前沿信息技術(shù)在裝配式建筑建設(shè)管理中的應(yīng)用研究

劉宇

摘要：為解決裝配式建筑建設(shè)管理過程中面臨的設(shè)計(jì)信息缺乏互操作性、信息傳遞缺乏時(shí)效性、裝配過程缺乏精準(zhǔn)性以及大數(shù)據(jù)管理等難題，提出將P-BIM、北斗定位技術(shù)、云技術(shù)等應(yīng)用于裝配式建筑建設(shè)管理中。以期實(shí)現(xiàn)城市大規(guī)模裝配式建筑群大數(shù)據(jù)的互通與管理，從而提升裝配式建筑的建設(shè)管理水平。

關(guān)鍵詞：前沿信息技術(shù);裝配式建筑;建筑建設(shè)管理

目前，裝配式建筑的迅速發(fā)展源于國(guó)家層面和地方政府給予的大力支持?！笆濉眹?guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃中要求加強(qiáng)裝配式建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)維一體化技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)研究體系。在此基礎(chǔ)上，國(guó)務(wù)院還印發(fā)了關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑指導(dǎo)意見的八項(xiàng)任務(wù)。與此同時(shí)，各級(jí)地方政府積極響應(yīng)，北京、上海、深圳等地也制定了相應(yīng)的政策，使得裝配式建筑逐漸成熟，成為目前建筑方式發(fā)展的趨勢(shì)。隨著對(duì)裝配式建筑以及信息技術(shù)在其全生命周期應(yīng)用研究的不斷深入，在裝配式建筑建設(shè)管理方面已取得一定的成果。

1 前沿信息技術(shù)平臺(tái)構(gòu)思

1.1 BIM 技術(shù)

BIM 技術(shù)是一項(xiàng)應(yīng)用于建筑全生命周期的數(shù)字化技術(shù)，以一個(gè)貫穿其生命周期都可通用的數(shù)據(jù)格式，創(chuàng)建、收集、共享和傳遞該建筑所有相關(guān)的信息并建立起信息協(xié)調(diào)的信息化模型，將該模型作為項(xiàng)目決策的基礎(chǔ)和共享信息的資源。在裝配式建筑建設(shè)管理過程中，BIM 技術(shù)可以實(shí)時(shí)讀取預(yù)制構(gòu)件全生命周期的信息并以可視化的方式集成于建筑信息模型中，便于各利益相關(guān)者實(shí)時(shí)管理和決策。

1.2 云技術(shù)

云技術(shù)是指在廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)內(nèi)將硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)等系列資源統(tǒng)一起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算、儲(chǔ)存、處理和共享的一種托管技術(shù)。云技術(shù)憑借著能大量收集、儲(chǔ)存、分析、管理以及共享信息數(shù)據(jù)等功能被設(shè)想用于城市大規(guī)模裝配式建筑群的數(shù)據(jù)管理。

1.3 P-BIM 平臺(tái)

中國(guó)BIM 發(fā)展聯(lián)盟和中國(guó)BIM 標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)提出P-BIM 是結(jié)合中國(guó)目前的發(fā)展現(xiàn)狀、充分發(fā)揮各參與方積極性、利用現(xiàn)有專業(yè)軟件、在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下對(duì)現(xiàn)有專業(yè)軟件按照BIM 理念進(jìn)行改造，在我國(guó)分步實(shí)現(xiàn)BIM 目標(biāo)的一種應(yīng)用方式。在裝配式建筑設(shè)計(jì)階段，不同的設(shè)計(jì)軟件可以基于P-BIM 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信息的互操作性。

1.4 RFID 技術(shù)

RFID 技術(shù)是一種不需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立光學(xué)或機(jī)械接觸就能通過無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)信息的無(wú)線電波通信技術(shù)，其具有信息容量大、安全性高和讀取率高的特點(diǎn)。在裝配式建筑建設(shè)管理過程中，通過RFID 技術(shù)可以快速讀取預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸及裝配階段中產(chǎn)生的實(shí)時(shí)信息。

1.5 北斗定位技術(shù)

北斗定位技術(shù)是基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)空間物體進(jìn)行實(shí)時(shí)定位的先進(jìn)技術(shù)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)獨(dú)立實(shí)施并已經(jīng)投入使用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，具有技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)。在裝配式建筑建設(shè)管理過程中，通過北斗定位技術(shù)可實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件的精準(zhǔn)裝配。

2 前沿信息技術(shù)在裝配式建筑建設(shè)管理中的應(yīng)用案例分析

本文以某市某住宅小區(qū)項(xiàng)目為例，展示前沿信息技術(shù)在該項(xiàng)目全生命周期的擬應(yīng)用過程。該住宅小區(qū)項(xiàng)目建設(shè)用地面積12041m2，總建筑面積68220m2（其中地上50120m2），由3 棟塔樓組成，層高2.9m，總建筑高度98m，設(shè)防烈度7 度，采用裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系，標(biāo)準(zhǔn)層預(yù)制率達(dá)50%，裝配率達(dá)70%。

2.1 裝配式建筑設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

建筑設(shè)計(jì)軟件將設(shè)計(jì)好的BIM 模型上傳至P-BIM 平臺(tái)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件通過P-BIM 平臺(tái)下載已設(shè)計(jì)好的建筑BIM 模型，在建筑BIM 模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同樣，機(jī)電、給排水、暖通等也基于前期其他專業(yè)已設(shè)計(jì)好的模型進(jìn)行設(shè)計(jì)[1]。設(shè)計(jì)完成后，通過P-BIM 平臺(tái)使不同專業(yè)設(shè)計(jì)軟件的三維設(shè)計(jì)信息進(jìn)行交互，不同專業(yè)設(shè)計(jì)模型集成一體。各設(shè)計(jì)軟件通過BIM 數(shù)據(jù)庫(kù)下載和更新BIM 模型，對(duì)某一個(gè)部位進(jìn)行修改處理，并將不同的意見進(jìn)行標(biāo)記，其他設(shè)計(jì)單位均能共享并集中處理。

