裝配式建筑部品部件BIM模型庫的管理與應用

劉博?鄭晏芝?曹輝?易郴?吳彥

摘 要 本文從部品部件分類編碼、部品部件BIM模型信息深度、部品部件模型BIM信息擴展和部品部件BIM模型入庫四個方面論述裝配式建筑部品部件庫的管理，同時結合產業鏈信息特點闡述了裝配式建筑部品部件庫管理的典型應用，為裝配式建筑部品部件庫標準化、信息化管理和應用進一步完善提出建議。

關鍵詞 裝配式建筑;部品部件;BIM模型庫;管理系統

引言

我國正處于產業轉型關鍵時期，人口紅利加速消失，建筑工程行業作為勞動密集型高污染行業面臨巨大挑戰，“裝配式建筑（Prefabricated Building）”被認為是建筑工程行業轉型升級的重要抓手。

裝配式建筑是用預制部品部件在工地裝配而成的建筑[1]，是一種綠色環保的建造方式。在裝配式建筑建設中，預制部品部件的應用是裝配式建筑與現澆混凝土建筑的最主要區別。然而目前市場上裝配式建筑設計、預制部品部件生產和裝配式建筑施工各環節信息存在產業壁壘，影響了行業發展[2]。

為提高裝配式建筑整體建設質量和效率，本文對裝配式建筑部品部件庫的科學管理進行了探討，并分析了部品部件庫的典型應用，通過部品部件庫信息化管理和應用的方式推動行業發展。

1國內外研究與發展現狀

部品部件作為構成裝配式建筑的基本功能單元，對其BIM信息的管理是裝配式建筑設計中的重要環節。為了推進部品部件標準化、信息化，并提升部品部件質量，許多國家開始逐漸建立起部品部件庫及其目錄制度。例如，日本的優良住宅部品認證制度[3]、丹麥的通用部品目錄等，國內沿海城市也建立起了一些類似的部品部件庫，這類部品部件庫對裝配式建筑的發展和信息化進程起到了積極的作用。然而隨著時代和技術的發展，裝配式建筑的造型越來越復雜，并且裝配式建筑設計、生產和施工信息化程度越來越高，建筑信息模型（BIM）技術廣泛應用于建筑工程建設，BIM和RFID集成確保裝配式建筑施工過程有序性[4]，傳統的二維圖紙庫和產品目錄難以打通產業鏈的信息壁壘，不再能夠滿足市場需求，基于移動互聯網、BIM技術的部品部件庫的信息化管理與應用是推動產業鏈進一步發展的重要基礎。

2裝配式建筑部品部件BIM模型庫的信息化管理

2.1 部品部件分類與編碼

建立部品部件分類與編碼體系，能夠顯著加強裝配式建筑項目各個參與方的信息溝通、規范術語體系，降低由于多義性而造成的交流代溝。部品部件分類與編碼體系部品部件庫建設的首要環節，是進行部品部件模型入庫與檢索的依據，同時也是部品部件的標識信息，有利于促進預制部品部件模型信息從設計、生產、運輸、施工到運維階段的全生命周期傳遞。

2.2 部品部件BIM模型信息深度定義

在裝配式建筑設計全生命期中，會產生不同的信息，同時各階段所需要的部品部件信息深度也不盡相同，因此，需要對各階段部品部件模型信息進行分級并制定相應的規則以滿足使用需求，通過不同等級的模型降低BIM模型的冗余度。依據現行國家、行業關于BIM模型信息深度的要求，可將BIM模型深度等級由幾何信息（幾何尺寸、定位等）和非幾何信息（材料信息、類型等）兩部分構成。然而針對裝配式建筑部品部件模型的信息深度，目前國內還沒有統一的標準，在實際工程項目中，應制定明確的部品部件模型信息深度要求，以促進產業鏈各方的信息流轉。

