基于BIM的裝配式建筑預制構件跟蹤定位技術研究

（中國建筑第二工程局有限公司華東公司）

苑金超

1 引言

《2016-2020 年建筑業信息化發展綱要》強調，在裝配式建筑中應大力推進BIM、智能化、物聯網等信息技術的集成應用。BIM 技術作為當前建筑業使用最廣泛的信息技術之一，具有可視化、協同工作、模擬性、參數化等特點，能夠促進項目的各參與方和各專業之間的有效交流，信息共享，避免方案出錯，提高項目的精細化管理水平。尤其是在裝配式建筑預制構件的設計、生產、運輸、安裝及運維環節，集成應用以BIM 為基礎的信息技術，可以全面整合裝配式建筑建造生產的全環節工作，形成一體化的設計、生產、運輸和裝配流程，提高構件質量，便于管理人員對施工項目的全面把控。

2 裝配式建筑預制構件跟蹤定位技術的發展

預制構件作為裝配式建筑的基礎要素，特點是數量多、成型度好、形狀類似。在建造裝配式建筑的時候，通過應用信息技術，識別預制構件信息、獲取構件所處位置，可以科學、合理地組織施工和調配資源。這樣能很好地避免傳統建造過程中構件易丟失、位置不明確、裝配有問題等情況。預制構件的追蹤定位管理是動態的，需要信息化技術的強力支撐[1]。

2.1 BIM+GIS技術

利用BIM 技術搭建裝配式建筑三維數字信息平臺，各參與方和各專業人員，基于BIM 模型進行信息溝通和分享。在模型中可以看到預制構件的三維數字模型，通過開放接口形成標準化、通用化、系列化和多樣化的預制構件數據庫，并進行集成、協同設計，實現整個建筑項目進度、時間、階段的模擬和把控。BIM可以將設計與構件加工廠、施工現場在數據平臺上進行對接，便于對預制構件生產的控制和尺寸核驗。

BIM 構建了包含預制構件所有信息的三維數字模型，是一個高度集成的平臺，其可視化功能與GIS參數對象的屬性相結合，可以實現對施工進度的監控，分析出設備的運行位置。施工管理人員可以按照預制構件在不同階段的位置信息，動態、實時掌握相關信息并對現階段的施工工作進行合理安排。

2.2 數字測量技術

隨著大體量、超高層裝配式建筑的逐漸增多，建筑施工的精度要求也越來越高。應用BIM 技術可以保證裝配式建筑BIM模型信息的準確度，再借助智能全站儀等設備將BIM數據模型引進工地現場，利用模型進行放樣定位，收集真實的建造數據，不斷更新模型中的數據信息。“BIM+智能型全站儀”的數字化定位系統是新的發展趨勢。

除了智能型全站儀之外，用于工程測量、數據采集和處理自動化、測量控制智能化的新設備還有GNSS、三維激光掃儀、攝影測量技術等，可以大大提高裝配式建筑的施工質量和效率。這些新的數字化技術也為裝配式建筑預制構件的生產、運輸、安裝奠定了基礎。

2.3 自動識別和追蹤定位技術

裝配式建筑預制構件在生產階段，若不能得到有效管理和控制，會造成嚴重的質量問題，利用RFID自動數據采集功能，數字化管理構件的生產流程，保證各環節質量數據的完整性?；谧詣幼R別和追蹤定位技術便攜性高、操作性強、自動化程度高等優勢，裝配式建筑預制構件可以依托物聯網技術進行精細化管理，給構件等設備、物資張貼二維碼或RFID標簽，結合GPS 和GIS 技術，通過有效識別，完成對預制構件及物資設備的實時追蹤定位。應用BIM 和二維碼或RFID 技術的裝配式建筑預制構件管理系統，可進行信息交互，及時、準確了解項目信息中的問題，進一步提高施工管理效率[2]。

