基于BIM技术的家装智能定制和管理平台系统的构建研究

张 璐

(黎明职业大学 土木建筑工程学院,福建 泉州 362000)

当今社会各行业正充分利用信息化技术，打造数字智能一体化的创新型、便捷式和体验式互联网服务平台.以建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)技术为依托的家装信息模型，可以实现智能化创新型家装定制，满足现代的快捷、便利和多样化需求[1].目前，国内外有许多知名的家装云设计平台，均可实现家装项目从产品设计到产品采购全过程BIM技术的信息化管理.例如酷家乐、三维家、爱福窝等云设计平台可在专业设计和实时三维渲染的基础上，依托电商平台打通设计与商品链接路线，实现设计和管理全流程数字化.虽然家装云设计平台经过几年的发展和完善，已基本实现家装智能化与数字化管理的服务能力，但仍存在协同困难、个性化定制效率低等问题.因此，有必要对家装智能定制平台和管理系统进行更为深入的研究，通过BIM技术与装配式内装、物联网的结合实现家装的智能设计、定制、生产、装配和运维的信息化协同管理，构建基于BIM技术的家装智能定制和全生命周期的信息化管理平台.

1 基于BIM技术的家装智能定制和 管理平台的架构模式

平台以BIM 技术作为家装各环节支撑技术，运用云计算的优势将BIM应用转化为在线家装智能定制的云服务平台，由云设计、装配施工和运维管理4个模块构成可实现全过程的智能定制和管理的云平台，实现流程如图1所示.

平台通过B/S(Browser/Server)的服务器端实现家装全过程的数据网络传输、管理与交互式界面的呈现，服务器端采用了基于Java技术的J2EE架构，为搭建具有可伸缩性、灵活性、易维护性的平台系统提供了良好机制，服务器端软件实现前端的云设计、部品定制管理、装配施工管理和运维管理四大模块，并呈现在浏览器端方便用户实时使用、查询.后端则由用户、家装部品产品及厂商的资料管理模块组成，手机APP和浏览器用户界面如图2～图3 所示.

与传统的家装云平台相比，该平台可以对设计师、材料供应商、部品生产商和装修公司等家装相关资源进行整合管理.基于BIM技术整合家装中所需要的部品数据、产品数据、SKU(Stock Keeping Unit)数据、定额数据、价格数据等核心数据，形成一个统一的数据中心，各环节从数据中心调取数据，保证了信息的一致性，让参与者的联系更加高效，从而打通家装各环节及参与各方之间的链路，真正实现C2F(Customer to Factory)的规模化定制，减少中间渠道，高效提升企业产能和利润[2].

图1 基于BIM技术的家装智能定制和管理平台的实现流程

图2 手机APP和浏览器用户界面

图3 浏览器用户界面

2 基于BIM技术的智能家装云设计

2.1 云设计平台手机APP

基于BIM技术的智能云设计平台，是一个通过BIM技术与VR(虚拟现实)技术和AR(增强现实)技术相结合，实现沉浸式体验的3D云设计平台，如图4所示[3-6].平台将设计所需的软硬件资源放置在云端服务器上，用户无需安装软件，便可通过浏览器或手机APP进入云设计平台进行操作[7].平台开发了AI智能设计和DIY设计两种装修模式，供客户自行选择.在平台中，用户可选择是否需要由设计师参与提供专业性的指导意见.平台借助大数据分析，根据客户购物的喜好，推荐相应的图文和家装商品，供用户选择家装模型的布置.

2.2 云设计平台的构架

平台通过UE4引擎强大的三维实时渲染能力，构建了基于WebGL(Web Graphics Library)的查看器，可通过移动终端达到基于现实环境的三维选材AR感知和装修效果VR体验，实现所见即所得，图5～图6[8-9].通过BIM技术，平台实时显示模型的装修用料清单和精准报价，从而使装修价格透明化，用户可以凭借数据资料来核算装修成本是否在预算范围内，并决定是否重新调整或确定装修方案.确定好家装设计方案后，即可一键生成施工图和物料报价清单，将家装的模型和数字化信息传到下一个模块中.基于BIM技术的智能家装云设计平台的构架流程如图7所示.

图4 手机APP云设计平台进行操作

图5 基于现实环境的三维选材AR感知

图6 基于现实环境的装修效果VR体验

图7 基于BIM技术的智能家装云设计平台的构架流程

BIM技术可实现家装的参数化模型、虛拟现实展示、碰撞检测和材料统计等一体化设计，大大提高了装修设计的效率；同时，也可减少错漏风险，保证了精准数字化定制和施工的可能性.

