基于BIM的裝配式建筑施工進(jìn)度管理研究

陳凱

（山西西山金城建筑有限公司， 山西 太原 030000）

裝配式建筑主要是將建筑中要使用的相關(guān)大型部件在工廠提前生產(chǎn)制作完成后， 再運(yùn)送至工地現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝的一種建筑方式， 主要是 “板、 梁、墻” 等“骨架” 部分， 通過現(xiàn)場(chǎng)的拼裝成為一個(gè)整體， 這種方式是建筑領(lǐng)域中的一種創(chuàng)新。

1 影響裝配式建筑施工進(jìn)度原因分析

針對(duì)裝配式建筑進(jìn)度管理中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)， 其中能夠影響施工進(jìn)度的因素相對(duì)廣泛，存在的問題也越來越凸顯， 主要問題如下。

1.1 建造技術(shù)不完善， 構(gòu)件質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)

在建筑過程中， 推廣裝配式建筑施工進(jìn)度管理中受到的最大的困難就是技術(shù)， 建造技術(shù)的不完善，也就導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)施工很難完善管理， 目前現(xiàn)有的技術(shù)工藝雖然能夠?qū)κ┕ち鞒逃泻?jiǎn)化的作用， 但是這種簡(jiǎn)化方式也會(huì)凸顯出更多復(fù)雜的問題， 因?yàn)檠b配式建筑的特點(diǎn)， 在將已經(jīng)生產(chǎn)好的構(gòu)件在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配的時(shí)候， 對(duì)構(gòu)件的質(zhì)量要求較高， 構(gòu)件的精準(zhǔn)程度也是裝配是否能夠順利進(jìn)行的影響因素， 這就讓相對(duì)傳統(tǒng)的裝配式建筑帶來了很多壓力和困難[1]。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)化集成化相對(duì)較弱

在裝配式建筑施工的過程中， 需要重視項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)化、 集成化水平， 只有這兩項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到較高的水準(zhǔn)， 才能更好地開展項(xiàng)目管理工作。 其中也囊括了所有項(xiàng)目環(huán)節(jié)， 針對(duì)裝配式建筑施工來說， 各個(gè)環(huán)節(jié)都有不同的項(xiàng)目主體， 由于集成化水平相對(duì)較低， 前一階段的建造信息無法在后一階段的施工當(dāng)中得到利用， 與此同時(shí)， 下一階段發(fā)現(xiàn)了問題也無法及時(shí)反饋到上一階段當(dāng)中， 這就導(dǎo)致了下一階段項(xiàng)目管理人員由于數(shù)據(jù) 和信息的不足， 而無法及時(shí)準(zhǔn)備預(yù)案。 現(xiàn)階段裝配建筑施工項(xiàng)目管理依然受到傳統(tǒng)項(xiàng)目管理的慣性影響， 集成化水平較低的問題也無法在短時(shí)間內(nèi)得到解決。 能否實(shí)現(xiàn)集成化， 其主要取決于不同階段的施工主體利益情況能否得到實(shí)現(xiàn)， 例如工程建設(shè)的各個(gè)主體， 如業(yè)主、 設(shè)計(jì)單位和施工單位的利益都存在一定的區(qū)別， 因而關(guān)注點(diǎn)也存在不同， 這就需要整合項(xiàng)目不同階段主體的利益， 重視項(xiàng)目進(jìn)度的整體推進(jìn)， 這樣才能讓集成化水平得到提升[2]。

