基于BIM的裝配式建筑施工進度管理研究

陳凱

（山西西山金城建筑有限公司， 山西 太原 030000）

裝配式建筑主要是將建筑中要使用的相關大型部件在工廠提前生產制作完成后， 再運送至工地現場進行組裝的一種建筑方式， 主要是 “板、 梁、墻” 等“骨架” 部分， 通過現場的拼裝成為一個整體， 這種方式是建筑領域中的一種創新。

1 影響裝配式建筑施工進度原因分析

針對裝配式建筑進度管理中出現的問題進行分析后發現， 其中能夠影響施工進度的因素相對廣泛，存在的問題也越來越凸顯， 主要問題如下。

1.1 建造技術不完善， 構件質量不符合標準

在建筑過程中， 推廣裝配式建筑施工進度管理中受到的最大的困難就是技術， 建造技術的不完善，也就導致現場施工很難完善管理， 目前現有的技術工藝雖然能夠對施工流程有簡化的作用， 但是這種簡化方式也會凸顯出更多復雜的問題， 因為裝配式建筑的特點， 在將已經生產好的構件在現場進行裝配的時候， 對構件的質量要求較高， 構件的精準程度也是裝配是否能夠順利進行的影響因素， 這就讓相對傳統的裝配式建筑帶來了很多壓力和困難[1]。

1.2 標準化集成化相對較弱

在裝配式建筑施工的過程中， 需要重視項目的標準化、 集成化水平， 只有這兩項指標達到較高的水準， 才能更好地開展項目管理工作。 其中也囊括了所有項目環節， 針對裝配式建筑施工來說， 各個環節都有不同的項目主體， 由于集成化水平相對較低， 前一階段的建造信息無法在后一階段的施工當中得到利用， 與此同時， 下一階段發現了問題也無法及時反饋到上一階段當中， 這就導致了下一階段項目管理人員由于數據 和信息的不足， 而無法及時準備預案。 現階段裝配建筑施工項目管理依然受到傳統項目管理的慣性影響， 集成化水平較低的問題也無法在短時間內得到解決。 能否實現集成化， 其主要取決于不同階段的施工主體利益情況能否得到實現， 例如工程建設的各個主體， 如業主、 設計單位和施工單位的利益都存在一定的區別， 因而關注點也存在不同， 這就需要整合項目不同階段主體的利益， 重視項目進度的整體推進， 這樣才能讓集成化水平得到提升[2]。

1.3 協調管理能力的缺陷

由于裝配式建筑的建設需要多個專業配合， 對于多專業配合緊密度要求更高， 因而只有相關管理人員擁有足夠的協調管理能力， 才能讓項目能夠順利推進。 其原因在于裝配式建筑施工的每個環節之間關系非常緊密， 任何一個步驟出現錯誤， 都會給后續施工過程造成影響。 和傳統建筑工程相比起來，裝配式建筑的建設周期更短， 建造過程也較為緊密，因而這就需要項目管理人員擁有足夠的協調和組織能力， 這樣才能對于項目進度實現把控。 施工管理人員在現場則要及時收集和整理數據， 將數據資料提交到項目負責人， 如果遇到施工問題， 則需要結合方案來制定合理的措施加以補救， 從而確保項目可以實現動態控制。

1.4 信息利用程度不高

裝配建筑的施工對于信息利用程度有著較高的要求， 在此基礎上， 施工各方也要有較高的信息共享度， 這樣才能將裝配建筑的優勢發揮出來。 信息化技術發展的一大重要目標就是實現信息共享， 因而提高信息利用率就成為了裝配式建筑工程管理中的重中之重。 傳統的建筑工程在施工過程中， 施工信息共享和傳遞的問題大多可以借助于管理人員的施工經驗來完成， 但是對于裝配式建筑而言， 單純地依靠施工經驗也難以解決信息共享不充分導致的各種問題， 裝配式建筑施工需要全新的專業知識， 因而缺乏在該領域擁有豐富管理經驗的工程管理人才[3]。

2 BIM技術在裝配式建筑工程進度管理中的應用優勢

前文中對于裝配建筑工程進度管理困難的成因進行了分析， 其原因包括有信息傳遞具有落后性、進度管理方法缺乏創新， 以及沒有對于各個階段的工作進行高效指導。 而BIM技術的應用則可以較好地補足這些缺陷。 下面對于BIM技術在裝配式建筑工程進度管理中的應用優勢進行分析。

