裝配式構(gòu)件廠生產(chǎn)技術(shù)管理的BIM應(yīng)用與優(yōu)化策略

牛鵬鑫

（中鐵建設(shè)集團(tuán)建筑發(fā)展有限公司）

1 引言

隨著科技的不斷進(jìn)步，建筑行業(yè)正在經(jīng)歷一場由數(shù)字化和智能化引領(lǐng)的革新。BIM技術(shù)的應(yīng)用為裝配式構(gòu)件廠的生產(chǎn)管理帶來了前所未有的機遇。BIM 技術(shù)能夠整合和可視化建筑信息，提高設(shè)計的準(zhǔn)確性，提升生產(chǎn)的效率，保證施工的精度，優(yōu)化資源的分配。然而，如何充分利用和優(yōu)化BIM技術(shù)，是需要面對的問題。

2 BIM 技術(shù)在裝配式構(gòu)件廠生產(chǎn)的應(yīng)用

2.1 BIM技術(shù)的基本原理和應(yīng)用范圍

建筑信息模型（BIM）技術(shù)是一種新興的，以模型為基礎(chǔ)的建筑設(shè)計和項目管理技術(shù)，其基本原理是在虛擬環(huán)境中創(chuàng)建并管理建筑物的數(shù)字化模型，包含了豐富的幾何和屬性信息，可以被各種利益相關(guān)者使用，以支持設(shè)計、建造、操作和維護(hù)等生命周期內(nèi)的各種決策。不同于傳統(tǒng)的2D圖紙或者3D模型，BIM技術(shù)是4D的，其中時間作為第四維，可以用來模擬和優(yōu)化整個建筑生命周期的過程，從而實現(xiàn)預(yù)算控制、節(jié)約成本、提高工作效率、增強工程質(zhì)量等多項目標(biāo)。BIM 技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛，在建筑設(shè)計階段，設(shè)計師可以使用BIM 技術(shù)創(chuàng)建詳細(xì)的建筑模型，包括建筑的結(jié)構(gòu)、設(shè)施、材料等信息，對設(shè)計方案進(jìn)行深入分析，實現(xiàn)更優(yōu)化的設(shè)計決策，減少設(shè)計錯誤和遺漏。建筑施工階段可以使用BIM模型來規(guī)劃和優(yōu)化施工過程，例如施工進(jìn)度管理、施工資源管理、施工質(zhì)量管理等，同時可以通過模擬施工過程來避免可能出現(xiàn)的問題，減少施工風(fēng)險。在建筑運營和維護(hù)階段，維護(hù)人員可以通過BIM 模型獲得詳細(xì)的建筑信息，以實現(xiàn)高效的設(shè)施管理和維護(hù)[1]。除了在傳統(tǒng)的建筑行業(yè)中廣泛應(yīng)用外，BIM 技術(shù)也在被越來越多的行業(yè)所采用，例如在工程建設(shè)、城市規(guī)劃、基礎(chǔ)設(shè)施管理、工業(yè)制造等領(lǐng)域。

