基于BIM+數(shù)字孿生技術(shù)的裝配式建筑項(xiàng)目調(diào)度智能化管理平臺研究

賈 微，林 超

（金陵科技學(xué)院，江蘇 南京 211169）

近幾年來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷轉(zhuǎn)型發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，建筑行業(yè)也得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，同時建筑行業(yè)在發(fā)展過程中也面臨著越來越多的環(huán)境污染以及能量損耗等情況，對發(fā)展綠色健康中國以及形成節(jié)約型生態(tài)環(huán)境保護(hù)造成不利。裝配式調(diào)度項(xiàng)目是指由工廠將建筑工程所需要的建筑元器件制造出來以后運(yùn)送到建筑施工現(xiàn)場，對建筑元器件進(jìn)行現(xiàn)場裝配的技術(shù)。按照建筑元器件的特性和功能以及施工形式可以將建筑元器件分為板塊建筑、盒式建筑以及骨架式建筑等多種類別。裝配式建筑具有體積小、組裝方便以及環(huán)境污染小等多種優(yōu)點(diǎn)。但是裝配式建筑在人工記錄以及實(shí)施監(jiān)督管理方面存在較大的問題，具有較大的提升空間，因此，需要利用BIM和數(shù)字孿生等先進(jìn)技術(shù)互相融合發(fā)展促進(jìn)裝配式建筑更好的發(fā)展，提高建筑行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

1 BIM技術(shù)及特點(diǎn)

BIM技術(shù)的全稱是信息技術(shù)模型，是貫穿于整個建筑工程的信息技術(shù)匯總，能夠經(jīng)歷建筑工程的整體發(fā)展，例如設(shè)計(jì)、制造以及維修管理等流程和環(huán)節(jié)。BIM數(shù)字化技術(shù)的特點(diǎn)非常多，其中最為明顯的一個特點(diǎn)是BIM技術(shù)的可視化，它能夠?qū)⑵矫娑S的點(diǎn)、線以及面構(gòu)成的建筑構(gòu)建圖進(jìn)行三維的展示和呈現(xiàn)，真正做出形象直觀的效果圖，將所有建筑元器件之間的連接以及結(jié)構(gòu)之間的細(xì)節(jié)都可以形象地展示出來，以便于技術(shù)人員進(jìn)行細(xì)致深入的研究。其次，BIM技術(shù)還具有非常可靠的協(xié)調(diào)性。在建筑工程進(jìn)行裝配過程中，建筑施工設(shè)計(jì)師給出的設(shè)計(jì)方案往往存在一些還需要完善的部分，這就需要建筑設(shè)計(jì)師和建筑施工人員在施工過程中要注重彼此之間緊密的溝通和聯(lián)系，從而針對施工過程中存在的問題結(jié)合雙方的知識儲備和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來采取更好的解決對策。最后，BIM技術(shù)還具有非常重要的模擬特點(diǎn)。BIM技術(shù)不僅能夠針對建筑施工現(xiàn)場的元器件組裝進(jìn)行模擬，還能夠針對施工現(xiàn)場不能開展的相關(guān)操作進(jìn)行模擬，尤其是在建筑施工設(shè)計(jì)階段進(jìn)行方案優(yōu)化以及修正和完善的過程中，針對建筑施工過程中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)包括節(jié)省能量，減少環(huán)境污染以及光電傳播等環(huán)節(jié)的模擬演示，能夠提供給建筑企業(yè)工程較為科學(xué)合理的理論依據(jù)以及相對準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，對于建筑施工過程中的項(xiàng)目管理具有非常重要的意義。

2 數(shù)字孿生技術(shù)以及特點(diǎn)

