BIM技術(shù)在裝配式建筑施工技術(shù)管理中的應(yīng)用研究

余平　黃軒安

［摘 要］建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)作為建筑行業(yè)重要的信息化建設(shè)與管理工具，在建筑工程建設(shè)與運(yùn)營(yíng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。裝配式建筑施工技術(shù)管理具有技術(shù)復(fù)雜、技術(shù)方案編制難度大、技術(shù)質(zhì)量控制影響因素多、施工控制風(fēng)險(xiǎn)多，以及需要技術(shù)約束與施工執(zhí)行間高質(zhì)量的溝通交流等特點(diǎn)。文章從裝配式建筑施工技術(shù)管理特點(diǎn)出發(fā)，探討B(tài)IM技術(shù)在裝配式建筑施工技術(shù)管理中應(yīng)用的重要性，以及應(yīng)用注意事項(xiàng)。BIM技術(shù)在提升裝配式建筑施工技術(shù)方案編制的科學(xué)性與合理性，提高施工技術(shù)過(guò)程控制的便利性，以及確保施工技術(shù)與施工執(zhí)行間的高效溝通等方面具有重要作用，但也需要工程建設(shè)單位基于施工技術(shù)管理特點(diǎn)，合理應(yīng)用BIM技術(shù)，同時(shí)增強(qiáng)施工技術(shù)管理人員對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用能力。

［關(guān)鍵詞］BIM技術(shù)；裝配式建筑；施工技術(shù)管理

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2024.02.038

［中圖分類號(hào)］TU17；TU741［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號(hào)］1673-0194（2024）02-0117-03

0? ? ?引 言

BIM技術(shù)與裝配式建筑之間存在相輔相成、相互促進(jìn)和成就的關(guān)系。BIM技術(shù)具有可視化、協(xié)作協(xié)調(diào)性、仿真模擬性、優(yōu)化性、數(shù)字性、信息關(guān)聯(lián)性、數(shù)據(jù)交互性、可出圖性等特點(diǎn)［1］，為裝配式建筑的發(fā)展提供了更為高效的建設(shè)工具；同時(shí)，裝配式建筑的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化建設(shè)形式也為BIM技術(shù)在建筑勘察、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等全過(guò)程建設(shè)中的應(yīng)用提供了便利，更有利于BIM技術(shù)發(fā)揮特色優(yōu)勢(shì)。BIM技術(shù)在裝配式建筑施工設(shè)計(jì)方案評(píng)估、施工規(guī)劃、進(jìn)度管理、成本管控、質(zhì)量控制和施工問(wèn)題解決等方面具有重要意義［2］。BIM技術(shù)在提升裝配式建筑施工技術(shù)水平、施工效率，確保工程安全和質(zhì)量方面具有重要作用。

1? ? ?裝配式建筑施工技術(shù)管理的主要特點(diǎn)

1.1? ?施工技術(shù)復(fù)雜，技術(shù)方案編制難度大

裝配式建筑主要采用標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制件和現(xiàn)場(chǎng)裝配施工的模式進(jìn)行施工，裝配結(jié)構(gòu)協(xié)同建筑主體結(jié)構(gòu)要求與造型變化等特點(diǎn)而變化。裝配式建筑施工技術(shù)涉及構(gòu)件深化設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件預(yù)制，以及預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸、存放、吊裝、拼接等諸多內(nèi)容［3］。針對(duì)預(yù)制構(gòu)件種類多、數(shù)量多、體量差異大，以及吊裝工藝復(fù)雜、精度要求高、各專業(yè)協(xié)同施工等特點(diǎn)。技術(shù)方案編制過(guò)程中，對(duì)預(yù)制工藝技術(shù)、裝配吊裝工藝技術(shù)、拼接技術(shù)等要求高，面臨施工作業(yè)精準(zhǔn)性、安全性、可靠性等控制難題，技術(shù)方案編制難度大，需要更加系統(tǒng)而科學(xué)的技術(shù)可行性、可靠性分析工具。

