BIM技術在裝配式建筑施工技術管理中的應用研究

余平　黃軒安

［摘 要］建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術作為建筑行業重要的信息化建設與管理工具，在建筑工程建設與運營中的應用越來越廣泛。裝配式建筑施工技術管理具有技術復雜、技術方案編制難度大、技術質量控制影響因素多、施工控制風險多，以及需要技術約束與施工執行間高質量的溝通交流等特點。文章從裝配式建筑施工技術管理特點出發，探討BIM技術在裝配式建筑施工技術管理中應用的重要性，以及應用注意事項。BIM技術在提升裝配式建筑施工技術方案編制的科學性與合理性，提高施工技術過程控制的便利性，以及確保施工技術與施工執行間的高效溝通等方面具有重要作用，但也需要工程建設單位基于施工技術管理特點，合理應用BIM技術，同時增強施工技術管理人員對BIM技術的應用能力。

［關鍵詞］BIM技術；裝配式建筑；施工技術管理

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2024.02.038

［中圖分類號］TU17；TU741［文獻標識碼］A［文章編號］1673-0194（2024）02-0117-03

0? ? ?引 言

BIM技術與裝配式建筑之間存在相輔相成、相互促進和成就的關系。BIM技術具有可視化、協作協調性、仿真模擬性、優化性、數字性、信息關聯性、數據交互性、可出圖性等特點［1］，為裝配式建筑的發展提供了更為高效的建設工具；同時，裝配式建筑的標準化、模塊化建設形式也為BIM技術在建筑勘察、設計、施工、運營等全過程建設中的應用提供了便利，更有利于BIM技術發揮特色優勢。BIM技術在裝配式建筑施工設計方案評估、施工規劃、進度管理、成本管控、質量控制和施工問題解決等方面具有重要意義［2］。BIM技術在提升裝配式建筑施工技術水平、施工效率，確保工程安全和質量方面具有重要作用。

1? ? ?裝配式建筑施工技術管理的主要特點

1.1? ?施工技術復雜，技術方案編制難度大

裝配式建筑主要采用標準化預制件和現場裝配施工的模式進行施工，裝配結構協同建筑主體結構要求與造型變化等特點而變化。裝配式建筑施工技術涉及構件深化設計、預制構件預制，以及預制構件運輸、存放、吊裝、拼接等諸多內容［3］。針對預制構件種類多、數量多、體量差異大，以及吊裝工藝復雜、精度要求高、各專業協同施工等特點。技術方案編制過程中，對預制工藝技術、裝配吊裝工藝技術、拼接技術等要求高，面臨施工作業精準性、安全性、可靠性等控制難題，技術方案編制難度大，需要更加系統而科學的技術可行性、可靠性分析工具。

1.2? ?技術質量控制影響因素多，施工過程風險多

施工技術方案質量受到技術方案合理性、施工人員技術能力、施工工序、材料和設備的匹配能力等多因素影響。尤其是裝配式建筑施工活動，對預制構件制備、裝配、拼接的協同性要求極高。在裝配式建筑預制構件制備、裝配、拼接等全過程實施中，存在預制構件制備工藝精度不夠、結構拼裝精確度差、工序銜接不當、吊裝安全保障不到位等導致的預制構件損壞，以及施工安全風險大等諸多風險問題，需要在施工管理中加強對施工工藝技術的監督和管理，以此及時發現和解決風險問題，確保施工質量和安全。

2? ? ?BIM技術概述

BIM是建筑信息模型的英文縮寫，是一種綜合計算機輔助設計、現代信息技術、數字化技術等的多維建筑模型信息集成管理技術，具有高度可視化、協調性、優化性、模擬性、可出圖性、協同性、參數化性等特性。BIM技術通過數字化、信息化手段，可以實現對建筑物理特征和功能特性的數字化、信息化表達，實現建筑物物理建設運營與計算機鏡像之間高仿真模擬和協同關聯，以及建筑設計、采購、施工、運營間的高效銜接與協同處理等。伴隨信息化、數字化技術的不斷發展及其在建筑領域的應用，BIM技術逐漸成為建筑行業信息化和數字化管理的重要技術手段和管理工具，在提升建筑工程建設質量與效率，降低建設與運營成本等方面發揮著重要作用。

