基于BIM的工廠化管理系統應用

據研究，“工廠化可持續建筑”的優勢體現在抗震、節能、凈化、耐久、節材、可循環建材、無醛鉛輻石棉建材、無揚塵污水垃圾施工等方面。其中，工廠化預制加工技術是保證建筑工程產品質量、提高施工生產效率的有效方法。

自1999年頒布實施《關于推進住宅產業現代化提高住宅質量的若干意見》以來，住宅產業化已經行進15年。然而截止到目前，我國的住宅建設中，工業化住宅占據的市場份額依然不高。

2014年2月，住房和城鄉建設部發布了行業標準《裝配式混凝土結構技術規程》，并于2014年10月1日實施。近期，相關部門正在編制《工業化建筑評價標準》、研究實施機制以及住宅產業現代化“十三五”發展規劃綱要等政策文件。

隨著一系列相關文件的出臺，企業對于建筑工業化積極性逐漸增大。以中建三局第一建設工程有限責任公司（簡稱“中建三局一公司”）為例，中建三局一公司始建于1952年，是世界500強企業中國建筑工程總公司的三級法人單位，具有房屋建筑工程施工總承包特級、建筑行業（建筑工程）設計甲級資質，安防工程企業、建筑智能化設計與施工壹級資質。目前公司已發展為擁有合約額超過500億、營業收入超過200億元的國有大型建筑施工企業。

近年來，中建三局一公司在建筑企業標準化與信息化管理、建筑信息模型（BIM）、綠色環保建筑、工業化樓宇、鋁模板施工體系等方面進行了深入的探索和實踐。公司自主研發的企業綜合管理信息系統，取得國家版權局計算機軟件著作權證書，為業界推進標準化和信息化產生積極影響；在推進BIM技術方面，中建三局一公司率先作為理事單位加入中國BIM發展聯盟，自主研發的《基于BIM技術的機電運維管理系統》同時榮獲全國創新杯大獎，成為唯一獲獎的施工企業，同時該系統已經獲得國家專利局的發明專利授權。

在預制工業化技術方面，中建三局一公司主編了國家規范《預制組合立管技術規范》（GB50682-2011)，《整體裝配式框架結構施工工法》獲得國家級工法。

BIM應用及工廠化實施情況

據研究，“工廠化可持續建筑”的優勢體現在抗震、節能、凈化、耐久、節材、可循環建材、無醛鉛輻石棉建材、無揚塵污水垃圾施工等方面，技術核心是全鋼結構模塊化建造。包括外墻厚保溫、多層玻璃窗、窗外遮陽、新風熱回收、LED燈等設施，都是在工廠制造完成的，最后只需運至施工現場進行吊裝。其中，工廠化預制加工技術是保證建筑工程產品質量、提高施工生產效率的有效方法。

中建三局一公司將BIM技術應用于機電管線的工廠化預制加工領域，在英特宜家武漢購物中心機電安裝工程項目探索與實踐。

英特宜家武漢購物中心機電安裝工程項目總建筑面積257178.00 平方米，地下建筑面積2590.00平方米；建筑高度39.23米，建筑層數地下1層，地上4-6層。建筑主要功能為地上歐尚超市、電器賣場、電影院、餐飲、時尚品牌、國內外著名服裝店等；地下室主要為地下車庫、人防、設備機房、后勤配套用房等。

總體業務流程

該項目的工廠化預制加工依托于 “基于BIM的建筑工廠化管理系統”有效地解決了在機電管線預制加工中的諸多問題。將深化設計與預制加工有效結合，做到了深化設計與預制加工同步有序進行，同時，實現了設計、加工、倉儲、現場安裝的協同工作。

流程管理中重要的在于信息共享、協同工作，以及在物流管理中的二維碼利用。設計部上傳文件，該信息會立即反應給專業廠家，實現信息及時傳遞。利用該系統可實現多參與方之間的協同工作，協同過程產生的信息還可集成到BIM模型中。

系統能夠實現各角色之間協同工作；任務與文檔資料相關聯，進而可以關聯BIM模型中，以便在其它平臺查看任務信息。同時，提供一個各角色相互交流的平臺；用戶可以對圖紙、料表等文檔資料中有問題的地方進行反饋；問題與資料相關聯，進而可以關聯到BIM模型中。