3 裝配式建筑預制構件跟蹤定位技術的具體應用

雖然基于工廠規?；a的方式提高了工程效率，但是也增加了預制構件的跟蹤和管理難度，導致一些新問題出現。

①預制構件種類和數量繁多，相似構件多，在堆放混亂的情況下，尋找需要構件更為困難。

②信息數據在不同部門記錄和傳遞時容易出現錯誤，導致發貨、收貨和庫存延誤。由于錯誤或延誤供給信息，無法及時找到所需構件，導致施工進度延誤。

3.1 預制構件的設計階段

裝配式建筑的施工精確度取決于預制構件設計和生產的質量，深化設計階段需要詳細標明所有構件的狀態和裝配信息數據，生產環節也要保證構件的出廠的精準度，這樣才能保證施工時精確的安裝。在實際工程中，由于存在大量的構件種類和數量，只依靠人工處理很難做到順暢施工。通過BIM 程序中的碰撞檢查功能可以檢測不同構件之間、構件內部各要素之間是否存在相互干涉和碰撞的問題，進而調整構件的空間關系。對裝配式建筑來說，由于大部分構件都是在工廠預制完成，如果在施工安裝時出現構件沖突，就要將構件返廠修改或重新生產，從而延長了建設周期、提高了建設成本。因此，需要在生產施工之前檢查各系統和構件之間的空間關系，使沖突碰撞問題得以在設計階段發現并解決，從而避免在施工裝配時構件無法安裝。

3.2 預制構件的生產階段

裝配式建筑的預制構件生產階段是連接裝配式建筑設計與施工的關鍵環節。設計人員依據構件碰撞檢測結果調整沖突點各要素的位置，進一步完善構件之間的空間關系。深化設計方、構件加工方、施工方根據各自的實際情況提出要求和條件，確定構件加工的范圍和深度，選擇施工方式、加工工藝和加工設備，對施工方提出現場施工和安裝可行性要求。最后利用BIM 模型直接或輔助輸出構件加工信息和施工安裝配信息。通過BIM 模型可以完整和精確的傳達出構件設計的三維形體數據和其他技術參數，經過專業軟件可以實時產生用于生產的二維圖紙和表格，如構件尺寸圖、預埋定位圖、材料清單及構件的三維視圖等構件生產加工資料。

3.3 預制構件的運輸階段

運輸車輛出發前，需要對路線進行規劃及貨物配載。然而在實際運輸過程中，運輸需求信息是不斷變化的，可能會出現路線臨時更改的情況。所以，需要對行駛車輛進行監控和實時定位，并根據動態條件選擇運輸路線。在裝配式建筑供應鏈中的物流環節中，可以利用自動識別（如RFID）和定位（如GPS）技術實時采集運輸過程中建筑構件的狀態和位置信息。

1）自動識別

RFID技術的雙向通信屬性為構件物流運輸階段系統控制和信息傳播提供了更大的靈活性。

2）車輛定位

預制構件出廠往工地進行運輸時，在所有車輛上安裝RFID標簽和GPS定位系統，這樣施工單位可以通過信息系統中的數據庫，將構件與運輸車輛對應上，通過GPS 網絡定位車輛，獲得車輛出發時間、車輛速度和位置[3]。

3.4 預制構件的裝配階段

在對預制構件進行裝配的過程中，施工管理人員需要對所有構件按照施工進度階段分組，以便將構件批量和施工進度關聯起來。預制構件運送到施工現場后，并非所有構件都會立即進入施工安裝階段。這就需要確定：

①確保在安裝施工之前所需的構件已經準備就緒，以免耽誤工期；

②能夠在安裝之前及時檢查構件的尺寸、類型、數量和質量，并留有足夠的時間補救錯誤；

③大型構件可以精準控制進場時間，保證連續地完成吊裝作業。

4 結語

綜上所述，研究基于BIM技術的裝配式建筑預制構件跟蹤管理問題可以實現對預制構件的精細化管理，提高裝配式建筑施工的生產效率，將BIM、GIS、RFID等技術應用在預制構件的全生命周期環節中，使裝配式建筑數字化、信息化、工業化的建造水平不斷提高，助力建筑業的轉型升級。