□文/孟若琳 劉 寧

（1.山東省水利勘測設(shè)計院有限公司；2.山東川和信息科技有限公司 山東·濟南）

［提要］ 隨著國家政策推動及行業(yè)進步，建筑行業(yè)也在積極進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型。本文以輕鋼裝配式企業(yè)經(jīng)營全過程為依據(jù)，以企業(yè)自身需求為導向，利用BlM 平臺輔助其各階段數(shù)字化應(yīng)用，進行企業(yè)項目全生命周期數(shù)字化初步探索。

一、背景

在國家政策大力推動下，各行各業(yè)都在積極擁抱“互聯(lián)網(wǎng)+”，并紛紛探索與工業(yè)化和信息化深度融合，以實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。其中，建筑行業(yè)作為國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)，在設(shè)計、實施、運維及監(jiān)管等方面也進行了改革創(chuàng)新，尤其是隨著BIM 技術(shù)、裝配式建筑、EPC 模式的發(fā)展，建筑行業(yè)也迎來了大范圍的數(shù)字化、信息化、工業(yè)化升級。

BIM 實現(xiàn)建筑信息的集成，從建筑的設(shè)計、施工、運行直至建筑全壽命周期的終結(jié)，各種信息始終整合于一個三維模型信息數(shù)據(jù)庫中，其提供完整的、與實際情況一致的建筑工程信息，具備可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性的特征。

裝配式建筑是指把傳統(tǒng)建造方式中的大量現(xiàn)場作業(yè)工作轉(zhuǎn)移到工廠進行，在工廠加工制作好建筑用構(gòu)件和配件，運輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場，通過可靠的連接方式在現(xiàn)場裝配安裝而成的建筑。裝配式建筑主要包括預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑等，因為采用標準化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、信息化管理、智能化應(yīng)用，是現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)方式的代表。

裝配式建筑的構(gòu)件化、模塊化特征使其與BIM 結(jié)合具有天然的優(yōu)勢，也利于其基于一對一的實體化單體進行信息的集成和管理。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(diào)采用最新信息技術(shù)對建筑全生命周期內(nèi)的技術(shù)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。但是，目前在裝配式建筑建造過程中應(yīng)用BIM 技術(shù)存在以下常見問題：BIM 建模成本高，使用效率低；BIM 應(yīng)用主要集中在建造過程中的單一過程，各環(huán)節(jié)協(xié)同不足；BIM 應(yīng)用未就項目管理內(nèi)涵做深入研究，忽略整體實施方案。本文以一家輕鋼裝配式企業(yè)經(jīng)營全過程為依據(jù)，以企業(yè)自身需求為導向，利用BIM 平臺輔助其各階段數(shù)字化應(yīng)用，實現(xiàn)其數(shù)字化初步探索。

二、需求分析

此企業(yè)產(chǎn)品為輕鋼裝配式建筑，主要包括各類別墅、景區(qū)配套建筑、生態(tài)公廁等，多為建筑單體，層高為1～2 層，建筑面積10～800m2，采用工廠生產(chǎn)+現(xiàn)場拼裝的建筑模式。針對單個輕鋼裝配式建筑項目，企業(yè)工作涵蓋營銷、設(shè)計、生產(chǎn)、施工、運維全過程，對應(yīng)工作人員包括營銷人員、設(shè)計人員、生產(chǎn)人員、施工人員、運維人員等，每一個項目均有一組員工對其進行全過程服務(wù)，每個階段人員工作分工不同，項目經(jīng)理則為項目全生命周期服務(wù)。表1 給出了各階段不同用戶角色的需求分析。（表1）

表1 用戶需求分析一覽表

以企業(yè)自身的經(jīng)營目的為導向，結(jié)合項目各階段不同角色用戶的實際需求，為提升項目過程各環(huán)節(jié)、項目組各成員的協(xié)同工作效率，本文構(gòu)建了一套基于BIM 的數(shù)字化技術(shù)路線。

三、數(shù)字化設(shè)計

輕鋼裝配式企業(yè)進行數(shù)字化改造提升應(yīng)考慮以下幾點：第一，應(yīng)明確數(shù)字化改造提升的目標，企業(yè)的任何改造提升都是以營利為目的。相比其他類型建筑企業(yè)，標準化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修的技術(shù)路線非常適用輕鋼裝配式建筑企業(yè)，以實現(xiàn)及提升其產(chǎn)品化、工業(yè)化，從而達到擴大企業(yè)效益的目的；第二，企業(yè)在數(shù)字化改造提升時應(yīng)綜合考慮各類數(shù)字化技術(shù)及手段，應(yīng)選擇經(jīng)濟實用、可操作性強、可解決實際問題的技術(shù)手段，而不應(yīng)只是先進技術(shù)的堆砌。數(shù)字化手段只是輔助，其本質(zhì)還是為企業(yè)經(jīng)營服務(wù)；第三，避免一個誤區(qū)，即企業(yè)的數(shù)字化改造升級就是搭建一個平臺，平臺完成全部工作。平臺只是數(shù)字化改造的一部分，線上、線下有機融合、良好互動才能真正發(fā)揮出數(shù)字化的優(yōu)勢。下面，針對輕鋼裝配式企業(yè)的項目流程并結(jié)合BIM 平臺的建設(shè)給出數(shù)字化設(shè)計。（圖1）

