赵 峰 刘 刚

(1.浙江省建设投资集团有限公司,杭州 310012； 2.浙江省建工集团有限责任公司,杭州 310012)

引言

信息化和工业化深度融合改造传统建筑业是大势所趋[1]，而BIM技术的发展和应用是建筑业信息化的一个重要体现[2-4]。BIM技术的应用可以使建筑设计条件参数化，使得施工企业用工由传统粗放式管理转向实名制精细化管理[5]。同时BIM技术实现了专业间协同作业，不再发生专业分工变成专业分割[6]。而随着信息技术的发展，物联网技术也已经以其无处不在的末端设备和设施融入到装配式建筑中。

但是目前装配式建筑信息管理平台的研发和应用多集中于单向信息通道，无法形成整体的信息贯通，例如：金凤诚[7]从施工方角度出发，研发了基于BIM的物资管理系统，提升企业施工物资管理水平和管理效率； 胡友斌[8]基于BIM技术在装配式建筑中应用，从设计角度提出有效提高预制构件设计效率的方法； 吕永泰[9]等从建设方入手，分析了基于BIM、VR及移动应用等新技术在地产品质管理的应用场景及方法； 刘足[10]等由技术优化角度进入，将BIM技术与结构优化设计结合简化了优化设计流程，提高了优化效率，使结构布置方案更加合理，工程造价有效降低，有助于项目各参与方直观地控制工程成本。

由以上相关研究可以看出，大多数的装配式建筑信息管理平台主要是服务于建设、设计、咨询或者施工方其中一个过程的信息化。因此，建立多方协同的信息贯通通道就显得很有必要。

1 信息管理平台的建立

基于BIM和物联网的预制装配式建筑施工现场信息管理平台，通过整合构件状态、智能安装、进度计划、物料统计、质量验收等信息，实现各参与方高效的信息交流和协同工作，以优化施工现场布置，指导施工现场管理，管控建筑构件运输与安装。其中构件管理平台流程如图1所示，平台构架如图2所示，平台构件全生命周期的工序状态管理及参与各方的责任定义如图3。

图1 构件管理平台流程

图2 管理平台构架

图3 平台全生命期参与各方职责

2 信息管理平台的设计

为实现对构件的全过程管理及工序状态管控等的项目管理需求，利用物联网、BIM、二维码等技术对平台进行整体构架设计。平台由软件系统和智能硬件组成，平台系统支持电脑的Web端、手机App使用。同时数据存储在公有的阿里云上，支持单位、项目的自有部署。平台设计思路是对装配式建筑进行工业化的分解，利用BIM技术实现设计信息对制造和安装的自动流转以及全过程信息的结构化存储和可视化展示，利用物联网技术实现对现场情况的实时掌控，利用大数据、人工智能技术实现知识经验的固化和对使用方各自数据的决策支持。研发平台设置有登录Web端和移动端，其中移动端如图4所示。

图4 工业化建筑项目管理平台移动端

平台所用的软硬件如图5和图6所示。该平台主要功能：根据预制装配式建筑施工流程，从PC构件设计、设计深化、生产、运输、堆放、安装、验收等全部环节严格管控； 对PC构件进行实时跟踪； 将RFID技术应用于PC构件追踪，实现PC构件全流程监控； 将管理系统收集和分析的数据，通过对工业化构件一一对应的编码规则，导入到BIM模型中，形成基于BIM和物联网的信息管理平台，在工程项目中进行进度管理、质量管理、安全管理等； 为用户提供项目数据统计及分析服务。

图5 平台软件

图6 平台硬件

平台主要包括五个中心：项目中心、工作中心、个人中心、资源中心、配置中心。包含模块有：项目列表、项目地图、BIM模型管理、项目分解、构件列表、构件各工序状态、生产管理、决策分析、岗位业务流、单位信息、项目管理、系统设置等。平台可实现从设计到制造、施工，及对装配式建筑全流程、全方位的管控。平台通过构件编码规则将RFID芯片或二维码携带的构件全信息与BIM模型中的构件关联，对装配式建筑从构件生产、运输、堆放到安装、验收等全部环节的严格管控，实现对构件应力的实时跟踪分析，提供项目数据统计及分析服务等。

平台的定位是行业平台，业务流程涵盖了从勘察设计、构件生产、运输、施工安装及运行维护。管理主体涵盖了设计、生产、施工、监理、业主、行业监管等行业各级各类单位，通过行业各方在平台上的业务运行，实现人、财、物的管理融合，如图7所示。平台最终要实现的是装配式建筑的全过程智能建造，如图8所示。

图7 平台核心

图8 平台功能与愿景

3 信息管理平台的应用

3.1 项目概况

丽水市城西公租房及安置房项目工程位于丽水市消防支队西北侧。本工程总用地面积73 910m2，建筑占地面积14 042.26m2，总建筑面积203 385.16m2，地上建筑面积(计容)136 734.9m2，夹层建筑面积9 889.8m2，地下室建筑56 669.71m2。项目新建住宅23幢，其中9层的4幢，10层的10幢，14层的3幢，17层的6幢； 另新建开闭所1幢共1层，专变1幢共1层。结构类型装配式叠合板现浇框架结构体系。

图9 丽水市城西公租房及安置房项目

3.2 项目设计阶段

工业化建筑项目管理平台与PKPM-PC装配式建筑分析设计软件的互联互通(设计—施工—体化)，利用PKPM-PC软件的自由设计功能与部件库，进行项目建筑、结构、机电建模以及细节化设计、结构计算、深化设计等，同时将相关数据传输至工业化建筑项目管理平台。而后利用PKPM-PC软件的预制率、算量统计功能，对物料进行统计，生成材料统计表，并利用软件计算预制率。

图10 基于自主BIM平台的全专业协同设计

图11 自动统计材料清单

图12 构件厂制作准备工作 图13 芯片预埋

3.3 项目生产施工阶段

根据预制装配式建筑施工流程，从PC构件生产、运输、堆放、安装、验收等全部环节严格管控； 对PC构件应力进行实时跟踪分析； 将RFID技术应用于PC构件追踪，实现PC构件全流程监控； 将管理系统收集和分析的数据，通过对工业化构件对应的编码规则，导入到BIM模型中，形成基于BIM和物联网的信息管理平台，在工程项目中进行进度管理、质量管理。

3.4 项目应用效果

图14 工厂堆放 图15 构件运输

图16 现场堆放 图17 楼板吊装

图18 现场安装 图19 质量复核

丽水城西公租房及安置房项目，利用项目自主BIM平台和基于物联网的装配式建筑建造过程关键技术研究的研究成果，解决基于BIM的预制装配式建筑设计、生产、运输和施工各环节中的关键问题，建立了完整的基于BIM和物联网的预制装配式建筑全流程集成应用体系，通过全过程示范应用，促进了科技成果转移转化，实现了装配式建筑预制混凝土构件从设计、生产、运输到施工的全过程管理，有效验证了研究成果的先进性及可靠性。在全过程示范项目——丽水市城西公租房及安置房项目工程通过十三五国家重点研发计划项目研究成果“基于BIM的装配式建筑产业化全过程效率评价体系”进行评估，效率提升度为39%。

4 总结

本项目通过开发基于BIM和物联网技术的预制装配式建筑施工现场信息管理平台，并以实际工程进行预制装配式建筑设计、生产、运输和施工的全过程BIM和物联网技术应用示范，取得良好的工程使用效果。 针对我国装配式建筑产业化普遍存在的协同性较低和信息贯通通道单一问题，提供了切实可行的实施方案，一定程度上推动了装配式建筑工业化和信息化的融合发展。