1.2? ?技術(shù)質(zhì)量控制影響因素多，施工過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)多

施工技術(shù)方案質(zhì)量受到技術(shù)方案合理性、施工人員技術(shù)能力、施工工序、材料和設(shè)備的匹配能力等多因素影響。尤其是裝配式建筑施工活動(dòng)，對(duì)預(yù)制構(gòu)件制備、裝配、拼接的協(xié)同性要求極高。在裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件制備、裝配、拼接等全過(guò)程實(shí)施中，存在預(yù)制構(gòu)件制備工藝精度不夠、結(jié)構(gòu)拼裝精確度差、工序銜接不當(dāng)、吊裝安全保障不到位等導(dǎo)致的預(yù)制構(gòu)件損壞，以及施工安全風(fēng)險(xiǎn)大等諸多風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，需要在施工管理中加強(qiáng)對(duì)施工工藝技術(shù)的監(jiān)督和管理，以此及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，確保施工質(zhì)量和安全。

2? ? ?BIM技術(shù)概述

BIM是建筑信息模型的英文縮寫，是一種綜合計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、現(xiàn)代信息技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)等的多維建筑模型信息集成管理技術(shù)，具有高度可視化、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性、模擬性、可出圖性、協(xié)同性、參數(shù)化性等特性。BIM技術(shù)通過(guò)數(shù)字化、信息化手段，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物理特征和功能特性的數(shù)字化、信息化表達(dá)，實(shí)現(xiàn)建筑物物理建設(shè)運(yùn)營(yíng)與計(jì)算機(jī)鏡像之間高仿真模擬和協(xié)同關(guān)聯(lián)，以及建筑設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工、運(yùn)營(yíng)間的高效銜接與協(xié)同處理等。伴隨信息化、數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展及其在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用，BIM技術(shù)逐漸成為建筑行業(yè)信息化和數(shù)字化管理的重要技術(shù)手段和管理工具，在提升建筑工程建設(shè)質(zhì)量與效率，降低建設(shè)與運(yùn)營(yíng)成本等方面發(fā)揮著重要作用。

3? ? ?BIM技術(shù)在裝配式建筑施工技術(shù)管理中應(yīng)用的重要性

BIM技術(shù)與裝配式建筑圍繞裝配式建筑的高質(zhì)量建設(shè)要求而共同發(fā)展，存在相輔相成、相互促進(jìn)的關(guān)系。裝配式建筑施工技術(shù)管理面臨施工技術(shù)復(fù)雜、施工質(zhì)量控制協(xié)同性強(qiáng)、施工技術(shù)方案編制缺乏經(jīng)驗(yàn)，以及缺乏高質(zhì)量溝通等特點(diǎn)，加之BIM技術(shù)在項(xiàng)目協(xié)同管理、可視化表達(dá)、虛擬分析與優(yōu)化等方面具有技術(shù)突出能力，使得BIM技術(shù)在施工技術(shù)方案編制、技術(shù)質(zhì)量管控以及人員組織溝通等方面具有重要作用，在提升裝配式建筑施工技術(shù)管理能力、避免技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、確保施工質(zhì)量等方面具有重要意義。

3.1? ?提升施工技術(shù)方案編制的科學(xué)性與合理性，提高施工質(zhì)量

裝配式建筑施工技術(shù)管理中應(yīng)用BIM技術(shù)，以技術(shù)創(chuàng)新為引領(lǐng)，以包含計(jì)劃（Plan）、執(zhí)行（Do）、檢查（Check）與處理（Act）的PDCA循環(huán)模式作為裝配式建筑施工品質(zhì)管理方式，同時(shí)為確保裝配式建筑施工技術(shù)方案的可行性與可靠性，在方案編制前充分了解項(xiàng)目特點(diǎn)、周邊環(huán)境等信息，了解不同工種、不同階段、不同專業(yè)施工技術(shù)要點(diǎn)，以及施工人員的技術(shù)能力匹配情況等，通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行信息集成，對(duì)施工技術(shù)方案進(jìn)行詳盡、科學(xué)、合理的分析。

