基于BIM的裝配式建筑精益建造管理研究

曹小菊 麻文娜 徐文龍

西安歐亞學院 人居環境學院 陜西 西安 710065

傳統裝配式建筑體系以及技術工藝等，無法滿足現代化裝配式建筑精益建造需求，對于裝配式建筑業的發展也造成了一定阻礙。針對傳統裝配式建筑建造效率低下以及信息水平落后的局面，急需轉變裝配式建筑建造體系，利用現代化裝配式建造工藝以及管理模式，以BIM作為信息化技術手段，為實現裝配式建筑精益建造奠定良好基礎。

1 裝配式建筑

裝配式建筑主要是通過利用預制構件，完成各項建筑結構連接工作，在工程現場完成裝配建筑。一般情況下，裝配式建筑基礎構件主要由工廠生產預制，在完成生產后，做好質量檢測，在無任何問題的情況下運輸至施工現場，大型裝配式構件需要采用機械設備吊裝完成裝配工作。裝配式建筑建設全過程主要包含了建筑設計規劃、裝配式構件生產、運輸、建造施工以及驗收，過程中需要充分與業主、承包單位、生產商以及監理單位做好緊密的溝通交流，全面考慮裝配式建筑構件吊裝裝配施工的可行性，明確裝配式構件接方式，以此提高裝配式建筑施工效率，減少構件類型，明確裝配式建筑施工工藝以及施工標準規范。

2 精益建造概念

我國相關研究學者所提出的精益建造概念，是通過結合建筑施工特點，以建筑精益化管理以及精益建造施工作為基礎，確保實現建筑工程項目的最大化價值，從而形成完善的項目精益建造交付體系。精益建造主要是以精益生產施工作為基礎，對建筑工程整個建造過程加以指導，通過流暢的信息交流，實現裝配式建筑高效建設，促使建筑各個階段在施工中，可以形成良好的工廠化生產，減少工程建造資源浪費，最大化滿足客戶需求，實施一套高效項目管理模式。

3 裝配式建筑精益建造數據協同問題

3.1 信息數據共享受阻

要想實現裝配式建筑精益建造，需要在工程項目全面實施中獲取工程參數信息的支持，確保各方可共享工程建設施工進度信息，以便精準定位產品供應量以及時間。但階段性建筑建造目標難以對工程全過程加以控制，裝配式建筑施工信息難以得到有效利用，并會造成裝配式建筑精益建造無法從整體方面進行分析，使得工程項目建設出現混亂的情況。

3.2 信息數據交互方式落后

裝配式建筑工程項目在全面實施的過程中，經常會受到外界因素影響，造成工程信息難以達到有效溝通，或者造成信息溝通成本增加。在裝配式建筑施工信息互動或者協調過程中，經常會因為工程管理人員的主觀因素影響，造成工程信息傳遞出現疏漏問題，導致精益建造工程信息丟失，甚至出現誤差影響。

3.3 信息數據傳遞效率低

在裝配式建筑工程項目全面開展過程中，經常會因施工方溝通方式落后、內部管理出現混亂的情況，造成工程信息無法得到及時傳遞。在施工方溝通交流過程中，一般都是在會議上，通過管理者的交流以及實現信息溝通，整體信息化程度相對較低，導致信息無法在第一時間內完成傳遞。加上工程項目內部管理方式過于落后，工程項目信息人員在接收信息后，無法得到有效地傳遞，甚至信息傳遞出現了明顯了延遲現狀，導致信息傳遞不及時，造成裝配式建筑精益建造工程工期存在延誤的情況[1]。

4 裝配式建筑精益管理

裝配式建筑精益管理與傳統裝配式施工管理存在一定的差異性，需要將裝配式建筑項目劃分為項目設計、構件生產、施、運營維護階段。雖然裝配式各個施工階段的任務以及管理要求存在不同，但彼此之間具有一定的關聯性，為此對其作出了相應總結，如圖1所示。

