孟琳

(陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院,西安 710018)

0 引言

裝配式建筑是將施工所需的柱、梁、樓板、墻體、樓梯等建筑構(gòu)件預(yù)制好，在工地進(jìn)行拼裝完成的建筑構(gòu)造形式，其具有綠色環(huán)保、建造效率高及質(zhì)量好等優(yōu)勢性，與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑不同，裝配式建筑對(duì)設(shè)計(jì)單位、生產(chǎn)廠家、施工單位等參與方的協(xié)同性提出了更高的要求，且自身具有標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)，信息化技術(shù)已經(jīng)成為裝配式建筑發(fā)展的重要工具和手段。而BIM技術(shù)是在計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)CAD基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多維建筑模型信息集成管理技術(shù)，是推動(dòng)建造方式向三維數(shù)字化方向轉(zhuǎn)變、提升建筑產(chǎn)業(yè)信息化水平的關(guān)鍵支撐，且通過借鑒CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))的成功經(jīng)驗(yàn)，可實(shí)現(xiàn)裝配式建筑集成建造系統(tǒng)的構(gòu)建，針對(duì)此，本文將根據(jù)裝配建筑信息化工業(yè)化發(fā)展需求，引入BIM-CIMS裝配式建筑集成建造系統(tǒng)的概念，并根據(jù)其功能定位就其系統(tǒng)整體框架、各功能模塊及支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了細(xì)化分析，同時(shí)結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用，分析了建筑設(shè)計(jì)階段BIM-CIMS系統(tǒng)的具體應(yīng)用效果，驗(yàn)證了其可行性。

1 BIM-CICS系統(tǒng)的功能界定

裝配式建筑是通過預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工業(yè)化生產(chǎn)、組裝式施工而完成的一種新型建造模式，工業(yè)化、信息化及標(biāo)準(zhǔn)化是其基本特質(zhì)[1]，但因?yàn)榻ㄖ黧w及流程的復(fù)雜性，使得建造過程的協(xié)同及全生命周期管理成為了難題，而BIM技術(shù)具有信息集成和工作協(xié)同的優(yōu)勢，CIMS系統(tǒng)在制造業(yè)中的離散型生產(chǎn)方式和供應(yīng)鏈管理模式，與裝配式建筑的工業(yè)化建造存在共性，為此，本文融合兩者的優(yōu)勢，提出了基于BIM裝配式建筑集成建造系統(tǒng)概念，也即BIM-CICS系統(tǒng)(Computer Integrated Construction System，CICS)，其將市場分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)、存儲(chǔ)運(yùn)輸及施工裝配等集成為一體[2]，為裝配式建筑集成建造提供全過程管理支撐，功能定位如下分析：

(1)通過BIM和CICS系統(tǒng)的深度融合，來創(chuàng)新管理理念和技術(shù)手段，根據(jù)裝配式建筑生產(chǎn)流程，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)的數(shù)據(jù)處理和控制功能，對(duì)裝配式建筑建造過程的全生命周期信息進(jìn)行集成、優(yōu)化、存儲(chǔ)，從建筑設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件加工、裝配施工及運(yùn)營維護(hù)等全過程角度為各層次主體提供建筑信息管理服務(wù)，進(jìn)而創(chuàng)新裝配式建筑管理體制，提升建造效率、節(jié)約成本、提升經(jīng)濟(jì)效益。

(2)利用BIM模型在建筑信息集成、共享及傳遞中的優(yōu)勢性，以及CICS系統(tǒng)在構(gòu)件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工、存儲(chǔ)運(yùn)輸及現(xiàn)場裝配中的集成管理特性，構(gòu)建統(tǒng)一的協(xié)同工作平臺(tái)，解決各建造主體之間溝通不暢通的問題，使得裝配式建筑建造過程的信息流、物資流及人力資源流得到有效融合，為施工進(jìn)度及質(zhì)量的跟蹤和控制提供有效支撐。

