杨嘉睿,阮若琳

(集美大学诚毅学院，福建 厦门 361000)

0 引言

建筑业作为我国国民经济的支柱性产业，在我国的经济发展中扮演重要角色。但同时，建筑业的能源消耗约占全部能源消耗的1/4，居各行业之首。目前传统现浇施工方式仍存在生产效率低下、建设周期长、资源浪费较严重、环境影响大等问题，已经很难满足建筑业可持续发展的要求，建筑业转型升级和实现绿色环保的诉求迫在眉睫。2017年3月，住建部印发《“十三五”装配式建筑行动方案》，要求各省市、自治区有关单位全面推进装配式建筑发展。发文中明确提出截止2020年，全国装配式建筑占新建建筑的比例要达到15%以上。装配式建筑以其生产效率高、建设周期短、建筑质量高、绿色环保的优点得到了各地政府部门的认可。目前，全国已经有多个省市出台了关于装配式建筑及建筑产业化发展的指导意见，并制定一系列相关配套措施和优惠政策，其中北京、杭州、广州、厦门等地更是对建筑产业化发展提出了明确目标。发展装配式建筑，推动绿色施工，是实现建筑产业可持续发展的重要途径。

1 装配式建筑、BIM与绿色施工

1.1 装配式建筑

装配式建筑指的是建筑构配件通过加工厂预先加工生产，运输到施工现场，在施工现场完成吊装装配而形成的建筑[1]。从整体上来说，装配式建筑的施工大致可以划分为三个过程：第一个过程是加工生产预制构配件，预制构件厂按照设计单位提供的设计图纸和标准化的构件要求来生产建筑所需的各类预制构件；第二个过程是预制构件的运输，将构件从预制构件厂运输到工程项目施工现场；第三个过程是施工现场预制构件的安装和装配，根据现场施工进度计划和施工安排来进行预制构件的吊装与组装。

1.2 BIM技术

BIM(Building Information Model)技术，即建筑信息模型，是通过信息化技术及三维可视化的效果展示建筑实体，模拟建筑工程实施情况，建立建筑工程完整的信息资源库的技术平台[2]。建立建筑信息模型，可将建筑以三维立体的结构呈现出来。通过BIM技术，可以将工程施工过程中的工程材料、施工进度、成本信息等融入三维立体结构的建筑模型中，从而更好地实现建筑绿色施工的管理目的。

1.3 绿色施工

绿色施工指的是在遵循绿色理念的前提下，在施工过程中，采用绿色施工技术，最大限度地实现四节一环保，即：节能、节点、节水、节材、保护环境和减少污染，推进建筑施工可持续发展。此外，绿色施工也可以理解为在施工过程中，合理应用整体化的思维方式，选择具有针对性的方法措施，推动绿色施工组织设计的科学合理化、促进施工管理模式的高效性，使绿色施工能够实现预期的目标，为建设项目带来经济价值与环境效益的提升[3]。

2 装配式建筑、BIM技术与绿色施工的关系

装配式建筑、BIM与绿色施工三者相辅相成，紧密相连[4]，三者关系图1所示。第一，装配式建筑与 BIM 技术有很多相通之处，将两者结合起来能够互相促进，给彼此带来较大提升。在 BIM 技术下，三维可视化被用于预制构件的设计。拆分模型能够提取出基本的构件，构件的标准规格尺寸、所用材料等信息也能在BIM模型中体现，可以用来建立并实现基于BIM的预制构件库。第二，建筑工业化与绿色建筑之间是相互影响、相互推动的。绿色施工的理念于施工方法应该在预制装配式建筑的设计施工中得到落实，这也是完成绿色建筑过程中尤为重要的一个环节。建筑工业化的发展实际上将建筑生产从传统现浇的方式转变为现在组装的方式，因此整个施工过程中避免能施工现场环境的污染以及能源资源的浪费，真正落实到绿色施工。第三，BIM 技术作为一种强大的建筑设计、施工预模拟的信息化技术，对绿色施工的落地提供强大的助力。BIM 技术应用于装配式建筑的绿色施工，可以通过BIM5D实现施工现场场布模拟和施工过程模拟，对施工进度控制、成本节约、质量管理等方面提供有力支持。

