基于裝配式BIM生產協同管理平臺的探索

張宗軍，趙寶軍，王 瓊，陸 菁

(廣東海龍建筑科技有限公司，廣東 珠海 519110)

1 概述

建筑行業生產方式粗放，科技含量偏低，技術創新滯后，導致傳統建筑業生產效率普遍較低。近些年建筑業產業升級，建筑工業化成為勢在必行的選擇，通過建筑設計標準化、部品生產工廠化、現場施工裝配化、結構裝修一體化和建造過程信息化，五化一體方式，完成生產方式的轉變。在裝配式產品生產端，應重點通過產業數字化推動新舊動能轉換、加快產業轉型升級。

目前國內“大中難”項目基本都運用BIM技術，但大多數BIM技術應用都停留在碰撞檢查、結構預留預埋、凈高分析、機電管綜深化、園區管網綜合深化、裝飾深化、BIM施工模擬、場地模擬、復雜方案模型等。

結合建筑業發展趨勢，國內很多企業開始研究并探索由工廠端，打通設計和生產的數據流，并且通過BIM數字孿生將上游數據向下移交到施工環節，實現全過程追蹤，提升作業效率，裝配式BIM協同管理平臺在此背景下應運而生。

裝配式BIM協同管理平臺是基于BIM模型對項目生產信息集成管理，為不同業務部門、各層級管理提供實時的生產管理信息，從而實現生產的協同管理，提高生產效率和產品質量。同時，生產完的信息可以以數字化的方式傳送至運輸、施工、運維等各個階段，實現項目全生命周期的管理[1]。

2 系統建設思路

當前我國裝配式建筑未能從傳統建筑粗獷的生產模式升級為精細化的一體化的生產模式，因此為了實現設計、生產、物流、施工、運營等環節全流程的有效管理，需要建立信息化平臺。

設計階段：可視化概念設計、BIM全專業協同設計、BIM深化設計。

生產階段：數據中臺將BIM成果數據轉換，將生產信息用于工廠化生產，并結合生產管理系統，實現數字化管理、精細化管理。

施工階段：施工節點模擬，建造過程模擬，同步結合智慧工地系統，實現人、機、料、法、環、測的物聯管理。

運維階段：項目整體交付后，通過運維系統，集中做好硬件設備、空間、隱蔽工程、應急、節能減排及數據資產管理。

新型的裝配式建造模式仍然存在諸多問題，具體表現在：1)設計端：設計出圖效率低，圖紙質量不穩定；2)工廠生產計劃管理：項目管理信息收集的工作量大、效率低、不及時，沒有形成能指導管理的指標體系；3)工廠生產過程管理：現場勞動力投入大，缺少科學的記錄，不能精準掌握工廠生產效率；4)工廠產品質量管理：質量跟蹤難，記錄資料不完善，后期總結困難；5)車間庫存管理：倉管信息統計不及時，單據錄入工作量大，倉儲場地規劃利用緊張；6)預制三維復雜構件在工業化生產中問題突出。

3 項目概況

紅蓮園住宅小區項目位于安徽省合肥市經濟開發區耕耘路與蓮花路交匯處東北側，建設用地面積為13 849 m2，總建筑面積39萬m2，采用裝配式整體式剪力墻結構體系，預制裝配率50%，裝配式實施面積23萬m2。

住宅單體設計采用標準化戶型模塊，實現套型預制構件的標準化、系列化和通用化，共使用預制構件5.9萬片，總方量4.68萬m3。

本工程系統應用邏輯是基于BIM線條，將BIM設計成果數據(靜態數據：圖紙、模型、初始構件信息)，通過數據中臺(輕量化、數據整理+存儲+發布)將解析整理的靜態數據傳遞給mes系統，mes系統在生產管理過程中不斷添加生產信息，豐富動態數據，為生產有效管理提供支持。

前段設計上使用BIM技術進行裝配式建筑深化設計，借助插件實現傻瓜式建模、構件智能編碼、構件一鍵出圖、一鍵生成明細表、BOM表。

生產上實現了項目信息共享，信息唯一且準確，模型圖紙資料一件分享，溝通無障礙；構件模型自動關聯圖紙，屬性清晰可查、一件一碼；生產要素全過程記錄，操作可追溯，在隱蔽驗收、成品檢查、出入庫等重要環節做好管控；強大報表功能，減輕從業者工作量，提升數據準確性；生產管理便利 PC+移動端；企業管理數據積累為后期AL智能升級做數據準備，更先進數字化項目管理、構件管理、生產管理、質量管理、生產信息管理等，真正意義實現由設計到生產的全鏈條打通，極大提升管理和生產效率，PC端和移動端均可查看輕量化模型、模型構件、構件信息、對應圖紙，見圖1，生產中延用設計一件一碼嚴格把關生產工序及檢驗流程，在線協同各生產業務部門統一基于一套數據記錄和操作，實現從班組長、施工員、生產主管、成品管理員、成品主管、物料管理員、質檢員、項目經理、公司領導、資料員等所有業務相關者的全員協同。

