基于BIM 和RFID 技術(shù)的裝配式建筑施工過程管理研究

文｜福州市一建建設(shè)股份有限公司 徐接武

由于裝配式建筑工程在施工過程中，涉及了構(gòu)件預(yù)制、運(yùn)輸、裝配等多個(gè)環(huán)節(jié)，并且在實(shí)際施工過程中，一旦某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)誤差，會(huì)給后續(xù)工程施工建設(shè)活動(dòng)的順利推進(jìn)造成阻礙，因此，為了切實(shí)提升工程項(xiàng)目各環(huán)節(jié)施工建設(shè)管理工作的質(zhì)量安全，將BIM、RFID 技術(shù)融入到工程的施工管理過程中，成為了一項(xiàng)極為必要的工作。

1.裝配式建筑施工質(zhì)量影響因素

對(duì)當(dāng)前裝配式建筑工程施工建設(shè)活動(dòng)進(jìn)行調(diào)查分析后，可以了解到PC 構(gòu)件產(chǎn)品質(zhì)量缺陷、缺乏專業(yè)管理人員、臨時(shí)支撐不牢固等問題的存在，都可能對(duì)后續(xù)施工建設(shè)活動(dòng)的順利進(jìn)行造成阻礙?，F(xiàn)階段，為了降低裝配式建筑工程施工質(zhì)量影響因素量化分析工作的難度，可以按照如圖1所示的流程，完成裝配式建筑工程質(zhì)量影響因素的分析，然后以李克特量表為基礎(chǔ)，對(duì)會(huì)影響工程施工質(zhì)量的因素進(jìn)行描述，再采用問卷調(diào)查并且應(yīng)用信度檢驗(yàn)的方式，對(duì)調(diào)查結(jié)果可行度進(jìn)行檢查的方式，明確會(huì)影響工程項(xiàng)目質(zhì)量的因素，以便在工程施工過程中，通過加強(qiáng)對(duì)上述因素管理的方式，為后續(xù)質(zhì)量管理工作的順利開展提供支持。

圖1 裝配式建筑工程施工質(zhì)量影響因素體系構(gòu)建流程

2.BIM 與RFID 技術(shù)的應(yīng)用方法

2.1 BIM、RFID 技術(shù)在裝配式建筑項(xiàng)目中的應(yīng)用

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，各種新型的工程施工建設(shè)材料、施工管理方案不斷涌現(xiàn)，進(jìn)一步提升了當(dāng)前建筑工程項(xiàng)目的質(zhì)量，裝配式建筑工程施工技術(shù)就是現(xiàn)代化建筑工程施工中的一種綠色低碳的施工方式，得到了當(dāng)前建筑業(yè)的廣泛歡迎。但需要注意的是，由于裝配式建筑工程施工技術(shù)的應(yīng)用時(shí)間相對(duì)較短，在實(shí)際施工過程中，會(huì)對(duì)工程施工質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素相對(duì)較多,通過查詢文獻(xiàn)資料的方式，對(duì)已經(jīng)確定的質(zhì)量影響因素進(jìn)行羅列，并將這些因素整理成表達(dá)清晰、語言簡練的初始因素表，然后將表制成問卷發(fā)放給房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)從業(yè)人員、建筑施工企業(yè)工作人員、高等院校相關(guān)專業(yè)教師等人員，如表1 所示為部分會(huì)對(duì)裝配式建筑施工過程產(chǎn)生質(zhì)量影響的因素訪談統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

