基于BIM的裝配式構件生產與智能化管理應用

汪俊 陳艷顏

（1 深圳市特區建工科工集團有限公司；2 深圳市特區建工科工集團盛騰科技有限公司）

0 前言

裝配式建筑是目前國內大力推廣的一種新的建筑方式，它以工廠預制構件生產取代了傳統的建筑施工工藝，在設計-建造-采購-施工一整套環節上進行有效的協同，大大提高了建筑的生產效率。BIM 技術的加持，是應用其傳統二維視覺轉換成三維的可視化模式；通過精準建模，可以將建筑構件的設計、拆分深化、預制加工、進出場質量驗收、信息核查、現場安裝等環節進行有針對性的展現，實現可跟蹤、可追溯、可歸檔的“三可”信息一體化應用。還可以生產圖表，出具構件工程量統計等，大大提高了設計深化的準確性，生產安裝的高效性。

同時，搭配相應的BIM 智能化管理平臺，掛接企業已有的BIM 標準化產品庫，依據不同裝配式項目的特點，可實現各個專業的協同工作，資源工程，從而提高了生產運作效率、減少設計誤差、提前排查隱患、減低人力資源投入、縮減物料浪費、節省工程成本等。在貫徹執行國家BIM 技術應用產業發展政策，積極落實深圳市BIM 技術應用“十四五”戰略發展規劃的相關要求，加快BIM 在工業化建筑領域的智能化應用，提升整體管理水平及運作效率中，執行效益顯著。

1 BIM標準產品庫的建立

基于工業化建筑部品部件生產企業的運營必備元素要求，結合服務工程所需的構件類型及信息數據核查，信息追溯需求，建立自有BIM 標準產品庫（以下簡稱“族庫單元”）已勢在必行。且族庫單元的合理分類是對應族文件檢搜和使用的基礎，是配合企業線上線下對應管理的前期準備，是BIM 庫建設的重要內容。為了便于運作過程線上構件的擇選與后期服務項目的歸檔管理，將裝配式BIM標準產品族庫建立通常可分為構件級BIM族庫單元和項目級BIM族庫單元兩種（見圖1）。

圖1 BIM標準產品庫目錄

族庫單元模型屬性信息的包含內容應根據國家或行業內現行相關標準、規范、圖集為基礎參考，以公司企業標準為精細要求，并結合滿足項目基本需求視情況篩選加減。以構件級BIM 族庫為例，其具有儲存、歸類、共享、反復使用、動態優化等特點，類似于Revit 系統族的設置方式，且具有嵌入族、可載入族的功能要求。通過該族庫的建立，應以實現通過設定現有參數進行控制，從而滿足在對應項目需求中的獨特性和適用性為目標；此外，還包括因預制件的特殊性而累積搭建的特定BIM構件族或現有市場標準埋件、吊裝、安裝等參考搭建的BIM 族，以供構件生產信息復核、安裝校對或產品展示等的直接調用（見圖2）。

圖2 預制預應力雙T板族BIM數據信息

圖3 預制構件BIM拆分與深化

圖4 大數據看板監控平臺

圖5 構件生產管理系統操作面板圖-1

圖6 構件生產管理系統操作面板圖-2

圖7 構件生產管理系統操作面板圖-3

圖8 構件生產管理系統操作面板圖-4

圖9 構件生產管理系統操作面板圖-5

2 工程項目預制構件擇取與深化

在滿足相關裝配式項目技術認定評分要求的前提下，對相應工程項目進行構件樣式選型與拆分布置，進而開展預制構件的深化設計與生產排產、質檢運輸、現場吊裝等系列的工作安排。

與此同時，通過BIM 技術手段與智能化生產制造應用相結合，在設計、深化設計、預留預埋復核、細部節點三維碰撞檢查、生產加工、入庫保存、運輸安裝等各階段各專業的技術應用調整及關系信息前置匯總，使得各專業實施方案預演比選，通過構件三維可視化、設計精細化、信息數據化、裝配協同化、歸檔便捷化等應用互為條件，讓建筑工業化項目實現數字化智能制造管控的創新升級。

經統計，該項目共有2066 件預制構件，其中預制外墻板1149 件，預制預應力雙T 板917 件，共計混凝土方量約3624.124m3。

3 數字化智能制造管控平臺應用

新型工業化裝配式建筑具備“標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、一體化裝修和信息化管理”五大特點。裝配式構件的智能建造，是實現信息化管理的重要一環。在項目執行裝配式建筑技術規則要求開始，構件信息累積鏈貫穿“設計-深化-工廠預制-進出場檢驗-現場吊裝”，直至完成終檢與交付。

工廠可借助BIM 軟件關聯構件信息的方式，輔助加工PC 構件制造執行系統（簡稱PCMES 系統）和PC 數據中心的建設，以項目基本信息、PC 構件檔案、生產工藝路線、模具模臺等生產資源信息的數字化為基礎，實現了從項目需求計劃到生產計劃、到生產工藝工序管理、到PC 構件產品出入庫管理的生產全業務流數字化管控。實現項目生產制作、管控、倉庫核查、堆場管控、發貨物流等全過程管理。以項目管理為主線，質量管控為核心的三化一體的生產運營保障模式。