4 裝配式BIM生產協同管理平臺介紹

裝配式BIM生產協同管理平臺主要由兩部分構成，分別為：

1)數據中臺：設計成果存儲、模型等數據解析、數據整理與數據發布、輕量化展示、圖模等關系對照，承接設計成果并轉換為MES可用的數據，同時賦予MES三維可視化的能力。MES通過POST/GET/PUT/ DELET 等方法可實現對數據的各種操作。數據中臺提供多個維度的API(三維可視化、模型數據、文檔數據、自定義數據、物項數據、 關聯數據等 API);MES按需提取建筑數據，便于二次開發和上層應用快速搭建;涵蓋所有已組織的建筑數據。

2)MES系統：MES系統同步數據中臺中的項目信息，將構件信息一鍵獲取，所得到的構件均有唯一的身份信息及生產對應二維碼，在現場操作時，針對構件的生產情況，通過手機端掃碼錄入產品相應的狀態信息，包括隱蔽驗收、成品檢查、入庫、發貨等，均可以通過掃碼實現相應的功能。它把生產從計劃、領料、排產、質檢、出貨等所有過程形成一個規范化的制度流程，既可以排除失誤等人為因素的干擾，同時也可以讓程序自動完成數據的整理提取，減少煩瑣的重復性工作，見圖2。

a.項目創建：新建基礎項目信息，項目名稱、項目編號、項目負責人及客戶信息等。

b.構件創建：MES新建項目后數據中臺同步創建項目，在中臺模型及圖紙模塊上傳設計成果，MES通過接口一鍵同步設計成果信息，獲取模型、圖紙、圖模關聯關系及模型數據；現場施工操作的時候可以隨時用手機打開圖紙或者模型查看制作構件的相關信息，并且信息支持一鍵分享，能及時的傳播信息，提升溝通效率。

c.物料統計：依據模型信息獲取出構件80%的物料信息，剩下的輔材通過指標信息指導，自動推算出預計需要的物料量，統一統計匯總成項目總的物料信息表，供生產管理者領料參考。

d.項目計劃：月計劃、周計劃、日計劃三級生產計劃管理，且為層層遞進關系，便于垂直生產任務安排和管理，由項目經理統籌總計劃，施工員按需安排周計劃及日計劃。

e.工序檢查：可以針對設定的隱蔽工程檢查/成品檢查項進行檢查，并支持文字輸入、圖片上傳功能、視頻上傳功能。在生產現場用手機端記錄檢查結果，電腦端自動同步，可以自動生成對應的質量控制檢查表。檢查項及檢查表可以根據需要進行定制。前一道工序未驗收合格無法進行下一道工序，質量驗收不合格無法入庫和發貨。

f.承包商信息管理：因構件工藝不同，項目會存在多家××承包商做同一個項目，不同承包商做不同的工作內容，為了區分各承包商的工作范圍，通過每個構件產品記錄的方式，清晰記錄承包商信息幫助生產者追溯問題，當遇到產品問題時能快速響應，找到對應承包商解決問題。

g.報表管理：系統自動匯總出所需報表，方便進行各項統計工作，同時滿足導出質檢、出入庫、合格證等標準生產表格信息。

h.車輛運輸管理:運輸公司、運輸車、運輸車司機，通過在系統記錄的方式，當車輛載貨發往地盤時，系統能清楚記錄，××運輸公司的××運輸車××人負責××時間運送的××構件，做到運輸信息全過程記錄。

i.看板進度管理功能：直觀顯示項目進度情況，便于精準把握生產、庫存、發貨情況。方便直接管理者掌握項目情況，方便生產人員后續工作安排。

j.客戶收貨可反饋：客戶收貨后，對于產品的任何意見，可以通過客戶端掃碼進行文字反饋和圖片上傳。

k.效率分析：管理人員可查看系統使用效率、質量良品率，綜合分析員工及生產線績效，可以有針對性的提升生產管理效率。

5 系統效益

裝配式BIM協同管理平臺通過線上管理，在可視化的基礎上，實現所有生產數據實時更新、產品一件一碼、保證各業務部門信息唯一且同步，系統中所有構件都能查看對應的構件模型及構件深化圖紙，實現車間無紙化，減少辦公耗材的同時，避免出現各部門之間由于信息不對稱而造成的成本上升[2-4]。

