基于互聯網+BIM技術裝配式建筑智能建造研究

屈夏華 黃向向

商洛學院 陜西 商洛 726000

經濟的快速發展，使得人們對于美好的生活環境以及舒適的居住環境要求日益提高，實現城市的綠色發展成為各地區的長期目標。裝配式建筑其資源利用高，建造高效等優點對城市的綠色發展至關重要。運用互聯網+技術，結合BIM信息模型實現裝配式建筑智能建造的創新，促進各個地區綠色建筑的發展，推進建筑行業的轉型升級。文章通過對BIM裝配式建筑現階段背景下對未來發展趨勢的分析和應用,提出利用互聯網+助推裝配式智能建造創新研究,以實現建筑行業高質量，可持續的綠色發展。

建筑業施工過程中污染大，浪費多等現象是行業綠色發展的重要阻礙。響應國家減少碳排放的理念，促進地區的快速發展，強化建筑行業綠色生態化的建設變得勢在必行。而著眼于當前建筑行業的發展情況進行分析，建筑行業此時應當進入到全面加速發展的階段，而不是在糾結于傳統施工方法停滯不前。建筑企業對信息技術的要求也日漸升高，傳統的建筑理念已不能適應當前社會對建筑行業的要求。利用互聯網+為代表的前沿科技方法以及BIM整合地區建筑信息模型和行業裝配式建筑技術標準、聚集各類BIM人才實現協同設計，整合BIM預制構件數據庫，整合構件廠指導預制構件批量生產，實現預制構件智能建設創新，促進區域與國家戰略的深度整合。在此背景下，研究互聯網+BIM技術在預制建筑方面的應用，包括對裝配式智能建筑的發展都具有重要意義。

1 裝配式建筑智能建造發展現狀

根據黨中央兩會的重要文件：“十四五”期間，發展智能建造，推廣綠色建材、裝配式建筑，建設低碳城市[1]。在裝配式建筑的基礎上促進建筑的智能化建設，城市的綠色化建設。

2020年，對全國新開展的裝配式工程進行深入調查了解后，得到以下數據：新開工的裝配式建筑面積共計6.3億m2，建筑面積增長率為50%[2]。建造水平和建筑質量顯著提升。

傳統的現澆方式對場地要求高，工序復雜，效率低的問題。裝配式建筑構建物在前期制作過程中不需要進入現場，節省場地的同時縮短施工時長，提高了建設項目的效率。預制建筑基于智能建造理念，融合建造技術，管理技術等各行業領先技術實現科技含量水平高、經濟效益好，高效節能、綠色環保的新型建筑工業化[3]。為了充分掌握我國預制建筑智能建設的現狀，國家建設部門通過發布問卷、總結和整理問卷，得出以下調查結果，如下表所示。預制建筑智能建設主要體現在標準化設計、施工管理、產品生產管理等方面。

表1 裝配式建筑設計階段各作業環節信息化應用占比

2 裝配式智能建造的發展及應用

2.1 BIM對裝配式智能建造的影響

BIM技術是智能建造的重要保障。BIM以建筑工程項目的各項信息數據為基礎建立的建筑模型。從設計、施工到運營協調、項目信息為基礎而構建集成流程。得益于BIM技術裝配式建筑煥發出新的生命力，借助其強大的數據收集計算能力，項目模型(主要是預制構件)的信息得到建立和管理[4]。在設計，生產，施工階段利用BIM平臺整合處理裝配式建筑的各個階段的信息，使得信息在項目中流轉，在整個工作周期內準確傳遞，有效預防信息錯誤而引發的問題。BIM技術作為整個智能建造的核心，其可視化加強了構件的互動性，協調性使得配合緊各環節配合緊密，包括可出圖性減少建筑設計所需時間，更完整的表達工程。以實現各參與方的數據共享，方案趨向價值最大化。在提高了建筑的建設效率同時，管理手段和信息技術融合，促進了BIM技術在裝配式建筑智慧建造管理體系的應用。

2.2 BIM在裝配式智能建造中的應用

隨著科技的不斷進步，BIM+裝配式技術在建筑項目中的廣泛應用和深入推廣，已經成為一種不可或缺發展趨勢。在智能化管理，整個項目的協同發展等方面扮演者重要的角色。BIM+裝配式技術用于建筑項目的全生命周期，從項目前期的勘察設計，構件生產，包括建筑項目的施工過程和后期建筑物的運營維護，BIM+裝配式技術可應用于各個階段[5]。BIM技術在裝配式一體化集成中發揮重要作用，通過對建筑物的運算，模擬快速的得到優化設計，對設計和施工的關鍵問題進行深化設計，使裝配式建筑從構件到裝修規劃都得到有效提升。