⑴大屏數據分析，看板式實時監控。

通過大屏展示數據大盤，運用分版塊歸集式可視化數據全方位展示的方式呈現工廠數據，實時監控，動態分析響應，使公司第一時間高效獲取全面的經營數據。

在日常統計面板中展示了澆搗量統計、產量統計、入庫統計、實時庫存、發貨統計、退貨情況、質檢情況統計等，支持不同細分維度的統計（如：按項目統計、按產線統計、按班組統計、按項目統計、按構件類型占比統計等）并導出excel 表格，做進一步數據分析。

⑵項目需求定制，流程化執行管控。

在滿足遵循項目構件投產的一般工藝流程要求的同時，通過系統智能化操作與設定，推動實現其生產工序按需設定、提前審核計劃排產、跟進實際物流需求投入、實時性生產過程跟蹤及成品入庫堆放等的全過程監控檢查。程序發起有依據，過程跟蹤預警有保障，完工數據復盤有歸檔的切實執行管控手段。

⑶項目信息歸集，一體化聯動復核。

通過對項目基本信息管理，輸入項目前端基礎數據：項目名稱、編號、客戶、聯系人以及項目的GPS 定位，還有車輛GPS 也可對接，實現像點外賣一樣的物流軌跡查詢。

還可以在系統的電腦端批量上傳圖紙，自動將圖紙與對應型號構件進行匹配，節省圖紙更新時間，支持PDF 矢量格式圖紙上傳與預覽查看。設計變更時，只需要重新將同名文件上傳，自動更新，且可查看歷史版本。同時通過已產出和已發貨數等具體業務信息的數據化管理，同時通過生產管理系統實現與實際生產環節數據的聯動。

⑷堆場出入有據，庫位式數字管理。

根據廠區實際堆場庫位情況，配置庫位信息，生成庫位二維碼并進行二維碼的張貼。庫位二維碼，是系統通過掃碼完成構件進庫的主要途徑。除庫區庫位之外，還可以設置貨架二維碼，通過微信掃碼簡易操作的形式，輕便快速連聯結堆場構件和貨架，通過貨架二維碼可實現構件批量入庫，批量發貨。

構件在生產工序結束之后，經過成品檢查工序，「良品」「不良品」「報廢品」會進入到不同的處理流程。支持電腦端、手機端、PDA 設備都多個端，操作簡單，數據實時同步。

⑸構件發運與回收，跟蹤式全鏈監查。

在構件生產結束后，通過系統可以按項目制定發貨計劃及相應的構件出廠合格證明單據，隨后按照“制定發貨計劃—審核發貨計劃—確認出庫—確認到貨”的流程，完成構件成品的出廠驗收、及時發運、物流車輛管理、退貨統計處理及倉庫相應限額領料管控等一系列相關任務的執行與跟蹤檢查，（電腦端和手機端都可以操作）大大提高了出貨的準確率和工作效率。

4 整體效益

裝配式建筑在設計上實現“多種類構件拆分，多樣化裝配組合”的百變創新為應用，過渡到工廠制造實施中堅持“高預制率，低模具配套，高質量工業化生產”的綠色低碳模式為落腳。“裝配式預制構件生產智能化管理”是實現裝配式建筑高效、高質量建造落地的有效支撐，而BIM 技術的介入，更將成為關聯傳統設計與新型建造模式有效結合的強力推手。

通過統一的BIM 數據模型架構，層層優化信息累積；以信息數據化、數據模型化、模型通用化的BIM 理念，建立符合目前市場上規范內構件三維族庫體系。生產前，做到構件庫信息調用便捷、參數化設計修改、高效項目需求核對；生產中，各項目排產領料聯動、BIM 模型信息與實物構件二維碼統一、調運出貨更替協調管理等等。節省人力資源投入、減少原材浪費，節約時間成本等同時，還能做到全產業鏈的實時監控，數據有效分析。為隱患問題的暴露做了前期預警，通過靈活排產、有節奏生產的方式釋放庫存放壓力，為尋求更優化生產方式、管理模式提供更大可能。

除此之外，由于BIM 模型構件與實物構件二維碼一一對應的關系，可實現信息管理“可承接、可追溯”的全生命周期應用；與對應建筑工程的相關信息共享平臺對接，集成多專業BIM 應用和管理系統協同作業，可為建筑企業、業主單位提供更多數據傳遞、驗收審查、運維管理等共享資源庫的價值升級體驗。

5 結語

隨著數字技術和智慧城市建設的飛速發展，建筑行業建筑信息模型（簡稱BIM）技術已進入全面應用階段。在信息化建筑全生命周期應用的大數據環境下，新型建筑建造方式及配套應用與BIM 技術的融合，迫在眉睫。利用BIM 技術實現建筑信息的串聯與延續應用，做到構件設計深化便捷、高效、協調管理；構件信息管理可承接、可追溯、全生命周期應用。以自有標準化BIM 產品庫為基礎，打開工廠數據中心對接項目服務的數據“存儲、添加、更替、調用、交付”一體化的智能管理數字經濟新格局。

以信息化技術手段相融合的方式，借助平臺看板數據監控，助力預制構件產業基地或相關企業實現生產排產合理劃分、生產過程雙向管控、產品質量有序有據把控，構件入庫與發貨規范化管理等方面執行力的全面提升。對上承接設計、甲方及管理部門的檢驗、抽查；對下聯動施工、物業運維及業主的采用、監督與考核。全方位應用提升、全周期數據化服務、全鏈條環環相扣、為裝配式建筑落地保駕護航，為未來數據化城市的搭建奠基。