2 系統(tǒng)的整體框架

BIM-CICS系統(tǒng)應(yīng)該在建筑企業(yè)管理體制框架內(nèi)，結(jié)合裝配式建筑生產(chǎn)流程和協(xié)同需求，并融合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)應(yīng)用性，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。裝配式建筑建造過程中，關(guān)鍵支撐是預(yù)制構(gòu)件的工業(yè)化生產(chǎn)， 為此，可將裝配式建筑生產(chǎn)流程分為構(gòu)件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸存儲(chǔ)及現(xiàn)場裝配等四個(gè)階段，而質(zhì)量控制作為建筑企業(yè)生存的根本，也應(yīng)該納入系統(tǒng)功能之中，而為了實(shí)現(xiàn)上述功能的集成，必須以數(shù)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為支撐環(huán)境，由此，BIM-CICS系統(tǒng)由主模塊及支撐模塊構(gòu)成，主模塊包含建筑設(shè)計(jì)系統(tǒng)、預(yù)制生產(chǎn)系統(tǒng)、質(zhì)量控制系統(tǒng)及物流保障系統(tǒng)，支撐模塊包含計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、工程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)的框架體系,如圖1所示。

圖1 BIM-CICS系統(tǒng)的整體框架

從圖1設(shè)計(jì)框架可知，裝配式建筑集成建造系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)、預(yù)制生產(chǎn)、質(zhì)量控制、物流倉儲(chǔ)等各個(gè)環(huán)節(jié)的支撐，基于BIM技術(shù)可將建筑全生命周期的機(jī)電、結(jié)構(gòu)、建筑、總圖等各個(gè)專業(yè)進(jìn)行集成，轉(zhuǎn)變了以往建筑設(shè)計(jì)中整體及構(gòu)件分開設(shè)計(jì)的理念[3]，以預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)與族庫的構(gòu)建為出發(fā)點(diǎn)，通過調(diào)用預(yù)制構(gòu)件庫中標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的預(yù)制構(gòu)件即可完成裝配式建筑信息模型的協(xié)同構(gòu)建，并可在三維環(huán)境下進(jìn)行預(yù)拼裝[4]，提前展示裝配式建筑設(shè)計(jì)效果，并進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化，確定最終的BIM建筑信息模型，減少了因“錯(cuò)、漏、碰、確”導(dǎo)致的設(shè)計(jì)變更，增強(qiáng)了各專業(yè)的協(xié)同性和設(shè)計(jì)效率；在預(yù)制生產(chǎn)系統(tǒng)模塊中，可從裝配式建筑BIM模型中直接調(diào)取預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)尺寸及規(guī)格，以此確定預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工序、材料選型、加工流程及生產(chǎn)計(jì)劃等內(nèi)容，完成4D生產(chǎn)過程管理模型的構(gòu)建；質(zhì)量控制系統(tǒng)根據(jù)裝配式建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及建造要求，對(duì)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)全過程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和有限元分析，以檢查是否存在偷空減料、工藝偏差及質(zhì)量隱患；物流保障系統(tǒng)通過在預(yù)制構(gòu)件安裝的RFID芯片，可實(shí)時(shí)查詢和追溯物流配送和驗(yàn)收等信息，減少驗(yàn)收數(shù)量、構(gòu)件存放位置、進(jìn)場記錄及裝配需求等偏差問題，確保預(yù)制構(gòu)件按質(zhì)按量機(jī)床，滿足裝配式建筑建造需求，提升裝配效率。

BIM-CICS系統(tǒng)框架下，裝配式建筑的建造流程將發(fā)生變革，轉(zhuǎn)變后的流程,如圖2所示。

3 系統(tǒng)各模塊構(gòu)成

3.1 主模塊

3.1.1 建筑設(shè)計(jì)系統(tǒng)

建筑設(shè)計(jì)系統(tǒng)以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，采用基于BIM族庫的標(biāo)準(zhǔn)化和模數(shù)化設(shè)計(jì)[5]，以三維數(shù)字技術(shù)為表達(dá)方式，將建筑項(xiàng)目功能特性和設(shè)施實(shí)體以數(shù)字化呈現(xiàn)，通過Revit軟件建立BIM模型，以實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)系統(tǒng)的構(gòu)建，系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)、機(jī)電、土建、設(shè)備等各專業(yè)可根據(jù)統(tǒng)一的基點(diǎn)、軸網(wǎng)、坐標(biāo)系、命名規(guī)則、深度和時(shí)間節(jié)點(diǎn)在平臺(tái)化的BIM設(shè)計(jì)軟件中搭建模型，可從建筑標(biāo)準(zhǔn)化、各類構(gòu)件族庫及部品件庫中選取相互匹配的構(gòu)建及部品件來組建模型，以提高建筑設(shè)計(jì)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化程度和效率，BIM模型的數(shù)據(jù)交換通過IFC標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)，IFC標(biāo)準(zhǔn)集成了裝配式建筑的生命周期、資料分類、成本資料、圖檔模型等各類信息，是目前對(duì)建筑物信息描述最全面、最詳細(xì)的規(guī)范，可用于支撐建筑設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等各類特定軟件的協(xié)同工作，且在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支撐下，各專業(yè)根據(jù)權(quán)限和標(biāo)準(zhǔn)，可進(jìn)行協(xié)同、并行及異地設(shè)計(jì)等。

