淺析BIM在裝配式建筑全壽命周期管理中的應用

朱雨紅 安徽財經大學管理科學與工程學院 蚌埠 233030

當前，我國裝配式建筑在新建建筑中占比約5%，而《“十三五”裝配式建筑行動方案》中明確提出“到2020年，全國裝配式建筑占新建建筑的比例達到15%以上，其中重點推進地區達到20%以上。”的目標，裝配式建筑發展任務十分艱巨【1】。而BIM技術以其極大的優勢已經向人們展示了在裝配式建筑發展進程中發揮的巨大作用與潛質。

一、BIM與裝配式建筑的研究與發展現狀

（一）BIM的研究發展現狀

20世紀90年代，G.A.van Nederveen和F.P.Tolman將BIM命名為Building Information Model，提出項目參與人員要整合各層次、各角度的信息，以此滿足各個專業以及各個功能獲取信息的需求。美國建筑師學會認為，BIM可以譯為“建筑信息模型”，即“Building Information Model”，也可以譯為“建筑信息建模”，即“Building Information Modeling”。二者不同在于一個側重模型，一個側重建模過程。BIM 技術在 2008 年前后逐漸被中國引進，以其五大特性為優勢開始應用在建筑工程領域。經過近十年的發展，BIM技術的研究已初具規模，目前國內研究的主要問題停留在集中于設計和施工階段的協同管理等技術性問題以及全壽命周期管理、信息集成等管理性問題上【2】。

（二）裝配式建筑的研究發展現狀

裝配式建筑是指在工廠內預制出部分或全部構件，運至工地后運用科學合理的方法組裝起來的建筑，集設計標準化、生產工業化、施工裝配化、裝修一體化和管理信息化于一體【3】。早在二十世紀初，人們對裝配式建筑就產生了極大的興趣。英國、法國、蘇聯等國家在裝配式建筑變成實際后首先開始投入了生產。憑借著生產速度快、成本低、綠色環保等的優點，裝配式建筑逐漸受到各個國家的歡迎。

中國的裝配式建筑在上世紀八十年代的一段時間內發展后戛然而止，經歷了30多年的空窗期后，在建筑業深入改革的2017年，重新聚焦了人們的視線。在國家及社會的高度關注下，裝配式建筑已經從試點示范項目向區域性全面推廣發展，并展現出良好的發展態勢。但它的發展面臨著的掣肘仍較多：各專業及各流程協調度不足、生產與物流成本高、行業標準不統一、產業管理不完善、創意受限制、區域發展與行業發展結構性失衡等，而對于這些問題亟待提出行之有效的解決方法。

一、BIM的特點及優勢

BIM 技術具有可視化、協調性、模擬性、可出圖性、優化性、信息多元性等特性，能夠準確幫助人員作出決策、提高各專業之間的工作效率、動態模擬現實事物、自動出圖、高度集成信息并優化信息。憑借著這些特性，BIM 技術在裝配化的部品部件生產、標準化的設計施工、集中化的項目成果、信息化的生產經營領域等都有著重要的作用，實現了高效實施項目方案，便于團隊合作溝通，在設計施工等方案上進行查缺補漏，模擬實施施工過程提高工作效率，各專業及工序的信息化協同管理等功能與優勢【4】。

二、BIM在裝配式建筑全壽命周期管理中的應用

（一）BIM在規劃設計階段的應用

1.協助規劃設計

將地理信息系統（GIS）應用到BIM中，進行空間與情景的數據建模處理，能夠幫助工作人員進行場地規劃。在BIM模型中可以查詢到所有構件的參數，這些構件也相互關聯，模型會根據某一參數的修改而自動調整，從而提高了建模和修改的工作效率。

2.降低構件設計誤差

BIM技術對預制構件外部尺寸和內部鋼筋的各項參數進行精準化設計與定位，設計人員在碰撞檢測過程中直觀檢查到建筑構件的契合度和可靠性，及時進行修改，減少后期變更或返工，降低工期延誤和成本上升的可能性。

“有吃的還堵不住你的嘴呀？”陸浩宇說。他沒有問是誰送的早餐，難道他猜到是我放的？還是他根本不在乎是誰？心里有些失落，一連五天，我每天變著花樣給陸浩宇帶早餐，而他一次也沒吃，還把我特意為他準備的早餐都送給了沒吃早飯的同學。

