基于BIM 和RFID 技術的裝配式建筑施工過程管理研究

文｜福州市一建建設股份有限公司 徐接武

由于裝配式建筑工程在施工過程中，涉及了構件預制、運輸、裝配等多個環節，并且在實際施工過程中，一旦某個環節出現誤差，會給后續工程施工建設活動的順利推進造成阻礙，因此，為了切實提升工程項目各環節施工建設管理工作的質量安全，將BIM、RFID 技術融入到工程的施工管理過程中，成為了一項極為必要的工作。

1.裝配式建筑施工質量影響因素

對當前裝配式建筑工程施工建設活動進行調查分析后，可以了解到PC 構件產品質量缺陷、缺乏專業管理人員、臨時支撐不牢固等問題的存在，都可能對后續施工建設活動的順利進行造成阻礙。現階段，為了降低裝配式建筑工程施工質量影響因素量化分析工作的難度，可以按照如圖1所示的流程，完成裝配式建筑工程質量影響因素的分析，然后以李克特量表為基礎，對會影響工程施工質量的因素進行描述，再采用問卷調查并且應用信度檢驗的方式，對調查結果可行度進行檢查的方式，明確會影響工程項目質量的因素，以便在工程施工過程中，通過加強對上述因素管理的方式，為后續質量管理工作的順利開展提供支持。

圖1 裝配式建筑工程施工質量影響因素體系構建流程

2.BIM 與RFID 技術的應用方法

2.1 BIM、RFID 技術在裝配式建筑項目中的應用

在科學技術飛速發展的背景下，各種新型的工程施工建設材料、施工管理方案不斷涌現，進一步提升了當前建筑工程項目的質量，裝配式建筑工程施工技術就是現代化建筑工程施工中的一種綠色低碳的施工方式，得到了當前建筑業的廣泛歡迎。但需要注意的是，由于裝配式建筑工程施工技術的應用時間相對較短，在實際施工過程中，會對工程施工質量產生影響的因素相對較多,通過查詢文獻資料的方式，對已經確定的質量影響因素進行羅列，并將這些因素整理成表達清晰、語言簡練的初始因素表，然后將表制成問卷發放給房地產開發企業從業人員、建筑施工企業工作人員、高等院校相關專業教師等人員，如表1 所示為部分會對裝配式建筑施工過程產生質量影響的因素訪談統計結果。

表1 裝配式建筑施工過程質量影響因素訪談結果

考慮到在裝配式工程施工建設活動開展過程中，受上述因素的影響，裝配式建筑工程的最終質量可能無法滿足工程建設的預期目標要求。現階段，為了切實提升工程項目的質量安全，在工程施工建設管理過程中，應用如圖2 所示的層次分析法，明確可能對工程施工建設產生影響的因素，并在后續工程施工過程中，以評價模型為參照，在明確裝配式建筑工程實體質量形成過程的同時，合理應用BIM、RFID 技術加強工程施工全過程的管控，成為了一項切實提升裝配式工程施工管理質量，降低施工安全事故出現概率的重要舉措。具體來說，BIM 技術指的是建筑信息模型化技術，在實際應用過程中，可以用數字完成建筑的物理、功能特性的表達，實現建筑工程不同階段、不同專業間信息的有效集成與協同；RFID 技術指的是無線射頻識別技術，在應用過程中，電子標簽不需要與閱讀器直接接觸，直接利用空間磁場或電磁耦合就可以實現信息的有效交換，在當前建筑工程施工過程中，這一技術的應用，可以通過自主識別、自主追蹤、多標簽同時閱讀等方式，提升工程現場管理質量。考慮到裝配式建筑工程施工建設，往往需要使用大量的PC 構件，若施工管理質量偏低，那么預制件的裝配將會出現某些問題，進而給后續施工建設活動的順利開展造成嚴重的阻礙。為了切實解決上述問題，可以將上述兩種技術方法融入到施工管理過程中，首先，應用BIM 技術構建裝配式建筑的信息模型，并將其作為項目的數據庫；其次，應用RFID 技術采集與建筑工程相關的PC 構件基本信息、PC 構件位置信息、機械設備相關信息等內容；最后，將RFID系統采集到的數據信息傳遞至BIM 系統中，實現BIM 模型的實時更新，以便為后續構件堆放位置、運輸路線的確定、PC 構件的吊裝等工作的開展提供參照，保證裝配式建筑工程施工活動能夠成為一個完整的動態管理工作流[1]。

圖2 基于層次分析法的影響因素體系結構圖

2.2 以BIM、RFID 技術為基礎，施工管理系統的架構

在工程項目的實際施工建設過程中，BIM、RFID 技術可以在構件制作、運輸、入場、現場管理、吊運等階段發揮極為重要的作用。

首先，裝配式建筑工程應用的建筑構件大多是在明確施工建設活動需要后，由裝配件生產廠家在工廠進行集中生產，在此階段，一旦構件尺寸出現誤差，那么必然會給后續工程施工建設活動的順利開展造成阻礙，現階段，為了切實保障構件的質量安全，可以將RFID 編碼技術融入到構建生產過程中，通過對構建進行項目編碼、位置數型標注等方式，在為構件生產活動順利開展提供支持的同時，為后續構件的安裝提供參照。同時，在構件運輸過程中，為了盡可能提升運輸效率，降低運輸成本，同樣可以以構件的編碼信息為參照，制定更適合構件運輸的方案，降低運輸過程中構建因磕碰、摩擦等情況出現，而導致構件破損，無法滿足后續施工建設活動需要的情況出現概率。舉例來說，在某小區建設過程中，為了實現不同建筑構件的有效劃分，在構件生產制造過程中，相關工作人員將RFID 標簽植入了構件中，并按照如表2 所示的構建編碼體系格式，實現了構建屬性信息的有效編輯，在將編輯信息放入構件中以外，將構件包含的信息傳輸給了工程項目建設人員，為后續工程施工活動的順利推進創造了良好的條件[2]。