1.3 協(xié)調(diào)管理能力的缺陷

由于裝配式建筑的建設(shè)需要多個(gè)專業(yè)配合， 對(duì)于多專業(yè)配合緊密度要求更高， 因而只有相關(guān)管理人員擁有足夠的協(xié)調(diào)管理能力， 才能讓項(xiàng)目能夠順利推進(jìn)。 其原因在于裝配式建筑施工的每個(gè)環(huán)節(jié)之間關(guān)系非常緊密， 任何一個(gè)步驟出現(xiàn)錯(cuò)誤， 都會(huì)給后續(xù)施工過程造成影響。 和傳統(tǒng)建筑工程相比起來，裝配式建筑的建設(shè)周期更短， 建造過程也較為緊密，因而這就需要項(xiàng)目管理人員擁有足夠的協(xié)調(diào)和組織能力， 這樣才能對(duì)于項(xiàng)目進(jìn)度實(shí)現(xiàn)把控。 施工管理人員在現(xiàn)場(chǎng)則要及時(shí)收集和整理數(shù)據(jù)， 將數(shù)據(jù)資料提交到項(xiàng)目負(fù)責(zé)人， 如果遇到施工問題， 則需要結(jié)合方案來制定合理的措施加以補(bǔ)救， 從而確保項(xiàng)目可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制。

1.4 信息利用程度不高

裝配建筑的施工對(duì)于信息利用程度有著較高的要求， 在此基礎(chǔ)上， 施工各方也要有較高的信息共享度， 這樣才能將裝配建筑的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來。 信息化技術(shù)發(fā)展的一大重要目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)信息共享， 因而提高信息利用率就成為了裝配式建筑工程管理中的重中之重。 傳統(tǒng)的建筑工程在施工過程中， 施工信息共享和傳遞的問題大多可以借助于管理人員的施工經(jīng)驗(yàn)來完成， 但是對(duì)于裝配式建筑而言， 單純地依靠施工經(jīng)驗(yàn)也難以解決信息共享不充分導(dǎo)致的各種問題， 裝配式建筑施工需要全新的專業(yè)知識(shí)， 因而缺乏在該領(lǐng)域擁有豐富管理經(jīng)驗(yàn)的工程管理人才[3]。

2 BIM技術(shù)在裝配式建筑工程進(jìn)度管理中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

前文中對(duì)于裝配建筑工程進(jìn)度管理困難的成因進(jìn)行了分析， 其原因包括有信息傳遞具有落后性、進(jìn)度管理方法缺乏創(chuàng)新， 以及沒有對(duì)于各個(gè)階段的工作進(jìn)行高效指導(dǎo)。 而BIM技術(shù)的應(yīng)用則可以較好地補(bǔ)足這些缺陷。 下面對(duì)于BIM技術(shù)在裝配式建筑工程進(jìn)度管理中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析。

2.1 信息覆蓋面廣

BIM模型當(dāng)中具有非常完善的建筑信息， 因而建設(shè)單位可以在這些信息當(dāng)中找到自己需要的內(nèi)容，將本部門的信息向其他部門進(jìn)行共享， 方便對(duì)齊進(jìn)度， 為過去一段時(shí)間里建筑行業(yè)中普遍存在的信息不對(duì)稱問題得到解決。 舉例來說， 在構(gòu)件生產(chǎn)的過程中， 生產(chǎn)廠商可以提前獲取構(gòu)件信息來預(yù)先生產(chǎn)，如果存在疑問則可以預(yù)先和設(shè)計(jì)人員進(jìn)行溝通， 以提高構(gòu)件的加工質(zhì)量。

2.2 全過程管理的特點(diǎn)

建筑工程的進(jìn)度管理需要實(shí)現(xiàn)全過程管理， 將事前預(yù)防、 事中控制和事后總結(jié)結(jié)合起來。 在施工之前， 首先可以通過BIM系統(tǒng)來進(jìn)行施工模擬， 提前發(fā)現(xiàn)施工過程中可能遇到的問題， 之后及時(shí)進(jìn)行整改， 即可減少返工問題的出現(xiàn)。 在吊裝施工方面，BIM技術(shù)也可以模擬吊裝動(dòng)畫， 讓施工人員確定構(gòu)件裝設(shè)順序， 在需要預(yù)制構(gòu)件的時(shí)候再將材料運(yùn)輸?shù)绞┕?chǎng)地， 從而在保證施工進(jìn)度的同時(shí)避免了材料堆放。

