基于互联网+BIM技术装配式建筑智能建造研究

屈夏华 黄向向

商洛学院 陕西 商洛 726000

经济的快速发展，使得人们对于美好的生活环境以及舒适的居住环境要求日益提高，实现城市的绿色发展成为各地区的长期目标。装配式建筑其资源利用高，建造高效等优点对城市的绿色发展至关重要。运用互联网+技术，结合BIM信息模型实现装配式建筑智能建造的创新，促进各个地区绿色建筑的发展，推进建筑行业的转型升级。文章通过对BIM装配式建筑现阶段背景下对未来发展趋势的分析和应用,提出利用互联网+助推装配式智能建造创新研究,以实现建筑行业高质量，可持续的绿色发展。

建筑业施工过程中污染大，浪费多等现象是行业绿色发展的重要阻碍。响应国家减少碳排放的理念，促进地区的快速发展，强化建筑行业绿色生态化的建设变得势在必行。而着眼于当前建筑行业的发展情况进行分析，建筑行业此时应当进入到全面加速发展的阶段，而不是在纠结于传统施工方法停滞不前。建筑企业对信息技术的要求也日渐升高，传统的建筑理念已不能适应当前社会对建筑行业的要求。利用互联网+为代表的前沿科技方法以及BIM整合地区建筑信息模型和行业装配式建筑技术标准、聚集各类BIM人才实现协同设计，整合BIM预制构件数据库，整合构件厂指导预制构件批量生产，实现预制构件智能建设创新，促进区域与国家战略的深度整合。在此背景下，研究互联网+BIM技术在预制建筑方面的应用，包括对装配式智能建筑的发展都具有重要意义。

1 装配式建筑智能建造发展现状

根据党中央两会的重要文件：“十四五”期间，发展智能建造，推广绿色建材、装配式建筑，建设低碳城市[1]。在装配式建筑的基础上促进建筑的智能化建设，城市的绿色化建设。

2020年，对全国新开展的装配式工程进行深入调查了解后，得到以下数据：新开工的装配式建筑面积共计6.3亿m2，建筑面积增长率为50%[2]。建造水平和建筑质量显著提升。

传统的现浇方式对场地要求高，工序复杂，效率低的问题。装配式建筑构建物在前期制作过程中不需要进入现场，节省场地的同时缩短施工时长，提高了建设项目的效率。预制建筑基于智能建造理念，融合建造技术，管理技术等各行业领先技术实现科技含量水平高、经济效益好，高效节能、绿色环保的新型建筑工业化[3]。为了充分掌握我国预制建筑智能建设的现状，国家建设部门通过发布问卷、总结和整理问卷，得出以下调查结果，如下表所示。预制建筑智能建设主要体现在标准化设计、施工管理、产品生产管理等方面。

表1 装配式建筑设计阶段各作业环节信息化应用占比

2 装配式智能建造的发展及应用

2.1 BIM对装配式智能建造的影响

BIM技术是智能建造的重要保障。BIM以建筑工程项目的各项信息数据为基础建立的建筑模型。从设计、施工到运营协调、项目信息为基础而构建集成流程。得益于BIM技术装配式建筑焕发出新的生命力，借助其强大的数据收集计算能力，项目模型(主要是预制构件)的信息得到建立和管理[4]。在设计，生产，施工阶段利用BIM平台整合处理装配式建筑的各个阶段的信息，使得信息在项目中流转，在整个工作周期内准确传递，有效预防信息错误而引发的问题。BIM技术作为整个智能建造的核心，其可视化加强了构件的互动性，协调性使得配合紧各环节配合紧密，包括可出图性减少建筑设计所需时间，更完整的表达工程。以实现各参与方的数据共享，方案趋向价值最大化。在提高了建筑的建设效率同时，管理手段和信息技术融合，促进了BIM技术在装配式建筑智慧建造管理体系的应用。

2.2 BIM在装配式智能建造中的应用

随着科技的不断进步，BIM+装配式技术在建筑项目中的广泛应用和深入推广，已经成为一种不可或缺发展趋势。在智能化管理，整个项目的协同发展等方面扮演者重要的角色。BIM+装配式技术用于建筑项目的全生命周期，从项目前期的勘察设计，构件生产，包括建筑项目的施工过程和后期建筑物的运营维护，BIM+装配式技术可应用于各个阶段[5]。BIM技术在装配式一体化集成中发挥重要作用，通过对建筑物的运算，模拟快速的得到优化设计，对设计和施工的关键问题进行深化设计，使装配式建筑从构件到装修规划都得到有效提升。