表2 構建編碼體系格式

其次，在構件進場前，可以參照RFID編碼信息，對構建的規格、質量進行檢查，在保證檢查合格后，合理利用BIM 技術，完成構件堆放位置的模擬工作，并對構件的運輸路線加以規劃，然后依據工程項目的建設需要，完成構件的進場工作。在此過程中，為了降低二次搬運問題的出現概率，可以利用RFID 閱讀器，將與構件相關的信息傳輸至BIM 模型中，盡可能實現構件與施工建設區域的點對點放置，為后續構件吊裝工作的順利開展創造良好的條件。

最后，在構件吊裝過程中，為了盡可能降低誤差的出現概率，可以利用BIM 技術，參照工程施工進度，形成構件4D 施工吊裝模擬動畫，通過對施工進度以及施工過程中可能出現的各類問題進行預演的方式，保證吊裝人員能夠明確自身的工作內容，避免失誤現象的出現。此外，為了切實提升工程項目的施工效率，可以利用RFID 閱讀器，實時采集吊裝工作的實際情況，并將吊裝情況，反映到BIM 模型上，以便為后續施工活動的開展提供可靠的參照。

2.3 BIM、RFID 技術在安全管理中的應用

在當前的裝配式建筑工程施工過程中，BIM、RFID 技術可以實現在工程施工范圍內施工人員所處位置的有效定位。具體來說，盡管傳統的施工管理過程中，相關管理人員也可以借助攝像監控、無線通信等設備實現施工人員所在位置的定位，但這種定位方式相對復雜，且同時定位多人的難度較大，現階段為了切實解決上述問題，可以將RFID 技術應用到人員定位工作中，利用橫縱坐標實現多人員目標的迅速定位。同時，在BIM、RFID 技術應用過程中，可以實現施工現場各區域安全性以及施工人員的類別進行有效的劃分。舉例來說，在裝配式工程項目施工過程中，為了避免后續施工安全事故的出現，往往需要施工人員對某些危險性較高的區域進行檢修，在此過程中，為了盡可能保障施工人員的人身安全，需要令除檢修人員以外的施工人員及時撤出檢修區域。此時，為了切實提升工作人員管理工作的質量與效率，可以利用BIM、RFID 技術，對檢修區域進行分區，對工作人員進行區分，保證非檢修人員能夠及時離開檢修區域。同時，在檢修過程中，一旦有非檢修人員重新進入到了該區域，BIM、RFID 技術也可以及時發出警報，便于相應工作人員及時引導非檢修人員離開這一區域。

3.BIM 與RFID 技術的應用實例

3.1 工程概況

某住宅工程分甲、乙兩個地塊，甲地塊為一層地下室、地上1—4#樓，乙地塊為1 層地下室局部2 層和地上5—9#樓，建筑總面積為133470.16m2，在實際施工過程中，總體結構工程預制率為20%，設計PC 結構有預制疊合板、預制樓梯、部分預制疊合梁三種主要構件，在實際安裝過程中，為了保證工程的順利推進，應用了如圖3 所示的施工管理流程，加強了工程項目的施工管理。

圖3 施工管理流程

3.2 BIM、RFID 技術的應用

由于本次工程項目的整體施工管理流程較為復雜，因此，在對BIM、RFID 技術應用情況進行分析時，不僅需要在施工前加強施工人員的培訓，保證PC 件的質量安全，還需要在施工階段加強工程施工建設的管理，在施工后對施工質量進行檢驗，以便達到切實提升工程施工質量的目的，由于工程整體施工管理過程相對復雜，本文主要以施工管理為例，對BIM、RFID 技術的應用情況進行了介紹。具體來說，在PC 構件吊裝工作開始前，為了盡可能準確掌握進場構件的管理與提升吊裝工作的精準度，在項目大門收料處、材料堆場、吊裝現場（如圖4 所示）應用RFID 技術進行定期掃描，然后將得到的掃描后數據實時對接構件材料管理系統并進行點云處理后，與BIM 模型數據信息進行比較，直觀地分析實際施工現場PC 構件進場、已安裝及損耗情況，對BIM 模型加以更新，自動完成多樓棟形象進度模型，并實時完成后續PC構件生產的動態調整工作[3]。

圖4 PC 件吊裝現場

4.結論

總而言之，BIM、RFID 技術可以實現施工現場情況的實時采集、施工建設模型的有效整合，將上述兩種技術應用到工程施工建設活動中，可以有效提升工程施工建設活動的質量安全，在提升當前裝配式工程項目建設質量的同時，為現代化建筑工程的可持續發展提供助力。