3 家装智能云定制系统

家装智能云定制系统可为业主量身打造系统化的全屋智能定制整体化解决方案.通过将内部装修模型视为建筑内填充体，摈弃了传统家装的水泥和涂料粉刷等湿作业.内装填充体由模块化装配式内装部品组成，包括集成墙面部品、集成地面部品、集成吊顶部品、集成套装门窗部品、整体厨房部品、整体卫生间部品和水电管线部品七大模块(图8).考虑到不同层次消费者对于家装产品的多样化需求，平台整合了多品牌的装修部品生产厂商，采用厂家直销的F2C模式，砍掉中间环节从而降低销售成本.

图8 模块化装配式内装部品

3.1 基于BIM技术的家装部品模块定制

通过 BIM技术，将家装信息模型分解成相应的部品模块，系统根据客户各模块的装修预算进行自动匹配厂商，也可由客户自行线上挑选，协助客户快速下单，从而实现从客户到工厂的C2F智能定制(图9)，材料报价如表1所列.同时，采用物联网技术，为每一批次装修部品材料添加二维码，客户进行扫码信息查看和验收，保证产品质量.

图9 基于BIM技术的集成厨房部品模块定制

3.2 基于BIM技术的家装智能云定制系统

该系统基于PM项目管理系统进行构建，通过BIM数据中心的模型数据导入，可以获取客户信息、部品装修清单信息和装修预算等信息，并根据装配流程，计算工期，在定制完成后合理安排各部品模块的进场时间；同时，与部品生产厂商ERP生产系统对接，客户可在系统查询厂商的拆单、下单、组装、出库、运输等信息，了解定制进度，该系统的平台架构如图10所示.

表1 装配式厨房部品清单及报价

通过BIM技术的前端数据收集反馈来决策后端生产制造，打造C2F智能定制的F2C直销供应链条.基于大数据能力，打通供需双方的信息和数据，优化生产流程，提高家装相关企业整体生产效率.

4 基于BIM技术的装配式装修施工

在装配施工前，平台构建了基于BIM技术家装部品虚拟预装配系统，让客户对装配施工的流程心中有数.通过预装配还可以提前发现装配过程中可能存在问题并即时解决，提高装配效率和工程质量，保证工期进度.装修部品材料进场后即可进入装配式施工环节，施工现场的实时监控摄像头，通过实时更新的云端房屋装修模型，可让客户通过移动终端，随时随地查看材料、部品进场情况和施工现场情况，实现远程监控和验收.基于BIM技术的装配式施工可简化施工环节，加快施工进度，施工现场无噪音、无灰尘、无污染，施工过程绿色环保，节约劳动力和成本.如果客户在使用一定时间后想重新装修改造时还能做到部品非暴力拆除，回收再利用.

图10 基于BIM技术的家装智能云定制系统

5 基于BIM技术的的智能家居运维 系统

整合了设计、定制和施工信息的数字化家居模型继续在房屋的运维阶段发挥作用.通过物联网、云计算技术等将BIM模型与移动终端上的智能家居运维系统结合起来，可实现房屋的空间管理、设施管理、隐蔽工程管理、节能减排管理和智能环境管理.

(1)空间管理

用户可通过 BIM管理平台，获取住宅公共空间和套型内的空间使用情况.平台还可以帮助用户记录和分析现有空间的使用情况，合理分配建筑物空间，确保空间资源的最大利用率.

(2)设施管理

平台通过RFID、WIFI技术将设备信息汇总到统一平台进行管理和监控；业主可通过远程控制，充分了解设备的运行状况，同时可将家居设备、管线、电器、家具等设施及资产更新和维护信息实时上传到管理平台，以便后期的运营维护.

(3)隐蔽工程管理

用户可通过 BIM管理平台的轻量化套型三维信息模型上获得给水排水、强弱电、暖通空等管线位置、材料、空装维护时间等信息，便于管网定位、维修和更换.

(4)节能减排管理

家居中安装集成智能传感功能的电表、水表、煤气表，可将水、电、煤气等使用量信息定时上传到管理平台，通过能耗管理功能对能源消耗情况进行自动统计分析和反馈，并对异常能耗使用情况进行警告或标识.

6 结语

随着建筑业信息化和工业化的发展，已基本实现了运用BIM 技术的家装内装部品定制、生产、装配和后期运行的信息化管理，从而实现了家装设计、定制、施工和运维各个环节的信息互通共享，使得家装的各参与方能够相互协作，并能够满足绿色环保的发展要求，这是家装行业的又一次技术革命创新.本文通过将BIM技术与云计算技术相结合，更好地实现家装行业的数字化虚拟、协同和智能定制，从而达到家装设计、施工和运维管理一体化的智能定制和管理，推动家装业全生命周期管理的创新性发展.