要求高; 軟件操作較復雜，學習難度高，公司需要引進新的人才，導致人才成本提高。

4)BIM軟件與其他軟件的銜接還不夠完善。

2 預制裝配式、IPD模式、BIM技術三者的結合和作用

——以BIM技術為支撐的交付模式對施工工藝進行信息化管理。

協同合作、信息化管理成為當今社會的熱點話題，這也是值得我們關注的問題，如今已是信息化的時代，多方合作也成為了常態，但對于建筑業這個傳統的行業卻顯得相對落后。建筑業的黃金三十年已經過去，而我們將迎接的是未來智能化、信息化的嶄新建筑業。管理能否順利地進行下去通常取決于是否按照正確的方向在進行、是否有強大的技術在支撐、是否符合時代的需求去開展，如何將這三者聯系在一起，這將是我們需要解決的問題。

通過運用BIM軟件對項目進行設計時，對設計中所運用到的材料在BIM中建立數據庫并進行分類編號，再及時發送給預制構件加工工廠進行生產加工并編號，將構件運送到施工現場時分類堆放，便于在裝配施工時能及時調用構件； 而IPD模式則起著一個管理者的作用，對項目進行全面的協調與管控，將各參與方聯系在一起，實現共同的目標，分配各自的任務，而各方又在協同合作，整個項目以”有序、高效“的方式進行。而三者的結合將形成一個聯合體，一個完整、嶄新的生命體，它將促進工程項目順利的進行。

1)預制裝配式與BIM技術的結合。通常預制構件生產廠接到設計單位的設計圖，然后構件生產廠將圖紙交給設計部門和鋼筋部門，設計部對建設項目部件進行分類拆分，鋼筋部通過設計部提供的拆分構件進行鋼筋翻樣。但整個過程中對構件信息化管理還不足，對生產的構件建立數據庫并編號再與BIM圖紙中部件的位置相對應，方便設計部與施工部工作的銜接和后期對構件的管理與維護。施工中存在構件的拼裝和空間的預留以及施工中很多的不可控因素的影響，運用BIM技術中的施工方案模擬技術和碰撞檢查對施工流程進行模擬，以此來減少設計變更并加快施工進度。BIM技術還可以對施工現場進行模擬布置，對預制構件的堆放和塔吊進行合理的布置，減少工作量，加快施工進度；BIM技術的注入為預制裝配式提供發展動力。

2)BIM與IPD模式的結合。BIM主要注重于技術與運用，BIM中有很多技術的實施需要多專業協同合作，因此，它需要一個平臺去聯合各個專業進行溝通交流；而IPD模式缺乏技術、人員去支撐模式的運轉，在BIM和IPD模式中都體現出了整合的思想，即把各參與方聯系在一起，協同合作，通過兩者聯合的方式優勢互補，良好地運轉。并通過實際的運用，暴露出兩者的漏洞并及時改進、優化，這樣一來就推動著兩者的進步與發展。BIM技術還可以對施工進度進行把控、對造價成本進行統計、對項目進行信息化管理，方便各參與方對項目進行分析與管控；BIM利用可視化的優勢對模型進行建立，便于各方對方案進行分析與修改，而IPD模式則為BIM提供一個很好的應用平臺，便于各方進行溝通、交流。兩者的結合將形成一個互通的橋梁，便于各參與方順利地開展工作。

3 總結與展望

隨著時代的發展，信息化、智能化給建筑業帶來了巨大的沖擊，建筑業面臨著轉型，如何才能找到滿足于時代發展的方式，只有緊隨時代的步伐，將建筑業轉型為”信息化、智能化、整合化、透明化“的形式。

由于這種結合方式在國內外還是停留在理論階段，在實際的運用卻很少，希望有更多的企業勇于去嘗試。目前我國對BIM技術的開發還不完全，運用也相對單一，在未來的發展中BIM技術將形成一套完整的體系并可能將與3D打印技術等新興技術相結合，將創建好的模型通過3D打印技術將各個板塊打印出來，再進行裝配；對于舊城區的改造或者對城市的規劃與建設，先將已有的建筑物和構筑物創建成模型，再通過創建好的區域模型進行模擬規劃、設計、施工；在信息化、智能化、科學化的大環境下，預制裝配式可能將與大數據結合，設計單位通過生產預制構件廠發布的構件尺寸、型號、產量來設計房屋，這樣構件廠就能工業化地批量生產構件，也可能與新興的施工技術和高性能材料相結合，為建筑業的發展提供動力；而IPD模式在實踐中將變得越來越科學、規范。

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