2.2 BIM在裝配式構(gòu)件設(shè)計階段的應(yīng)用

建筑信息模型（BIM）技術(shù)在裝配式構(gòu)件設(shè)計階段的應(yīng)用，不僅極大地提高了設(shè)計效率，而且也明顯提升了設(shè)計精度。裝配式建筑工藝涉及的構(gòu)件種類繁多，設(shè)計流程復(fù)雜，BIM技術(shù)通過創(chuàng)造豐富和詳細(xì)的3D 建筑模型，以其智能化和可視化的特性，為設(shè)計師提供了一個既直觀又全面的設(shè)計平臺。在提升設(shè)計效率方面，BIM 技術(shù)能夠自動化許多以往需要手動完成的設(shè)計任務(wù)，如構(gòu)件模型的參數(shù)化設(shè)計使得設(shè)計師能夠通過調(diào)整參數(shù)來迅速變化構(gòu)件的尺寸、形狀等屬性，不需要從零開始重新設(shè)計，由于BIM 模型包含了構(gòu)件的所有幾何和屬性信息，自動從模型中生成圖紙，包括平面圖、剖面圖、立面圖等，縮短出圖時間。另外，BIM 技術(shù)還可以通過實現(xiàn)設(shè)計團(tuán)隊的協(xié)同工作，進(jìn)一步提升設(shè)計效率。設(shè)計團(tuán)隊的成員可以同時在同一個BIM 模型上工作，節(jié)省溝通和協(xié)調(diào)的時間，避免由于信息不一致而產(chǎn)生的錯誤，設(shè)計師在設(shè)計過程中實時看到設(shè)計決策如何影響到整個項目，更好地理解和優(yōu)化設(shè)計方案，提高設(shè)計效率。在改善設(shè)計精度方面，設(shè)計師可以在BIM 模型中檢查構(gòu)件的連接和接合處是否正確，是否會產(chǎn)生沖突，避免在生產(chǎn)或施工階段出現(xiàn)質(zhì)量問題，從而提高設(shè)計的精度和質(zhì)量。更重要的是，BIM技術(shù)還可以通過運行各種模擬和分析，來驗證和優(yōu)化設(shè)計方案。例如，可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、熱能分析、光照分析等，以確定設(shè)計方案是否滿足各種性能要求，確保設(shè)計的實施性和可行性，從而降低項目的風(fēng)險，提高項目的成功率[2]。

2.3 BIM在裝配式構(gòu)件生產(chǎn)階段的應(yīng)用

BIM 可以自動導(dǎo)出詳細(xì)的生產(chǎn)圖紙和制造信息，直接驅(qū)動工廠的生產(chǎn)線，消除了由人工轉(zhuǎn)化設(shè)計圖紙至生產(chǎn)信息的煩瑣步驟，節(jié)省了大量的人工和時間，并進(jìn)行構(gòu)件生產(chǎn)的模擬和優(yōu)化，例如生產(chǎn)順序、生產(chǎn)線的布局和利用率等，這能夠幫助管理者更好地理解和優(yōu)化生產(chǎn)過程，提高生產(chǎn)效率。在保證構(gòu)件質(zhì)量方面，BIM 模型可以自動檢查構(gòu)件的尺寸是否滿足設(shè)計要求，材料是否符合規(guī)范，連接方式是否正確等，還可以用于構(gòu)件的質(zhì)量控制和跟蹤，記錄每個構(gòu)件的生產(chǎn)信息，如生產(chǎn)日期、生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)人員等，用于后期的質(zhì)量追溯和管理。在管理生產(chǎn)流程方面，BIM技術(shù)可以將整個生產(chǎn)過程數(shù)字化，形成一個可視化的生產(chǎn)流程模型，顯示每個構(gòu)件在生產(chǎn)線上的位置、工序完成情況、資源利用情況等。通過這個模型，管理者可以實時地了解生產(chǎn)過程的狀況，發(fā)現(xiàn)并解決生產(chǎn)過程中的問題，通過對生產(chǎn)流程模型的分析和模擬，管理者還可以對生產(chǎn)流程進(jìn)行優(yōu)化，例如優(yōu)化生產(chǎn)順序、優(yōu)化資源配置等，從而提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

