1、概述
近年，我國建筑業(yè)發(fā)展良好，總產值總體呈穩(wěn)定上升趨勢，為我國經濟快速發(fā)展作出了重要貢獻。然而，建筑行業(yè)使用的資源占人類自然資源總量的40%，并且因建筑而產生的垃圾在世界垃圾總量中的占比也高達40%。將我國建筑業(yè)與汽車、鋼鐵、裝備制造等其他支柱行業(yè)相比較，創(chuàng)新型生產技術匱乏、經濟轉換率低、與生態(tài)不協(xié)調等問題更為明顯，且建筑業(yè)在某些生產環(huán)節(jié)沒有一套合理有效的運行體系，常常帶來施工周期長、勞動力成本高、信息化程度低等一系列問題。
裝配式建筑節(jié)能減排數(shù)據見圖1。
將信息化技術集成應用于裝配式建筑在我國建筑業(yè)轉型升級的過程中扮演著至關重要的角色，同時它也會把我國裝配式建筑信息化管理水平提升到一個新的高度。近幾年，我國建筑信息化領域逐漸受到各方關注，對其投入也是逐年遞增，但內容綜合性不強、交叉性較弱等問題依舊突出，且建筑領域內現(xiàn)代信息化技術集成應用的研究明顯不足。本文旨在研究基于bim的裝配式建筑智慧建造，分析bim技術與裝配式建筑相結合的過程存在哪些問題，在此基礎上建立完整的體系架構及詳細的過程應用，并提出有助于bim的裝配式建筑智慧建造發(fā)展的推進政策。
2、基于bim的裝配式建筑智慧建造現(xiàn)狀分析
相比一些發(fā)達國家，例如法國、德國、日本等，我國在研究裝配式方面還處于起步階段，技術體系有待完善并且應用范圍也不夠廣泛，在全國新建建筑中比例僅為15%，重點地區(qū)為20%，低于發(fā)達國家的35%～40%，但其總產值正在穩(wěn)定上升。裝配式建筑相比傳統(tǒng)現(xiàn)澆技術具有節(jié)能環(huán)保、施工效率高、信息化程度高等特點。同時，對施工技術人員的管理能力以及設計精細化程度也提出了更高的要求。
清華大學的馬智亮教授最早提出“基于bim的裝配式建筑智慧建造”這一理念，他強調了采用最新信息技術對建筑全生命周期內的技術和管理集成的重要性，實現(xiàn)裝配式建筑建造的工業(yè)化、智能化。bim的作用是建立一個將建筑所有信息都涵蓋其中的信息平臺，建立模型實現(xiàn)信息集成和交互（見圖2）。
1）bim+vr/ar技術主要應用于構建虛擬施工現(xiàn)場、展示重要節(jié)點的施工工藝及交互式場景漫游，可以從各時間節(jié)點出發(fā)，站在多角度觀測施工過程，進而擬選出最佳施工方案，使得裝配式建筑施工組織設計更為高效合理、也更能保證工人的人身安全與施工進度，節(jié)約了時間與成本。
2）bim+三維激光掃描技術可以對施工場地進行測繪，反映真實的訊息，尤其是針對觀測困難的施工現(xiàn)場，更能凸顯該項技術的優(yōu)勢。其原理是將bim模型與三維激光掃描出的圖像相擬合，從而滿足預制構件質量快速檢查、高效精準建模、準確記錄工程進度等要求，相比于傳統(tǒng)人工計算更為省時且可靠度高。
3）bim+物聯(lián)網技術在傳統(tǒng)的建設項目中，工程物料跟蹤往往是個棘手的工作，信息交互不及時、清單票據不全、計算錯誤等現(xiàn)象時有發(fā)生，致使裝配式建筑項目中建設方、施工方、監(jiān)理方等各參與者無法實時了解到項目建設情況?？紤]到上述問題，“bim+物聯(lián)網技術”將無線射頻技術和bim技術應用于裝配式建筑生產環(huán)節(jié)，工程物料無論材料尺寸，都可以做到有跡可循，將大幅度的提高信息采集能力。
3、我國裝配式建筑bim技術應用現(xiàn)狀及問題
1）三維建模設計。
“三維信息化模型”是bim技術的核心，首先建立基礎模型平臺，隨著項目進行過程中，再在基礎平臺上加入新的“構件”，建筑物各個結構的幾何特征可通過bim技術的三維建模技術繪制，逐步建立起完整的建筑模型。bim建模軟件可自動生成相應的平、立、剖面圖以及各節(jié)點詳圖，相比過去常用的紙質平面圖，這種技術方法可以使建筑的空間特征表達得更為清晰直觀。