圖1 裝配式建筑精益管理周期主要任務

通過裝配式建筑四個階段精益管理主要任務分析。1）在設計階段中，需要對裝配式建筑設計方案進行深化處理，合理運用BIM技術，快速生成施工方案，發揮出BIM篩選功能，確保裝配式建筑設計結構以及設計功能滿足實際要求。2）構件生產階段。在得出最佳方案后，及時與各個施工方以及生產方做好溝通協調工作，安排合理的構件生產計劃，通過利用BIM技術，實施精益管理，將裝配式構件各項數據信息及時傳輸到數據庫中，由生產廠家在BIM數據庫中直接提取裝配式構件設計數據信息，并嚴格按照規定完成裝配式構件生產工作。如果發現其中存在數據偏差，則需要通過數據庫及時反饋給設計方。在生產中，根據施工需求，將構件進行分批生產，及時將構件運輸到施工現場，避免出現庫存積壓，造成管理和維護成本增加。3）施工階段。在施工過程中，由于構件信息儲存在BIM數據庫中，所以施工管理人員只有需要通過查詢數據庫，即可對裝配式構件質量加以了解，明確構件生產日期、物理屬性、功能屬性等信息，裝配式構件質量在得到全面提高的作用下，根據BIM實施施工吊裝模擬，從而合理安排施工計劃。4）運維管理階段。在吊裝裝配施工完成后，管理人員需要及時將施工構件和相關設備信息及時傳輸到BIM數據庫中，為后期運營維護管理工作的實施奠定良好基礎。

5 依托BIM實現裝配式建筑精益建造

為了達到裝配式建筑精益建造工程目標，通過利用BIM技術，構建信息化管理平臺，如圖2所示，并在平臺構建的基礎下，發揮出BIM技術的可視化。集成化以及模擬化等優勢，加強對裝配式建筑各個施工階段進行精益化管理，提高裝配式建筑精益建造質量。

圖2 BIM建筑管理平臺

5.1 依托BIM的設計協同-體化

5.1.1 基于BIM技術的各專業協同設計

在裝配式建筑獨立設計中，需要及時轉化為合并協同設計，為裝配式建筑精益建造提供良好幫助。在BIM技術的集成化功能技術上，可以通過利用BIM平臺信息共享功能，完成裝配式建筑施工協同設計，如圖3所示。在BIM技術的基礎上，可以及時識別裝配式構件所存在的偏差，并及時加以修正，以此保障裝配式建筑精益建造，為后續裝配式施工窩工良好幫助。通過專業協同功能的技術上，促使BIM模型信息更新速度快加，及時解決裝配式構件中所存在的問題，確保裝配式構件實現高效銜接，保障裝配式建筑整體施工質量得到全面提升。

圖3 BIM專業協同設計

5.1.2 應用BIM技術推進并行工程實施

并行工程所涉及的專業內容相對較多，需要全面明確裝配式建筑施工流程以及步驟，而非根據固有的工程順序制定精益建造，在并行工程項目的全面實施下，發揮出BIM集成性，做好工程現場數據信息收集工作，構建信息化建筑工程模型，通過多專業并行設計，了解裝配式建筑構件的生產工藝、安裝細節以及工程維護等，及時利用BIM模型各項參數，對裝配式建筑進行檢驗審核，確保裝配式建筑工程質量達到標準要求。并行工程系統中主要包含了以下幾部分。1）建筑結構專業組織執行。該部分主要是為了確保裝配式建筑構件設計滿足工程施工要求，同時明確裝配式建筑施工流程。2）BIM技術可以為并行工作提供準確的施工信息，發揮出工程信息共享功能。3）建筑工程數據庫以及仿真系統，利用功能界面及時完成數據查詢[2]。