圖2 BIM-CICS系統(tǒng)框架下裝配式建筑的建造流程

建筑設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要是對(duì)裝配式構(gòu)件進(jìn)行分類、編碼，輸入及定義構(gòu)件信息，構(gòu)件編碼與構(gòu)件存在映射關(guān)系，也即編碼與構(gòu)件為一一對(duì)應(yīng)關(guān)系[6]。本文以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，采用基于BIM族庫的標(biāo)準(zhǔn)化和模數(shù)化設(shè)計(jì)，以三維數(shù)字技術(shù)為表達(dá)方式，將建筑項(xiàng)目功能特性和設(shè)施實(shí)體以數(shù)字化呈現(xiàn)，通過Revit軟件建立BIM模型，以建立建筑設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其主要集成了梁、樓板、墻體、樓梯等構(gòu)件，可基于設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行梁族、板族、柱族、預(yù)留件族、附加構(gòu)件族等裝配式構(gòu)件族庫的開發(fā)，該族庫包含各類構(gòu)件節(jié)點(diǎn)族，點(diǎn)擊相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)處便會(huì)出現(xiàn)屬性信息對(duì)話框，對(duì)話框中包含構(gòu)件名稱、材料、坐標(biāo)系、幾何信息、工藝等參數(shù)，可根據(jù)裝配式建筑的實(shí)際需求調(diào)整相應(yīng)參數(shù)數(shù)據(jù)，則構(gòu)件族會(huì)依據(jù)參數(shù)變化自動(dòng)更新，形成新的BIM模型以指導(dǎo)設(shè)計(jì)圖紙修訂和工藝規(guī)劃。

3.1.2 預(yù)制生產(chǎn)系統(tǒng)

預(yù)制生產(chǎn)系統(tǒng)是對(duì)構(gòu)件生產(chǎn)全生命周期的管理，主要是對(duì)裝配式構(gòu)件進(jìn)行分類、編碼，輸入及定義構(gòu)件信息，構(gòu)件編碼與構(gòu)件存在映射關(guān)系，可基于設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行梁族、板族、柱族、預(yù)留件族、附加構(gòu)件族等裝配式構(gòu)件族庫的開發(fā)[7]，該族庫包含各類構(gòu)件節(jié)點(diǎn)族，點(diǎn)擊相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)處便會(huì)出現(xiàn)屬性信息對(duì)話框，對(duì)話框中包含構(gòu)件名稱、材料、坐標(biāo)系、幾何信息、工藝等參數(shù)，可根據(jù)裝配式建筑的實(shí)際需求調(diào)整相應(yīng)參數(shù)數(shù)據(jù)，則構(gòu)件族會(huì)依據(jù)參數(shù)變化自動(dòng)更新。從構(gòu)件庫中提取構(gòu)件的三維幾何、物理及屬性信息，結(jié)合裝配建造需求，制定構(gòu)件生產(chǎn)計(jì)劃，并據(jù)此定義與生產(chǎn)過程和時(shí)間相關(guān)的生產(chǎn)信息，如生產(chǎn)工序、設(shè)備、材料、生產(chǎn)進(jìn)度等，構(gòu)建3D生產(chǎn)過程模型，同時(shí)，依據(jù)擬定好的生產(chǎn)計(jì)劃對(duì)3D 模型進(jìn)行生產(chǎn)階段劃分，編制相應(yīng)的擴(kuò)展數(shù)據(jù)接口，將3D模型中各生產(chǎn)階段附著于相應(yīng)的進(jìn)度計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)以生產(chǎn)進(jìn)度為基礎(chǔ)的4D信息模型創(chuàng)建，最后，將涵蓋構(gòu)件三維幾何信息、材料信息、工藝、生產(chǎn)進(jìn)度信息的4D信息模型用于預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)管理。

