基于BIM+數字孿生技術的裝配式建筑項目調度智能化管理平臺研究

賈 微，林 超

（金陵科技學院，江蘇 南京 211169）

近幾年來，隨著我國社會經濟的不斷轉型發展以及科學技術的飛速發展，建筑行業也得到突飛猛進的發展，同時建筑行業在發展過程中也面臨著越來越多的環境污染以及能量損耗等情況，對發展綠色健康中國以及形成節約型生態環境保護造成不利。裝配式調度項目是指由工廠將建筑工程所需要的建筑元器件制造出來以后運送到建筑施工現場，對建筑元器件進行現場裝配的技術。按照建筑元器件的特性和功能以及施工形式可以將建筑元器件分為板塊建筑、盒式建筑以及骨架式建筑等多種類別。裝配式建筑具有體積小、組裝方便以及環境污染小等多種優點。但是裝配式建筑在人工記錄以及實施監督管理方面存在較大的問題，具有較大的提升空間，因此，需要利用BIM和數字孿生等先進技術互相融合發展促進裝配式建筑更好的發展，提高建筑行業經濟效益。

1 BIM技術及特點

BIM技術的全稱是信息技術模型，是貫穿于整個建筑工程的信息技術匯總，能夠經歷建筑工程的整體發展，例如設計、制造以及維修管理等流程和環節。BIM數字化技術的特點非常多，其中最為明顯的一個特點是BIM技術的可視化，它能夠將平面二維的點、線以及面構成的建筑構建圖進行三維的展示和呈現，真正做出形象直觀的效果圖，將所有建筑元器件之間的連接以及結構之間的細節都可以形象地展示出來，以便于技術人員進行細致深入的研究。其次，BIM技術還具有非常可靠的協調性。在建筑工程進行裝配過程中，建筑施工設計師給出的設計方案往往存在一些還需要完善的部分，這就需要建筑設計師和建筑施工人員在施工過程中要注重彼此之間緊密的溝通和聯系，從而針對施工過程中存在的問題結合雙方的知識儲備和實踐經驗來采取更好的解決對策。最后，BIM技術還具有非常重要的模擬特點。BIM技術不僅能夠針對建筑施工現場的元器件組裝進行模擬，還能夠針對施工現場不能開展的相關操作進行模擬，尤其是在建筑施工設計階段進行方案優化以及修正和完善的過程中，針對建筑施工過程中的重點環節包括節省能量，減少環境污染以及光電傳播等環節的模擬演示，能夠提供給建筑企業工程較為科學合理的理論依據以及相對準確的數據基礎，對于建筑施工過程中的項目管理具有非常重要的意義。

2 數字孿生技術以及特點

數字孿生技術也稱為數字信息雙胞胎，主要是建筑工廠進行的建筑現場以及虛幻模擬相互結合的數字技術，從方案構思、設計、測試以及應用等多個方面出發，可以較為準確地模擬和判斷出建筑工程的整體工藝流程以及工藝技術，也可以及時查詢到建筑系統中存在的缺陷、矛盾以及不匹配的問題部件和環節，在整個建筑裝配過程中都可以利用數字孿生技術來對重點環節流程進行模擬和演示，在極大程度上減少建筑技術人員進行元器件裝配的時間，從而加快建筑工程施工項目。數字孿生技術是建筑制造企業進行不斷發展與進步的關鍵技術，通過熟練掌握建筑元器件材料的產品信息以及整個生命周期中體現的數字思路，將建筑工程的整體環節包括設計、制造、測試以及應用和維護等銜接起來，然后將其連接到可以識別相關數據信息并且能夠做出相應反應的智能化設備和機械中。數字孿生技術是通過將現實世界中三維數字信息拓展到建筑元器件整個生命周期過程中的鏡像技術，最終實現虛擬世界與現實世界之間的統一。數字孿生技術并不是簡單的重復建筑工程項目進行模擬，而是通過模擬發現建筑工程潛在的問題，從而創新建筑思維，不斷地追求建筑裝配過程中的優化和改善措施以及目標。

3 當前裝配式建筑項目調度管理過程中存在的問題

近年來，我國建筑行業取得飛速發展，裝配式建筑形式已經成為建筑行業廣泛應用的形式，不僅有效降低環境污染情況，還有效提高建筑工程的施工時間。但是在當前我國的裝配式建筑項目仍然存在較多的問題和不足，仍然有較大的提升空間。首先，在裝配式建筑工程中施工單位并沒有形成良好的裝配式施工標準和要求，導致相關的施工技術人員不能嚴格把握建筑元器件的規格以及尺寸大小等情況，因此忽略了其在制造、運輸以及使用過程中對設計圖紙的具體要求，導致相關設計人員沒有形成科學合理的裝配式建筑設計方案，而前期的建筑設計方案存在著較為嚴重的設計缺陷，對后期的裝配式建筑施工造成嚴重的影響。其次，由于我國目前在裝配式建筑施工工程的行業標準以及國家標準還沒有明確的規定，由于實際的裝配式建筑在施工過程中沒有相關法律政策的支持，所以眾多的裝配式建筑施工企業仍舊采用較為傳統的裝配式工藝，不利于裝配式建筑工程的未來全面發展。