數(shù)字孿生技術(shù)也稱為數(shù)字信息雙胞胎，主要是建筑工廠進(jìn)行的建筑現(xiàn)場以及虛幻模擬相互結(jié)合的數(shù)字技術(shù)，從方案構(gòu)思、設(shè)計(jì)、測試以及應(yīng)用等多個方面出發(fā)，可以較為準(zhǔn)確地模擬和判斷出建筑工程的整體工藝流程以及工藝技術(shù)，也可以及時查詢到建筑系統(tǒng)中存在的缺陷、矛盾以及不匹配的問題部件和環(huán)節(jié)，在整個建筑裝配過程中都可以利用數(shù)字孿生技術(shù)來對重點(diǎn)環(huán)節(jié)流程進(jìn)行模擬和演示，在極大程度上減少建筑技術(shù)人員進(jìn)行元器件裝配的時間，從而加快建筑工程施工項(xiàng)目。數(shù)字孿生技術(shù)是建筑制造企業(yè)進(jìn)行不斷發(fā)展與進(jìn)步的關(guān)鍵技術(shù)，通過熟練掌握建筑元器件材料的產(chǎn)品信息以及整個生命周期中體現(xiàn)的數(shù)字思路，將建筑工程的整體環(huán)節(jié)包括設(shè)計(jì)、制造、測試以及應(yīng)用和維護(hù)等銜接起來，然后將其連接到可以識別相關(guān)數(shù)據(jù)信息并且能夠做出相應(yīng)反應(yīng)的智能化設(shè)備和機(jī)械中。數(shù)字孿生技術(shù)是通過將現(xiàn)實(shí)世界中三維數(shù)字信息拓展到建筑元器件整個生命周期過程中的鏡像技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界之間的統(tǒng)一。數(shù)字孿生技術(shù)并不是簡單的重復(fù)建筑工程項(xiàng)目進(jìn)行模擬，而是通過模擬發(fā)現(xiàn)建筑工程潛在的問題，從而創(chuàng)新建筑思維，不斷地追求建筑裝配過程中的優(yōu)化和改善措施以及目標(biāo)。

3 當(dāng)前裝配式建筑項(xiàng)目調(diào)度管理過程中存在的問題

近年來，我國建筑行業(yè)取得飛速發(fā)展，裝配式建筑形式已經(jīng)成為建筑行業(yè)廣泛應(yīng)用的形式，不僅有效降低環(huán)境污染情況，還有效提高建筑工程的施工時間。但是在當(dāng)前我國的裝配式建筑項(xiàng)目仍然存在較多的問題和不足，仍然有較大的提升空間。首先，在裝配式建筑工程中施工單位并沒有形成良好的裝配式施工標(biāo)準(zhǔn)和要求，導(dǎo)致相關(guān)的施工技術(shù)人員不能嚴(yán)格把握建筑元器件的規(guī)格以及尺寸大小等情況，因此忽略了其在制造、運(yùn)輸以及使用過程中對設(shè)計(jì)圖紙的具體要求，導(dǎo)致相關(guān)設(shè)計(jì)人員沒有形成科學(xué)合理的裝配式建筑設(shè)計(jì)方案，而前期的建筑設(shè)計(jì)方案存在著較為嚴(yán)重的設(shè)計(jì)缺陷，對后期的裝配式建筑施工造成嚴(yán)重的影響。其次，由于我國目前在裝配式建筑施工工程的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及國家標(biāo)準(zhǔn)還沒有明確的規(guī)定，由于實(shí)際的裝配式建筑在施工過程中沒有相關(guān)法律政策的支持，所以眾多的裝配式建筑施工企業(yè)仍舊采用較為傳統(tǒng)的裝配式工藝，不利于裝配式建筑工程的未來全面發(fā)展。

4 基于BIM+數(shù)字孿生技術(shù)的裝配式建筑項(xiàng)目調(diào)度智能化管理平臺研究

4.1 裝配式建筑項(xiàng)目調(diào)度智能化管理平臺可以用來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理