3 基于BIM的装配式建筑绿色施工管理应用

3.1 场布管理

利用现场虚拟施工和场布模拟，可以对施工现场平面进行科学合理的区域划分和安排，解决施工区域可能出现的重叠碰撞或浪费场地等问题，实现施工现场土地资源的有效利用。通过BIM技术，可以实现施工现场中原有建筑、拟建建筑、材料堆场、加工场地、生活办公区域等的预先进行模拟布置，优化场内交通路线，减少施工现场的二次搬运，不仅对场地有限的建筑工程施工有很大的帮助，也对指导优化实际施工过程具有重要意义[5]。

3.2 进度管理

应用 BIM 技术对施工项目进行进度管理时，可以按照进度目标编排进度计划，并将分解的进度计划与BIM模型中的各实施过程相关联，在三维模型加入时间轴，通过模型预先模拟出工程项目建设进展情况。根据直观形象的预先模拟，工程项目管理者可以更清晰地发现施工过程中可能存在的问题，并且对此作出相应的计划调整，使得在施工部署、施工进度方面可以得到合理的安排与优化。同时还可以将项目进度计划与构配件厂的生产运输计划相关联，实现整体供应链的精益化。

3.3 成本管理

在建设项目开工前施工单位可以根据所建立的BIM模型，对工程量统计汇总计算，导出项目计划工程量，关联预算价格信息，生成建设项目成本，为施工过程中的成本管控提供有力帮助。在项目施工过程中，可以根据实际工程的变更情况，在BIM模型中作出一定的修改后即可自动生成相关工程量数据的统计事情，使得工程变更能够及时量化，以便能够及时实现工程价款的调整和工程造价的控制。在工程造价管理过程中，可以将构配件管理与工程材料管理作为管理对象。实施分析构配件的运输仓储情况，以及工程材料的使用与损耗情况，将两者的计划量与实际量进行对比分析，当材料用量或损耗过多时进行预警，形成对构配件和材料的精细化管理，实现限额领料、消耗控制提供有效支撑，避免造成构配件的二次搬运与材料的浪费大大减少了资源、物流和仓储环节的浪费，降低工程建设成本。

3.4 质量管理

在项目开工前，技术人员通过BIM模型，可以实现装配式项目的全真模拟施工。通过模拟环节，更为清晰地暴露出现场施工中可能存在的质量安全隐患，便可以通过事先采取预防措来做到事前控制。在技术交底时，动态展示的三维施工过程，有助于现场人员掌握施工技术要点，减少因通过平面二维图纸进行技术交底而造成的质量问题。其次，在施工现场的构配件可以通过内置芯片的方式，将安装位置、技术要求、质量要求等信息加载到各个构配件中，使得一线施工人员可以通过扫描二维码的方式，了解该构配件的具体情况。此外，若现场存在某些质量问题，质量管理人员可以应用手机移动端，通过拍照、录制视频等方式，并与文字描述相结合，将现场情况反馈到 BIM 模型中，进行分析处理，并通过 BIM 技术对遇到的质量问题进行分类汇总、统计存档，以便对可能发生的类似质量问题进行预判，做到针对性预防，减少在后期施工过程中出错。

4 基于BIM的装配式建筑绿色施工管理模式

4.1 实施流程

基于BIM的装配式建筑绿色施工管理的实施流程主要包括五个步骤，如图2所示。第一步，在项目实施管理的初期，施工单位BIM中心应根据设计单位所交付的二维图纸，利用软件建模，转换为三维模型，通过碰撞检查等方式优化工程设计，为施工阶段减少返工的概率[7]。第二步，将施工过程中的实时数据信息加载到三维BIM模型，形成多维BIM模型，便于施工管理人员与现场人员可以通过BIM技术平台，随时随地了解、掌握工程相关信息，对出现的问题及时作出反应与处理。第三步，建筑装配现场的施工组织方案与构配件制造工厂的生产计划通过BIM模型进行整合，优化施工方案合理化，并提供给施工管理各方用于指导实际施工、生产活动。第四步，可以通过BIM模型，中模拟出实际的装配过程，为施工现场平面布置、施工进度计划、预制构件生产计划、运输物流管理、施工现场材料库存管理、施工工程量统计与成本控制等提供科学的指导依据。第五步，根据施工现场反馈的实时数据整合分析，调整计划，加强管理，提升管理水平和效率，实现项目现场进度、成本、质量、安全等管理目标。