4 基于BIM+數字孿生技術的裝配式建筑項目調度智能化管理平臺研究

4.1 裝配式建筑項目調度智能化管理平臺可以用來進行數據處理

由于BIM技術以及數字孿生技術之間的協同性，可以利用裝配式建筑項目調度智能化管理平臺，使建筑工程項目的全部參與人員都能夠對建筑工程運行和發展進行實時管理和控制，從而更好地進行各個建筑工程環節之間的信息和數據共享，使建筑工程項目全部參與人員對建筑工作中的數據信息都能夠有效地掌握，從而把握整個建筑裝配工程的大方向。建筑裝配工程中的數據處理層是指將裝配過程中所采集到的所有數據信息向數字孿生管理層進行有效輸送的中間過濾層。由于通過建筑裝配過程中所采集到的信息和數據來自多個數據源頭，并且數據信息數量繁多，層次較為混亂以及來源不清晰等，因此，需要針對數量眾多，來源廣泛的信息數據進行深入地分析和研究，進行數據清洗以及重新整合信息數據之間的關系以及來源，才能夠為裝配式建筑項目調度工程中出現的問題提供相對高效且準確的數據信息流。由于在裝配式建筑項目施工過程中所產生的數據信息較為廣泛而且相對復雜，所以相關技術人員可以采用sybase以及oracle等數據處理系統將全部采集到的信息數據收集起來，以便后續數據信息的調度和抽取。其次，由于來自裝配式建筑施工過程中來自于各類傳感器以及無線裝備中的數據信息，存在著數據形式不符合要求、數據信息重復以及數據信息相對誤差等情況，裝配式建筑項目相關技術人員需要在調度信息智能化管理平臺進行相關數據清洗以及深入分析，從而促進數據信息在智能化管理平臺中進行有效的優化和創新。通過對裝配式建筑項目工程中的數據信息進行數學統計分析以及網絡化數據分析，進而將所采集到的全部信息數據按照其功能和特性進行分類，然后進行專門的數據處理。最后，通過重新選擇以及進行過清洗的數據信息是無法直接被裝配式建筑項目調度智能化管理平臺所直接應用的，這就要求相關技術人員重新整合數據信息的形式以及類別，使其數據信息能夠統一格式，進而有助于數據信息被裝配式建筑項目調度智能化管理平臺所直接調取。此外考慮到裝配式建筑項目調度智能化管理平臺的數據信息是屬于動態和靜態相結合的數據框架系統，所以相關技術人員需要將BIM技術以及數字孿生技術相結合形成集成數據架構模式，將實際裝配式建筑項目工程中所感知到的數據信息轉化為不同數據形式的集成數據共同接入到新的數據系統，有助于提高新的數據系統中可用數據的使用性。

4.2 裝配式建筑項目調度智能化管理平臺可以用來虛擬進度空間

裝配式建筑項目調度智能化管理平臺可以對裝配式建筑工程施工進度進行虛擬管理。而在虛擬的物理建筑工程中的進度安排一般是按照年、月以及周來進行數據更新和記錄。而實際的建筑工程施工進度具體是通過相關技術人員按時上報情況來記錄。在建筑施工相關技術人員按時填報到裝配式建筑項目調度智能化管理平臺的數據顯示，虛擬進度空間正在逐漸形成。在實際物理建筑工程中的負責人員可以通過該虛擬進度空間來進行實時的現場管理，利用虛擬進度空間可以及時了解到所需要重點關注的內容以及信息，并通過計劃施工進度以及實際施工進度和現場施工人員的工作能力等多重信息，較為準確地推導出在未來的裝配式建筑施工過程中的實際進度安排，以及在某個進度中是否需要及時更改計劃進度，合理推斷預先設計的進度計劃是否可以在規定的時間范圍內完成預期任務，甚至可以根據施工現場的施工能力來判斷出是否需要增加投入，因此形成了數據采集、虛擬進度以及信息反饋和預測的良性循環作業。

4.3 裝配式建筑項目調度智能化管理平臺可以用來虛擬報警系統空間

在我國當前的地道檢測以及施工現場揚塵監控等方面都在廣泛應用調度智能化管理平臺的虛擬報警系統空間，該平臺的虛擬報警系統主要是通過前期的建筑施工人員施工現場存在的危險源，以及容易發生事故的機械設備等記錄，按照虛擬進度安排空間中施工人員上報的情況工序進行觸發式的信息提醒以及程序檢查等。在實際的裝配式施工過程中，負責現場安全管理的人員不僅需要針對采集數據信息報警進行處理，還要針對虛擬報警空間中觸發式報警系統進行高效、科學合理的解決和處理，及時消除施工過程中存在的各類危險源，及時處理容易出現安全隱患的機械設備。通過虛擬報警系統空間中觸發式的引起現實中相關機械設備的報警系統，能夠有效提高建筑施工現場管理人員的安全責任意識以及處理問題的能力。

4 結束語

綜上所述，通過利用BIM先進技術以及數字孿生技術的結合，證明其先進技術融合在裝配式建筑工程中所起到的重要作用。基于BIM+數字孿生技術的裝配式建筑項目調度智能化管理平臺，可以有效提高建筑施工質量以及技術人員施工效率，減少建筑行業資金投入，降低對生態環境的污染，在極大程度上能夠促進建筑行業企業經濟效益的發展。BIM技術與數字孿生技術的融合應用對于裝配式建筑智能調度管理具有非常重要的作用，有利于更好地實現裝配式調度項目的組裝記錄以及實時管理體系，對于整個建筑行業的未來發展與改革創新具有非常深遠的意義。