2.3 部品部件BIM模型信息擴展

部品部件BIM模型庫建立后，最初的調用是在設計階段，隨著建造過程的推進，部品部件BIM模型會被持續地、動態地添加生產、安裝和使用運維等階段的信息，因而需要將部品部件模型設計成可編輯開放模式，以方便模型信息的擴展，同時還需要采用更加便捷的信息添加手段。受限于目前行業軟件的發展水平，部品部件信息的幾何信息在設計完成后，在后續的輕量化應用場景中難以進行大范圍的更改，僅可進行局部的替換。但非幾何信息具有較大的擴展空間，可通過掛載或關聯附件的方式添加大量的信息，具有較高的價值。

2.4 部品部件BIM模型的入庫管理

部品部件的BIM模型創建帶有很強的個人主觀因素，因此有必要對構件信息模型的創建制定一個標準化的流程，保證所創建的BIM模型具有統一的信息屬性。部品部件模型基于一定的規則創建好之后需要提交給指定人員進行審核，在對部品部件進行審核的時候，要遵循一定的規則，保證信息的準確性和完整性，同時信息要能和實際的生產之間形成良好的對稱關系。審核的內容包括模型的命名、幾何尺寸信息、屬性信息以及其他附屬信息等，此外還需要加載到模擬的項目環境中進行測試，完成最后的審核。

3裝配式建筑部品部件BIM模型庫的信息化應用

為推進裝配式建筑部品部件BIM模型庫的信息化應用，我司研發了裝配式建筑部品部件管理系統，結合實際工程項目的需求，基于BIM技術和移動互聯網技術來打通產業鏈信息壁壘。裝配式建筑部品部件管理系統的客戶端具有PC端、APP移動端兩種，并共用后臺數據服務端。研發PC端是為了直接對接在PC上完成的BIM設計模型，而APP移動端則是為了進一步將裝配式建筑部品部件BIM模型信息傳遞到預制部品部件生產、運輸和施工過程中，并實現生產、運輸和施工過程的實時信息錄入。

3.1 后臺服務器管理端功能

①用戶管理：系統管理員對用戶統一管理功能，包含對用戶的增加、刪除、修改、查詢、分配角色以及權限。②角色分配：設置不同角色擁有不同的權限，實現用戶的分類管理。③權限管理：管理系統的權限基于角色的不同而不同，比如未注冊用戶只能有查詢的功能，高級的諸如增刪、修改等權限要有專人掌管，避免系統發生錯誤或者部品部件模型文件的外泄。④部品部件后臺審核：擁有管理員權限的用戶可以審核提交到系統的部品部件模型，保證上傳管理系統的模型是可用的，避免重復的模型出現，同時還可以對模型的制作質量進行打分評價，及時地給予激勵，形成一種鼓勵創新的激勵機制。

3.2 PC端功能

①部品部件檢索：部品部件的檢索分為全局檢索和分類檢索：用戶可按部品部件文件名稱、部品部件參數所包含的關鍵字進行全局檢索;分類檢索則是按照部品部件的類型快速確定檢索信息，并且在找到自己所需的部品部件模型后也可同時查看部品部件信息來確認是否滿足自己的使用需求。②部品部件刪除修改：部品部件的刪除主要是對加載到項目中的部品部件進行刪除，避免項目中過多的信息引起的模型數據冗余，有利于減小BIM模型的大小。部品部件的修改則是對部品部件模型的尺寸、定位等幾何信息或者模型縮略圖、實物圖、產品說明書等附屬信息進行修改，以保證部品部件模型的準確性。③部品部件上傳：該功能主要是用于將制作好的部品部件模型上傳到后臺數據服務器，有利于促進部品部件庫的累計，形成公司的寶貴的數字知識財產。④部品部件選用：該功能是對選定的部品部件模型一鍵載入到工程項目中，完成部品部件在項目中的部署使用。

3.3 APP移動端功能

APP的功能是以二維碼技術為載體，基于WebGL/OpenGL實現BIM模型的3D顯示，通過移動互聯網技術實現部品部件BIM模型與實物的聯動管理，有利于各參與方能夠快速準確的分享部品部件中的數據信息，有效地提高了部品部件管理的可視化、精細化。

