基于装配式BIM生产协同管理平台的探索

张宗军，赵宝军，王 琼，陆 菁

(广东海龙建筑科技有限公司，广东 珠海 519110)

1 概述

建筑行业生产方式粗放，科技含量偏低，技术创新滞后，导致传统建筑业生产效率普遍较低。近些年建筑业产业升级，建筑工业化成为势在必行的选择，通过建筑设计标准化、部品生产工厂化、现场施工装配化、结构装修一体化和建造过程信息化，五化一体方式，完成生产方式的转变。在装配式产品生产端，应重点通过产业数字化推动新旧动能转换、加快产业转型升级。

目前国内“大中难”项目基本都运用BIM技术，但大多数BIM技术应用都停留在碰撞检查、结构预留预埋、净高分析、机电管综深化、园区管网综合深化、装饰深化、BIM施工模拟、场地模拟、复杂方案模型等。

结合建筑业发展趋势，国内很多企业开始研究并探索由工厂端，打通设计和生产的数据流，并且通过BIM数字孪生将上游数据向下移交到施工环节，实现全过程追踪，提升作业效率，装配式BIM协同管理平台在此背景下应运而生。

装配式BIM协同管理平台是基于BIM模型对项目生产信息集成管理，为不同业务部门、各层级管理提供实时的生产管理信息，从而实现生产的协同管理，提高生产效率和产品质量。同时，生产完的信息可以以数字化的方式传送至运输、施工、运维等各个阶段，实现项目全生命周期的管理[1]。

2 系统建设思路

当前我国装配式建筑未能从传统建筑粗犷的生产模式升级为精细化的一体化的生产模式，因此为了实现设计、生产、物流、施工、运营等环节全流程的有效管理，需要建立信息化平台。

设计阶段：可视化概念设计、BIM全专业协同设计、BIM深化设计。

生产阶段：数据中台将BIM成果数据转换，将生产信息用于工厂化生产，并结合生产管理系统，实现数字化管理、精细化管理。

施工阶段：施工节点模拟，建造过程模拟，同步结合智慧工地系统，实现人、机、料、法、环、测的物联管理。

运维阶段：项目整体交付后，通过运维系统，集中做好硬件设备、空间、隐蔽工程、应急、节能减排及数据资产管理。

新型的装配式建造模式仍然存在诸多问题，具体表现在：1)设计端：设计出图效率低，图纸质量不稳定；2)工厂生产计划管理：项目管理信息收集的工作量大、效率低、不及时，没有形成能指导管理的指标体系；3)工厂生产过程管理：现场劳动力投入大，缺少科学的记录，不能精准掌握工厂生产效率；4)工厂产品质量管理：质量跟踪难，记录资料不完善，后期总结困难；5)车间库存管理：仓管信息统计不及时，单据录入工作量大，仓储场地规划利用紧张；6)预制三维复杂构件在工业化生产中问题突出。

3 项目概况

红莲园住宅小区项目位于安徽省合肥市经济开发区耕耘路与莲花路交汇处东北侧，建设用地面积为13 849 m2，总建筑面积39万m2，采用装配式整体式剪力墙结构体系，预制装配率50%，装配式实施面积23万m2。

住宅单体设计采用标准化户型模块，实现套型预制构件的标准化、系列化和通用化，共使用预制构件5.9万片，总方量4.68万m3。

本工程系统应用逻辑是基于BIM线条，将BIM设计成果数据(静态数据：图纸、模型、初始构件信息)，通过数据中台(轻量化、数据整理+存储+发布)将解析整理的静态数据传递给mes系统，mes系统在生产管理过程中不断添加生产信息，丰富动态数据，为生产有效管理提供支持。

前段设计上使用BIM技术进行装配式建筑深化设计，借助插件实现傻瓜式建模、构件智能编码、构件一键出图、一键生成明细表、BOM表。

生产上实现了项目信息共享，信息唯一且准确，模型图纸资料一件分享，沟通无障碍；构件模型自动关联图纸，属性清晰可查、一件一码；生产要素全过程记录，操作可追溯，在隐蔽验收、成品检查、出入库等重要环节做好管控；强大报表功能，减轻从业者工作量，提升数据准确性；生产管理便利 PC+移动端；企业管理数据积累为后期AL智能升级做数据准备，更先进数字化项目管理、构件管理、生产管理、质量管理、生产信息管理等，真正意义实现由设计到生产的全链条打通，极大提升管理和生产效率，PC端和移动端均可查看轻量化模型、模型构件、构件信息、对应图纸，见图1，生产中延用设计一件一码严格把关生产工序及检验流程，在线协同各生产业务部门统一基于一套数据记录和操作，实现从班组长、施工员、生产主管、成品管理员、成品主管、物料管理员、质检员、项目经理、公司领导、资料员等所有业务相关者的全员协同。