3 BIM技術(shù)在裝配式建筑進(jìn)度管理中的應(yīng)用步驟

3.1 建設(shè)三維模型

三維建模是BIM應(yīng)用最多的一個(gè)功能， 除了三維建模之外， 也可以建立進(jìn)度計(jì)劃和關(guān)聯(lián)模型。 三維建模是通過Revit來完成的， 該工具可以導(dǎo)入項(xiàng)目標(biāo)高和軸網(wǎng)信息， 從而生成一個(gè)較為完整的視圖，基于此， 即可建立三維模型。 而進(jìn)度計(jì)劃的制定則需要結(jié)合建筑預(yù)制構(gòu)件類型的不同來選擇最為合適的工程結(jié)構(gòu)， 將其劃分到多個(gè)WBS 工作報(bào)告當(dāng)中，之后即可對(duì)進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行變質(zhì)。 將所建立的模型向Naviswork 導(dǎo)入， 之后運(yùn)用Revit來導(dǎo)入.vrt文件，如果是其他工具所建立的模型， 則可以將文件的擴(kuò)展名變?yōu)?ifc。 模型當(dāng)中的構(gòu)建集和WBS 工作報(bào)告需要保證一致， 來確保計(jì)算機(jī)設(shè)備構(gòu)件能夠和進(jìn)度計(jì)劃之間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)聯(lián)。 基于Naviswork 模擬功能的支持， 可以動(dòng)態(tài)模擬建筑工程的施工過程， 在模擬幾個(gè)初期的施工環(huán)節(jié)之后， 即可預(yù)測(cè)后續(xù)施工中是否存在其他問題， 一旦發(fā)現(xiàn)問題即可進(jìn)行改進(jìn)。 在施工當(dāng)中， 也需要及時(shí)完成數(shù)據(jù)收集， 例如進(jìn)度信息、 成本信息、 構(gòu)件供貨和市場(chǎng)行情等等， 將這些信息整理完畢之后一同上傳到云端， 即可形成一個(gè)內(nèi)容豐富的數(shù)據(jù)庫。 在現(xiàn)場(chǎng)還要配置專門的工作人員來在管理平臺(tái)上傳輸信息。

3.2 確定施工進(jìn)度合理性

從本質(zhì)上來看， 編制進(jìn)度計(jì)劃是一項(xiàng)長(zhǎng)期工作，需要在施工模擬的過程中反復(fù)檢查， 盡量發(fā)現(xiàn)所有問題， 并且結(jié)合實(shí)際情況來對(duì)進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。例如在BIM可視化功能的支持下， 工程管理人員可以對(duì)于施工過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)判， 確定施工流程的合理性， 以及確定各項(xiàng)工作環(huán)節(jié)能否達(dá)到預(yù)期要求等等。 每次模擬的實(shí)質(zhì)都是對(duì)于進(jìn)度計(jì)劃的檢查， 如果發(fā)現(xiàn)進(jìn)度目標(biāo)不合理則要立即進(jìn)行修正。 同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)進(jìn)度數(shù)據(jù)和模型之間的同步性，工程管理人員則可以同時(shí)調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃、 建筑三維模型， 在修改三維模型的過程中， 進(jìn)度計(jì)劃也會(huì)發(fā)生改變， 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于進(jìn)度的動(dòng)態(tài)化調(diào)整。

