基于BIM技術(shù)的裝配式預(yù)制構(gòu)件項目信息化管理

吳 貝，李墨炫，梁芳冰，曹旭錚，高展望

(天津大學(xué) 仁愛學(xué)院，天津 301636)

0 前 言

隨著時代的進(jìn)步、科技的創(chuàng)新，傳統(tǒng)建筑工期的絕大部分被施工占用且工期久等缺點，已不能適應(yīng)社會發(fā)展的速度。國務(wù)院早在2013年頒布過防治大氣污染的十大條例后，對一些城市造成經(jīng)濟損失。傳統(tǒng)建筑多以現(xiàn)場澆筑混凝土為主，一些隱蔽部位容易出現(xiàn)施工質(zhì)量問題，而預(yù)制構(gòu)件的裝配式建筑是根據(jù)設(shè)計要求從工廠預(yù)制好建筑構(gòu)件，如墻、柱等構(gòu)件，通過運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，放置在工地再吊裝安裝在建筑物具體位置。這不僅壓縮了工期，降低了污染物對環(huán)境的污染，加快施工速度，減少人工的使用，更好地實現(xiàn)智能化工地，如何做到建筑與預(yù)制構(gòu)件信息化管理是我們本文研究的問題。

1 BIM技術(shù)與預(yù)制構(gòu)件信息管理概述

BIM(Building Information Modeling)技術(shù)是一種應(yīng)用于工程設(shè)計、建造、管理的數(shù)據(jù)化工具，可實現(xiàn)整體的設(shè)計-局部構(gòu)件的拆分-構(gòu)件的深化設(shè)計-加工圖的轉(zhuǎn)換，并且能夠讓設(shè)計信息實現(xiàn)多方位的共享以及傳遞，模型與數(shù)據(jù)能夠做到實時聯(lián)系，保證了模型一旦變更，與其關(guān)聯(lián)的二維圖紙信息也會及時更新。確保了預(yù)制構(gòu)件的高效、精準(zhǔn)的生產(chǎn) 。業(yè)主和施工方能夠在早期參與到設(shè)計工作中，對設(shè)計方案提出合理的建議，解決傳統(tǒng)設(shè)計中因信息交流不暢造成的設(shè)計沖突。當(dāng)發(fā)現(xiàn)圖紙的問題時能夠立即修改，避免了再次返工。用三維信息模型為載體，通過使用 BIM 相關(guān)信息技術(shù)實現(xiàn)信息的快速收集，對構(gòu)件生產(chǎn)過程進(jìn)行高效決策管理以及協(xié)同管理。裝配式預(yù)制構(gòu)件主要有以下幾部分構(gòu)成：生產(chǎn)、運輸、入庫、吊裝。

1.1 BIM技術(shù)運用于預(yù)制構(gòu)件的加工

將設(shè)計好的BIM模型中的構(gòu)件進(jìn)行對構(gòu)件尺寸材質(zhì)分類、編號，列出構(gòu)件清單之后交給預(yù)制構(gòu)件工廠進(jìn)行加工。要先將構(gòu)件的基本信息輸入到NFC芯片里，并對構(gòu)件進(jìn)行編碼，應(yīng)包含構(gòu)件的基本信息。唯一性是FRID技術(shù)的一個原則，目的為了確保每一個構(gòu)件對應(yīng)唯一的標(biāo)識，保證了生產(chǎn)構(gòu)件數(shù)量、運輸順序、堆放位置以及吊裝順序。預(yù)制構(gòu)件能在工廠的車間進(jìn)行生產(chǎn)制造，這與傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)方式相似。傳統(tǒng)制造業(yè)中用條形碼以及二維碼較多貼在物體的表面，但構(gòu)件材料一般為鋼筋混凝土塊具有一定的堿性，容易腐蝕粘在表面的條形碼或二維碼，導(dǎo)致信息讀取有誤。

1.2 構(gòu)件運輸管理

根據(jù)訂單需求把有NFC芯片的構(gòu)件出庫裝車運輸，出庫時通過FRID技術(shù)感應(yīng)構(gòu)件上的芯片，可以知道構(gòu)件的運輸信息以及構(gòu)件的信息，就像網(wǎng)上購物，下單后通過軟件查到物品的物流狀態(tài)。在運輸構(gòu)件的過程碰撞和損壞難以避免，在預(yù)制構(gòu)件運輸時我們可以采用一些支撐座以及一些可以反復(fù)利用防撞的材料，如橡膠以及氣泡膜來保護(hù)構(gòu)件，提高構(gòu)件完好性。

1.3 構(gòu)件現(xiàn)場管理

構(gòu)件到達(dá)現(xiàn)場后，負(fù)責(zé)人需對構(gòu)件進(jìn)行驗收，合格的構(gòu)件負(fù)責(zé)人將進(jìn)行信息錄入，并對構(gòu)件狀態(tài)進(jìn)行更新，對不合格構(gòu)件進(jìn)行問題信息反饋，并發(fā)至預(yù)制構(gòu)件工廠相關(guān)責(zé)任人。并要求構(gòu)件卸到場地相應(yīng)位置，同種類型的構(gòu)件應(yīng)按序號堆放在一起，有利于有關(guān)人員管理施工場地。現(xiàn)場人員可以通過FRID快速定位構(gòu)件位置，優(yōu)化了現(xiàn)場人員對構(gòu)件的管理，還能對構(gòu)件的相關(guān)信息進(jìn)行查詢，各階段的質(zhì)量控制情況，相應(yīng)的施工方案等，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)共享，提高協(xié)同效率。