3 BIM 技術(shù)在裝配式構(gòu)件廠生產(chǎn)技術(shù)管理的優(yōu)化策略

3.1 智能化生產(chǎn)管理體系的應(yīng)用

BIM與其他技術(shù)如地理信息系統(tǒng)（GIS）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）等集成時能形成智能化的生產(chǎn)管理體系，GIS與BIM的結(jié)合可以為裝配式建筑提供宏觀和微觀的視角。GIS 是一種用于捕獲、存儲、處理、分析和管理地理數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，而BIM 則提供了對建筑物的詳細(xì)信息，可以在考慮建筑設(shè)計和施工的同時，也考慮到地理位置、環(huán)境影響等因素，提高設(shè)計的質(zhì)量和建筑的可持續(xù)性。IoT 的引入使得實時監(jiān)控和優(yōu)化成為可能，物聯(lián)網(wǎng)是指通過網(wǎng)絡(luò)將各種物體連接起來，實現(xiàn)信息的共享和交換。在裝配式構(gòu)件生產(chǎn)過程中，各種傳感器可以部署在生產(chǎn)線上，實時采集構(gòu)件的生產(chǎn)信息，如溫度、壓力、濕度、振動等，這些信息可以實時反饋到BIM 系統(tǒng)中，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。在BIM 與GIS、IoT 等技術(shù)集成的智能化的生產(chǎn)管理體系中，BIM 提供了詳細(xì)和精確的建筑信息，GIS 提供了宏觀的地理信息，IoT 提供了實時的生產(chǎn)信息，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的全面、實時和智能化管理，降低生產(chǎn)的風(fēng)險。

3.2 提升BIM技術(shù)在裝配式構(gòu)件廠的應(yīng)用水平

盡管BIM 技術(shù)的使用并不復(fù)雜，但要充分發(fā)揮其功能，需要用戶具有一定的知識和技能。因此，需要對員工進(jìn)行全面的BIM 技術(shù)培訓(xùn)，包括基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，軟件操作的練習(xí)，實際案例的分析等[3]。培訓(xùn)內(nèi)容既要理論與實踐相結(jié)合，又要根據(jù)員工的角色和任務(wù)進(jìn)行差異化。例如，設(shè)計師需要重點學(xué)習(xí)BIM 軟件的設(shè)計功能，生產(chǎn)員工需要重點學(xué)習(xí)BIM模型的解讀和應(yīng)用，管理人員需要重點學(xué)習(xí)BIM 數(shù)據(jù)的分析和決策，定期進(jìn)行復(fù)訓(xùn)和更新，以適應(yīng)BIM技術(shù)的不斷發(fā)展。技術(shù)推廣是提升BIM技術(shù)應(yīng)用水平的關(guān)鍵，通過研討會，講座，展示，體驗等，向員工和社會展示BIM技術(shù)的優(yōu)點和成果，提高對BIM技術(shù)的接受度和使用率，并與BIM軟件供應(yīng)商，學(xué)術(shù)機構(gòu)，行業(yè)協(xié)會等進(jìn)行合作，分享BIM技術(shù)的最新研究和實踐，制定合理的激勵政策，如績效考核，獎勵制度等，鼓勵員工積極使用和創(chuàng)新BIM技術(shù)。

3.3 運用BIM技術(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)的預(yù)測和計劃

BIM 技術(shù)在進(jìn)行精準(zhǔn)的預(yù)測和計劃時，憑借其高度的數(shù)據(jù)驅(qū)動能力和視覺化功能，實現(xiàn)了對生產(chǎn)流程的細(xì)致掌控和高效執(zhí)行。BIM技術(shù)的精準(zhǔn)預(yù)測功能，在大大減少生產(chǎn)過程中的不確定性和風(fēng)險方面，發(fā)揮了關(guān)鍵作用。利用BIM模型中的詳盡信息，可以預(yù)測在生產(chǎn)過程中可能遇到的問題，如制造缺陷、設(shè)備故障、材料短缺等，并提前制定解決方案，降低對生產(chǎn)的影響。