表1 裝配式建筑施工過程質(zhì)量影響因素訪談結(jié)果

考慮到在裝配式工程施工建設(shè)活動(dòng)開展過程中，受上述因素的影響，裝配式建筑工程的最終質(zhì)量可能無法滿足工程建設(shè)的預(yù)期目標(biāo)要求。現(xiàn)階段，為了切實(shí)提升工程項(xiàng)目的質(zhì)量安全，在工程施工建設(shè)管理過程中，應(yīng)用如圖2 所示的層次分析法，明確可能對(duì)工程施工建設(shè)產(chǎn)生影響的因素，并在后續(xù)工程施工過程中，以評(píng)價(jià)模型為參照，在明確裝配式建筑工程實(shí)體質(zhì)量形成過程的同時(shí)，合理應(yīng)用BIM、RFID 技術(shù)加強(qiáng)工程施工全過程的管控，成為了一項(xiàng)切實(shí)提升裝配式工程施工管理質(zhì)量，降低施工安全事故出現(xiàn)概率的重要舉措。具體來說，BIM 技術(shù)指的是建筑信息模型化技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用過程中，可以用數(shù)字完成建筑的物理、功能特性的表達(dá)，實(shí)現(xiàn)建筑工程不同階段、不同專業(yè)間信息的有效集成與協(xié)同；RFID 技術(shù)指的是無線射頻識(shí)別技術(shù)，在應(yīng)用過程中，電子標(biāo)簽不需要與閱讀器直接接觸，直接利用空間磁場或電磁耦合就可以實(shí)現(xiàn)信息的有效交換，在當(dāng)前建筑工程施工過程中，這一技術(shù)的應(yīng)用，可以通過自主識(shí)別、自主追蹤、多標(biāo)簽同時(shí)閱讀等方式，提升工程現(xiàn)場管理質(zhì)量?？紤]到裝配式建筑工程施工建設(shè)，往往需要使用大量的PC 構(gòu)件，若施工管理質(zhì)量偏低，那么預(yù)制件的裝配將會(huì)出現(xiàn)某些問題，進(jìn)而給后續(xù)施工建設(shè)活動(dòng)的順利開展造成嚴(yán)重的阻礙。為了切實(shí)解決上述問題，可以將上述兩種技術(shù)方法融入到施工管理過程中，首先，應(yīng)用BIM 技術(shù)構(gòu)建裝配式建筑的信息模型，并將其作為項(xiàng)目的數(shù)據(jù)庫；其次，應(yīng)用RFID 技術(shù)采集與建筑工程相關(guān)的PC 構(gòu)件基本信息、PC 構(gòu)件位置信息、機(jī)械設(shè)備相關(guān)信息等內(nèi)容；最后，將RFID系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)信息傳遞至BIM 系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)BIM 模型的實(shí)時(shí)更新，以便為后續(xù)構(gòu)件堆放位置、運(yùn)輸路線的確定、PC 構(gòu)件的吊裝等工作的開展提供參照，保證裝配式建筑工程施工活動(dòng)能夠成為一個(gè)完整的動(dòng)態(tài)管理工作流[1]。

圖2 基于層次分析法的影響因素體系結(jié)構(gòu)圖

2.2 以BIM、RFID 技術(shù)為基礎(chǔ)，施工管理系統(tǒng)的架構(gòu)

在工程項(xiàng)目的實(shí)際施工建設(shè)過程中，BIM、RFID 技術(shù)可以在構(gòu)件制作、運(yùn)輸、入場、現(xiàn)場管理、吊運(yùn)等階段發(fā)揮極為重要的作用。