图2 实施流程

4.2 管理内容

基于BIM的装配式建筑绿色施工管理包含多项管理内容，存在于项目的整个生产阶段。包括施工准备阶段、生产制造阶段、物流运输阶段及现场装配阶段。在整个过程中，利用BIM技术，尤其是在施工准备阶段显得尤为重要，可以进行BIM模型构建、图纸优化，管线综合检测；设计施工方案、安排进度计划、模拟施工过程；工程量统计、多算对比及限额领料。生产制造阶段实现物料管理、生产流程管理、库存管理与全过程质量管理。物流运输阶段用于编排运输计划、实现运输时间、路线规划、装车布局管理与运输车辆管理。最后在现场施工装配阶段，进行构件进场管理，场地存储管理、构件吊装规划、构件施工流程规划及现场质量安全管理。在整个过程中，通过建立的BIM管理体系，利用信息所传递的信息制定管理计划，并及时继续信息的反馈工作，及时地调整优化各项计划，达到一个最有的组织计划系统[8]。

4.3 组织架构与职责

传统的工程项目管理组织模式将建设单位定为整个管理架构的中心，考虑到本研究主要针对现场施工管理，且由施工单位组建BIM中心，技术衔接较容易，且信息反应更及时，有利用提高组织效率。因此，根据现阶段装配式建筑的实际施工情况，本研究设计以施工单位中心主导的，基于BIM的装配式建筑组织架构，如图3所示。建设单位、设计单位、监理单位、材料设备供应单位等项目参与方以施工单位项目BIM中心为核心，紧密围绕并展开配合各项工作。借助于BIM 技术强大的数据收集能力、信息整合能力为管理决策提供服务，并且能够实现将工程信息从项目现场到施工单位再到项目各参与方的及时传递，使得项目参与方可以及时掌握施工现场的情况，并采取有效的措施进行控制为各方项目管理等提供决策依据。有利于整体提高组织的信息传递效率，优化组织结构，提升组织管理水平。

(1)建设单位

建设单位作为项目发起方首先应明确整个转配式项目中的信息化与绿色节能等要求，计划预留专项资金用于项目此方面建设，推动项目的信息化进程。在施工过程中，可以借助BIM信息化平台的实时数据，及时准确了解到施工现场的情况。对于现场施工人员与监理人员报告的有关工程进度情况，物资调配情况、质量安全问题等，建设单位应及时利用BIM信息化平台作出处理和指示。把握装配式项目实施的总体情况，提升项目决策速度和决策水平，监督把控项目的实施不偏离建设单位项目管理目标。建设单位应配备信息专员，统筹BIM平台建设资金，配合施工单位BIM中心工作，完成本单位的系统维护与数据处理。

(2)施工单位

施工单位作为整个装配式项目管理组织核心与技术核心。应配备专门技术人员组建BIM中心，确定BIM总负责。以BIM项目管理为核心，依据项目决策，制定BIM工作计划，组织协调各方参与并跟进参与情况。利用BIM模型优化资源配置，组织推动BIM良性发展并实时监控实时查看BIM系统当中现场反馈的问题，总协调及解决现场BIM实施出现的问题做到对整个BIM模型的准确性和时效性负责，保证参与各方能够在搭建的BIM技术平台中高效、及时沟通交流，提升管理水平。此外，施工单位的项目管理人员全员包括项目经理、项目技术负责人、施工员、质量员、安全员、预算员、资料员等全员熟悉并掌握BIM平台操作要领，能够随时随地通过技术平台上传、整理、反馈、调用、分析、施工项目现场数据，获取能服务于各自管理工具的相关信息，为管理工作提供数据支撑与决策依据[8]。

(3)设计单位

设计单位首先要负责保证所设计的图纸质量可靠，能够满足施工的要求，并且在提交图纸的及时性上符合项目整体进度。在图纸交付以后后，应派相应的设计人员参与施工单位的图纸交底和图纸会审工作，对发现的问题及时修改，尤其是对于施工单位BIM中心的建模工作应给予技术支持和配合。通过对施工单位在翻模过程中所发现的图纸错误整合分析，分类处理，与施工单位BIM小组一同优化设计图纸(如碰撞检测和管线综合检查)。