3.3 生產(chǎn)構(gòu)件

在前文分析中已經(jīng)提到， 裝配式建筑的構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量會(huì)直接對(duì)于預(yù)制裝配環(huán)節(jié)的效率產(chǎn)生影響，如果能夠?qū)IM技術(shù)應(yīng)用于構(gòu)件設(shè)計(jì)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)，則可以有效地提高構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 從本質(zhì)上來看， 裝配式建筑是將建筑行業(yè)和工業(yè)相結(jié)合的產(chǎn)物， 而預(yù)制構(gòu)件也有著標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)勢(shì)， 其中很多構(gòu)件需求量較大， 這也為標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)提供了足夠的條件， 例如預(yù)制梁、 外墻。、 樓梯和空調(diào)板等等。而設(shè)計(jì)單位可以直接在BIM 管理云平臺(tái)當(dāng)中上傳BIM模型， 為生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)工作提供可靠的依據(jù)，生產(chǎn)廠家會(huì)結(jié)合平臺(tái)當(dāng)中所匯總的三維建筑模型和生產(chǎn)條件來對(duì)磨具進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整， 進(jìn)而再進(jìn)行施工。 舉例來說， 在Revit模型上就可以獲取墻體結(jié)構(gòu)的類型和厚度， 而生產(chǎn)廠家就可以根據(jù)這些信息來完成構(gòu)件的生產(chǎn)， 除此之外還要注意預(yù)留預(yù)埋方面的問題。

對(duì)于預(yù)留預(yù)埋的問題， 如果排水管道和天然氣管道預(yù)埋深度不足， 或者位置不當(dāng)， 都會(huì)對(duì)施工造成不便， 很多墻體的表面還設(shè)有裝修面層， 因而這就需要構(gòu)件生產(chǎn)廠商在生產(chǎn)的過程中對(duì)于裝修面層的材料信息有詳細(xì)的了解。 在生產(chǎn)準(zhǔn)備的過程中，生產(chǎn)廠商可以掌握構(gòu)件模型信息， 來獲取對(duì)應(yīng)的材料模具， 形成一套完善而合理的生產(chǎn)計(jì)劃。 生產(chǎn)的過程中， 設(shè)計(jì)單位也可以在模型中導(dǎo)入調(diào)整完畢的構(gòu)件信息， 之后自動(dòng)轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)設(shè)備可識(shí)別的樣式，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。 經(jīng)由準(zhǔn)確的構(gòu)件信息來指導(dǎo)生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)， 來讓構(gòu)件生產(chǎn)的精度和質(zhì)量得到保證， 避免構(gòu)件加工不合格、 孔位偏差所造成的一系列問題， 這樣就可以保證后續(xù)施工能夠按照預(yù)定計(jì)劃實(shí)施。 在質(zhì)檢工作當(dāng)中， 如果發(fā)現(xiàn)構(gòu)件質(zhì)量問題，如墻體裂縫， 也可以直接在BIM管理平臺(tái)上輸入問題， 讓管理人員能夠及時(shí)查看， 并提出相應(yīng)的方案，后續(xù)構(gòu)件入庫也可以執(zhí)行該步驟， 運(yùn)用BIM平臺(tái)來共享構(gòu)件信息。

3.4 BIM在現(xiàn)場(chǎng)裝配式施工的應(yīng)用

裝配式建筑工程施工的主要步驟就是構(gòu)件吊裝，而BIM擁有模擬施工功能， 可以將施工全過程以直觀的方式展現(xiàn)在人們面前， 管理人員也可以在這個(gè)過程中對(duì)各個(gè)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查， 確保其合理性。在施工過程當(dāng)中， 動(dòng)態(tài)模擬環(huán)節(jié)是進(jìn)度控制的重要手段， 這也是傳統(tǒng)工程管理模式中無法實(shí)現(xiàn)的功能。在施工模擬的過程中， 管理人員可以對(duì)于各個(gè)環(huán)節(jié)施工情況、 不同工序之間的銜接關(guān)系進(jìn)行了解， 在吊裝模擬當(dāng)中來確定最為合適的施工順序， 之后再生成模擬動(dòng)畫， 向現(xiàn)場(chǎng)施工人員闡述施工計(jì)劃。 這樣就可以有效地降低理解成本， 提高施工效率。