3? ? ?BIM技術在裝配式建筑施工技術管理中應用的重要性

BIM技術與裝配式建筑圍繞裝配式建筑的高質量建設要求而共同發展，存在相輔相成、相互促進的關系。裝配式建筑施工技術管理面臨施工技術復雜、施工質量控制協同性強、施工技術方案編制缺乏經驗，以及缺乏高質量溝通等特點，加之BIM技術在項目協同管理、可視化表達、虛擬分析與優化等方面具有技術突出能力，使得BIM技術在施工技術方案編制、技術質量管控以及人員組織溝通等方面具有重要作用，在提升裝配式建筑施工技術管理能力、避免技術風險、確保施工質量等方面具有重要意義。

3.1? ?提升施工技術方案編制的科學性與合理性，提高施工質量

裝配式建筑施工技術管理中應用BIM技術，以技術創新為引領，以包含計劃（Plan）、執行（Do）、檢查（Check）與處理（Act）的PDCA循環模式作為裝配式建筑施工品質管理方式，同時為確保裝配式建筑施工技術方案的可行性與可靠性，在方案編制前充分了解項目特點、周邊環境等信息，了解不同工種、不同階段、不同專業施工技術要點，以及施工人員的技術能力匹配情況等，通過BIM技術進行信息集成，對施工技術方案進行詳盡、科學、合理的分析。

在裝配式建筑施工中，預制構件拼接過程較傳統現澆施工工藝更加復雜，對拼裝的精度要求極高，容易出現拼裝誤差偏大的問題。面對裝配式建筑復雜的施工技術特點和質量控制的高協同性要求，利用BIM技術在施工場地策劃、預制構件堆場布置、塔吊能力分析、施工工藝仿真、施工進度模擬、預制構件數字深化加工以及資源調配優化等方面的技術優勢，全過程應用BIM技術，并進行全過程數據交互，在設計階段建立設計模型或建筑施工圖，建立統一的建筑實體模型，明確表達構件屬性信息和構件之間的空間邏輯和力學關系，以及關聯清晰的物料特點、工程量與造價信息等。在施工前，通過BIM技術對預制構件全過程施工工藝流程（如圖1所示）進行施工工序、資源調配以及施工過程風險等模擬仿真分析，預測施工過程中的關鍵路徑和風險點，優化施工順序和資源分配。通過基于BIM技術的施工模擬，施工單位可以極大提升施工技術方案科學性與合理性，減少產生工藝技術偏差、吊裝施工安全風險、裝配精度不夠、管線沖突等問題，確保施工技術安全可靠。

在施工工序優化方面，基于施工的規范性、高效性、安全性、適用性以及優化目標，借助BIM技術的模擬和優化算法，能分析工序間的時間沖突、資源需求、材料供給等影響因素，確定施工工序間的邏輯關系、約束條件和依賴關系，找到最優的施工順序，并驗證工序的可行性和有效性，進而與施工計劃和資源調配相協調，并在施工過程中予以監控，在發生問題或變化時予以協同調整，確保施工過程與施工計劃相匹配。

在施工資源調配優化方面，能夠借助BIM技術的模擬優化算法，基于施工人員、設備、物料等資源數據，以及資源可用性和限制條件，從資源的時間和空間需求、資源間的依賴關系、資源的利用效率等方面，尋找最優的資源配置方案，進而根據施工計劃進行監控、管理，并對資源利用情況進行評估。通過資源調配優化，施工單位能夠合理配置和利用施工資源，在確保施工質量的前提下，提高施工效率，降低施工成本。

在過程風險控制方面，施工單位能夠基于施工順序、資源調配等，對包括各種不確定性、缺陷和沖突等在內的施工風險要素與建筑信息模型進行對比分析，根據分析結果形成風險等級評估報告，并制定相應的風險防控策略與措施，通過調整施工順序、優化資源調配、改進施工技術等方式防控風險，并制定應急預案。

3.2? ?便利施工技術的過程控制

施工過程的技術管理要求基于施工技術方案的規范和標準要求，組織施工人員嚴格按照施工工藝流程、用料、設備操作等要求開展施工活動。由于裝配式建筑的結構復雜性，施工過程對預制構件和裝配質量的要求高，施工單位可利用BIM技術對施工技術方案進行數字仿真和規范約束，輔以物聯網技術，實現裝配式建筑全生命周期數字化、信息化管理，對構件進行全生命周期的唯一性編碼，以此實現精準的預制構件加工、運輸、堆放、安裝管理，實現施工的遠程、動態、可視化監管，實現技術方案在工程進度、施工過程中的虛擬與物理施工建設間的協同監測和管理，幫助施工管理人員建立規范、標準、動態、可視化的施工技術控制模式，進而帶動項目資源與流程的協同跟進，減少現場技術監督人員人為的監管紕漏，提前發現技術風險問題，減少施工技術風險事件，確保工程項目施工質量。