據統計，中建海龍建筑科技有限公司自采用平臺管理以后，從未出現構件超量制作，找不到構件等常見管理錯誤，節約了20%的日常運營及人工成本。

此外，還極大的減輕人員工作量，尤其是報表輸出環節，原先需要幾天甚至一周的報表梳理工作，目前可以做到實時導出，輸出報表信息實時且準確，能極好的滿足生產管理需求。

另一方面，在整個生產過程中，所有操作在系統上均有記錄備份，操作人、時間、工序、質檢情況等，包括質檢過程中發現的問題，可以通過影像記錄、文字記錄的方式進行，負責人可以很清楚問題在哪并進行問題跟蹤，處理情況的跟蹤反饋，產品交付后一旦出現問題，可以很明確地定位到具體責任人，避免出現工程項目中常見的互相推諉的情況。

最后，當系統數據積累到一定量的時候，管理者可以依據系統沉淀的項目數據，在系統中創建標準庫、指標庫及創建更多的BIM應用，實現數據抽取和多維度分析展示，可對公司未來業務發展提供預測參考數據，輔助公司領導做管理決策，隨著時間推移，形成寶貴的企業數據積累。

6 系統延伸

6.1 延伸至智慧工廠

BIM設計，將設計成果數字化；裝配式BIM協同管理平臺，將生產信息線上化；5G，超高速度、超低延時來實現信息的隨時隨地傳送；物聯網，將人與物數據聯動；自動化設備，滿足生產工業化，減少人工作業；AI人工智能算法，運用機器學習讓機器更懂人，工作更高效。

以上，是實現智能工廠，自動化生產，系統延伸的重要應用之一。

6.2 延伸至產品運輸

裝配式BIM協同管理平臺已知曉所有構件生產信息，當構件完成生產所有階段，安排裝車及發貨，系統記錄發貨車輛信息并綁定GPS，就能實時捕獲運輸車信息。

以上，能滿足在系統中查看到車輛的運行速度(監控超速行為)、車輛油耗(防止“偷油”行為)、實時定位(方便車輛的遠程調度)、路線規劃(避開因擁堵或修路等原因造成的行駛障礙)等等功能，有效管控車隊行為，在確保產品準時送達的同時，提升車隊運輸效率。

6.3 延伸至施工安裝及智慧工地

施工階段，通過BIM5D管理平臺將施工可視化，從構件的安裝、現澆施工、工序穿插、可視化場布、設備信息、質量安全、進度管理到物資計劃、施工工程量統計、施工交底都可以進行管控，立體管控項目施工；通過智慧工地系統，建立互聯協同，全面管控“人、機、料、法、環、測”，工地六大要素，實現施工階段的有效管控。

6.4 延伸至建筑運維

考慮到建筑產品壽命較長，最短也有三四十年，建筑運維周期長，通過BIM智慧運維管理平臺，基于可視化需對建筑空間、日常設備維護、突發事件應急處理、環境管理、資產管理、能源管理、安防管理等，在運維階段，所有的信息都在此匯集及備份，所有信息有地可查，并在此基礎上能實現各線條的統一管理。

6.5 延伸與ERP、供應鏈、財務等系統的打通

信息系統的集成，是結合企業資源、資源需求、財務需求等多方面需求綜合考慮，能實現公司內部信息集中管理，減少信息及數據傳遞時間，全面改進流程效率，融合信息統一管理。

7 結語

裝配式BIM協同管理平臺的應用，一方面，解決工廠日常管理問題，降本增效；另一方面，作為建筑產品生產重要環節，對上承接設計成果，對下連接運輸、施工、運維，信息傳遞效率更高、項目統一管理更有序規范，可進一步提升勞動生產率。

以BIM作為信息流源頭，將設計信息數字化，利用信息化、數字化技術，實現建筑全生命周期，是行業推進建筑工業化數字化轉型的戰略選擇。除此外，建筑信息技術在多方向可以無限延伸，例如，前面說到的智慧工廠、運輸管理、BIM5D、智慧工地、BIM運維、企業資源整合管理等。

以上在滿足企業實現精細化管理的同時，推動行業實現建筑工業化，值得全行業更深層研究。