(4)监理单位

监理单位履行第三方监督职责，在施工过程中主要负责跟驻施工现场，对现场工程量统计、工程开展情况，质量安全情况等进行及时跟进和上报。现场监理人员可以通过BIM手持客户端，将现场信息和数据随时随地上传到BIM信息平台中，同时能够利用BIM信息平台把问题实时反馈给相关责任方。此外，还可以通过平台监督责任方是否进行改进，以及改进措施是否能够有效解决问题。最后，可以将现场问题汇总，编制预防手册，实现事前控制。

(5)材料设备供应单位

材料设备供应单位尤其是装配式构配件厂，既要按照模型的构件参数实现标准化、工业化的生产方式，提高生产效率。同时也应利用BIM平台中的施工单位所传输的现场工程进度、物料供应信息，合理安排自身构生产计划及运输计划，并且根据BIM模型施工模拟结果，保证运输到位，减少施工现场二次搬运，对装配式构件及相关设备的生产供应负责。

图3 组织架构与人员配备

5 提升装配式建筑绿色施工管理的建议

5.1 更新装配式建筑工程管理理念

由于装配式的建造方式对我国来说仍然为一种较新的建造模式，且部分施工单位对于BIM关技术的重视程度不足，应用大多仍停留工作表层，阻碍了装配式建筑工程的顺利发展。无论是建设单位还是施工单位，其工程项目管理人员都应该认识到识到依托于BIM技术的信息化管理模式对工程管理及环境保护的重要意义。对于项目整个施工过程、物资调配、成本核算、质量安全监测等方面的内容，都要设置专门的管理人员保证工程项目的顺利开展。将传统的施工单位项目现场管理转变为多方参与的、全方位信息整合的多目标综合管理，实现信息的有效传递和交流，提升工程管理水平，真正做到绿色环保、高效可靠[9]。

5.2 加强BIM技术培训工作

要实现装配式项目的信息化管理手段，合理利用BIM技术、发展培养BIM技术相关人才显得尤为重要。首先，应该着力培养专门的BIM小组技术人员，负责BIM建模，加载整和数据信息，调动导出相关管理信息，维护BIM管理平台。此外，施工单位与各参与方均应安排专人进行BIM平台操作的培训，再将手持信息输入，平台数据调用等等与施工现场紧密相关的基本操作落实到本单位的员工，尤其是现场施工人员与管理人员。在每个项目完成后，管理人员应做好BIM平台梳理与总结工作，分享并积累更多的绿色施工管理经验，优化BIM平台，同时做好后续工程的预防措施，避免出现类似问题。

5.3 规范施工管理制度

装配式建筑项目参与各方的协调工作量大，项目管理层应更严格地落实施工管理工作，规范管理制度，根据前期BIM模拟可以预料到的重点难点区域制定管理方案。做到管理前置，明确项目经理及各项目管理人员自身管理职责，全面开展施工人员培训工作。在施工过程中，管理人员要对现场作业人员、设备材料及构建件建立起一体化的管理体系，按照项目实际施工情况对各项资源进行整合调配，杜绝施工现场的资源浪费现象，并在工作中应逐步完善设计预制装配式建筑从设计、生产、施工、运营维护等流程，全部提高工程管理水平，实现项目综合效益。

5.4 建立信息化的监管考核体系

要想确切落实装配式建筑项目绿色施工的管理模式，就应在企业内部应借助BIM技术，建立信息化的监管考核系统[10]。利用BIM信息平台，对装配式建筑项目实现全面的数字监管，保障数据公开与实时共享，能够及时发现各个环节中存在的问题，提高管理决策水平。对项目的不同环节、不同参与单位设置不同的管理方式，并实现各参与单位多端口的信息上传、调用与反馈交流。此外，还应该制定专门的责任体系和考核标准，将管理目标与管理职责具体明确责任到岗到人，利用具体数据指标来量化深入考察项目的管理人员，对管理水平和管理工作定期考核评价与公示。

6 结论

应用BIM技术实现装配式建筑生产方式已经成为我国建筑行业的发展方向，两者与绿色施工有着一致的诉求，也是实现建筑节能和环境保护的重要手段。依托于BIM技术强大的功能，以绿色施工“四节一环保”理念为基础的装配式建筑绿色施工管理模式，有利于实现各项目参与方全面获取施工现场信息，及时沟通交流，掌握项目具体情况，提升施工现场场布管理、质量安全管理、成本控制与生产物流管理等多方面管理水平，更有利于在配色建筑生产和施工综合管理中实现施工绿色化，推动绿色施工向前发展。