在裝配式建筑施工中，預(yù)制構(gòu)件拼接過(guò)程較傳統(tǒng)現(xiàn)澆施工工藝更加復(fù)雜，對(duì)拼裝的精度要求極高，容易出現(xiàn)拼裝誤差偏大的問(wèn)題。面對(duì)裝配式建筑復(fù)雜的施工技術(shù)特點(diǎn)和質(zhì)量控制的高協(xié)同性要求，利用BIM技術(shù)在施工場(chǎng)地策劃、預(yù)制構(gòu)件堆場(chǎng)布置、塔吊能力分析、施工工藝仿真、施工進(jìn)度模擬、預(yù)制構(gòu)件數(shù)字深化加工以及資源調(diào)配優(yōu)化等方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，全過(guò)程應(yīng)用BIM技術(shù)，并進(jìn)行全過(guò)程數(shù)據(jù)交互，在設(shè)計(jì)階段建立設(shè)計(jì)模型或建筑施工圖，建立統(tǒng)一的建筑實(shí)體模型，明確表達(dá)構(gòu)件屬性信息和構(gòu)件之間的空間邏輯和力學(xué)關(guān)系，以及關(guān)聯(lián)清晰的物料特點(diǎn)、工程量與造價(jià)信息等。在施工前，通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)預(yù)制構(gòu)件全過(guò)程施工工藝流程（如圖1所示）進(jìn)行施工工序、資源調(diào)配以及施工過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)等模擬仿真分析，預(yù)測(cè)施工過(guò)程中的關(guān)鍵路徑和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，優(yōu)化施工順序和資源分配。通過(guò)基于BIM技術(shù)的施工模擬，施工單位可以極大提升施工技術(shù)方案科學(xué)性與合理性，減少產(chǎn)生工藝技術(shù)偏差、吊裝施工安全風(fēng)險(xiǎn)、裝配精度不夠、管線沖突等問(wèn)題，確保施工技術(shù)安全可靠。

在施工工序優(yōu)化方面，基于施工的規(guī)范性、高效性、安全性、適用性以及優(yōu)化目標(biāo)，借助BIM技術(shù)的模擬和優(yōu)化算法，能分析工序間的時(shí)間沖突、資源需求、材料供給等影響因素，確定施工工序間的邏輯關(guān)系、約束條件和依賴關(guān)系，找到最優(yōu)的施工順序，并驗(yàn)證工序的可行性和有效性，進(jìn)而與施工計(jì)劃和資源調(diào)配相協(xié)調(diào)，并在施工過(guò)程中予以監(jiān)控，在發(fā)生問(wèn)題或變化時(shí)予以協(xié)同調(diào)整，確保施工過(guò)程與施工計(jì)劃相匹配。

在施工資源調(diào)配優(yōu)化方面，能夠借助BIM技術(shù)的模擬優(yōu)化算法，基于施工人員、設(shè)備、物料等資源數(shù)據(jù)，以及資源可用性和限制條件，從資源的時(shí)間和空間需求、資源間的依賴關(guān)系、資源的利用效率等方面，尋找最優(yōu)的資源配置方案，進(jìn)而根據(jù)施工計(jì)劃進(jìn)行監(jiān)控、管理，并對(duì)資源利用情況進(jìn)行評(píng)估。通過(guò)資源調(diào)配優(yōu)化，施工單位能夠合理配置和利用施工資源，在確保施工質(zhì)量的前提下，提高施工效率，降低施工成本。

在過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)控制方面，施工單位能夠基于施工順序、資源調(diào)配等，對(duì)包括各種不確定性、缺陷和沖突等在內(nèi)的施工風(fēng)險(xiǎn)要素與建筑信息模型進(jìn)行對(duì)比分析，根據(jù)分析結(jié)果形成風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估報(bào)告，并制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)防控策略與措施，通過(guò)調(diào)整施工順序、優(yōu)化資源調(diào)配、改進(jìn)施工技術(shù)等方式防控風(fēng)險(xiǎn)，并制定應(yīng)急預(yù)案。