首先，裝配式建筑工程應(yīng)用的建筑構(gòu)件大多是在明確施工建設(shè)活動(dòng)需要后，由裝配件生產(chǎn)廠家在工廠進(jìn)行集中生產(chǎn)，在此階段，一旦構(gòu)件尺寸出現(xiàn)誤差，那么必然會(huì)給后續(xù)工程施工建設(shè)活動(dòng)的順利開展造成阻礙，現(xiàn)階段，為了切實(shí)保障構(gòu)件的質(zhì)量安全，可以將RFID 編碼技術(shù)融入到構(gòu)建生產(chǎn)過程中，通過對(duì)構(gòu)建進(jìn)行項(xiàng)目編碼、位置數(shù)型標(biāo)注等方式，在為構(gòu)件生產(chǎn)活動(dòng)順利開展提供支持的同時(shí)，為后續(xù)構(gòu)件的安裝提供參照。同時(shí)，在構(gòu)件運(yùn)輸過程中，為了盡可能提升運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本，同樣可以以構(gòu)件的編碼信息為參照，制定更適合構(gòu)件運(yùn)輸?shù)姆桨福档瓦\(yùn)輸過程中構(gòu)建因磕碰、摩擦等情況出現(xiàn)，而導(dǎo)致構(gòu)件破損，無法滿足后續(xù)施工建設(shè)活動(dòng)需要的情況出現(xiàn)概率。舉例來說，在某小區(qū)建設(shè)過程中，為了實(shí)現(xiàn)不同建筑構(gòu)件的有效劃分，在構(gòu)件生產(chǎn)制造過程中，相關(guān)工作人員將RFID 標(biāo)簽植入了構(gòu)件中，并按照如表2 所示的構(gòu)建編碼體系格式，實(shí)現(xiàn)了構(gòu)建屬性信息的有效編輯，在將編輯信息放入構(gòu)件中以外，將構(gòu)件包含的信息傳輸給了工程項(xiàng)目建設(shè)人員，為后續(xù)工程施工活動(dòng)的順利推進(jìn)創(chuàng)造了良好的條件[2]。

表2 構(gòu)建編碼體系格式

其次，在構(gòu)件進(jìn)場前，可以參照RFID編碼信息，對(duì)構(gòu)建的規(guī)格、質(zhì)量進(jìn)行檢查，在保證檢查合格后，合理利用BIM 技術(shù)，完成構(gòu)件堆放位置的模擬工作，并對(duì)構(gòu)件的運(yùn)輸路線加以規(guī)劃，然后依據(jù)工程項(xiàng)目的建設(shè)需要，完成構(gòu)件的進(jìn)場工作。在此過程中，為了降低二次搬運(yùn)問題的出現(xiàn)概率，可以利用RFID 閱讀器，將與構(gòu)件相關(guān)的信息傳輸至BIM 模型中，盡可能實(shí)現(xiàn)構(gòu)件與施工建設(shè)區(qū)域的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)放置，為后續(xù)構(gòu)件吊裝工作的順利開展創(chuàng)造良好的條件。

最后，在構(gòu)件吊裝過程中，為了盡可能降低誤差的出現(xiàn)概率，可以利用BIM 技術(shù)，參照工程施工進(jìn)度，形成構(gòu)件4D 施工吊裝模擬動(dòng)畫，通過對(duì)施工進(jìn)度以及施工過程中可能出現(xiàn)的各類問題進(jìn)行預(yù)演的方式，保證吊裝人員能夠明確自身的工作內(nèi)容，避免失誤現(xiàn)象的出現(xiàn)。此外，為了切實(shí)提升工程項(xiàng)目的施工效率，可以利用RFID 閱讀器，實(shí)時(shí)采集吊裝工作的實(shí)際情況，并將吊裝情況，反映到BIM 模型上，以便為后續(xù)施工活動(dòng)的開展提供可靠的參照。