2.1 信息覆蓋面廣

BIM模型當中具有非常完善的建筑信息， 因而建設單位可以在這些信息當中找到自己需要的內容，將本部門的信息向其他部門進行共享， 方便對齊進度， 為過去一段時間里建筑行業中普遍存在的信息不對稱問題得到解決。 舉例來說， 在構件生產的過程中， 生產廠商可以提前獲取構件信息來預先生產，如果存在疑問則可以預先和設計人員進行溝通， 以提高構件的加工質量。

2.2 全過程管理的特點

建筑工程的進度管理需要實現全過程管理， 將事前預防、 事中控制和事后總結結合起來。 在施工之前， 首先可以通過BIM系統來進行施工模擬， 提前發現施工過程中可能遇到的問題， 之后及時進行整改， 即可減少返工問題的出現。 在吊裝施工方面，BIM技術也可以模擬吊裝動畫， 讓施工人員確定構件裝設順序， 在需要預制構件的時候再將材料運輸到施工場地， 從而在保證施工進度的同時避免了材料堆放。

3 BIM技術在裝配式建筑進度管理中的應用步驟

3.1 建設三維模型

三維建模是BIM應用最多的一個功能， 除了三維建模之外， 也可以建立進度計劃和關聯模型。 三維建模是通過Revit來完成的， 該工具可以導入項目標高和軸網信息， 從而生成一個較為完整的視圖，基于此， 即可建立三維模型。 而進度計劃的制定則需要結合建筑預制構件類型的不同來選擇最為合適的工程結構， 將其劃分到多個WBS 工作報告當中，之后即可對進度計劃進行變質。 將所建立的模型向Naviswork 導入， 之后運用Revit來導入.vrt文件，如果是其他工具所建立的模型， 則可以將文件的擴展名變為.ifc。 模型當中的構建集和WBS 工作報告需要保證一致， 來確保計算機設備構件能夠和進度計劃之間實現自動關聯。 基于Naviswork 模擬功能的支持， 可以動態模擬建筑工程的施工過程， 在模擬幾個初期的施工環節之后， 即可預測后續施工中是否存在其他問題， 一旦發現問題即可進行改進。 在施工當中， 也需要及時完成數據收集， 例如進度信息、 成本信息、 構件供貨和市場行情等等， 將這些信息整理完畢之后一同上傳到云端， 即可形成一個內容豐富的數據庫。 在現場還要配置專門的工作人員來在管理平臺上傳輸信息。

3.2 確定施工進度合理性

從本質上來看， 編制進度計劃是一項長期工作，需要在施工模擬的過程中反復檢查， 盡量發現所有問題， 并且結合實際情況來對進度計劃進行調整。例如在BIM可視化功能的支持下， 工程管理人員可以對于施工過程中可能出現的問題進行預判， 確定施工流程的合理性， 以及確定各項工作環節能否達到預期要求等等。 每次模擬的實質都是對于進度計劃的檢查， 如果發現進度目標不合理則要立即進行修正。 同時還要實現進度數據和模型之間的同步性，工程管理人員則可以同時調整進度計劃、 建筑三維模型， 在修改三維模型的過程中， 進度計劃也會發生改變， 從而實現對于進度的動態化調整。

3.3 生產構件

在前文分析中已經提到， 裝配式建筑的構件生產質量會直接對于預制裝配環節的效率產生影響，如果能夠將BIM技術應用于構件設計和生產環節，則可以有效地提高構件生產質量和生產效率。 從本質上來看， 裝配式建筑是將建筑行業和工業相結合的產物， 而預制構件也有著標準化的優勢， 其中很多構件需求量較大， 這也為標準化生產提供了足夠的條件， 例如預制梁、 外墻。、 樓梯和空調板等等。而設計單位可以直接在BIM 管理云平臺當中上傳BIM模型， 為生產廠家的生產工作提供可靠的依據，生產廠家會結合平臺當中所匯總的三維建筑模型和生產條件來對磨具進行設計和調整， 進而再進行施工。 舉例來說， 在Revit模型上就可以獲取墻體結構的類型和厚度， 而生產廠家就可以根據這些信息來完成構件的生產， 除此之外還要注意預留預埋方面的問題。

