1、2 0 1 5 年 4 月 第 17卷第 2期 沈 阳 建 筑 大 学 学 报 ( 社 会 科 学 版 ) Journal of Shenyang Jianzhu University ( Social Science ) Apr 2015 Vol17， No2 收稿日期 : 20140520 基金项目 : 国家软科学研究计划项目 ( 2013GXS4D109) ; 沈阳市科学技术计划项目 ( F13 317 5 12， F12 276 5 04) ; 辽宁省科技计划项目 ( 2011401019) 作者简介 : 常春光 ( 1973) ， 男 ， 辽宁辽阳人 ， 教授 。 文章编号 : 16
2、73 1387( 2015) 02 0170 05 doi: 1011717/j issn1673 138720150212 基于 BIM 和 FID 技术的装配式 建筑施工过程管理 常春光 ， 吴飞飞 ( 沈阳建筑大学管理学院 ， 辽宁 沈阳 110168) 摘 要 : 针对装配式建筑施工管理的特点 ， 探讨 BIM 和 FID 在装配式建筑各施工 过程中的应用 ; 将 BIM 和 FID 相结合 ， 建立信息共享平台架构 ; 探讨了集成的 BIM FID 系统的应用过程 ， 包括在构件制造 、运输 、进场 、仓储 、吊装过程中的应 用 ， 并对 BIM FID 系统的推广提出可行性建议 ，
3、 推动 BIM FID 技术在装配式 建筑施工过程中的应用 。 关键词 : 装配式建筑 ; BIM; FID; 施工管理 ; 动态控制 中图分类号 : TU71 文献标志码 : A 随着可持续发展观念的不断深入 ， 资源 、 环境问题日益突出 ， 劳动力不足 ， 人工费比例 不断增加 ， 节能环保的装配式建筑逐渐成为 人们关注的热点 ， 但是工业化的施工过程出 现的 “错漏碰缺 ”、施工管理过程中信息的不 对称性等问题在一定程度上制约着装配式建 筑的发展 。近年来 ， 很多学者对装配式建筑 做了各种研究 ， 最突出的为 BIM 技术和物联 网技术 ， 其中 Chief Architect 的
4、GSA PBS 办 公室对 4D BIM 项目进行了研究 ， 并开设 了全国性的 3D 4D BIM 项目 ; 张洋 1 对 BIM 的信息集成进行了研究 ; 呙丹 2 等人提 出将 FID 技术应用于建筑工程 ; 张建平 3 等人研究了 BIM 在施工中的应用 ; 王延魁 4 等人对 BIM 和 FID 在建筑设备运行维护中 的应用进行了研究 ; Pavan Meadati 5 等人在 设备管理领域对 BIM 和 FID 技术的整合进 行了研究 ; 李天华 6 等人整合了建筑工程全 生命周期管理过程中 BIM 和 FID 技术框 架 。 综上所述 ， 关于 BIM 和 FID 的研究成 果较
5、多 ， 将 BIM 和 FID 两个系统集成 ， 并应 用于包括从构件制作到安装完成的具体实施 流程过程管理的研究还有待于深入 。笔者在 整合 BIM 和 FID 环境的基础上 ， 提出装配 式建筑施工管理系统的理论框架 ， 确认施工 管理所需信息 ， 建立基于 BIM FID 的现 代信息管理平台架构 。 一 、现有装配式建筑施工的优点与不足 1 优点分析 所谓装配式建筑就是用预制的构件在现 场装配而成的建筑 7 。相较传统建筑来说 ， 装配式建筑所需物料堆放场地小 ， 施工噪音 小 ， 标准化的生产方式有利于节约资源和环 境保护 。同时 ， 装配式建筑的施工只需对地 第 2 期 常春光等
6、: 基于 BIM 和 FID 技术的装配式建筑施工过程管理 171 基 做相应的处理之后即可进行组装 ， 施工速 度快 ， 劳动强度低 。另外标准化 、机械化 、高 精度的生产方式 ， 保障了建筑物的质量 。因 此 ， 装配式建筑包含了传统建筑无法比拟的 优点 。 2 不足分析 装配式施工也存在很多问题 。施工进度 受厂商构件生产的速度 、运输方式等多方面 因素的制约 。施工过程中的变更对构件的生 产不利 ， 安装过程中容易出现 “错 、漏 、碰 、 缺 等情况 。装配式建筑无论是制作还是安 装都具有很强的技术性和专业性 ， 我国建筑 产业化进程尚处于初级阶段 ， 缺少一批懂工 业化技术并熟悉