3.1.3 質(zhì)量控制系統(tǒng)

預(yù)制構(gòu)件工業(yè)化生產(chǎn)中的材料性能、加工方法、工藝流程及生產(chǎn)進(jìn)度均影響著施工質(zhì)量，是導(dǎo)致構(gòu)件生產(chǎn)與設(shè)計(jì)偏差的主要原因，為了滿足建筑構(gòu)件全過程生產(chǎn)控制的需求，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)量化、質(zhì)量分析、質(zhì)量評(píng)定等功能，本文將融合BIM技術(shù)、仿真分析技術(shù)、檢測與數(shù)據(jù)分析技術(shù)，在4D生產(chǎn)過程管理模型的基礎(chǔ)上，利用ANSYS平臺(tái)進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)全過程的仿真分析[8]，尤其對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的生產(chǎn)過程進(jìn)行多視點(diǎn)的動(dòng)態(tài)模擬，并結(jié)合有限元仿真分析數(shù)據(jù)與實(shí)際采集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，制定各生產(chǎn)階段的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)，提出質(zhì)量評(píng)定的量化標(biāo)準(zhǔn)，并據(jù)此對(duì)構(gòu)件生產(chǎn)過程進(jìn)行管控，確保構(gòu)件產(chǎn)品符合交付標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.4 物流保障系統(tǒng)

物流保障系統(tǒng)是預(yù)制構(gòu)件存儲(chǔ)、運(yùn)輸、到場信息進(jìn)行跟蹤管理，其與工程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)相連接，將RFID芯片植入預(yù)制構(gòu)件之中，使得構(gòu)件的信息編碼集成于標(biāo)簽之上，為讀取和查詢編碼映射的屬性信息提供支撐，在運(yùn)輸工具上植入RFID芯片，以便計(jì)算合理運(yùn)輸半徑，控制運(yùn)輸成本、加快構(gòu)件到場速度，同時(shí)，構(gòu)件的到場和裝配使用信息也應(yīng)該錄入RFID之中，以供信息查詢。利用射頻掃描儀器識(shí)別構(gòu)件電子標(biāo)簽，根據(jù)RFID反饋的信息，提取構(gòu)件存儲(chǔ)、運(yùn)輸、進(jìn)場及使用情況，精準(zhǔn)預(yù)測構(gòu)件是否能夠滿足裝配需求，如若存在偏差，則根據(jù)裝配式建筑施工進(jìn)度進(jìn)行適時(shí)調(diào)整，以規(guī)避出現(xiàn)窩工或構(gòu)件堆積的問題，減少二次搬運(yùn)，避免人力、物力、資金的浪費(fèi)，控制建造成本。

3.2 支撐模塊

3.2.1 工程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

工程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是支撐BIM-CICS主模塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理及控制的關(guān)鍵，根據(jù)BIM標(biāo)準(zhǔn)對(duì)構(gòu)件信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管理和分類編碼，確保信息的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，以實(shí)現(xiàn)信息存儲(chǔ)、調(diào)用和共享功能，預(yù)制生產(chǎn)過程中利用讀寫設(shè)備將構(gòu)件的數(shù)量、尺寸、擬裝配建筑項(xiàng)目、作業(yè)狀態(tài)等信息寫入到RFID芯片之中，根據(jù)工程合同編碼規(guī)則及標(biāo)準(zhǔn)編碼方法，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行編碼,如圖3所示。

圖3 預(yù)制構(gòu)件編碼格式

K1-3:預(yù)制構(gòu)件擬裝配的項(xiàng)目名稱，以英文字母標(biāo)記，項(xiàng)目名稱不足3個(gè)字母的，在前面補(bǔ)零，如奧運(yùn)項(xiàng)目以0AY表示[9]；

