信息技術是工業化的助推器

發布日期：2015-08-12來源：本站編輯：宋珍珍

[摘要]

　　文/李永峰 張學勇 宗可鋒

　　信息化技術在建筑生產及施工過程中應用越來越廣泛，信息化和建筑工業化在發展過程中互相推進。信息化的發展現階段主要表現在全流程信息化管理和建筑信息模型(簡稱“BIM”)技術在建筑工業化中的應用。BIM技術作為信息化技術的一種，已隨著建筑工業化的推進在我國建筑業逐步推廣應用。采用BIM技術可以比較容易實現模塊化設計和構件的零件化、標準化，在建筑工業化中的應用有天然的優勢。建筑工業化的管理要求，與BIM技術所擅長的全生命周期管理理念不謀而合。工業化住宅建設過程中也有對BIM技術的實際需求，如住宅設計過程中的空間優化、減少錯漏碰缺、深化設計需求、施工過程的優化和仿真、項目建設中的成本控制等。信息化技術對建筑工業化的推動大致可概括為三個方面：

　　設計標準化

　　這是建筑工業化的前提。要求設計標準化與多樣化相結合，構配件設計要在標準化的基礎上做到系列化、通用化。

　　產業流程是指產品的生產全過程。建筑業的產業流程被人為地分開---作為建筑產品最為關鍵的初始環節，“建筑設計”被列為獨立行業，與建筑施工處于不同的過程之中。在具體工程實踐中，施工方必須嚴格地執行設計文件，按圖施工。如果設計本身并無明顯錯誤，施工方一般不可以按照自己的意圖提出相應的設計變更。每一個建設工程的設計方都可能是不同的，對于具體建筑物的理解也千差萬別，所確定的工藝做法也就會不一樣，因此施工方以固定的、程序化、工業化的施工工藝或零部件來應對不同的建設項目是難以實現的。

　　可見，設計與施工過程的割裂，使得施工方不得不面對千差萬別的建筑物，也使得設計方在設計時無需考慮也無法考慮具體的工藝過程。這種工作的獨立性，更使得每一次建筑物的建設過程均成為個案，無法實現工業化。

　　利用BIM技術可以進行土建設計、結構設計、安裝設計，還可以利用BIM進行建筑物的性能分析，如：日照性能分析，采光性能分析，能耗性能分析，結構性能分析，還可以利用BIM軟件進行碰撞檢測等。使建筑物還沒有在還沒有施工前就解決現場可能出現的各種問題。這樣利用BIM出的圖可以達到無錯設計。通過BIM模型自動生成平立剖專業施工圖，這樣不僅可以避免重復工作還可以完全避免錯誤。

　　構件標準化。

　　總體上說我國建筑的研究成果數量不多，層次水平不高，建筑業的工業化生產體系尚未形成。建筑的標準化和通用化水平都很低。建造方式仍以現場施工為主，這就出現了建設工程的獨特性與建筑工業化的標準化之間的矛盾。工程外觀的獨特性是建筑業生產管理的最基本特征，而工業化的基本特征則是標準化，標準化是大批量生產的前提，而大批量是低成本的保證。因此，差異化的建設項目與大批量生產之間必然存在著相應的矛盾，這些矛盾也使得建筑工業化的發展受到制約。雖然建筑物是千差萬別的，但建筑物宏觀狀態的獨特性，并不意味著建筑物的微觀構成的獨特性。由于建筑材料的特定性、同類建筑荷載的相似性、同類建筑微觀功能的相似性，建筑物的微觀狀態必然是相類似的。尤其是在同一地區的同類建筑物中，這種相似性表現則更加明顯。

　　經過多年的發展，建筑設計已經形成完整的規范化體系，除非如水立方、鳥巢等特定的項目，大量的普通建筑，如辦公樓、教學樓等的跨度、層高、荷載模式、使用材料、結構體系等關鍵參數已經趨于標準化或至少是準標準化。設計經驗表明，某一個地區的同類建筑在微觀的構造與處理上幾乎是相同的，或至少同一設計單位、設計者的相關做法是相同的。國內很多地方都存在著地方性的標準圖集或施工工藝標準，如果在此基礎上經過有意識的處理，完全可以針對某一特定的建筑類別，實現標準化的構配件，并進而實現預制化。