3.2? ?便利施工技術(shù)的過(guò)程控制

施工過(guò)程的技術(shù)管理要求基于施工技術(shù)方案的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求，組織施工人員嚴(yán)格按照施工工藝流程、用料、設(shè)備操作等要求開展施工活動(dòng)。由于裝配式建筑的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，施工過(guò)程對(duì)預(yù)制構(gòu)件和裝配質(zhì)量的要求高，施工單位可利用BIM技術(shù)對(duì)施工技術(shù)方案進(jìn)行數(shù)字仿真和規(guī)范約束，輔以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑全生命周期數(shù)字化、信息化管理，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行全生命周期的唯一性編碼，以此實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的預(yù)制構(gòu)件加工、運(yùn)輸、堆放、安裝管理，實(shí)現(xiàn)施工的遠(yuǎn)程、動(dòng)態(tài)、可視化監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案在工程進(jìn)度、施工過(guò)程中的虛擬與物理施工建設(shè)間的協(xié)同監(jiān)測(cè)和管理，幫助施工管理人員建立規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)、可視化的施工技術(shù)控制模式，進(jìn)而帶動(dòng)項(xiàng)目資源與流程的協(xié)同跟進(jìn)，減少現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)監(jiān)督人員人為的監(jiān)管紕漏，提前發(fā)現(xiàn)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，減少施工技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)事件，確保工程項(xiàng)目施工質(zhì)量。

3.3? ?確保技術(shù)施工與施工執(zhí)行間的高效溝通

施工技術(shù)方案最終需要經(jīng)過(guò)相關(guān)施工人員對(duì)設(shè)備、物料、工藝工序等的協(xié)同操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，施工技術(shù)管理必須嚴(yán)肅對(duì)待技術(shù)人員的技能評(píng)估、組織安排、能力培訓(xùn)、技術(shù)交底等工作，使技術(shù)方案約束與施工執(zhí)行間建立良好的溝通渠道，確保技術(shù)方案被理解、執(zhí)行到位。施工技術(shù)管理人員基于BIM技術(shù)，能在圖紙輸出方面動(dòng)態(tài)、可視化地呈現(xiàn)效果，多維度輸出施工圖紙和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)資源等，可以為項(xiàng)目技術(shù)交底、施工過(guò)程技術(shù)問(wèn)題分析解決、階段性施工技術(shù)評(píng)估等提供支持，為技術(shù)指導(dǎo)與施工理解提供高效的溝通工具，確保技術(shù)施工與施工執(zhí)行間的高效溝通。利用基于BIM技術(shù)的系統(tǒng)化建筑施工平臺(tái)系統(tǒng)，建設(shè)參建單位可以更加便利地發(fā)現(xiàn)施工建設(shè)中的技術(shù)問(wèn)題，分析問(wèn)題背后的深層原因，以及從多元的角度尋找解決的方法，并進(jìn)行決策以及信息傳遞，從而極為快速、高效地處理施工中的各種技術(shù)問(wèn)題。

4? ? ?BIM技術(shù)在裝配式建筑施工技術(shù)管理中應(yīng)用的注意事項(xiàng)