5.2 利用BIM實現精益準時生產與供應鏈管理

5.2.1 借助BIM技術制定精益生產計劃

通過BIM技術及時將裝配式構件設計信息傳遞給生產商，通過利用各項參數信息，及時在生產車間系統中輸入裝配式構件基礎信息，精準完成裝配式構件生產。在生產制造時，通過利用BIM憑條可以及時讀取裝配式構件設計信息，明確裝配式構件型號以及材質，為下一步構件的生產制作以及安裝施工提供有效準備。針對裝配式構件信息查詢，工作人員可以通過利用BIM平臺，及時了解裝配式構件的所有生產數據信息，同時也能夠為裝配式構件訂單加以管理，明確裝配式構件的運輸物流信息等，避免裝配式構件在運輸期間內出現質量問題。

5.2.2 運用BIM技術實施準時生產（JIT）和訂單驅動

裝配式建筑構件準時生產對于工程進度和效益起到了重要性作用，但在傳統管理工作中，信息傳遞效率較低，無法及時完成裝配式構件的生產，延誤了工程施工進度，而且許多構件體積及重力較大，現場儲存較為困難。通過對BIM技術實施準時生產管理，既能保障構件生產準時性，又可減少構件生產維護成本，避免因構件生產問題，影響裝配式建筑施工效率。

5.2.3 基于BIM信息平臺構建精益供應鏈管理機制

針對裝配式構件生產供應企業，建筑單位應當根據精益建造理念，明確建筑工程施工進度以及施工計劃，通過對BIM技術的有效運用，構建精益建造供應鏈管理機制，要求施工單位與生產供應企業做好協調管理工作，相互配合，以此增強裝配式建筑整體經濟效益，減少建造成本支出。

5.3 利用BIM的構件物流精益運輸管理

5.3.1 制定運輸計劃

裝配式構件生產企業應當及時與物流運輸承包商之間做好溝通交流，根據工程施工計劃，制定完善的裝配式構件運輸計劃，根據不同裝配式構件外形、重力以及體積大小，合理安排匹配的運輸車輛，根據道路交通管理制度，及時做好裝配式構件物流運輸動態計劃調整工作，以此方便管理人員在實際工作中，全面掌握裝配式構件運輸情況，在物流運輸車輛中安裝GPS，并對BIM信息化平臺連接，實現信息共享，從而利用BIM信息管理平臺及時定位車輛位置，同時掌握構件運輸量，根據道路交通管制實際情況，為物流車輛駕駛 人員及時找出最快運輸路線，保障裝配式構件運輸達到精益化要求[3]。

5.3.2 優化運輸線路

通過對BIM信息管理共享平臺的有效運用，可以及時接受運輸車輛GPS傳遞的信息，及時了解車輛運輸路線以及車輛運行狀態等，根據路況實際情況，對物流車輛運輸路線及時做好優化調整工作。

5.3.3 管控構件運輸

通過利用BIM信息管理共享平臺，針對裝配式構件運輸實施統一調度管理工作，針對一批裝配式構件運輸，全面提高構件運輸物流效率，減少承包商物流運輸成本。在BIM技術的有效運用下，還可以及時對構件物流配送計劃及時調整，根據現場實際施工情況，確保所運輸的構件滿足現場施工安裝計劃要求，盡可能及時將裝配式建筑施工現場中所需要的構件運輸到施工現場中，如果有需要的情況下，可以在運輸道路中間，設置裝配式構件中轉倉庫，以此完成裝配式構件的儲存管理工作。

6 結語

在新時代的發展下，裝配式建筑工程要想達到精益建造要求，務必轉變傳統建筑工程管理理念以及施工理念，加強對現代化BIM技術的有效運用，構建BIM三維可視化模型，并在BIM系統的基礎上，保障裝配式建筑設計方案滿足實際標準化生產的要求，同時利用BIM集成功能，全面收集裝配式現場工程施工信息，根據工程施工進度，要求裝配式構件生產商及時完成構件生產，保障裝配式構件的銜接安裝，提高工程建造施工效率以及施工進度，減少成本支出，以此全面實現裝配式建筑精益建造，為裝配式建筑的進一步發展奠定良好基礎。