7、装配式建筑的专业型人才 。 二 、BIM 与 FID 技术在装配式建筑施 工管理中的应用分析 1 BIM 技术在装配式建筑施工管理中应用 BIM 技 术在装配式建筑施工管理中的 应用主要包括三个部分 : 施工场地管理 、5D 动态成本控制和可视化交底 。 ( 1) 施工场地管理 。基于 BIM 的施工场 地管理即在施工前通过计算机虚拟施工场地 布置 ， 模拟主要施工机械的施工过程 ， 在满足 塔吊运范围覆盖整个施工面的同时 ， 尽量 减少起重臂交叉 ; 模拟主要材料场地布置 ， 减 少甚至避免二次搬运 。 ( 2) 基于 BIM 的 5D 动态成本控制 。基 于 BIM 的 5D 动态施工成本
8、控制即在 3D 模 型的基础上加上时间 、成本形成 5D 的建筑 信息模型 ， 通过虚拟施工看现场的材料堆放 、 工程进度 、资金投入量是否合理 ， 及时发现实 际施工过程中存在的问题 ， 优化工期 、资源配 置 ， 实时调整资源 、资金投入 ， 优化工期 、费用 目标 ， 形成最优的建筑模型 ， 从而指导下一步 施工 ( 见图 1) 。 在该系统中 ， 首先 ， 需建立 BIM 模型 ， 并 在 BIM 模型中输入和项目有关的所有信息 ， 主要包括构配件的基本信息 ( 如名称 ， 规格 和型号 ， 供应商 ) ; 其 次 ， 在三维模型的各个 构件上加上时间参数和成本计划 ， 形 成 5DB
9、IM模型 ; 再次 ， 利用计算机依据附加的 图 1 基 于 BIM 的 5D 施工动态控制 时 间和成本参数进行 BIM 的 5D 虚拟施工展 示 ， 通过虚拟建造 ， 可以检查进度或成本计划 是否合理 ， 各种逻辑关系是否准确 ， 及时发现 施工过程中可能出现的各种问题和风险 ， 并针 对出现的问题对模型和计划进行修改和调整 ， 进而优化 BIM 模型 ， 调整进度和成本计划 ， 将 优化完成的模型进行虚拟建造 ， 如果进行虚拟 施工后没有发现问题 ， 则可以指导实施 。 此外 ， 利用 BIM 技术可以很好地处理施 工过程中的各种变更 。当施工过程中的设计 变更发生时 ， 利用 BIM
10、将变更关联到模型 中 ， 同时反映出工程量以及造价的变更 ， 使决 策者更清楚设计的变更对造价的影响 8 ， 及 时调整资金筹措和投入计划 。 ( 3) 可 视化技术交底 。可视化交底即在 各工序施工前 ， 利用 BIM 技术虚拟展示各施 工工艺 ， 尤其对新技术 、新工艺以及复杂节点 进行全尺寸三维展示 ， 有效减少因人的主观 因素造成的错误理解 ， 使交底更直观 、更容易 理解 ， 使各部门之间的沟通更加高效 。 2 FID 技术在装配式建筑施工管理中应用 不同于传统的建筑工程施工作业管理 ， 装配式建筑的施工管理过程可以分为五个环 节 : 制作 、运输 、入场 、存储和吊装 。能否及时
11、准确地掌握施工过程中各种构件的制造 、运 输 、到场等信息 ， 很大程度上影响着整个工程 的进度管理及施工工序 ， 施工现场有效的构 件信息 ， 有利于现场的各构配件及部品体系 172 沈 阳建筑大学学报 ( 社会科学版 ) 第 17 卷 的 堆放 ， 减少二次搬运 。但传统的材料管理 方式其信息不仅容易出错 ， 而且有一定的滞 后性 ， 为解决装配式建筑生产与施工过程的 脱节问题 ， 笔者探讨将 FID 技术应用于装 配式建筑施工全过程中 ， 其应用环节及方法 如图 2 所示 。 图 2 构 件信息在 FID 中的流转流程图 ( 1) 构 件制作阶段 。在构件预制阶段 ， 首先 ， 由预制场