加強(qiáng)工程技術(shù)管理，以確保施工過(guò)程中的技術(shù)質(zhì)量和施工效率，提高工程的質(zhì)量和安全性為目的，通過(guò)管理手段實(shí)現(xiàn)技術(shù)價(jià)值的最大化。技術(shù)管理的功能主要包括計(jì)劃和預(yù)測(cè)、決策、組織、激勵(lì)、領(lǐng)導(dǎo)以及控制等內(nèi)容［4］。作為工程項(xiàng)目管理的重要工具，BIM技術(shù)在裝配式建筑施工技術(shù)管理中的應(yīng)用，需要考慮技術(shù)的載體、應(yīng)用價(jià)值和具備掌握技術(shù)的人才。首先，需要選用與工程技術(shù)管理相匹配的軟硬件系統(tǒng)作為管理工具，包括能夠基于設(shè)計(jì)方案進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析、施工虛擬仿真、預(yù)制構(gòu)件加工等的應(yīng)用軟件。其次，由于所用軟件配置功能不同，配置成本也有較大差異，從簡(jiǎn)單的BIM結(jié)構(gòu)分析或深化設(shè)計(jì)軟件工具進(jìn)行技術(shù)方案分析，到建構(gòu)基于“BIM+物聯(lián)網(wǎng)”協(xié)同化技術(shù)管理系統(tǒng)或工程項(xiàng)目建設(shè)管理系統(tǒng)進(jìn)行分析，其成本差異很大，需要根據(jù)企業(yè)技術(shù)管理需要，以及技術(shù)投入創(chuàng)新價(jià)值分析等進(jìn)行綜合評(píng)估。最后，基于BIM技術(shù)的施工技術(shù)管理不但需要技術(shù)供應(yīng)商能夠基于技術(shù)管理工作實(shí)際開發(fā)初具專業(yè)性的應(yīng)用軟件工具，也需要施工技術(shù)管理人員具備足夠駕馭BIM技術(shù)相關(guān)應(yīng)用軟件的能力，能夠充分發(fā)揮BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提升施工過(guò)程中的技術(shù)質(zhì)量和施工效率，確保工程建設(shè)質(zhì)量［5-6］。

5? ? ?結(jié)束語(yǔ)

伴隨BIM技術(shù)的發(fā)展，其在建筑施工領(lǐng)域得到了綜合應(yīng)用。裝配式建筑施工技術(shù)管理從基于現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)問(wèn)題解決的管理模式，逐漸向基于BIM技術(shù)等的科學(xué)分析與合理規(guī)劃，以預(yù)防技術(shù)問(wèn)題發(fā)生的管理模式發(fā)展。裝配式建筑施工技術(shù)管理人員需要結(jié)合裝配式建筑施工技術(shù)管理特點(diǎn)，充分發(fā)揮BIM技術(shù)在技術(shù)方案可行性、可靠性評(píng)估，現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)監(jiān)督協(xié)調(diào)，以及技術(shù)資源應(yīng)用優(yōu)化等方面的重要作用。同時(shí)，裝配式建筑施工技術(shù)管理人員要基于技術(shù)的發(fā)展變化，不斷提升自己的專業(yè)技術(shù)能力和數(shù)字化工具運(yùn)用能力，以更高的技術(shù)管理能力提升技術(shù)質(zhì)量和施工效率，確保工程建設(shè)項(xiàng)目高質(zhì)量完成。

注：余平，通信作者。

主要參考文獻(xiàn)

［1］黃軒安，史月霞，陳可楠，等.基于BIM技術(shù)的裝配式建筑全過(guò)程信息化管理與數(shù)字化建造方法研究［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2022（1）：45-60.

［2］黃軒安，張群力，方波，等.BIM集成技術(shù)在2022年杭州亞運(yùn)會(huì)曲棍球場(chǎng)館數(shù)字化建造中的應(yīng)用［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2023（3）：91-97.

［3］鄭舒.裝配式建筑施工技術(shù)要點(diǎn)及質(zhì)量控制分析［J］.城市建設(shè)理論研究（電子版），2023（18）：175-177.

［4］毛明陽(yáng).建筑工程技術(shù)管理要點(diǎn)探究［J］.城市建設(shè)理論研究（電子版），2023（10）：13-15.

［5］黃梅玲.基于BIM技術(shù)的裝配式建筑施工技術(shù)研究［J］.四川建材，2017（10）：135，152.

［6］陳靜.基于BIM技術(shù)的裝配式建筑施工技術(shù)分析［J］.四川水泥，2020（11）：180-181.

［收稿日期］2023-06-24

［基金項(xiàng)目］2022年度浙江省建設(shè)科研項(xiàng)目“裝配式建筑預(yù)制混凝土構(gòu)件通用連接節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)研究”（2022K243）。