K4-5:單位工程編碼，以1-99數(shù)字進(jìn)行編碼，如奧運(yùn)村第9號(hào)樓，以09表示；

K6:地上或地下工程，分別以0、1標(biāo)記；

K7-8:樓層號(hào)；地上10層以010表示；

K9：構(gòu)件類型，以英文首寫字母標(biāo)記，如柱(Cloumn)-C ；

K10-12:數(shù)量編碼；

K13-14:作業(yè)狀態(tài)，其隨著RFID采集信息的狀態(tài)進(jìn)行更新，如，倉儲(chǔ)階段-CC，安裝階段-AZ；

K15-17: 擴(kuò)充區(qū)。

在編碼的基礎(chǔ)上，對(duì)主模塊各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行輕量化后存儲(chǔ)至MySQL 數(shù)據(jù)庫，采用PHP進(jìn)行PC及手機(jī)端的交互界面開發(fā)，并依據(jù)權(quán)限需求，提供API數(shù)據(jù)接口，建筑設(shè)計(jì)系統(tǒng)、質(zhì)量控制系統(tǒng)等均可直接接入數(shù)據(jù)庫之中，文本數(shù)據(jù)以Web網(wǎng)頁端表示，文本、圖表、平面簡圖等內(nèi)容可以Javascript 相關(guān)庫進(jìn)行可視化，并支持跨終端瀏覽，各類電腦、移動(dòng)終端均瀏覽相關(guān)數(shù)據(jù)。

3.2.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)該為BIM-CICS系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)通訊支撐，支持云端數(shù)據(jù)服務(wù)、資源共享、協(xié)同工作、應(yīng)用程序接口、分層遞階及實(shí)時(shí)控制等操作，以滿足裝配式建筑全生命周期各參與主體的不同需求，為此，該系統(tǒng)必須基于開放的網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境，采用國際標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議作為通信支撐，采用ADO方式訪問數(shù)據(jù)庫，以有線和無線傳送作為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳送的物理媒介，以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)、存儲(chǔ)運(yùn)輸及裝配施工全產(chǎn)業(yè)鏈的順暢對(duì)接，提升裝配式建筑的建造效率。

4 BIM-CICS系統(tǒng)的應(yīng)用

4.1 應(yīng)用流程分析

BIM-CICS系統(tǒng)主要功能是實(shí)現(xiàn)裝配式建筑設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)、倉儲(chǔ)運(yùn)輸及現(xiàn)場裝配的集成化和模塊化管理，為驗(yàn)證該系統(tǒng)的應(yīng)用效能，本文以北京某預(yù)制裝配式住宅為例，以BIM-CICS系統(tǒng)在裝配式建筑設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用為研究重點(diǎn)，以集成化的管理模式，基于BIM建筑信息模型，對(duì)構(gòu)件協(xié)同設(shè)計(jì)、碰撞檢測及深化設(shè)計(jì)圖紙生成等進(jìn)行全過程的統(tǒng)一化管理，根據(jù)應(yīng)用需求制定的流程,如圖4所示。

圖4 BIM-CICS系統(tǒng)在裝配式建筑設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用流程

(1)在初步設(shè)計(jì)階段，各專業(yè)設(shè)計(jì)人員可對(duì)裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件的三維幾何、材料屬性、工藝要求、空間定位及時(shí)間屬性等進(jìn)行定義，采用BIM技術(shù)建立預(yù)制構(gòu)件庫，并通過調(diào)取預(yù)制構(gòu)件庫的信息，完成協(xié)同設(shè)計(jì)，構(gòu)建基于BIM的建筑信息模型；

(2)碰撞檢測，各專業(yè)設(shè)計(jì)人員根據(jù)預(yù)制構(gòu)件對(duì)應(yīng)的族類型，采用Revit軟件根據(jù)對(duì)應(yīng)位置將構(gòu)件族、埋件族及鋼筋族載入，形成嵌套族[10]，以更好的進(jìn)行碰撞檢測；

(3)深化設(shè)計(jì)階段，構(gòu)件設(shè)計(jì)人員將BIM建筑信息模型中的預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)信息與生產(chǎn)廠家共享，根據(jù)加工設(shè)備及模具型號(hào)，合理調(diào)整和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，生成深化設(shè)計(jì)圖紙，并在相應(yīng)的構(gòu)建族中進(jìn)行參數(shù)的修改，BIM建筑信息模型將隨之更改。

4.2 應(yīng)用過程的實(shí)現(xiàn)

(1)協(xié)同設(shè)計(jì)

首先，參與裝配式建筑設(shè)計(jì)的各專業(yè)人員采用 Autodesk Revit系列軟件創(chuàng)建建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、給排水等BIM可視化模型，依托于Autodesk Revit系列軟件的協(xié)同工作環(huán)境可完成BIM模型的高效建模，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑各專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)，如圖5所示。