12、的预制人员利用读写设备 ， 将 构件或部品的所有信息 ( 如 : 预制柱的尺寸 、 养护信息等 ) 写到 FID 芯片中 ， 根据用户需 求和当前编码方法 9 10 ， 同 时借鉴工程合同 清单的编码规则 ， 对构件进行编码 ( 见图 3) 。 然后由制作人员将写有构件所有信息的 FID 芯片植入到构件或部品体系中 ， 以供以 后各阶段工作人员读取 、查阅相关信息 。 图 3 构件编码格式示意图 K1 3: 项 目名称 ， 用英文字母表示 ， 不 足三个字母的项目 ， 前面用 0 补齐 ， 如 : 奥运 项目表示为 0AY; K4 5: 单位工程编码 ， 采用 1 99 号数 字编码 ， 如
13、: 奥运村第 9 号楼 ， 表示为 09; K6: 地上 /地下工程 ， 地下表示为 0， 地上 表示为 1; K7 8: 楼层号 ， 如 : 地上 9 层表示为 09; K9: 构件类型 ， 如 : 柱 ( Column) C， 梁 ( Beam) B， 楼板 ( Floor) F， ; K10 12: 数量编码 ; K13 14: 作业状态 ， 该栏属于状态栏 ， 随 FID 采集信息的状态进行更新 ， 如仓储 阶段 CC， 安装阶段 AZ， ; K15 17: 扩充区 。 ( 2) 构件运输阶段 。在构件运输阶段 ， 主要是将 FID 芯片植入到运输车辆上 ， 随 时收集车辆运输状况 ，
14、 寻求最短路程和最短 时间线路 ， 从而有效降低运输费用和加快工 程进度 。 ( 3) 构配件入场及存储管理阶段 。门禁 系统中的读卡器接收到运输车辆入场信息后 立即通知相关人员进行入场检验及现场验 收 ， 验收合格后按照规定运输到指定位置堆 放 ， 并将构配件的到场信息录入到 FID 芯 片中 ， 以便日后查阅构配件到场信息及使用 情况 。 ( 4) 构件吊装阶段 。地面工作人员和施 工机械操作人员各持阅读器和显示器 ， 地面 人员读取构件相关信息 ， 其结果随即显示在 显示器上 ， 机械操作人员根据显示器上的信 息按次序进行吊装 ， 一步到位 ， 省时省力 。此 外 ， 利用 FID 技术
15、能够在小范围内实现精 确定位的特性 ， 可以快速定位 、安排运输车 辆 ， 提高工作效率 。 3 BIM 和 FID 在建筑工程项目施工过程 管理中的集成应用 现代信息管理系统中 ， BIM 与 FID 分 属两个系统 施 工控制和材料监管 。将 BIM 和 FID 技术相结合 ， 建立一个现代信 息技术平台 ( 基于 BIM 和 FID 的建筑工程 项目施工过程管理系统架构见图 4) 。即在 BIM 模型的数据库中添加两个属性 位 置 属性和进度属性 ， 使我们在软件应用中得 到构件在模型中的位置信息和进度信息 ， 具 体应用如下 : ( 1) 构件制作 、运输阶段 。以 BIM 模型 建立
16、的数据库作为数据基础 ， FID 收集到的 信息及时传递到基础数据库中 ， 并通过定义 好的位置属性和进度属性与模型相匹配 。此 外 ， 通过 FID 反馈的信息 ， 精准预测构件是 否能按计划进场 ， 做出实际进度与计划进度 对比分析 ， 如有偏差 ， 适时调整进度计划或施 工工序 ， 避免出现窝工或构配件的堆积 ， 以及 场地和资金占用等情况 。 第 2 期 常春光等 : 基于 BIM 和 FID 技术的装配式建筑施工过程管理 173 图 4 基 于 BIM 和 FID 的施工管理系统架构 ( 2) 构 件入场 、现场管理阶段 。构件入 场时 ， FID eader 读取到的构件信息传递到
17、 数据库中 ， 并与 BIM 模型中的位置属性和进 度属性相匹配 ， 保证信息的准确性 ; 同时通过 BIM 模型中定义的构件的位置属性 ， 可以明 确显示各构件所处区域位置 ， 在构件或材料 存放时 ， 做到构配件点对点堆放 ， 避免二次搬 运 。 ( 3) 构件吊装阶段 。若只有 BIM 模型 ， 单纯的靠人工输入吊装信息 ， 不仅容易出错 而且不利于信息的及时传递 ; 若只有 FID， 只能在数据库中查看构件信息 ， 通过二维图 纸进行抽象的想象 ， 通过个人的主管判断 ， 其 结果可能不尽相同 。BIM FID 有利于信 息的及时传递 ， 从具体的三维视图中呈现及 时的进度对比和二算对
