標(biāo)準(zhǔn)化部品部件庫助力裝配化裝修數(shù)字化、智能化升級(jí)

北京和能人居科技有限公司 張素敏

近日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等多個(gè)部門先后聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》 《關(guān)于加快新型建筑工業(yè)化發(fā)展的若干意見》，為當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展，推動(dòng)新型建筑工業(yè)化發(fā)展，推動(dòng)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展提供了基本遵循。

隨著人口紅利的消失，建筑裝修業(yè)發(fā)展面臨“兩難”的境地：一是農(nóng)民工年齡持續(xù)走高，2019年農(nóng)民工平均年齡為40.8歲，比上年提高0.6歲；二是“機(jī)器換人”條件尚未成熟，自動(dòng)化生產(chǎn)需要對(duì)現(xiàn)有人、機(jī)、物等各個(gè)環(huán)節(jié)全面升級(jí)。建筑裝修業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，從手工作業(yè)向工業(yè)化、信息化發(fā)展出現(xiàn)了斷層。如何實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化與新一代信息技術(shù)的同頻發(fā)展，成為行業(yè)亟待破解的難題之一?！耙罅Πl(fā)展裝配式建筑，推動(dòng)建立以標(biāo)準(zhǔn)部品為基礎(chǔ)的專業(yè)化、規(guī)?；?、信息化生產(chǎn)體系；推動(dòng)構(gòu)件和部件標(biāo)準(zhǔn)化，完善集成化建筑部品……”，上述意見為建筑裝修行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)指明了方向。

裝配化裝修是采用干式工法將工廠生產(chǎn)的內(nèi)裝部品在現(xiàn)場進(jìn)行組合安裝的裝修方式，主要包括干式工法樓（地）面、集成廚房、集成衛(wèi)生間、管線與結(jié)構(gòu)分離等。從傳統(tǒng)裝修到以工廠為主的裝配化裝修，僅僅是完成了裝修從手工業(yè)到工業(yè)的轉(zhuǎn)變，以成熟的裝配化裝修技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)從工廠化到數(shù)字化、智能化的發(fā)展，是裝修行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必然趨勢。

部品的標(biāo)準(zhǔn)化是推進(jìn)裝配化裝修進(jìn)程的前提與基礎(chǔ)

部品工廠化生產(chǎn)首先是基于標(biāo)準(zhǔn)部件的批量化生產(chǎn)，以實(shí)現(xiàn)效率提升、規(guī)模經(jīng)濟(jì)，通過標(biāo)準(zhǔn)化部件的生產(chǎn)和應(yīng)用，加速工業(yè)化進(jìn)程；隨著科技進(jìn)步與生產(chǎn)設(shè)備的升級(jí)，實(shí)現(xiàn)定制化生產(chǎn)，滿足更大范圍內(nèi)的個(gè)性化、多樣化需求，使工業(yè)化向信息化、智能化的融合與升級(jí)。

推進(jìn)部品標(biāo)準(zhǔn)化有利于實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)。標(biāo)準(zhǔn)化部品是部品工廠生產(chǎn)的前提，也是推進(jìn)裝修工業(yè)化進(jìn)程的必要條件。目前，我國裝配化裝修應(yīng)用規(guī)模不大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年裝配化裝修建筑面積為4500多萬平方米，占裝配式建筑4.2億平方米的10.7%。同時(shí)，由于部品標(biāo)準(zhǔn)化程度較低，導(dǎo)致企業(yè)開模成本較高、推廣困難。部品標(biāo)準(zhǔn)化有利于裝配化裝修實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)、快速安裝，同規(guī)格同型號(hào)的產(chǎn)品可互換。從全壽命周期來看，部品標(biāo)準(zhǔn)化有利于標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、高效率現(xiàn)場安裝，同時(shí)也為后期維保、部品更換提供了便利。

標(biāo)準(zhǔn)化部品庫是破除裝配化裝修發(fā)展瓶頸的有效手段

“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題“工業(yè)化建筑標(biāo)準(zhǔn)化部品庫研究”（課題編號(hào)2016YFC0701609），由住建部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心牽頭、10余家企事業(yè)單位參與，裝配化裝修標(biāo)準(zhǔn)化部品庫的建立，為推動(dòng)裝配化裝修部品標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程、推動(dòng)裝配化裝修BIM 應(yīng)用作出了積極貢獻(xiàn)。

該部品庫的研發(fā)內(nèi)容，主要包括以下幾個(gè)方面：

確定部品標(biāo)準(zhǔn)化的原則與標(biāo)準(zhǔn)