①信息擴展：部品部件模型在裝配式建筑全生命中一直存在，因而部品部件模型的信息是需要動態擴展的，該功能主要是用于添加部品部件的施工過程中的照片、視頻以及質量驗收報告、后期的運維等信息，并且這些信息一經添加，則實時更新并能在其他階段傳遞與共享。②技術交底：現有的建筑工程中技術交底方案交底均在項目開工時或分部分項工程施工前進行，隨著工程的推進，施工人員可能還存在一些交代不清的問題，因此需要與設計人員進行多次的溝通造成施工進度的延誤。通過BIM技術和二維碼技術可有效地解決各種交底的弊端，技術員在設計將節點施工模擬、施工工藝各環節BIM三維圖片等信息添加到BIM模型附屬信息中，在項目現場，施工員通過掃描構件上的二維碼查看到模型附屬信息中的交底材料，可有效提高裝配式建筑施工質量。③技術反饋：在當前建筑工程建設環境下，工程設計和工程施工是分離的，通過此功能，施工員通過二維碼可以將部品部件的照片和安裝進度信息、驗收質量報告書等信息附加到部品部件的BIM模型中，設計師通過現場掃描部品部件二維碼即可瀏覽該部品部件中的施工記錄信息，對施工過程中一些問題能得到及時反饋與了解。④三維瀏覽：通過掃描部品部件實物上的二維碼就可實時預覽部品部件的三維模型，同時還將顯示部品部件的所在地、樓層、安裝日期等信息，實現BIM模型與實物一一對應，提高了部品部件信息的可視化與直觀化。⑤二維碼掃描：該功能主要基于移動設備端上的攝像頭實現二維碼的掃描，以保證部品部件信息的快速讀取、快速上傳，避免錯誤讀取或錄入信息。

通過這些功能的組合，部品部件庫管理系統將具備簡明清晰的部品部件分類目錄和快速檢索功能，可實現部品部件的共享復用與安全，提高設計效率;對每個部品部件分配唯一標準編碼，有利于移動設備基于二維碼查詢構件信息;具備完善的權限管理體系;基于移動端APP的實時信息擴展，實現部品部件信息的在建筑全生命周期的傳遞與共享。

4結束語

裝配式建筑技術是建筑業與工業制造產業及信息產業、物流產業、現代服務產業等深度融合的現代化建造技術，是建筑工程轉型升級的重要手段。本文論述了裝配式建筑預制部品部件BIM庫的管理要素，并以實際產業鏈信息需求，探討了的部品部件模型庫管理系統的典型應用，以期進一步規范行業部品部件的標準化管理。

參考文獻

[1] 趙為民，古小英，張超，等. 裝配式建筑評價方法對比研究[J]. 施工技術，2018，511（12）：15-21.

[2] 韓磊，劉博，吳彥.基于BIM的裝配式建筑部品部件庫管理系統發展現狀研究[J].中國戰略新興產業，2019，（22）：36-37，39.

[3] 周曉紅，葉紅.中日住宅部品認定制度[J].住宅產業，2009，（Z1）：109-113.

[4] 張愛琳，張秀英，李璐，等.基于BIM技術的裝配式建筑施工階段信息集成動態管理系統的應用研究[J].制造業自動化，2017，39（10）：152-156.

作者簡介

劉博（1989-），男，湖南長沙人;學歷：碩士研究生，工程師，研究方向：裝配式建筑與BIM技術。

鄭晏芝（1989-），女，湖南邵陽人;學歷：碩士研究生，工程師，研究方向：暖通空調設計。

曹輝（1973-），男，湖南桂陽人;學歷：本科，工程師，研究方向：IT技術，企業信息化管理及軟件開發和應用。

易郴（1990-），男，湖南長沙人;學歷：碩士研究生，助理工程師，研究方向：裝配式深化設計。

吳彥（1979-），女，廣西玉林人;學歷：本科，高級工程師，研究方向：建筑設計。