BIM+装配式技术应用于建筑全生命周期，绿色生态的理念、高效节能的社会要求使得着建筑行业的前景更加广阔，建筑行业一路不断的持续提高。实现了施工方，设计方，监理方等信息资源数据共享。实现了建筑项目在各个阶段的深度参与。尽管，在建筑项目具体的信息同步及管理中仍存在问题。但BIM+装配式技术对装配式建筑在构件的生产、施工中的管理以及后期的运营维护等过程的应用促进BIM+装配式技术的不断进步，和其越来越重要的的地位，注定了其在建筑领域发挥更大的作用，拥有更广阔的前景。

3 装配式智能建造存在的问题

通过对相关的调查进行分析不难看出，大数据技术、物联网技术，人工智能技术已逐步普及并作为智能建造的信息载体被应用于装配式智能建造的各个领域和过程中。信息技术的迅猛发展，装配式智能建造的不断完善都使得建筑质量得到了很大保证，建设效率得到提升。可应用于实践时，装配式智能建造在设计，生产，运营管理的个阶段所展示得的综合成效仍与预期相差较大，经过观察研究发现其主要存在大部分建筑工程项目在设计阶段BIM软件应用效率低、预制构件的生产效率不高等问题。

3.1 工程项目在设计阶段BIM软件应用效率低

BIM软件的深化创新也在逐步进行，由于软件的整体深化程度仍然跟实际施工要求有差距，软件功能还需不断开发。因此，导致BIM软件绘图实用性不高，仍有不少设计者应用其它绘图软件。

3.2 预制构件的生产效率不高

预制构件一般前期由设计单位绘图设计，后期生产厂家根据图纸制造。但因为信息化技术仍需提升，设计软件与生产系统无法达到各构件参数信息的实时协同，使得构件的精确度无法完全保证，降低了预制构件的生产效率[6]。

3.3 吊装的标准化对数字信息的准确性提出更高要求

吊装是装配式建筑施工时一个非常核心的环节，但预制构件的复杂程度越来越高，致使对于数字信息的准确性提出更高要求。标准化过程和实时监控应不断改进，负责将直接影响吊装施工的效率和质量。

3.4 预制设计与技术等信息不对称

预制建筑的整个生命周期都面临着多样化的要求，如预制建筑的设计。相关人员只掌握预制技术体系，对预制构件制造商应用的预制技术、采用机械设备和具体现场情况的了解不完整。在智能建设层面，在线协作管理系统未能得到广泛的开发和应用，导致信息不对称。

4 提出基于互联网+BIM技术的装配式建筑智能建造方案

4.1 整合共享预制构件数据库，提高装配式建筑设计准确性

目前，大多数生产单位仍采用传统的预制构件生产加工方法。这种方法可能造成尺寸偏差等质量缺陷。针对预制建筑智能建设中存在的问题，信息化在建筑建造中的稳步完善，提出基于互联网+BIM技术的装配式建筑智能建造创新方案。以数据为基础，以大数据挖掘、大规模计算、互联网为技术支持，实现基于个体空间、群体空间、活动空间、环境空间的知识发现和推断预测[7]。形成的数据进行存储基应用于实际建造过程中。互联网+BIM技术使得预制构件数据库得以共享，提供专业项目建设技术人员使用。BIM模型里的构件库的信息也准确地、全面地传递给预制构件的生产单位。这样才能有效避免装配式建筑在设计阶段存在错解，误解设计意图的问题，以及因预制构件信息错误造成返工情况。

4.2 提高智能建造信息化，使得项目全寿命周期整体效率提升

基于互联网+BIM技术，及时准确获取信息，使项目整体更透明，是装配式建筑智能建设不可或缺的部分。信息通过网络快速传递，搭建起人与物、物与物的数据传播通道。智能建设管理平台对数据进行收集，集成，管理，将各种信息技术应用于施工的各个环节之中，极大的提高施工企业的信息管理水平，对项目的整体施工质量打下坚实的基础，同时利于提升设计施工效率，提升项目整个生命周期中的整体效率[8]。基于互联网 通过组织、设计、生产、运输、安装、运营和维护阶段，BIM预制建筑的智能建设。对装配式建筑的智能化建设进行全过程管理，为建筑企业的标准化加工和信息化管理开辟新的道路。

4.3 集合BIM技术人才，提高装配式建筑协同管理效率

在装配式建筑智能建造中由于BIM技术专业人才的不足也是致使工程效率低下的一个原因。实际中装配式生产技术人员与管理人员，基本都只具备高职以下学历，多数工人是农民工。其中许多人上岗前没有受到正式的职业培训，没有取得国家认证的资格证。没有优秀人才团队保障造成软件操作不熟练，项目管理混乱。BIM协同管理平台应一体化集成可视化编辑平台、各专业标准BIM模型数据库，集合BIM技术人才，提高装配式建筑协同管理的效率。根据提前制定的分工规则，通过互联网，云技术等科学配置相应的管理权限，实现BIM协同平台数据访问和修改的标准化管理，对于信息的达到有效同步和共享[9]。BIM协同平台数据服务于整个建筑生命周期中的所有参与者。专业BIM技术人才的加持使项目减少建筑设计阶段资源浪费，加强各参与方的紧密配合，实现工程项目的高效率。项目中所有参与者的信息传输和协作工作的交换，基于互联网 BIM预制建筑智能建设更好地应用于工程建设阶段，促进预制建筑智能建设的更好发展和应用。