由于BIM技術(shù)以及數(shù)字孿生技術(shù)之間的協(xié)同性，可以利用裝配式建筑項(xiàng)目調(diào)度智能化管理平臺，使建筑工程項(xiàng)目的全部參與人員都能夠?qū)ㄖこ踢\(yùn)行和發(fā)展進(jìn)行實(shí)時管理和控制，從而更好地進(jìn)行各個建筑工程環(huán)節(jié)之間的信息和數(shù)據(jù)共享，使建筑工程項(xiàng)目全部參與人員對建筑工作中的數(shù)據(jù)信息都能夠有效地掌握，從而把握整個建筑裝配工程的大方向。建筑裝配工程中的數(shù)據(jù)處理層是指將裝配過程中所采集到的所有數(shù)據(jù)信息向數(shù)字孿生管理層進(jìn)行有效輸送的中間過濾層。由于通過建筑裝配過程中所采集到的信息和數(shù)據(jù)來自多個數(shù)據(jù)源頭，并且數(shù)據(jù)信息數(shù)量繁多，層次較為混亂以及來源不清晰等，因此，需要針對數(shù)量眾多，來源廣泛的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行深入地分析和研究，進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗以及重新整合信息數(shù)據(jù)之間的關(guān)系以及來源，才能夠?yàn)檠b配式建筑項(xiàng)目調(diào)度工程中出現(xiàn)的問題提供相對高效且準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息流。由于在裝配式建筑項(xiàng)目施工過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息較為廣泛而且相對復(fù)雜，所以相關(guān)技術(shù)人員可以采用sybase以及oracle等數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將全部采集到的信息數(shù)據(jù)收集起來，以便后續(xù)數(shù)據(jù)信息的調(diào)度和抽取。其次，由于來自裝配式建筑施工過程中來自于各類傳感器以及無線裝備中的數(shù)據(jù)信息，存在著數(shù)據(jù)形式不符合要求、數(shù)據(jù)信息重復(fù)以及數(shù)據(jù)信息相對誤差等情況，裝配式建筑項(xiàng)目相關(guān)技術(shù)人員需要在調(diào)度信息智能化管理平臺進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)清洗以及深入分析，從而促進(jìn)數(shù)據(jù)信息在智能化管理平臺中進(jìn)行有效的優(yōu)化和創(chuàng)新。通過對裝配式建筑項(xiàng)目工程中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析以及網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)分析，進(jìn)而將所采集到的全部信息數(shù)據(jù)按照其功能和特性進(jìn)行分類，然后進(jìn)行專門的數(shù)據(jù)處理。最后，通過重新選擇以及進(jìn)行過清洗的數(shù)據(jù)信息是無法直接被裝配式建筑項(xiàng)目調(diào)度智能化管理平臺所直接應(yīng)用的，這就要求相關(guān)技術(shù)人員重新整合數(shù)據(jù)信息的形式以及類別，使其數(shù)據(jù)信息能夠統(tǒng)一格式，進(jìn)而有助于數(shù)據(jù)信息被裝配式建筑項(xiàng)目調(diào)度智能化管理平臺所直接調(diào)取。此外考慮到裝配式建筑項(xiàng)目調(diào)度智能化管理平臺的數(shù)據(jù)信息是屬于動態(tài)和靜態(tài)相結(jié)合的數(shù)據(jù)框架系統(tǒng)，所以相關(guān)技術(shù)人員需要將BIM技術(shù)以及數(shù)字孿生技術(shù)相結(jié)合形成集成數(shù)據(jù)架構(gòu)模式，將實(shí)際裝配式建筑項(xiàng)目工程中所感知到的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為不同數(shù)據(jù)形式的集成數(shù)據(jù)共同接入到新的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，有助于提高新的數(shù)據(jù)系統(tǒng)中可用數(shù)據(jù)的使用性。