4 装配式BIM生产协同管理平台介绍

装配式BIM生产协同管理平台主要由两部分构成，分别为：

1)数据中台：设计成果存储、模型等数据解析、数据整理与数据发布、轻量化展示、图模等关系对照，承接设计成果并转换为MES可用的数据，同时赋予MES三维可视化的能力。MES通过POST/GET/PUT/ DELET 等方法可实现对数据的各种操作。数据中台提供多个维度的API(三维可视化、模型数据、文档数据、自定义数据、物项数据、 关联数据等 API);MES按需提取建筑数据，便于二次开发和上层应用快速搭建;涵盖所有已组织的建筑数据。

2)MES系统：MES系统同步数据中台中的项目信息，将构件信息一键获取，所得到的构件均有唯一的身份信息及生产对应二维码，在现场操作时，针对构件的生产情况，通过手机端扫码录入产品相应的状态信息，包括隐蔽验收、成品检查、入库、发货等，均可以通过扫码实现相应的功能。它把生产从计划、领料、排产、质检、出货等所有过程形成一个规范化的制度流程，既可以排除失误等人为因素的干扰，同时也可以让程序自动完成数据的整理提取，减少烦琐的重复性工作，见图2。

a.项目创建：新建基础项目信息，项目名称、项目编号、项目负责人及客户信息等。

b.构件创建：MES新建项目后数据中台同步创建项目，在中台模型及图纸模块上传设计成果，MES通过接口一键同步设计成果信息，获取模型、图纸、图模关联关系及模型数据；现场施工操作的时候可以随时用手机打开图纸或者模型查看制作构件的相关信息，并且信息支持一键分享，能及时的传播信息，提升沟通效率。

c.物料统计：依据模型信息获取出构件80%的物料信息，剩下的辅材通过指标信息指导，自动推算出预计需要的物料量，统一统计汇总成项目总的物料信息表，供生产管理者领料参考。

d.项目计划：月计划、周计划、日计划三级生产计划管理，且为层层递进关系，便于垂直生产任务安排和管理，由项目经理统筹总计划，施工员按需安排周计划及日计划。

e.工序检查：可以针对设定的隐蔽工程检查/成品检查项进行检查，并支持文字输入、图片上传功能、视频上传功能。在生产现场用手机端记录检查结果，电脑端自动同步，可以自动生成对应的质量控制检查表。检查项及检查表可以根据需要进行定制。前一道工序未验收合格无法进行下一道工序，质量验收不合格无法入库和发货。

f.承包商信息管理：因构件工艺不同，项目会存在多家××承包商做同一个项目，不同承包商做不同的工作内容，为了区分各承包商的工作范围，通过每个构件产品记录的方式，清晰记录承包商信息帮助生产者追溯问题，当遇到产品问题时能快速响应，找到对应承包商解决问题。

g.报表管理：系统自动汇总出所需报表，方便进行各项统计工作，同时满足导出质检、出入库、合格证等标准生产表格信息。

h.车辆运输管理:运输公司、运输车、运输车司机，通过在系统记录的方式，当车辆载货发往地盘时，系统能清楚记录，××运输公司的××运输车××人负责××时间运送的××构件，做到运输信息全过程记录。

i.看板进度管理功能：直观显示项目进度情况，便于精准把握生产、库存、发货情况。方便直接管理者掌握项目情况，方便生产人员后续工作安排。

j.客户收货可反馈：客户收货后，对于产品的任何意见，可以通过客户端扫码进行文字反馈和图片上传。

k.效率分析：管理人员可查看系统使用效率、质量良品率，综合分析员工及生产线绩效，可以有针对性的提升生产管理效率。

5 系统效益

装配式BIM协同管理平台通过线上管理，在可视化的基础上，实现所有生产数据实时更新、产品一件一码、保证各业务部门信息唯一且同步，系统中所有构件都能查看对应的构件模型及构件深化图纸，实现车间无纸化，减少办公耗材的同时，避免出现各部门之间由于信息不对称而造成的成本上升[2-4]。