3.幫助造價管理

BIM模型為造價人員提供了完整的工程數據信息，在減少造價工作時間，提高工作效率的同時也提高了造價的精確度。

4.合理拆分構件

在前期設計階段，BIM模型能夠協助不同專業人員拆分不同連接方式的不同構件，避免了設計與生產相脫節的情況，保證了施工方案的合理性。

（二）BIM在生產階段的應用

1.優化生產流程

生產階段承擔著連接設計與施工的重要紐帶作用。在建筑信息模型中的構件參數信息通過條形碼能夠轉換成加工所需的參數，這種方式使設計階段與生產階段實現高效合理的聯系，減少了生產錯誤，提高了生產效率與自動化程度，也能夠降低施工的風險。而施工方能夠隨時獲取生產進度，合理安排工程進度。

2.進行模型試制

生產廠商可以將擬生產構件利用3D打印技術打印出來進行模型拼裝，驗證設計方案的合理性，幫助研究合理的施工工序，加快施工進程。

3. BIM技術與RFID結合協助管理

RFID 技術是一種無線射頻識別技術，又被稱為“電子標簽”。它的作用是能夠準確識別出物體所包含的信息內容。將尺寸、型號等信息的芯片植入到預制構件中，不僅可以在之后的階段讀取信息，還能夠在BIM模型中準確查詢到構件的位置信息和生產進度信息，便于施工現場各方面的管理。

（三）BIM在施工階段的應用

1.動態管控材料

建筑施工所需材料用量巨大，管控繁雜，需要消耗的人力、物力和財力也極大。利用BIM技術提前進行施工場地分析，制定不同施工階段材料需求量的事前計劃，避免二次搬運、材料不足或堆積過多的情況。在此過程中，通過查詢施工進度，隨時調整材料進場計劃，通過計劃與實際用量的差異分析，對之后的材料進場或采購進行精確把控。

2.構件存儲與吊裝

通過RFID技術對預制構件進行實時的跟蹤和檢測，能夠協助施工現場完成儲存和吊裝工作。在此過程中，施工現場的無線網絡會幫助傳遞信息，并將BIM模型內的信息不斷進行更新，這種高效的配合能夠保證信息存儲的完整性和正確率。

3.進行施工模擬

在BIM技術的協助下，對裝配式建筑的施工工序仿真模擬，使各方在施工過程中的配合協調度更高，優化施工流程，準確定位構件實現高質量的安裝。對施工過程中可能發生的突發情況進行模擬，完善應急處理預案，減小安全事故的發生概率。另外，BIM可對施工現場的場地布置、車輛路線等進行管理優化，降低施工成本，加快裝配進度【6】。

4.節點可視化展示

通過BIM技術對技術要求高、連接復雜的節點進行可視化展示，工人能夠準確定位施工，確保節點的正確連接。

（四）BIM在運行維護階段的應用

1.利于設備維護

BIM與RFID技術共同搭建的信息平臺有助于后期進行建筑與設備的運營維護。例如，當裝配式建筑需要維修時，BIM模型中存儲的構件參數，如型號、廠家信息等可提高維護人員的維護效率。在發生火災等應急情況時，消防人員也可快速掌握火災發生點，確定構件的材料屬性，從而實施針對性的滅火。

2.質量追溯與能耗管理

由于BIM模型包括各個構件的原始參數信息，通過RFID芯片直接可以將質量安全問題追溯至生產階段，避免責任歸屬的混亂。在使用過程中，可依據數據設法解決部分位置的高能耗問題。在拆除時，通過BIM模型將材料分類處置，二次利用可回收資源，綠色環保，節約資源。

四、結語

裝配式建筑作為新興的建筑方式因其施工效率高、施工成本低、施工質量好、安全指數高、綠色環保等優勢，是未來建筑業發展的必然趨勢。而BIM技術的全面加入，能夠在工程項目的“規劃-設計-生產-施工-運行維護”即整個全壽命周期都發揮著重要的影響，有助于實現精細化管理，縮減工期、降低成本、保證質量，使工程項目各階段更加緊湊并提升整體管理水平。BIM技術與裝配式建筑的融合必將推動我國的建筑行業不斷轉型升級。