圖5 基于BIM模型的協(xié)同設(shè)計(jì)

同時(shí)，借助BIMN-CICS系統(tǒng)的工程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，可從中提取和挖掘裝配式建筑建造信息，在BIM模型中自動(dòng)生成3D動(dòng)態(tài)圖、大樣圖等相關(guān)信息，以精準(zhǔn)預(yù)測裝配式建筑項(xiàng)目的預(yù)制構(gòu)件數(shù)量、生產(chǎn)工藝需求、建造成本等內(nèi)容，生成管理數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表，為裝配式建筑建造過程全生命周期管理提供支撐。

(2)碰撞檢測

預(yù)制構(gòu)件相互之間的碰撞檢測是關(guān)鍵，精度要求較高，通過對(duì)Revit軟件的二次開發(fā)，形成碰撞管理器插件植入BIM-CICS系統(tǒng)之中，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)智能碰撞檢測功能的開發(fā)，負(fù)責(zé)檢測對(duì)梁、板、柱等結(jié)構(gòu)的碰撞點(diǎn)，根據(jù)出具的碰撞檢測報(bào)告及碰撞點(diǎn)顯示功能，能夠迅速確定構(gòu)件間的空間關(guān)系，點(diǎn)擊碰撞點(diǎn)顯示按鈕，系統(tǒng)將會(huì)對(duì)碰撞點(diǎn)位置進(jìn)行局部放大，以便各專業(yè)人員根據(jù)碰撞點(diǎn)對(duì)BIM模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用系統(tǒng)的碰撞檢測功能，對(duì)北京某預(yù)制裝配式住宅進(jìn)行碰撞檢測的結(jié)果,如圖6所示。

(a)碰撞點(diǎn)1

(b)碰撞點(diǎn)2

基于碰撞點(diǎn)檢測結(jié)果，可進(jìn)行BIM信息模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)，碰撞點(diǎn)解決方案有兩種：

(1)直接修改碰撞點(diǎn)處的構(gòu)件參數(shù)，該種方法直接、針對(duì)性強(qiáng)、效率高，但是不適用于碰撞點(diǎn)較多的情況。

(2)返回復(fù)雜構(gòu)件BIM族庫菜單中修改相應(yīng)構(gòu)件的參數(shù)，只要對(duì)一種構(gòu)建族進(jìn)行修改，則整個(gè)BIM模型中基于該構(gòu)件族的所有構(gòu)件均將自動(dòng)更新。

可見，第二種方法更為適用于裝配式建筑，而后，再次啟動(dòng)碰撞檢測功能，得出的碰撞檢測報(bào)告中提示碰撞點(diǎn)為0時(shí)，即表示碰撞沖突解決[11]，可據(jù)此調(diào)整相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案，獲得優(yōu)化后的信息模型文件，此時(shí)，利用BIM模型可自動(dòng)生成各平、立、剖面圖以及構(gòu)件深化詳圖，自動(dòng)生成的圖紙與模型存在動(dòng)態(tài)鏈接，若根據(jù)碰撞檢測結(jié)果修改了模型數(shù)據(jù)，則與其關(guān)聯(lián)的所有設(shè)計(jì)圖紙將自動(dòng)更新，節(jié)省了手動(dòng)修訂設(shè)計(jì)圖紙的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了建筑設(shè)計(jì)的智能化發(fā)展。

5 總結(jié)

裝配式建筑的發(fā)展和BIM技術(shù)的深化應(yīng)用，將推進(jìn)建筑技術(shù)及建造流程的全面革新，并趨向信息化、工業(yè)化及標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展，而計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS在供應(yīng)鏈集成管理、工業(yè)化生產(chǎn)方式上與裝配式建筑存在諸多共性，將其引入集成建造系統(tǒng)之中具有可行性，而本文以BIM技術(shù)集成信息及工作協(xié)同為基礎(chǔ)，利用CIMS系統(tǒng)在集成管理中的優(yōu)勢性，構(gòu)建了裝配式建筑集成建造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了構(gòu)建設(shè)計(jì)、預(yù)制生產(chǎn)、存儲(chǔ)運(yùn)輸及現(xiàn)場裝配的協(xié)同管理，為裝配式建筑信息化和工業(yè)化生產(chǎn)提供有效支撐，且經(jīng)工程實(shí)例證明BIM-CIMS系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。