3.4 提高BIM模型與實際生產(chǎn)的一致性

在裝配式構(gòu)件廠的生產(chǎn)技術(shù)管理中，BIM 模型與實際生產(chǎn)的一致性是至關(guān)重要的。需要采用適合的BIM軟件和硬件，以保證BIM模型的準(zhǔn)確性和實時性，BIM 軟件應(yīng)精確地模擬和計算構(gòu)件的生產(chǎn)過程，包括材料選擇、尺寸計算、連接方式等，硬件設(shè)備如計算機、打印機、投影機等，需要具有高性能和高精度，以保證BIM模型的清晰度和精確度，還應(yīng)配備數(shù)據(jù)傳輸和存儲技術(shù)，以保證BIM 模型的實時更新和安全存儲。裝配式結(jié)構(gòu)處理廠的管理人員應(yīng)改進(jìn)生產(chǎn)管理流程，以保證BIM模型的實施和執(zhí)行，在生產(chǎn)過程中不斷地比對BIM 模型和實際生產(chǎn)的情況，如果發(fā)現(xiàn)實際生產(chǎn)的構(gòu)件尺寸與BIM 模型不一致，需要立即找出原因，例如設(shè)計錯誤、設(shè)備故障、人員操作失誤等，并采取相應(yīng)的措施，例如修改設(shè)計、修復(fù)設(shè)備、培訓(xùn)人員等。

3.5 BIM技術(shù)在物料管理中的優(yōu)化應(yīng)用

物料管理是另一項復(fù)雜而重要的任務(wù)，BIM 技術(shù)也在這方面發(fā)揮了重要作用。BIM模型包含了所有構(gòu)件的詳細(xì)信息，可以據(jù)此精確地計算出所需的物料數(shù)量，避免過量或不足的采購，減少材料的浪費和成本[4]。在BIM 模型中，可以對物料進(jìn)行標(biāo)記和追蹤，對物料的進(jìn)出、移動、使用等進(jìn)行記錄和管理，可以實時掌握物料的庫存情況，了解物料的位置和使用情況，提高物料管理的透明度和準(zhǔn)確性，避免物料的丟失或錯用。在物料采購方面，基于BIM 模型的物料清單可以直接用于詢價和比價，提供給供應(yīng)商詳細(xì)的物料需求信息，減少溝通和理解的錯誤，確保物料的準(zhǔn)確供應(yīng)。同時，通過BIM模型，可以與供應(yīng)商建立更緊密的合作關(guān)系，實現(xiàn)物料供應(yīng)鏈的優(yōu)化和協(xié)同，供應(yīng)商可以根據(jù)BIM 模型中的信息準(zhǔn)確進(jìn)行物料的準(zhǔn)備和交付，確保物料按時到位，避免因物料供應(yīng)問題導(dǎo)致的工期延誤。此外，BIM 模型還可以與其他物料管理系統(tǒng)進(jìn)行集成，實現(xiàn)自動化的物料管理。通過與物料管理軟件的對接，可以實現(xiàn)物料的條碼標(biāo)識和掃描，自動記錄物料的進(jìn)出庫和移動情況，減少人為的煩瑣操作和可能的錯誤。

4 結(jié)語

總的來說，BIM 技術(shù)在裝配式構(gòu)件廠生產(chǎn)技術(shù)管理的應(yīng)用與優(yōu)化策略，展示了其在提高設(shè)計效率、生產(chǎn)效率、施工效率，保證設(shè)計精度、生產(chǎn)質(zhì)量、施工精度，優(yōu)化資源管理等方面的巨大潛力。而BIM 技術(shù)與其他技術(shù)的集成，以及對BIM 技術(shù)的培訓(xùn)和推廣，將進(jìn)一步提升BIM 技術(shù)在裝配式構(gòu)件廠的應(yīng)用水平，推動裝配式構(gòu)件廠的技術(shù)進(jìn)步和業(yè)務(wù)發(fā)展，要實現(xiàn)這些目標(biāo)，還需要更深入的研究和更廣泛的實踐，希望這項研究能夠引發(fā)更多關(guān)于BIM 技術(shù)在裝配式構(gòu)件廠生產(chǎn)技術(shù)管理的討論和探索，為建筑行業(yè)的數(shù)字化和智能化發(fā)展貢獻(xiàn)力量。