3.3? ?確保技術施工與施工執行間的高效溝通

施工技術方案最終需要經過相關施工人員對設備、物料、工藝工序等的協同操作來實現。因此，施工技術管理必須嚴肅對待技術人員的技能評估、組織安排、能力培訓、技術交底等工作，使技術方案約束與施工執行間建立良好的溝通渠道，確保技術方案被理解、執行到位。施工技術管理人員基于BIM技術，能在圖紙輸出方面動態、可視化地呈現效果，多維度輸出施工圖紙和強大的數據庫資源等，可以為項目技術交底、施工過程技術問題分析解決、階段性施工技術評估等提供支持，為技術指導與施工理解提供高效的溝通工具，確保技術施工與施工執行間的高效溝通。利用基于BIM技術的系統化建筑施工平臺系統，建設參建單位可以更加便利地發現施工建設中的技術問題，分析問題背后的深層原因，以及從多元的角度尋找解決的方法，并進行決策以及信息傳遞，從而極為快速、高效地處理施工中的各種技術問題。

4? ? ?BIM技術在裝配式建筑施工技術管理中應用的注意事項

加強工程技術管理，以確保施工過程中的技術質量和施工效率，提高工程的質量和安全性為目的，通過管理手段實現技術價值的最大化。技術管理的功能主要包括計劃和預測、決策、組織、激勵、領導以及控制等內容［4］。作為工程項目管理的重要工具，BIM技術在裝配式建筑施工技術管理中的應用，需要考慮技術的載體、應用價值和具備掌握技術的人才。首先，需要選用與工程技術管理相匹配的軟硬件系統作為管理工具，包括能夠基于設計方案進行系統結構分析、施工虛擬仿真、預制構件加工等的應用軟件。其次，由于所用軟件配置功能不同，配置成本也有較大差異，從簡單的BIM結構分析或深化設計軟件工具進行技術方案分析，到建構基于“BIM+物聯網”協同化技術管理系統或工程項目建設管理系統進行分析，其成本差異很大，需要根據企業技術管理需要，以及技術投入創新價值分析等進行綜合評估。最后，基于BIM技術的施工技術管理不但需要技術供應商能夠基于技術管理工作實際開發初具專業性的應用軟件工具，也需要施工技術管理人員具備足夠駕馭BIM技術相關應用軟件的能力，能夠充分發揮BIM技術的優勢，提升施工過程中的技術質量和施工效率，確保工程建設質量［5-6］。

5? ? ?結束語

伴隨BIM技術的發展，其在建筑施工領域得到了綜合應用。裝配式建筑施工技術管理從基于現場技術問題解決的管理模式，逐漸向基于BIM技術等的科學分析與合理規劃，以預防技術問題發生的管理模式發展。裝配式建筑施工技術管理人員需要結合裝配式建筑施工技術管理特點，充分發揮BIM技術在技術方案可行性、可靠性評估，現場施工技術監督協調，以及技術資源應用優化等方面的重要作用。同時，裝配式建筑施工技術管理人員要基于技術的發展變化，不斷提升自己的專業技術能力和數字化工具運用能力，以更高的技術管理能力提升技術質量和施工效率，確保工程建設項目高質量完成。

注：余平，通信作者。

主要參考文獻

［1］黃軒安，史月霞，陳可楠，等.基于BIM技術的裝配式建筑全過程信息化管理與數字化建造方法研究［J］.土木建筑工程信息技術，2022（1）：45-60.

［2］黃軒安，張群力，方波，等.BIM集成技術在2022年杭州亞運會曲棍球場館數字化建造中的應用［J］.土木建筑工程信息技術，2023（3）：91-97.

［3］鄭舒.裝配式建筑施工技術要點及質量控制分析［J］.城市建設理論研究（電子版），2023（18）：175-177.

［4］毛明陽.建筑工程技術管理要點探究［J］.城市建設理論研究（電子版），2023（10）：13-15.

［5］黃梅玲.基于BIM技術的裝配式建筑施工技術研究［J］.四川建材，2017（10）：135，152.

［6］陳靜.基于BIM技術的裝配式建筑施工技術分析［J］.四川水泥，2020（11）：180-181.

［收稿日期］2023-06-24

［基金項目］2022年度浙江省建設科研項目“裝配式建筑預制混凝土構件通用連接節點施工技術研究”（2022K243）。