据统计，中建海龙建筑科技有限公司自采用平台管理以后，从未出现构件超量制作，找不到构件等常见管理错误，节约了20%的日常运营及人工成本。

此外，还极大的减轻人员工作量，尤其是报表输出环节，原先需要几天甚至一周的报表梳理工作，目前可以做到实时导出，输出报表信息实时且准确，能极好的满足生产管理需求。

另一方面，在整个生产过程中，所有操作在系统上均有记录备份，操作人、时间、工序、质检情况等，包括质检过程中发现的问题，可以通过影像记录、文字记录的方式进行，负责人可以很清楚问题在哪并进行问题跟踪，处理情况的跟踪反馈，产品交付后一旦出现问题，可以很明确地定位到具体责任人，避免出现工程项目中常见的互相推诿的情况。

最后，当系统数据积累到一定量的时候，管理者可以依据系统沉淀的项目数据，在系统中创建标准库、指标库及创建更多的BIM应用，实现数据抽取和多维度分析展示，可对公司未来业务发展提供预测参考数据，辅助公司领导做管理决策，随着时间推移，形成宝贵的企业数据积累。

6 系统延伸

6.1 延伸至智慧工厂

BIM设计，将设计成果数字化；装配式BIM协同管理平台，将生产信息线上化；5G，超高速度、超低延时来实现信息的随时随地传送；物联网，将人与物数据联动；自动化设备，满足生产工业化，减少人工作业；AI人工智能算法，运用机器学习让机器更懂人，工作更高效。

以上，是实现智能工厂，自动化生产，系统延伸的重要应用之一。

6.2 延伸至产品运输

装配式BIM协同管理平台已知晓所有构件生产信息，当构件完成生产所有阶段，安排装车及发货，系统记录发货车辆信息并绑定GPS，就能实时捕获运输车信息。

以上，能满足在系统中查看到车辆的运行速度(监控超速行为)、车辆油耗(防止“偷油”行为)、实时定位(方便车辆的远程调度)、路线规划(避开因拥堵或修路等原因造成的行驶障碍)等等功能，有效管控车队行为，在确保产品准时送达的同时，提升车队运输效率。

6.3 延伸至施工安装及智慧工地

施工阶段，通过BIM5D管理平台将施工可视化，从构件的安装、现浇施工、工序穿插、可视化场布、设备信息、质量安全、进度管理到物资计划、施工工程量统计、施工交底都可以进行管控，立体管控项目施工；通过智慧工地系统，建立互联协同，全面管控“人、机、料、法、环、测”，工地六大要素，实现施工阶段的有效管控。

6.4 延伸至建筑运维

考虑到建筑产品寿命较长，最短也有三四十年，建筑运维周期长，通过BIM智慧运维管理平台，基于可视化需对建筑空间、日常设备维护、突发事件应急处理、环境管理、资产管理、能源管理、安防管理等，在运维阶段，所有的信息都在此汇集及备份，所有信息有地可查，并在此基础上能实现各线条的统一管理。

6.5 延伸与ERP、供应链、财务等系统的打通

信息系统的集成，是结合企业资源、资源需求、财务需求等多方面需求综合考虑，能实现公司内部信息集中管理，减少信息及数据传递时间，全面改进流程效率，融合信息统一管理。

7 结语

装配式BIM协同管理平台的应用，一方面，解决工厂日常管理问题，降本增效；另一方面，作为建筑产品生产重要环节，对上承接设计成果，对下连接运输、施工、运维，信息传递效率更高、项目统一管理更有序规范，可进一步提升劳动生产率。

以BIM作为信息流源头，将设计信息数字化，利用信息化、数字化技术，实现建筑全生命周期，是行业推进建筑工业化数字化转型的战略选择。除此外，建筑信息技术在多方向可以无限延伸，例如，前面说到的智慧工厂、运输管理、BIM5D、智慧工地、BIM运维、企业资源整合管理等。

以上在满足企业实现精细化管理的同时，推动行业实现建筑工业化，值得全行业更深层研究。