BIM+裝配式技術應用于建筑全生命周期，綠色生態的理念、高效節能的社會要求使得著建筑行業的前景更加廣闊，建筑行業一路不斷的持續提高。實現了施工方，設計方，監理方等信息資源數據共享。實現了建筑項目在各個階段的深度參與。盡管，在建筑項目具體的信息同步及管理中仍存在問題。但BIM+裝配式技術對裝配式建筑在構件的生產、施工中的管理以及后期的運營維護等過程的應用促進BIM+裝配式技術的不斷進步，和其越來越重要的的地位，注定了其在建筑領域發揮更大的作用，擁有更廣闊的前景。

3 裝配式智能建造存在的問題

通過對相關的調查進行分析不難看出，大數據技術、物聯網技術，人工智能技術已逐步普及并作為智能建造的信息載體被應用于裝配式智能建造的各個領域和過程中。信息技術的迅猛發展，裝配式智能建造的不斷完善都使得建筑質量得到了很大保證，建設效率得到提升。可應用于實踐時，裝配式智能建造在設計，生產，運營管理的個階段所展示得的綜合成效仍與預期相差較大，經過觀察研究發現其主要存在大部分建筑工程項目在設計階段BIM軟件應用效率低、預制構件的生產效率不高等問題。

3.1 工程項目在設計階段BIM軟件應用效率低

BIM軟件的深化創新也在逐步進行，由于軟件的整體深化程度仍然跟實際施工要求有差距，軟件功能還需不斷開發。因此，導致BIM軟件繪圖實用性不高，仍有不少設計者應用其它繪圖軟件。

3.2 預制構件的生產效率不高

預制構件一般前期由設計單位繪圖設計，后期生產廠家根據圖紙制造。但因為信息化技術仍需提升，設計軟件與生產系統無法達到各構件參數信息的實時協同，使得構件的精確度無法完全保證，降低了預制構件的生產效率[6]。

3.3 吊裝的標準化對數字信息的準確性提出更高要求

吊裝是裝配式建筑施工時一個非常核心的環節，但預制構件的復雜程度越來越高，致使對于數字信息的準確性提出更高要求。標準化過程和實時監控應不斷改進，負責將直接影響吊裝施工的效率和質量。

3.4 預制設計與技術等信息不對稱

預制建筑的整個生命周期都面臨著多樣化的要求，如預制建筑的設計。相關人員只掌握預制技術體系，對預制構件制造商應用的預制技術、采用機械設備和具體現場情況的了解不完整。在智能建設層面，在線協作管理系統未能得到廣泛的開發和應用，導致信息不對稱。

4 提出基于互聯網+BIM技術的裝配式建筑智能建造方案

4.1 整合共享預制構件數據庫，提高裝配式建筑設計準確性

目前，大多數生產單位仍采用傳統的預制構件生產加工方法。這種方法可能造成尺寸偏差等質量缺陷。針對預制建筑智能建設中存在的問題，信息化在建筑建造中的穩步完善，提出基于互聯網+BIM技術的裝配式建筑智能建造創新方案。以數據為基礎，以大數據挖掘、大規模計算、互聯網為技術支持，實現基于個體空間、群體空間、活動空間、環境空間的知識發現和推斷預測[7]。形成的數據進行存儲基應用于實際建造過程中。互聯網+BIM技術使得預制構件數據庫得以共享，提供專業項目建設技術人員使用。BIM模型里的構件庫的信息也準確地、全面地傳遞給預制構件的生產單位。這樣才能有效避免裝配式建筑在設計階段存在錯解，誤解設計意圖的問題，以及因預制構件信息錯誤造成返工情況。

4.2 提高智能建造信息化，使得項目全壽命周期整體效率提升

基于互聯網+BIM技術，及時準確獲取信息，使項目整體更透明，是裝配式建筑智能建設不可或缺的部分。信息通過網絡快速傳遞，搭建起人與物、物與物的數據傳播通道。智能建設管理平臺對數據進行收集，集成，管理，將各種信息技術應用于施工的各個環節之中，極大的提高施工企業的信息管理水平，對項目的整體施工質量打下堅實的基礎，同時利于提升設計施工效率，提升項目整個生命周期中的整體效率[8]。基于互聯網 通過組織、設計、生產、運輸、安裝、運營和維護階段，BIM預制建筑的智能建設。對裝配式建筑的智能化建設進行全過程管理，為建筑企業的標準化加工和信息化管理開辟新的道路。

4.3 集合BIM技術人才，提高裝配式建筑協同管理效率

在裝配式建筑智能建造中由于BIM技術專業人才的不足也是致使工程效率低下的一個原因。實際中裝配式生產技術人員與管理人員，基本都只具備高職以下學歷，多數工人是農民工。其中許多人上崗前沒有受到正式的職業培訓，沒有取得國家認證的資格證。沒有優秀人才團隊保障造成軟件操作不熟練，項目管理混亂。BIM協同管理平臺應一體化集成可視化編輯平臺、各專業標準BIM模型數據庫，集合BIM技術人才，提高裝配式建筑協同管理的效率。根據提前制定的分工規則，通過互聯網，云技術等科學配置相應的管理權限，實現BIM協同平臺數據訪問和修改的標準化管理，對于信息的達到有效同步和共享[9]。BIM協同平臺數據服務于整個建筑生命周期中的所有參與者。專業BIM技術人才的加持使項目減少建筑設計階段資源浪費，加強各參與方的緊密配合，實現工程項目的高效率。項目中所有參與者的信息傳輸和協作工作的交換，基于互聯網 BIM預制建筑智能建設更好地應用于工程建設階段，促進預制建筑智能建設的更好發展和應用。