　　采用裝配式結構，預先在工廠生產出各種構配件運到工地進行裝配，混凝土構配件實行工廠預制、現場預制和工具式鋼模板現澆相結合，發展構配件生產專業化、商品化，有計劃有步驟地提高預制裝配程度。在建筑材料方面，積極發展經濟適用的新型材料，重視就地取材，利用工業廢料，節約能源，降低費用。

　　利用BIM技術，將組成工程的每個部分分解成為尺寸、形狀都標準化，可以定型生產的構件。在BIM中根據構件的特點，建立構件庫，構件庫可以包括建筑材料庫，預制構件庫(預制梁、預制板、柱、欄桿、門、窗等)，家具庫(桌椅，廚衛，潔具，燈具等)等。建立BIM模型時可以利用構件庫搭建整個建筑工程。建立構件庫時，完善每個構件的信息。信息包含：構件的編號，構件的尺寸信息，構件的材質信息，構件的位置信息，從而解決構配件標準化的問題。

　　利用BIM技術解決工程構件標準化的問題，徹底解決構件不規則、不規范的情況，從而實現構配件的生產專業化、商品化，實現工程裝配式施工，推進建筑產業化向標準化、精細化方向發展。

　　管理信息化。

　　運用計算機等信息化手段，從設計、制作到施工現場安裝，全過程實行科學化組織管理，這是建筑工業化的重要保證。

　　信息化技術是集成建設系統實現系統集成與組織集成的基本前提與有效保證。從管理模式來看，集成建設系統并非實體企業，而是很多企業所構成的松散聯合體，生產與施工組織過程中的地域限制、空間隔閡、標準差異、溝通障礙等問題，會致使信息指令的傳遞速度比實體企業緩慢，偏差也會大大增加。因此，全面、快捷的溝通與交流，減少信息溝通中的障礙、偏差與損失至關重要。

　　信息集成是通過信息平臺與信息門戶的構建，使得集成系統與產業鏈中的相關分包商、供應商與核心企業能夠實現信息共享、及時溝通與辦公自動化;實現基于信息系統的輔助建設過程。

　　BIM模型是虛擬的建筑，通過這個虛擬建筑，可以把工程現場在計算機里展現出來。在計算機里面進行模擬和分析，如果發現問題可以方便解決，這樣可以減少施工過程中的返工次數，這樣避免了資源的浪費。還可以對不同的施工方案進行對比選出最優。這些過程由于只是計算機計算模擬，所以不會浪費太多時間更不會浪費資源。在3D的基礎上又用4D更進一步模擬施工。4D是指在BIM的3D模型的基礎上增加時間的維度，可以對施工方案和工序進行檢測，確保工程正常有序的進行。BIM模型不光可以進行4D的施工模擬還可以在4D模型的基礎上增加成本的維度建立5D模型，通過5D模型可以實現精細化的預算和項目成本的可視化，通過對工程項目進行5D仿真模擬，得到所有建筑構件的準確工程量，實現造價控制。

　　除此之外，信息化不僅僅意味著信息的流轉過程，更意味著建筑物與預制構件的信息化。通過的信息處理技術，將實體建筑物信息化，并進而借助于相關技術實現建筑物施工過程的虛擬化(Virtual Construction，虛擬建設)，對建筑物的“可施工性”進行度量與評估———構建預期建筑物與現實的標準化的零部件、構配件、建筑模塊之間的相關關系，實現模擬拼裝與施工流程模擬，從而有效的指導現實的施工過程。

　　同時在施工組織中，通過信息集成與編碼控制系統，實現從實體建筑的拆解、標準化構配件的成組化、委托加工，到零部件的驗收、工作包拆分到構配件在具體建筑上的還原過程中，對于相關零部件、構配件的全過程跟蹤與監測的全過程信息化管理。

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