1.4 構(gòu)件的吊裝

通過BIM三維模型能知道具體位置的構(gòu)件編號，現(xiàn)場控制中心用電腦找到該編號的構(gòu)件在現(xiàn)場的具體位置，用吊塔吊起并安裝在具體位置，如圖1所示。現(xiàn)場構(gòu)件種類多且數(shù)量大，難以通過人工來找到所需的構(gòu)件，且人工輸入構(gòu)件信息也是件不容易的事。因此，利用具有NFC芯片的預(yù)制構(gòu)件，在進(jìn)場的時候通過FRID閱讀器對構(gòu)件掃碼把構(gòu)件信息輸入到電腦里就能夠很快地找到所構(gòu)建的具體位置，在電腦上能夠一目了然施工進(jìn)度，通過系統(tǒng)能查到已用在項目中的構(gòu)件以及未用構(gòu)件的數(shù)量。

圖1 構(gòu)件的吊裝

2 項目實例應(yīng)用

2.1 基于BIM的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)管理應(yīng)用

本項目分為一棟辦公樓和兩棟宿舍樓，建筑面積總共有12萬m2。內(nèi)墻、外墻均由裝配式墻板組成。整個項目由裝配式墻板、樓梯組成。其中三維模型能夠更加直觀地看到模型的各方面數(shù)據(jù)，即使再復(fù)雜的構(gòu)件也可以通過三維模型直觀的表現(xiàn)出來，如圖2所示。

圖2 預(yù)制構(gòu)件的三維模型展示

2.2 預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)與NFC技術(shù)結(jié)合

預(yù)制構(gòu)件制造商可以通過預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)與 NFC技術(shù)結(jié)合，NFC技術(shù)即在非接觸式射頻識別(RFID)技術(shù)的基礎(chǔ)上，即在預(yù)制構(gòu)件制作過程中便嵌入 NFC 芯片，這能夠包含此構(gòu)件的全部信息。將有NFC芯片的構(gòu)件通過RFID閱讀器掃描，構(gòu)件的信息就會記錄在信息化平臺上，信息化平臺能對我們所記錄的項目的有效信息在平臺上能夠進(jìn)行存儲、加工、處理等工作，平臺對預(yù)制構(gòu)件信息進(jìn)行儲存對項目建造的后期所需數(shù)據(jù)信息能夠再次使用，這大大提高了我們的工作效率。建立預(yù)制構(gòu)件信息庫也能夠為以后的項目提供借鑒的經(jīng)驗，如有相似的項目，便能夠為以后此提供一定的便利。從而對預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行數(shù)據(jù)化管理使管理效率不斷提高。如圖3所示，在預(yù)制構(gòu)件底部插入NFC芯片，更加方便預(yù)制構(gòu)件從生產(chǎn)到進(jìn)庫再到出庫的管理

圖3 植入NFC芯片的預(yù)制構(gòu)件

2.3 施工現(xiàn)場預(yù)制構(gòu)件的信息管理

將BIM技術(shù)與NFC技術(shù)相結(jié)合，區(qū)別于RFID的遠(yuǎn)場通信，NFC技術(shù)是一種近場通信技術(shù)，它使得我們對預(yù)制構(gòu)件信息的錄入以及輸出更加快捷、安全、準(zhǔn)確。預(yù)制構(gòu)件的物流配送人員與施工現(xiàn)場的倉儲驗收人員可直接通過掃取編碼來讀取預(yù)制構(gòu)件的相關(guān)信息，記錄預(yù)制構(gòu)件的入庫與出庫，達(dá)到節(jié)約時間、提高效率的作用。

3 結(jié)束語

現(xiàn)代社會建筑工業(yè)化的進(jìn)程在日益加快，通過對BIM技術(shù)和裝配式建筑的研究，現(xiàn)在正努力將兩項技術(shù)更好地相結(jié)合，讓裝配式建筑的設(shè)計、生產(chǎn)和施工水平都有了顯著提高。裝配式建筑的核心即為預(yù)制構(gòu)件，而提出的NFC技術(shù)，希望能夠加強對預(yù)制構(gòu)件更加便捷、快速地從加工、運輸、進(jìn)出場以及最后吊裝完成的整個過程的管理。而我們所希望建立的預(yù)制構(gòu)件信息平臺，也是幫助我們在大數(shù)據(jù)時代更加高效地完成項目以及經(jīng)驗的積累。現(xiàn)階段，國家在大力推行和不斷完善預(yù)制構(gòu)件的裝配式建筑建筑，在不斷加強對BIM技術(shù)與裝配式建筑相結(jié)合的研究。

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