5 基于互聯網+BIM技術裝配式建筑智慧建造應用

以互聯網+BIM技術為基礎，把在裝配式建筑建設命周期內的所有信息都集成在一個信息共享平臺上。在裝配式建筑的整個生命周期內，每一個建設項目參與者都能夠共享建設項目的相關信息，同時也能充分利用信息網絡平臺上的建設項目信息，從而達到建設項目信息與工程項目管理決策的有效傳播，并且實現設計、生產、施工全過程無縫對接，以實現裝配式建設項目快速建造的需求，實現項目全生命周期的精細化管理與智能化管控，BIM在裝配式建筑智能建造過程應用的整體架構如圖1所示。

圖1 裝配式智能建造全過程應用

5.1 互聯網+BIM技術在裝配式建造設計階段的應用

在建筑的設計階段，充分利用BIM協同平臺，通過BIM協同數據，使得各生產方，施工方提早進入裝配式建筑的設計階段。基于平臺數據中同樣的基點，坐標，軸網，單位等參數從構件庫中選擇出合適的標準化構件，進行建筑、結構、機電、裝修等綜合協同設計，各專業相互融合實現裝配式建筑集成化綜合模型。具體實施過程中，設計師依據設計需求從平臺構件庫中選擇適合標準化構件組建模型，提升模型標準化程度與建模效率。執行過程中各專業內部之間的相互檢查，達到在設計階段對建筑物碰撞沖突進行有效規避。

工程實施前期基于BIM技術進行全專業虛擬建造模擬，對施工方案進行施工模擬，直觀、高效表達出設計意圖和構造做法。使工程技術人員對實際工作人員的交底更加立體、明確，避免施工中做法錯誤導致的質量問題。BIM模型詳細深化模擬展示，對工程重難點部分的可行性進行全面模擬，為施工有序開展 ，起到指導作用，對于工程施工方案全面優化，使得工程項目的高效完成。

5.2 BIM技術在裝配式建造生產階段的應用

采用高裝配率的快速建造體系,結合BIM技術與鋼結構全生命周期管理系統輔助生產流程，提前在工廠中預制、運輸過程智能化、到現場及時裝配，為建設建設工程的質量進度提供保障。利用RFID無線射頻技術，互聯網信息技術，將BIM模型數據與構件生產設備相關聯，對預制構件從采購、加工、出廠、運輸及進廠安裝狀態進行管理，全流程信息通過互聯網傳輸至現場管理系統，實現構件全生命周期可視化，構件管理的數據化。

5.3 互聯網+BIM技術在裝配式建造施工階段的應用

在現場施工中將施工工序、質量要求、等信息與模型進行關聯，確保現場作業達到與模型統一的標準。BIM智能化平臺便可觀看對應的三維全景模型、技術交底動畫及圖紙，明確工序交叉及質量要求，確保現場多工作面的質量統一，為現場施工有序開展起到引導、指導作用。

5.4 互聯網+BIM技術在裝配式建造運營維護階段的應用

融合BIM、物聯網、人工智能等先進信息技術，打通項目建設與運維階段的數據信息斷層，實現建筑靜態和動態信息的統一，打造裝配式建筑三維可視化、集成化的智慧運維管理新模式。裝配式建筑運維過程，是在工程竣工并投入作業活動后，通過運營充分提升更多功能，應用時間和次數，通過修理保護盡量增加其使用壽命。在此階段，充分利用信息技術，對于后期運營的各項數據定時，定位查詢，對于管理中出現的故障及事故進行分析處理，做到問題早發現，早處理，實現安全監控常態化綜合化。同時BIM信息化運維管理平臺是將建筑項目與運維管理信息相結合，形成建筑全生命周期大數據庫。通過數據交互，分析，為項目運維管理提供數據支撐,提升智能化管控能力,提高項目整體運行維護管理水平。

6 結語

裝配式建筑智能化建設的核心在于建設過程中的“一體化”，而“一體化”的關鍵在于協同管理。利用互聯網+技術對BIM在預制建筑中的協調管理，促進智能建筑在預制建筑中的應用。基于互聯網+BIM技術下的裝配式建筑智能建造，不但資源的浪費得到有效改善，進而實現了“四節一環保”，使得裝配式建筑符合環保理念達到綠色化的要求。通過BIM技術實現預建筑資源的有機整合，依托BIM協作平臺完成優化，促進預制技術在建筑施工中的應用，使各環節精細管理，使裝配式建筑智能化，促進建筑行業的轉型升級，實現裝配式建筑的綠色建筑發展，城市的可持續發展。