2.3 BIM、RFID 技術(shù)在安全管理中的應(yīng)用

在當(dāng)前的裝配式建筑工程施工過程中，BIM、RFID 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在工程施工范圍內(nèi)施工人員所處位置的有效定位。具體來說，盡管傳統(tǒng)的施工管理過程中，相關(guān)管理人員也可以借助攝像監(jiān)控、無線通信等設(shè)備實(shí)現(xiàn)施工人員所在位置的定位，但這種定位方式相對(duì)復(fù)雜，且同時(shí)定位多人的難度較大，現(xiàn)階段為了切實(shí)解決上述問題，可以將RFID 技術(shù)應(yīng)用到人員定位工作中，利用橫縱坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)多人員目標(biāo)的迅速定位。同時(shí)，在BIM、RFID 技術(shù)應(yīng)用過程中，可以實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場各區(qū)域安全性以及施工人員的類別進(jìn)行有效的劃分。舉例來說，在裝配式工程項(xiàng)目施工過程中，為了避免后續(xù)施工安全事故的出現(xiàn)，往往需要施工人員對(duì)某些危險(xiǎn)性較高的區(qū)域進(jìn)行檢修，在此過程中，為了盡可能保障施工人員的人身安全，需要令除檢修人員以外的施工人員及時(shí)撤出檢修區(qū)域。此時(shí)，為了切實(shí)提升工作人員管理工作的質(zhì)量與效率，可以利用BIM、RFID 技術(shù)，對(duì)檢修區(qū)域進(jìn)行分區(qū)，對(duì)工作人員進(jìn)行區(qū)分，保證非檢修人員能夠及時(shí)離開檢修區(qū)域。同時(shí)，在檢修過程中，一旦有非檢修人員重新進(jìn)入到了該區(qū)域，BIM、RFID 技術(shù)也可以及時(shí)發(fā)出警報(bào)，便于相應(yīng)工作人員及時(shí)引導(dǎo)非檢修人員離開這一區(qū)域。

3.BIM 與RFID 技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

3.1 工程概況

某住宅工程分甲、乙兩個(gè)地塊，甲地塊為一層地下室、地上1—4#樓，乙地塊為1 層地下室局部2 層和地上5—9#樓，建筑總面積為133470.16m2，在實(shí)際施工過程中，總體結(jié)構(gòu)工程預(yù)制率為20%，設(shè)計(jì)PC 結(jié)構(gòu)有預(yù)制疊合板、預(yù)制樓梯、部分預(yù)制疊合梁三種主要構(gòu)件，在實(shí)際安裝過程中，為了保證工程的順利推進(jìn)，應(yīng)用了如圖3 所示的施工管理流程，加強(qiáng)了工程項(xiàng)目的施工管理。

圖3 施工管理流程

3.2 BIM、RFID 技術(shù)的應(yīng)用

由于本次工程項(xiàng)目的整體施工管理流程較為復(fù)雜，因此，在對(duì)BIM、RFID 技術(shù)應(yīng)用情況進(jìn)行分析時(shí)，不僅需要在施工前加強(qiáng)施工人員的培訓(xùn)，保證PC 件的質(zhì)量安全，還需要在施工階段加強(qiáng)工程施工建設(shè)的管理，在施工后對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，以便達(dá)到切實(shí)提升工程施工質(zhì)量的目的，由于工程整體施工管理過程相對(duì)復(fù)雜，本文主要以施工管理為例，對(duì)BIM、RFID 技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行了介紹。具體來說，在PC 構(gòu)件吊裝工作開始前，為了盡可能準(zhǔn)確掌握進(jìn)場構(gòu)件的管理與提升吊裝工作的精準(zhǔn)度，在項(xiàng)目大門收料處、材料堆場、吊裝現(xiàn)場（如圖4 所示）應(yīng)用RFID 技術(shù)進(jìn)行定期掃描，然后將得到的掃描后數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)對(duì)接構(gòu)件材料管理系統(tǒng)并進(jìn)行點(diǎn)云處理后，與BIM 模型數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比較，直觀地分析實(shí)際施工現(xiàn)場PC 構(gòu)件進(jìn)場、已安裝及損耗情況，對(duì)BIM 模型加以更新，自動(dòng)完成多樓棟形象進(jìn)度模型，并實(shí)時(shí)完成后續(xù)PC構(gòu)件生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)調(diào)整工作[3]。

圖4 PC 件吊裝現(xiàn)場

4.結(jié)論

總而言之，BIM、RFID 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場情況的實(shí)時(shí)采集、施工建設(shè)模型的有效整合，將上述兩種技術(shù)應(yīng)用到工程施工建設(shè)活動(dòng)中，可以有效提升工程施工建設(shè)活動(dòng)的質(zhì)量安全，在提升當(dāng)前裝配式工程項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量的同時(shí)，為現(xiàn)代化建筑工程的可持續(xù)發(fā)展提供助力。