在建筑設(shè)計(jì)階段進(jìn)行的部品部件選型，應(yīng)符合模數(shù)化原則，提升部品部件的通用性和互換性；內(nèi)裝系統(tǒng)的隔墻、固定櫥柜、設(shè)備、管井等部品部件宜采用分模數(shù)M/2，構(gòu)造節(jié)點(diǎn)和部品部件接口等宜采用分模數(shù)M/2、M/5、M/10；裝配化裝修部品接口應(yīng)做到位置固定、連接合理、拆裝方便、使用可靠；優(yōu)選集成化部品，減少外部接口，簡化設(shè)計(jì)和施工。

明確裝配化裝修部品的分類

根據(jù)管線分類的SI 理念，與結(jié)構(gòu)體相連的內(nèi)裝部品基本采用架空模式，所有管線集成于六面架空系統(tǒng)中，因此我們建議部品分類應(yīng)基于構(gòu)造，以便于統(tǒng)一模數(shù)和接口標(biāo)準(zhǔn)化。

將裝配化裝修部品部件從構(gòu)造上劃分為支撐構(gòu)造、填充構(gòu)造、連接構(gòu)造、防水構(gòu)造、飾面及配套材料等部分。對(duì)于獨(dú)立部品，從使用空間位置和功能上進(jìn)行部品分類（圖1），如專用建筑制品、家具陳設(shè)、專用建筑等，形成從構(gòu)造到使用功能完整的部品部件庫體系。

結(jié)合部品的屬性特征進(jìn)行部品編碼

在明確了部品分類標(biāo)準(zhǔn)之后，結(jié)合部品的性能、模數(shù)等指標(biāo)，基于國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51269-2017） 中對(duì)裝修的分類與編碼，裝配化裝修的編碼標(biāo)準(zhǔn)在其基礎(chǔ)上進(jìn)行了完善和細(xì)化。結(jié)合部品分類，采用“部品部件標(biāo)準(zhǔn)碼”和“部品部件特征碼”的兩段編碼方式按照編碼規(guī)則進(jìn)行編碼。將市場上符合入庫標(biāo)準(zhǔn)的裝配化裝修部品逐步納入部品庫，以提升行業(yè)信息協(xié)同水平，目前已經(jīng)結(jié)合工程實(shí)踐實(shí)例化了BIM 模型5300多個(gè)，包括廚房模塊、衛(wèi)生間模塊、內(nèi)隔墻、地暖模塊、吊頂模塊等（圖2）。

基于裝配化裝修標(biāo)準(zhǔn)化部品庫進(jìn)行的信息化應(yīng)用，可打通裝配化裝修從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)到施工的過程，通過優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈前端設(shè)計(jì)、后端施工與生產(chǎn)各環(huán)節(jié)，降低運(yùn)維管理的成本與難度，實(shí)現(xiàn)裝配化裝修部品全產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)字化、智能化升級(jí)。

標(biāo)準(zhǔn)化部品庫為裝配化裝修數(shù)字化、智能化升級(jí)奠定了基礎(chǔ)

標(biāo)準(zhǔn)化部品庫是裝配化裝修一體化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)

基于BIM 的裝配化裝修設(shè)計(jì)可以提高工效，促進(jìn)裝修與建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等多專業(yè)的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)、全流程管理。依托標(biāo)準(zhǔn)化部品庫，裝配化裝修設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)不同項(xiàng)目在同一平臺(tái)下的部品選型，通過建立BIM 模型實(shí)現(xiàn)內(nèi)裝修環(huán)節(jié)的正向設(shè)計(jì)，提供設(shè)計(jì)人員更加便利的作業(yè)條件。設(shè)計(jì)人員借助于裝配化裝修BIM 軟件設(shè)計(jì)完成的各種圖紙、3D 空間模型、3D 動(dòng)畫，由于基于相同的BIM 模型，所有設(shè)計(jì)成果都可相互關(guān)聯(lián)、即時(shí)互動(dòng)，使得設(shè)計(jì)中做出的任何更改都能在BIM 模型關(guān)聯(lián)處被反映出來，對(duì)于協(xié)同設(shè)計(jì)、提高設(shè)計(jì)效率將起到積極的促進(jìn)作用。

圖1 按照部品構(gòu)造進(jìn)行分類

圖2 標(biāo)準(zhǔn)化部品庫應(yīng)用邏輯

標(biāo)準(zhǔn)化部品庫助力裝配化裝修從工廠“制造”到“智造”

標(biāo)準(zhǔn)化部品庫作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)，有利于促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化部品的社會(huì)化大生產(chǎn)。一方面可以引導(dǎo)生產(chǎn)廠商按照模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)，同時(shí)，也為各個(gè)獨(dú)立部品之間建立模塊化、系列化應(yīng)用提供了推廣平臺(tái)，有利于實(shí)現(xiàn)裝修部品的少規(guī)格、多組合，促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)部品生產(chǎn)應(yīng)用社會(huì)化。