2.2 裝配式建筑生產(chǎn)階段的應(yīng)用

主要基于BIM 技術(shù)和RFID 技術(shù)完成預(yù)制構(gòu)件的工廠化生產(chǎn)。將設(shè)計(jì)階段生成的最終BIM 模型導(dǎo)入預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)管理系統(tǒng)中，生產(chǎn)管理系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定的生產(chǎn)計(jì)劃開始生產(chǎn)構(gòu)件。在混凝土澆筑前，將BIM 數(shù)據(jù)庫(kù)中各預(yù)制構(gòu)件的基本信息寫入相對(duì)應(yīng)的RFID 標(biāo)簽中，并將RFID 標(biāo)簽綁扎在預(yù)制構(gòu)件上，RFID 標(biāo)簽成為預(yù)制構(gòu)件身份識(shí)別和傳遞信息的載體[2]。在預(yù)制構(gòu)件的整個(gè)生產(chǎn)過程中，利用RFID 閱讀器錄入預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量檢查記錄等基本信息，具體包括澆筑混凝土前錄入、檢驗(yàn)階段錄入、成品階段錄入以及出廠階段錄入。通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將錄入的基本信息上傳至BIM 數(shù)據(jù)庫(kù)中。施工單位通過BIM 數(shù)據(jù)庫(kù)查看預(yù)制構(gòu)件的基本信息、圖紙、生產(chǎn)過程圖片、生產(chǎn)驗(yàn)收表以及出廠驗(yàn)收表，在滿足要求的前提下生成發(fā)貨訂單，完成預(yù)制構(gòu)件的出廠驗(yàn)收。

2.3 裝配式建筑運(yùn)輸階段的應(yīng)用

主要基于BIM 技術(shù)、RFID 技術(shù)和北斗定位技術(shù)完成預(yù)制構(gòu)件的物流運(yùn)輸和進(jìn)場(chǎng)堆放。預(yù)制構(gòu)件出廠驗(yàn)收后，BIM 數(shù)據(jù)庫(kù)將合理規(guī)劃預(yù)制構(gòu)件的運(yùn)輸順序，生成運(yùn)輸線路。運(yùn)輸工人通過讀取RFID 標(biāo)簽中的構(gòu)件信息，核對(duì)預(yù)制構(gòu)件與配送單是否一致。在準(zhǔn)確無(wú)誤的前提下，完成預(yù)制構(gòu)件從生產(chǎn)廠家到裝配現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸。在運(yùn)輸車輛上安裝北斗定位系統(tǒng)，通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與BIM 數(shù)據(jù)庫(kù)連接，實(shí)時(shí)獲取運(yùn)輸車輛的位置信息[3]。預(yù)制構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)堆放時(shí)，通過在入口處安裝門式閱讀器，能快速識(shí)別并讀寫進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的預(yù)制構(gòu)件，完成預(yù)制構(gòu)件的進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收。通過讀取RFID 標(biāo)簽中預(yù)制構(gòu)件的吊裝信息，根據(jù)吊裝的時(shí)間順序完成預(yù)制構(gòu)件的儲(chǔ)存堆放。

2.4 裝配式建筑裝配階段的應(yīng)用

主要基于BIM 技術(shù)、RFID 技術(shù)和北斗定位技術(shù)完成預(yù)制構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)裝配。施工工人通過RFID 閱讀器快速準(zhǔn)確地查找預(yù)制構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件的堆放追蹤和快速查找。同時(shí)，通過查看BIM 數(shù)據(jù)庫(kù)中該預(yù)制構(gòu)件的裝配信息，確定該構(gòu)件的裝配位置，通過在塔式起重機(jī)的吊臂以及吊鉤平衡桿上安裝北斗定位系統(tǒng)，完成預(yù)制構(gòu)件的精準(zhǔn)吊裝[4]。施工工人將預(yù)制構(gòu)件的裝配完成時(shí)間、裝配情況（進(jìn)度和質(zhì)量信息）寫入RFID 標(biāo)簽中并通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上傳至BIM 數(shù)據(jù)庫(kù)中，各利益相關(guān)者通過BIM 數(shù)據(jù)庫(kù)可實(shí)時(shí)觀測(cè)和了解裝配式建筑的施工進(jìn)度。

結(jié)束語(yǔ)：

目前，在裝配式建筑建設(shè)管理過程中，面臨的設(shè)計(jì)信息缺乏互操作性、信息傳遞缺乏時(shí)效性、裝配過程缺乏精準(zhǔn)性以及裝配式建筑群大數(shù)據(jù)管理等難題。在宏觀層面上提出將BIM 技術(shù)、P-BIM 平臺(tái)、RFID 技術(shù)、北斗定位技術(shù)以及云技術(shù)等前沿信息技術(shù)運(yùn)用在裝配式建筑建設(shè)管理過程中。以期實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配式建筑建設(shè)過程的智能化、可視化、精益化和簡(jiǎn)便化管理。在未來的研究中，需進(jìn)一步從微觀層面上解決目前裝配式建筑建設(shè)管理過程中的技術(shù)難題，將前沿信息技術(shù)真正運(yùn)用在裝配式建筑建設(shè)管理過程中。

參考文獻(xiàn)：

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[4]?彭潤(rùn)伍，唐立軍，謝海情，唐俊龍，文勇軍. 信息技術(shù)研究前沿融入課程教學(xué)的思考[J]. 教育與教學(xué)研究，2015，29（06）：75-77.

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