對于預留預埋的問題， 如果排水管道和天然氣管道預埋深度不足， 或者位置不當， 都會對施工造成不便， 很多墻體的表面還設有裝修面層， 因而這就需要構件生產廠商在生產的過程中對于裝修面層的材料信息有詳細的了解。 在生產準備的過程中，生產廠商可以掌握構件模型信息， 來獲取對應的材料模具， 形成一套完善而合理的生產計劃。 生產的過程中， 設計單位也可以在模型中導入調整完畢的構件信息， 之后自動轉換為生產設備可識別的樣式，從而實現自動化生產。 經由準確的構件信息來指導生產加工環節， 來讓構件生產的精度和質量得到保證， 避免構件加工不合格、 孔位偏差所造成的一系列問題， 這樣就可以保證后續施工能夠按照預定計劃實施。 在質檢工作當中， 如果發現構件質量問題，如墻體裂縫， 也可以直接在BIM管理平臺上輸入問題， 讓管理人員能夠及時查看， 并提出相應的方案，后續構件入庫也可以執行該步驟， 運用BIM平臺來共享構件信息。

3.4 BIM在現場裝配式施工的應用

裝配式建筑工程施工的主要步驟就是構件吊裝，而BIM擁有模擬施工功能， 可以將施工全過程以直觀的方式展現在人們面前， 管理人員也可以在這個過程中對各個施工環節進行檢查， 確保其合理性。在施工過程當中， 動態模擬環節是進度控制的重要手段， 這也是傳統工程管理模式中無法實現的功能。在施工模擬的過程中， 管理人員可以對于各個環節施工情況、 不同工序之間的銜接關系進行了解， 在吊裝模擬當中來確定最為合適的施工順序， 之后再生成模擬動畫， 向現場施工人員闡述施工計劃。 這樣就可以有效地降低理解成本， 提高施工效率。

4 案例分析

本項目為某裝配建筑工程， 用途為居民住宅樓，工程建筑面積為180000m2， 如表1 所示， 為項目的基本信息。

在項目模型建立的過程中， 首先由BIM建模人員研讀設計院提供的二維CAD圖紙， 總結樓層整體設計、 各樓層平面設計和剖面設計的要點， 并且整合預制構件生產圖、 材料明細表等信息， 最終建立三維模型。 之后使用Autodesk 軟件中的Revit來完成建模， 而在施工計劃的編訂上則采用Project完成，在完成上述工序之后使用Navisworks來模擬施工進度。 為進度計劃， 該進度計劃為安慰你找構件類型分解項目之后， 再使用Project而得來的[4]。

之后在Naviswork 當中導入初步審核進度計劃和所建立的三維模型， 將這些信息進行關聯。 之后再將其他施工任務的相關信息融入到模型當中， 這樣即可實現動態模擬。 如圖2 所示， 為施工進度模擬示意圖。

圖2 項目施工進度過程模擬

在實際施工的過程中， 由于施工數據處于動態變化當中， 而信息交互也是實時完成的， 因而這就需要現場工作人員能夠將各個環節的工作盡量完善起來， 在自己的職責范圍內， 將信息導入到BIM系統當中， 這樣就可以為后續施工進度規劃提供可靠的支持。 在進度控制的過程中， 應用BIM模型可以在可視化功能的支持下， 對施工過程不同環節的施工需求來有針對性地提供支持， 并且確定施工的過程中是否存在偏差、 不合格的問題， 如果存在， 則需要分析原因， 并積極改正[5]。 運用BIM平臺， 可以通過所收集到的數據信息來判斷工程施工的實際情況， 進而確定各個環節施工順序的合理性， 保證工序之間可以順利銜接， 并且在進度控制方法和施工計劃方面提出可參考的意見。 運用可視化的施工過程分析技術， 可以實現輸入偏差分析， 進而調整進度計劃控制方法。 和傳統的工程管理模式相比，BIM技術的優勢非常明顯， 不僅有可視性， 同時交互性較強， 在多個方面都存在顯著優勢。 尤其是土建、機電施工， BIM的應用可以避免交叉碰撞， 確保工程施工的有序開展， 從而有效地落實了施工進度[6]。

5 結語

綜上所述， BIM技術的正確應用一方面可以加速裝配式建筑施工的全面發展， 另一方面也能夠保證裝配式建筑的質量， 從工程整體入手管理整個工程項目的進行， 合理規劃項目進度以及資金投入，BIM技術還能夠在建筑之初和過程中控制成本， 降低材料的浪費， 這項技術也為裝配管理打開全新的管理模式和管理思維， 加速了建筑領域的發展進程。