通過“BIM+MES”，有利于促進(jìn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)工業(yè)化與信息化的深度融合與應(yīng)用。生產(chǎn)商可快速、便捷地從BIM 數(shù)據(jù)模型中提取生產(chǎn)信息，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)接到產(chǎn)線，打通裝配化裝修設(shè)計(jì)與生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息化系統(tǒng)，部品的自動(dòng)化生產(chǎn)能夠有效地提升部品生產(chǎn)效率，降低部品生產(chǎn)的人工成本，并且最大限度地減少因人為失誤帶來的質(zhì)量缺陷。

BIM 模型的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)導(dǎo)入生產(chǎn)端的計(jì)算機(jī)輔助制造管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與自動(dòng)化設(shè)備可編程控制器（PLC）的集成連接，部品信息自動(dòng)轉(zhuǎn)化為加工設(shè)備可識(shí)別的文件，實(shí)現(xiàn)信息化、數(shù)字化生產(chǎn)。ERP 提供各種生產(chǎn)信息，如物料、產(chǎn)品和人力資源等信息，主要用于指導(dǎo)生產(chǎn)計(jì)劃；MES 系統(tǒng)的主要功能是對(duì)訂單進(jìn)行管理、物料管理、設(shè)備管理、質(zhì)量管理、途程管理、資料管理和備份管理等。

例如，根據(jù)部品生產(chǎn)廠家——天津達(dá)因建材有限公司的智能化產(chǎn)線改造項(xiàng)目的實(shí)踐進(jìn)行推算，對(duì)于工業(yè)化程度已經(jīng)達(dá)到90%以上的裝配化裝修部品產(chǎn)線，智能產(chǎn)線升級(jí)后可實(shí)現(xiàn)直接生產(chǎn)作業(yè)人員減少50%，部品生產(chǎn)效率再提高至少30%，運(yùn)營成本降低30%以上，產(chǎn)品不良品率再降低20%以上，單位產(chǎn)值能耗再降低10%以上（圖3、圖4）。

圖3 天津達(dá)因全自動(dòng)化全屋裝配化裝修生產(chǎn)線

圖4 天津達(dá)因全自動(dòng)上下料機(jī)械手、智能翻版機(jī)

此外，部品的標(biāo)準(zhǔn)化分類與編碼，使得部品具有身份可識(shí)別性，設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝、運(yùn)維全壽命周期過程可追溯。

裝配化裝修數(shù)字化、智能化升級(jí)的積極影響

一是推進(jìn)裝配化裝修BIM 應(yīng)用。裝配式建筑領(lǐng)域在BIM應(yīng)用環(huán)節(jié)受到多方制約，很難實(shí)現(xiàn)BIM 模型“一模到底”。從裝修入手，基于裝配化裝修標(biāo)準(zhǔn)化部品庫，實(shí)現(xiàn)裝配化裝修BIM 應(yīng)用從設(shè)計(jì)-生產(chǎn)-施工的“一模到底”，有利于為BIM 在裝配化裝修領(lǐng)域的全面應(yīng)用樹立標(biāo)桿。

二是推進(jìn)建筑裝修一體化協(xié)同設(shè)計(jì)進(jìn)程。從為用戶提供成品住宅的角度出發(fā)，裝配式建筑把建筑與裝修作為一個(gè)整體來考慮，然而受傳統(tǒng)模式影響，“一體化設(shè)計(jì)、多專業(yè)協(xié)同”，一直是行業(yè)面臨的難題之一。隨著裝配化裝修標(biāo)準(zhǔn)化部品庫的建立與應(yīng)用，裝配化裝修的BIM 應(yīng)用將變得更加容易。裝修與結(jié)構(gòu)、管線之間的協(xié)同問題，裝配化裝修對(duì)建筑預(yù)留條件的問題等，將促使裝修、機(jī)電管線、結(jié)構(gòu)、建筑等專業(yè)加強(qiáng)溝通與協(xié)同。前期策劃與統(tǒng)籌安排，將成為建筑工程項(xiàng)目的重要工作內(nèi)容。

三是落實(shí)“智能建造”，推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展。通過裝配化裝修一體化設(shè)計(jì)、部品工廠數(shù)字化、智能化生產(chǎn)的方式，可提升現(xiàn)場建造水平，提高施工效率，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)生產(chǎn)、精益建造，保證建筑產(chǎn)品品質(zhì)，減少建筑裝修垃圾。