4.2 裝配式建筑項(xiàng)目調(diào)度智能化管理平臺可以用來虛擬進(jìn)度空間

裝配式建筑項(xiàng)目調(diào)度智能化管理平臺可以對裝配式建筑工程施工進(jìn)度進(jìn)行虛擬管理。而在虛擬的物理建筑工程中的進(jìn)度安排一般是按照年、月以及周來進(jìn)行數(shù)據(jù)更新和記錄。而實(shí)際的建筑工程施工進(jìn)度具體是通過相關(guān)技術(shù)人員按時上報(bào)情況來記錄。在建筑施工相關(guān)技術(shù)人員按時填報(bào)到裝配式建筑項(xiàng)目調(diào)度智能化管理平臺的數(shù)據(jù)顯示，虛擬進(jìn)度空間正在逐漸形成。在實(shí)際物理建筑工程中的負(fù)責(zé)人員可以通過該虛擬進(jìn)度空間來進(jìn)行實(shí)時的現(xiàn)場管理，利用虛擬進(jìn)度空間可以及時了解到所需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容以及信息，并通過計(jì)劃施工進(jìn)度以及實(shí)際施工進(jìn)度和現(xiàn)場施工人員的工作能力等多重信息，較為準(zhǔn)確地推導(dǎo)出在未來的裝配式建筑施工過程中的實(shí)際進(jìn)度安排，以及在某個進(jìn)度中是否需要及時更改計(jì)劃進(jìn)度，合理推斷預(yù)先設(shè)計(jì)的進(jìn)度計(jì)劃是否可以在規(guī)定的時間范圍內(nèi)完成預(yù)期任務(wù)，甚至可以根據(jù)施工現(xiàn)場的施工能力來判斷出是否需要增加投入，因此形成了數(shù)據(jù)采集、虛擬進(jìn)度以及信息反饋和預(yù)測的良性循環(huán)作業(yè)。

4.3 裝配式建筑項(xiàng)目調(diào)度智能化管理平臺可以用來虛擬報(bào)警系統(tǒng)空間

在我國當(dāng)前的地道檢測以及施工現(xiàn)場揚(yáng)塵監(jiān)控等方面都在廣泛應(yīng)用調(diào)度智能化管理平臺的虛擬報(bào)警系統(tǒng)空間，該平臺的虛擬報(bào)警系統(tǒng)主要是通過前期的建筑施工人員施工現(xiàn)場存在的危險(xiǎn)源，以及容易發(fā)生事故的機(jī)械設(shè)備等記錄，按照虛擬進(jìn)度安排空間中施工人員上報(bào)的情況工序進(jìn)行觸發(fā)式的信息提醒以及程序檢查等。在實(shí)際的裝配式施工過程中，負(fù)責(zé)現(xiàn)場安全管理的人員不僅需要針對采集數(shù)據(jù)信息報(bào)警進(jìn)行處理，還要針對虛擬報(bào)警空間中觸發(fā)式報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行高效、科學(xué)合理的解決和處理，及時消除施工過程中存在的各類危險(xiǎn)源，及時處理容易出現(xiàn)安全隱患的機(jī)械設(shè)備。通過虛擬報(bào)警系統(tǒng)空間中觸發(fā)式的引起現(xiàn)實(shí)中相關(guān)機(jī)械設(shè)備的報(bào)警系統(tǒng)，能夠有效提高建筑施工現(xiàn)場管理人員的安全責(zé)任意識以及處理問題的能力。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過利用BIM先進(jìn)技術(shù)以及數(shù)字孿生技術(shù)的結(jié)合，證明其先進(jìn)技術(shù)融合在裝配式建筑工程中所起到的重要作用。基于BIM+數(shù)字孿生技術(shù)的裝配式建筑項(xiàng)目調(diào)度智能化管理平臺，可以有效提高建筑施工質(zhì)量以及技術(shù)人員施工效率，減少建筑行業(yè)資金投入，降低對生態(tài)環(huán)境的污染，在極大程度上能夠促進(jìn)建筑行業(yè)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)展。BIM技術(shù)與數(shù)字孿生技術(shù)的融合應(yīng)用對于裝配式建筑智能調(diào)度管理具有非常重要的作用，有利于更好地實(shí)現(xiàn)裝配式調(diào)度項(xiàng)目的組裝記錄以及實(shí)時管理體系，對于整個建筑行業(yè)的未來發(fā)展與改革創(chuàng)新具有非常深遠(yuǎn)的意義。