4 案例分析

本項(xiàng)目為某裝配建筑工程， 用途為居民住宅樓，工程建筑面積為180000m2， 如表1 所示， 為項(xiàng)目的基本信息。

在項(xiàng)目模型建立的過程中， 首先由BIM建模人員研讀設(shè)計(jì)院提供的二維CAD圖紙， 總結(jié)樓層整體設(shè)計(jì)、 各樓層平面設(shè)計(jì)和剖面設(shè)計(jì)的要點(diǎn)， 并且整合預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)圖、 材料明細(xì)表等信息， 最終建立三維模型。 之后使用Autodesk 軟件中的Revit來完成建模， 而在施工計(jì)劃的編訂上則采用Project完成，在完成上述工序之后使用Navisworks來模擬施工進(jìn)度。 為進(jìn)度計(jì)劃， 該進(jìn)度計(jì)劃為安慰你找構(gòu)件類型分解項(xiàng)目之后， 再使用Project而得來的[4]。

之后在Naviswork 當(dāng)中導(dǎo)入初步審核進(jìn)度計(jì)劃和所建立的三維模型， 將這些信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)。 之后再將其他施工任務(wù)的相關(guān)信息融入到模型當(dāng)中， 這樣即可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)模擬。 如圖2 所示， 為施工進(jìn)度模擬示意圖。

圖2 項(xiàng)目施工進(jìn)度過程模擬

在實(shí)際施工的過程中， 由于施工數(shù)據(jù)處于動(dòng)態(tài)變化當(dāng)中， 而信息交互也是實(shí)時(shí)完成的， 因而這就需要現(xiàn)場(chǎng)工作人員能夠?qū)⒏鱾€(gè)環(huán)節(jié)的工作盡量完善起來， 在自己的職責(zé)范圍內(nèi)， 將信息導(dǎo)入到BIM系統(tǒng)當(dāng)中， 這樣就可以為后續(xù)施工進(jìn)度規(guī)劃提供可靠的支持。 在進(jìn)度控制的過程中， 應(yīng)用BIM模型可以在可視化功能的支持下， 對(duì)施工過程不同環(huán)節(jié)的施工需求來有針對(duì)性地提供支持， 并且確定施工的過程中是否存在偏差、 不合格的問題， 如果存在， 則需要分析原因， 并積極改正[5]。 運(yùn)用BIM平臺(tái)， 可以通過所收集到的數(shù)據(jù)信息來判斷工程施工的實(shí)際情況， 進(jìn)而確定各個(gè)環(huán)節(jié)施工順序的合理性， 保證工序之間可以順利銜接， 并且在進(jìn)度控制方法和施工計(jì)劃方面提出可參考的意見。 運(yùn)用可視化的施工過程分析技術(shù)， 可以實(shí)現(xiàn)輸入偏差分析， 進(jìn)而調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃控制方法。 和傳統(tǒng)的工程管理模式相比，BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)非常明顯， 不僅有可視性， 同時(shí)交互性較強(qiáng)， 在多個(gè)方面都存在顯著優(yōu)勢(shì)。 尤其是土建、機(jī)電施工， BIM的應(yīng)用可以避免交叉碰撞， 確保工程施工的有序開展， 從而有效地落實(shí)了施工進(jìn)度[6]。

5 結(jié)語

綜上所述， BIM技術(shù)的正確應(yīng)用一方面可以加速裝配式建筑施工的全面發(fā)展， 另一方面也能夠保證裝配式建筑的質(zhì)量， 從工程整體入手管理整個(gè)工程項(xiàng)目的進(jìn)行， 合理規(guī)劃項(xiàng)目進(jìn)度以及資金投入，BIM技術(shù)還能夠在建筑之初和過程中控制成本， 降低材料的浪費(fèi)， 這項(xiàng)技術(shù)也為裝配管理打開全新的管理模式和管理思維， 加速了建筑領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)程。