18、比 。 三 、BIM 和 FID 技术在装配式 建筑施 工过程管理中应用的困难及建议 1 应 用的困难 ( 1) 相关技术标准不完善 。关于 BIM， 国外相关的技术标准较为完善 ， 国内则比较 欠缺 ， 到目前为止 ， 由官方发布的仅有意见 稿 ， 一些地区发布了地方性的实施标准 ， 其通 用性不足 ， 没有统一的实施方案 。 ( 2) 行业认可度低 。对于 BIM 和 FID 等现代信息技术 ， 国家大力支持 ， 可行业内的 认可度较低 。设计院 、施工单位等考虑自身 利益 ， 不愿意使用 ; 业主是 BIM 和 FID 技术 的最大受益者 ， 由于到目前为止还没有具体 的收益数据 ， 对
19、未来收益的多少存在风险 ， 业 主在现实的利益面前不愿意冒这种风险 。 ( 3) 信息不流通 。我国建筑业分设计 、 施工 、运营维护等多个阶段 ， 各阶段又分为设 备安装等多个专业 ， 各阶段各专业的利益主 体不同 ， 相互间的利益关系不一样 ， 各利益主 体间为了最大限度的保护自己的利益 ， 不愿 意将自己的信息共享 ， 这在很大程度上阻碍 了信息的流通 。 2 应用的建议 ( 1) 出台 BIM 和 FID 技术在装配式建 筑施工过程管理应用标准 。BIM 和 FID 技 术推进信息交流和共享 ， BIM 标准的制定需 要政府和整个行业的共同参与 ， 此外 ， 将 FID BIM 应用到
20、施工过程管理中还需要 更高层次的应用标准 ， 这样才能满足行业应 用需求 。加快实施 20112015 年建筑业信 息化发展纲要 ， 出台国家强制性应用标准 。 ( 2) 加大对 BIM 及相关软件的开发力 度 。我国 BIM 的发展尚处于初级阶段 ， 除核 心建模软件以外的其它 BIM 软件开发较少 ( 如与 BIM 接口的软件 ) ， 并不能达到现代信 息技术真正意义上的集成 、共 享 、协同 、标准 ， 这在很大程度上限制了 BIM 的发展 ， 因此 ， 加大 BIM 及其相关软件的开发力度刻不容 缓 。 ( 3) 加强人才培养与持证上岗规定 。在 我国 BIM 技术的发展尚处于初级阶段
21、 ， FID 技术在装配式建筑中的应用也处于设 想阶段 ， 我们需要一大批懂软件管理又精于 装配式建筑的专业型人才 ， 对人才进行统一 考核 ， 实行持证上岗 。 ( 4) 加强信息协作与信息共享 。企业信 息关乎自身利益 ， 因此企业一般不愿意共享 自己的数据资源 ， 这使得模型中缺少应用数 据 ， 降低模型使用的价值 。因此政府或行业 各部门一方面应鼓励专业间的信息交流 ， 另 一方面应加强信息管理 ， 防止内部数据资源 的流失 ， 保护企业权益 。 四 、结 论 BIM 技 术作为 21 世纪建筑业发展的重 174 沈 阳建筑大学学报 ( 社会科学版 ) 第 17 卷 要 变革 ， 将成
22、为推动装配式建筑发展的新动 力 ， 借助 BIM 技术 ， 可以避免装配式建筑在 施工过程中的 “错 、漏 、碰 、缺 ”。笔 者结合 BIM 技术与 FID 技术 ， 通过信息集成 ， 快速 的进行进度分析和二算对比 ， 进一步优化资 源 、工期配置 ， 顺利完成工程目标 。所提出的 基于 BIM 与 FID 技术集成的建筑施工过程 管理方案有助于提升装配式建筑施工过程管 理水平 。融入更多先进理论技术的 BIM 与 FID 技术的深度集成是未来装配式建筑施 工过程管理的主要研究方向 。 参考文献 : 1 张 洋 基于 BIM 的建筑工程信息集成与管理 研究 D 北京 : 清华大学 ， 20