2）協(xié)同設計。協(xié)同設計，即設計人員、管理人員等在同一個平臺上一起參與規(guī)劃設計，是建筑業(yè)在設計方向上的巨大創(chuàng)新，同時這也滿足政策提出的“建筑信息化”的要求。協(xié)同技術可以提供一個“交互式”的信息交流平臺，在設計本專業(yè)的同時可以查詢參考其他行業(yè)的設計方案，提升項目在設計階段的創(chuàng)新能力。
3）建筑性能優(yōu)化。實體建筑可以通過bim技術轉化為模型文件，再將這些模型文件輸入相應的分析軟件可實現(xiàn)建筑性能優(yōu)化。分析軟件可以模擬太陽燈光照射情況、對風流體進行分析、計算建筑的能耗數(shù)據、模擬使用者走動情況等，運用模擬分析技術可以明確的判斷建筑物設計是否滿足舒適性，是否滿足低能耗等，對于設計不合理的地方進行針對性調整。bim使得現(xiàn)代建筑設計更為高效智能，既提升了舒適性又減少了資源浪費。
4）碰撞檢查。在施工過程中“碰撞”現(xiàn)象時有發(fā)生，通常是由于忽視各種設備或建筑材料與建筑物內部的空間尺寸關系造成的。bim中常用的“碰撞檢查”軟件有navisworks，fuzor等，在實際建造之前就可以通過碰撞檢查，在設計階段避險“錯、漏、碰、缺”現(xiàn)象的發(fā)生，從而節(jié)約設計成本與勞動力。
5）效果圖及動畫展示。sketchup，3dmax等工具是項目方案設計階段常用的建模軟件，再經過lumion，enscape等渲染軟件從而建立模型場景、生成三維動畫，將方案以三維立體效果圖或動畫的形式展示。在施工階段同樣可用上述方法制作施工模擬動畫，這種“虛擬建造”的方法可以讓施工工人、管理人員、監(jiān)理等提前發(fā)現(xiàn)施工過程中可能產生的技術問題、質量問題、安全問題，在實際施工階段就可以有效避免各類問題。
4、bim技術在裝配式建筑應用中存在的問題
1）缺乏預制構件跟蹤能力。
裝配式建筑的基本單元是預制構件，從預制構件的“生產”開始，到中途的“運輸堆放”以及“進場組裝”都是預制構件管理的關鍵。bim技術可以運用物理數(shù)據管理和數(shù)字化展示功能將數(shù)據進行集成并加以利用，當預制構件的狀態(tài)信息發(fā)生變化時bim作為多維數(shù)據庫并不能及時、完整對其進行記錄、處理，未解決上述問題就應升級信息實時跟蹤統(tǒng)計技術。
2）bim技術應用成本高。據統(tǒng)計，bim技術的運用能減少40%的預算變更費用和至少3%的總成本費用、節(jié)省80%的預算編制時間，相比于傳統(tǒng)建筑，bim模式下減少的建筑耗能高達30%，這對裝配式建筑的綠色建筑和精益化制造意義非凡。然而，bim通常只運用于結構復雜的大型工程項目，大部分業(yè)主還是更重視傳統(tǒng)的管理方式——將質量、進度、成本作為重點，忽視新興的信息化技術的應用，再加上bim技術應用成本不菲，更加深了人們對新技術的排斥性。
3）bim軟件的適用性。目前，在設計階段常用的核心建模軟件是revit，bentley以及catia，常用的應用軟件都是在國外編程研發(fā)，并沒有將我國造價定額規(guī)則、行業(yè)規(guī)范等納入計算規(guī)則，在我國的適用性有待提升。
4）缺乏bim相關標準。雖然國家建筑業(yè)已發(fā)布bim六大標準中的三項，各地市也陸續(xù)發(fā)布一些針對地方的bim標準，但大多數(shù)文件只提到了一些方向性的要求，缺少對管理過程中各環(huán)節(jié)針對性的描述，例如描述預制構件的信息應包含哪些內容、數(shù)字化技術應用標準等關鍵部分都沒有提及。所以基于bim技術的建筑信息化標準需要統(tǒng)一，進而規(guī)范各方行為準則、預制構件信息格式、模型編輯語言及邏輯等。