5 基于互联网+BIM技术装配式建筑智慧建造应用

以互联网+BIM技术为基础，把在装配式建筑建设命周期内的所有信息都集成在一个信息共享平台上。在装配式建筑的整个生命周期内，每一个建设项目参与者都能够共享建设项目的相关信息，同时也能充分利用信息网络平台上的建设项目信息，从而达到建设项目信息与工程项目管理决策的有效传播，并且实现设计、生产、施工全过程无缝对接，以实现装配式建设项目快速建造的需求，实现项目全生命周期的精细化管理与智能化管控，BIM在装配式建筑智能建造过程应用的整体架构如图1所示。

图1 装配式智能建造全过程应用

5.1 互联网+BIM技术在装配式建造设计阶段的应用

在建筑的设计阶段，充分利用BIM协同平台，通过BIM协同数据，使得各生产方，施工方提早进入装配式建筑的设计阶段。基于平台数据中同样的基点，坐标，轴网，单位等参数从构件库中选择出合适的标准化构件，进行建筑、结构、机电、装修等综合协同设计，各专业相互融合实现装配式建筑集成化综合模型。具体实施过程中，设计师依据设计需求从平台构件库中选择适合标准化构件组建模型，提升模型标准化程度与建模效率。执行过程中各专业内部之间的相互检查，达到在设计阶段对建筑物碰撞冲突进行有效规避。

工程实施前期基于BIM技术进行全专业虚拟建造模拟，对施工方案进行施工模拟，直观、高效表达出设计意图和构造做法。使工程技术人员对实际工作人员的交底更加立体、明确，避免施工中做法错误导致的质量问题。BIM模型详细深化模拟展示，对工程重难点部分的可行性进行全面模拟，为施工有序开展 ，起到指导作用，对于工程施工方案全面优化，使得工程项目的高效完成。

5.2 BIM技术在装配式建造生产阶段的应用

采用高装配率的快速建造体系,结合BIM技术与钢结构全生命周期管理系统辅助生产流程，提前在工厂中预制、运输过程智能化、到现场及时装配，为建设建设工程的质量进度提供保障。利用RFID无线射频技术，互联网信息技术，将BIM模型数据与构件生产设备相关联，对预制构件从采购、加工、出厂、运输及进厂安装状态进行管理，全流程信息通过互联网传输至现场管理系统，实现构件全生命周期可视化，构件管理的数据化。

5.3 互联网+BIM技术在装配式建造施工阶段的应用

在现场施工中将施工工序、质量要求、等信息与模型进行关联，确保现场作业达到与模型统一的标准。BIM智能化平台便可观看对应的三维全景模型、技术交底动画及图纸，明确工序交叉及质量要求，确保现场多工作面的质量统一，为现场施工有序开展起到引导、指导作用。

5.4 互联网+BIM技术在装配式建造运营维护阶段的应用

融合BIM、物联网、人工智能等先进信息技术，打通项目建设与运维阶段的数据信息断层，实现建筑静态和动态信息的统一，打造装配式建筑三维可视化、集成化的智慧运维管理新模式。装配式建筑运维过程，是在工程竣工并投入作业活动后，通过运营充分提升更多功能，应用时间和次数，通过修理保护尽量增加其使用寿命。在此阶段，充分利用信息技术，对于后期运营的各项数据定时，定位查询，对于管理中出现的故障及事故进行分析处理，做到问题早发现，早处理，实现安全监控常态化综合化。同时BIM信息化运维管理平台是将建筑项目与运维管理信息相结合，形成建筑全生命周期大数据库。通过数据交互，分析，为项目运维管理提供数据支撑,提升智能化管控能力,提高项目整体运行维护管理水平。

6 结语

装配式建筑智能化建设的核心在于建设过程中的“一体化”，而“一体化”的关键在于协同管理。利用互联网+技术对BIM在预制建筑中的协调管理，促进智能建筑在预制建筑中的应用。基于互联网+BIM技术下的装配式建筑智能建造，不但资源的浪费得到有效改善，进而实现了“四节一环保”，使得装配式建筑符合环保理念达到绿色化的要求。通过BIM技术实现预建筑资源的有机整合，依托BIM协作平台完成优化，促进预制技术在建筑施工中的应用，使各环节精细管理，使装配式建筑智能化，促进建筑行业的转型升级，实现装配式建筑的绿色建筑发展，城市的可持续发展。