23、09 2 呙丹 ， 杨晓华 ， 苏本良 物联网技术在现代建 筑行 业 中 的 应 用 J 山 西 建 筑 ， 2011， 37 ( 26) : 255 256 3 张 建平 ， 李丁 ， 林佳瑞 ， 等 BIM 在工程施工中 的应用 J 施工技术 ， 2012， 41( 16) : 10 17 4 王 延魁 ， 赵 一 洁 ， 张 睿 奕 ， 等 基 于 BIM 与 FID 的建筑设备运行维护管理系统研究 J 建筑经济 ， 2013， ( 11) : 113 116 5 Meadati P， Irizarry J， Akhnoukh A BIM and FID integration: A p
24、ilot study C Cairo E- gypt: s n ， 2010 6 李 天华 ， 袁永博 ， 张明媛 装配式建筑全生命 周期管理中 BIM 与 FID 的应用 J 工程管 理学报 ， 2012， 26( 3) : 28 32 7 马 军庆 装配式建筑综述 J 黑龙江科技信 息 ， 2009( 8) : 271 8 吕 松华 ， 纪荣泽 ， 李德平 BIM 及在工程施工 管理中的应用思考 M 北京 : 建筑科技与管 理 ， 2013 9 Cheng Minyuan， Chang Naiwei adio frequen- cy identification ( FID) integr
25、ated with build- ing information model ( BIM) for open build- ing life cycle information management M In- dia: Chennai， 2011 10 罗曙光 基于 FID 的钢构件施工进度监测系 统研究 D 上海 : 同济大学 ， 2008 Prefabricated Construction Process Management Based on BIM and FID Technology CHANG Chunguang， WU Feifei ( School of Managemen
26、t， Shenyang Jianzhu University， Shenyang 110168， China) Abstract: Based on the characteristics of the prefabricated building construction management， the modern information technologies such as BIM( Building Information Modeling) and FID( adio Frequency Identification) are applied to construct engin
27、eering project construction process In this paper， BIM and FID are combined to establish the information sharing platform structure The in- tegration application process of BIM FID system is discussed， which includes component manu- facture， transport， approach， storage， and loading Feasible suggestions are put forward to promote BIM FID system It will be conducive to the application of BIM FID technology in prefab- ricated construction process Key words: prefabricated construction; BIM; FID; construction management; dynamic control