5）建筑設計和部品部件標準。建筑設計是項目設計環(huán)節(jié)中最重要的一環(huán)，但裝配式建筑與現(xiàn)行的建筑設計標準之間存在很多不一致的地方。裝配式建筑需要在設計過程中嚴格按照模數(shù)化標準，方便后續(xù)結構構件和部品部件的智能生產工作的展開，沒有相關認證標準，則其質量管理就難以進行，更難保證裝配后的成品是否可靠耐用。
5、基于bim的裝配式建筑智慧建造推進對策
1）標準化完善
裝配式建筑建造水平也能真實地映射出一個國家的行業(yè)標準和國家標準的水平。然而國內標準還不夠完備，在生產預制構件時，各個生產單位的生產工具如模板、基座等基本無法相互使用，從而形成預制構件無法進行規(guī)?；a的局面，制定相對完善的規(guī)范和標準就變得極為迫切了。首先可以號召高校、企業(yè)等本行業(yè)的專家、學者積極參與到相關規(guī)范的制定如行業(yè)標準和國家標準。提倡bim，vr等互聯(lián)網技術與裝配式建筑相結合，朝智慧建筑的方向前進；其次提倡本行業(yè)的標桿企業(yè)制作本企業(yè)的標準，而國家標準低于企業(yè)標準，更能促進裝配式建筑向智慧建造的方向發(fā)展。
2）自主開發(fā)軟件平臺與生產工藝創(chuàng)新
在自主創(chuàng)新上，要堅持科研創(chuàng)新，創(chuàng)新是促進技術發(fā)展進步的核心力量，關注裝配式建筑相關技術的研發(fā)、裝配式建筑實驗室的建設，同時提倡學校與企業(yè)共同努力解決關于施工一線上遇到的關鍵瓶頸技術。要堅持改革與創(chuàng)新，摒棄原有的落后設計觀念，積極向信息化、技術化方向靠攏并開創(chuàng)出一套適合自己的信息化流程。
3）培養(yǎng)專業(yè)人才
（1）建立裝配式建筑實訓實踐基地。
盡可能利用高校與企業(yè)資源，整合兩方人才，提高裝配式建筑人才的相關知識和職業(yè)技能，從本專業(yè)或者本產業(yè)出發(fā)，爭取實現(xiàn)專業(yè)或者產業(yè)人才所具備的能力與崗位需求相匹配，積極提倡產業(yè)的轉型，推進專業(yè)人才的專業(yè)化培訓和高端人才輸送，為裝配式建筑專業(yè)人才提供從學校到企業(yè)的一站式的人才培養(yǎng)服務，使裝配式建筑專業(yè)人才的就業(yè)不成問題。
（2）互聯(lián)網+教育平臺建設。
裝配式建筑在一個項目的各個階段都要海量的數(shù)據文件作為基礎，對于裝配式建筑“三個一體化”的特性，進行bim技術與裝配式建筑協(xié)同的資源庫研發(fā)顯得尤為重要；并且還要充分運用各種云平臺為其服務，比如利用互聯(lián)網+技術的視聽說優(yōu)勢，使學生如身臨其境般學習，教育方式形象直觀、靈活可控。同時，要完善人才培養(yǎng)與就業(yè)對接的結構機制，以企業(yè)實際的需求為根本，裝配式建筑行業(yè)前景為導向，構造一個學習與企業(yè)進行優(yōu)勢互補共同培養(yǎng)裝配式建筑綜合素質人才的發(fā)展體系。
（3）多層次人才結構與人才培養(yǎng)標準。
裝配式建筑要想持續(xù)健康的發(fā)展必須有相對應的各級專業(yè)人才來實現(xiàn)，對于實現(xiàn)人才培養(yǎng)的方法可以邀請本行業(yè)的知名學者、專家、著名高校的教授為各級裝配式建筑人才進行不同方向上的技術、管理講座培訓；定期進行理論知識、職業(yè)技能綜合培訓，實現(xiàn)裝配式建筑人才的發(fā)展要求。盡可能提高職業(yè)技能水平，把裝配式的相關理論、技術和職業(yè)道德協(xié)同發(fā)展，培養(yǎng)高素質人才。