有了前面關聯的信息，用戶可以在其它BIM軟件中查看從瀏覽器端所關聯的信息，進而讓用戶從宏觀上把握項目的整體情況。結合管夾拼裝系統，根據管線空間布局，從支架構件族庫中，選取橫單和豎桿進行拼裝，實現支架的快速設計，并作為BIM模型基礎，傳遞給后續應用。

根據構件的BIM模型和支架拼裝方案，提取并匯總各構件的型號、規格、尺寸、重量等信息，生成料表。場外庫房管理員根據料表采購原材料，同時預制加工廠根據料表進行構件加工；現場倉庫管理員根據料表采購標準件。

BIM-FC解決的問題

通過系統預先設置的計算程序，保證了構件的加工精度。采用自動生成管道構件分解與人工調整相結合的方式，提高了加工圖繪制環節的自動化程度，保證了工作效率，有效地控制了錯誤率。自主研發的支架設計程序，實現了聯合支架的半自動設計與自動化加工料單的輸出。系統還包括了預制管組的設計與加工構件清單的自動分類輸出。通過協同工作平臺和二維碼技術的應用保證了加工、倉儲與物流的有序、高效，也為現場安裝提供了有效地支持。

BIM-FC系統是基于中建三局一公司前期研發的“基于BIM的智能物業管理系統”（以下簡稱BIM-FIM），通過BIM-FIM系統的研發，解決了BIM-FC系統研發中的一些關鍵技術，兩個系統應用于同一BIM圖形及數據編輯平臺，其中，二維碼和移動設備端（即智能手機）的應用是擴展BIM應用的關鍵技術。

預制加工涉及到管線深化設計、任務單下達與傳遞、預制構件圖繪制、加工清單編制、進度控制、倉儲物流、現場安裝等多工序間，以及機電各專業間的協同合作，建立協同工作平臺是有效組織多崗位合作的必然選擇。

BIM數據庫平臺是各崗位協同工作的核心平臺，協作各方的數據業務交換以及業務流程的流轉都通過BIM數據庫完成。例如深化設計部，需要完成機電管線的深化設計和支架設計并將設計成果加載于BIM數據庫平臺，在工長下達區塊施工任務后，預制加工圖設計人員，從平臺中提取BIM圖形文件，采用BIM-FC系統完成構件分解及裝配設計，輸出需加工的構件清單及加工詳圖。加工人員在加工完成后，和構件編碼打印二維碼，粘貼于構件，并輸入已完成構件的信息列表，在構件流通的各個環節，都可以通過讀取二維碼計入BIM-FC提供，讀取構件的詳細信息，如構件在BIM中的三維坐標信息、構件分段機裝配圖、構件的安裝形式信息等，通過協同工作平臺，就能有效地保證從深化設計到現場安裝整個過程的高效和有序。

應用成效及價值

結合建筑工廠化管理系統應用BIM技術，為項目多參與方提供協同工作平臺，輔助深化設計、預制構件的信息管理、編碼、加工以及現場裝配組合。

通過系統性的應用，相比傳統的CAD畫圖、設計支架系統，應用BIM技術可以模塊化的進行支架的建立、修改，更快地理解圖紙信息，從而預制化模塊化施工，節省時間和人工。

整套技術和系統的實際應用表明，能有效提高機電工程工廠化施工的效率和質量，保障施工安全，產生巨大的經濟效益。后續研究中將進一步完善系統，推廣系統的應用，結合BIM深化技術與物聯網技術，為其他工程項目的機電管線場外預制加工及現場裝配、組合更好的服務。

通過實踐應用也發現，系統之間的無縫溝通銜接仍存在問題，對于70%的管道、支架可以進行自動化的匹配下料，仍有大量的工作需要人工進行修改補充，以及由于施工現場不斷變化引起的已加工好材料的浪費。因此對于重點部位、有規律的施工場地系統可以更好的應用服務，而對于復雜的多變的場地系統的總體解決問題水平有待進一步的研究解決。