圖1 平臺主要功能圖

（一）營銷管理。營銷管理既是輕鋼裝配式企業(yè)項目的開端，又是項目的結(jié)尾，是營銷人員的工作臺。企業(yè)以往項目結(jié)束后，其成果都會存于企業(yè)的案例庫，每位營銷人員都可以看到企業(yè)以往的所有項目，便于為客戶介紹。本版塊設(shè)計將企業(yè)案例以地圖POI 形式呈現(xiàn)，可通過使用性質(zhì)、分公司、面積區(qū)間等條件進行項目篩選，當選定項目后，營銷人員可以把案例的實景圖、全景效果甚至BIM 模型給客戶展示，了解客戶想法，溝通具體需求。

當與客戶敲定意向后，由營銷人員創(chuàng)建訂單，實現(xiàn)此營銷人員對該客戶鎖單，項目啟動，但并不意味著合同簽訂。營銷人員開始與客戶進行進一步溝通，此時需要設(shè)計人員與預算人員配合，客戶的需求開始具體化，設(shè)計人員與預算人員按照客戶具體需求給出設(shè)計方案及報價，設(shè)計方案與報價文件可能會經(jīng)過多輪溝通討論，均通過營銷管理版塊進行管理。項目正式簽訂合同后，由公司分配項目組及項目經(jīng)理，項目組成員均可看到本項目信息，項目狀態(tài)變?yōu)椤耙押灪贤?。若未簽訂合同，客戶信息進入企業(yè)信息庫，便于后期追蹤營銷。

（二）設(shè)計管理。設(shè)計管理版塊存儲各設(shè)計師的項目設(shè)計成果，是設(shè)計師的主要工作臺。設(shè)計師首先應(yīng)用桌面端軟件Revit建立BIM 模型，并用橄欖山插件進行專業(yè)分類編碼，然后上傳至平臺，平臺會對BIM 模型進行輕量化處理，并保留BIM 自帶信息，實現(xiàn)BIM 的云端發(fā)布，這是平臺后續(xù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，CAD同理。平臺以列表形式保存項目編號、項目名稱、項目狀態(tài)、創(chuàng)建時間、最后修改時間等信息，當點擊具體項目時，可以在線瀏覽BIM，支持漫游、測量、分解、剖切等功能，同時基于數(shù)模分離的思路，BIM 集成各構(gòu)配件尺寸、材料等基本及擴展屬性等信息，方便項目組成員及客戶全面了解建筑細節(jié)。經(jīng)過概念、初設(shè)、變更等環(huán)節(jié)，設(shè)計方案定稿，生成施工BIM，項目狀態(tài)變?yōu)椤耙言O(shè)計完成”。設(shè)計師同時會基于BIM 生成構(gòu)配件清單，并在項目附件管理中上傳，方便生產(chǎn)環(huán)節(jié)應(yīng)用。

BIM 模塊檔案是設(shè)計師的構(gòu)件成果庫，對于存在復用價值的構(gòu)件，設(shè)計師可基于BIM 構(gòu)件編碼直接調(diào)用平臺中的構(gòu)件成果，省去二次建模的時間。隨著構(gòu)件不斷復用，設(shè)計師及企業(yè)逐漸積累自己的構(gòu)件成果庫，成為企業(yè)的知識財富。

（三）生產(chǎn)管理。生產(chǎn)管理應(yīng)用于工廠構(gòu)配件的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，是生產(chǎn)人員的工作臺。對于生產(chǎn)人員來說，目前的工作模式主要依據(jù)設(shè)計師出的構(gòu)配件清單進行訂單式生產(chǎn)，數(shù)字化平臺的優(yōu)勢在于匯總生產(chǎn)訂單，允許生產(chǎn)人員根據(jù)訂單重新排列組合，統(tǒng)籌生產(chǎn)，例如相同型號的構(gòu)配件可以統(tǒng)一生產(chǎn)，不同型號的構(gòu)配件按需調(diào)整順序；另外，生產(chǎn)人員還可以在線瀏覽BIM，或是基于BIM 與設(shè)計師討論，在充分理解設(shè)計意圖前提下提高雙方溝通效率。

構(gòu)配件生產(chǎn)完畢后，生產(chǎn)人員通過平臺打印包含構(gòu)配件生產(chǎn)信息的二維碼，包括項目編號、構(gòu)配件型號、生產(chǎn)日期、唯一編碼等，并附著于構(gòu)配件上，實現(xiàn)一物一碼，在后續(xù)的構(gòu)配件追蹤以及基于BIM 的施工、運維管理都需要二維碼的使用，實現(xiàn)構(gòu)配件的全過程追蹤。完成二維碼的打印粘貼后，項目狀態(tài)變?yōu)椤耙焉a(chǎn)完畢”。

材料庫管理允許生產(chǎn)人員對在線BIM 構(gòu)件勾選材料、設(shè)備信息，實現(xiàn)BIM 屬性擴展，此信息是在設(shè)計BIM 的基礎(chǔ)上進行確認，也是后續(xù)運維管理的關(guān)鍵應(yīng)用信息。

（四）施工管理。施工管理主要應(yīng)用于現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)，是施工人員的工作臺。當構(gòu)配件到達施工現(xiàn)場后，施工人員通過移動端掃描構(gòu)配件的二維碼對其進行驗收入場，并與該項目構(gòu)配件清單交叉比對，確認類型及數(shù)量?，F(xiàn)場管理人員利用在線BIM 進行施工計劃布置，實現(xiàn)構(gòu)件級或組件級施工計劃安排，并將實際施工信息也附加在BIM 模型上。在施工過程中，通過移動端掃描二維碼實現(xiàn)二維碼與在線BIM 的一一關(guān)聯(lián)，至此，真正實現(xiàn)線上與線下信息實時聯(lián)動。有一種思路：建立BIM 模型并對構(gòu)件編碼，對構(gòu)配件打印二維碼時即包含此編碼，現(xiàn)場施工先掃碼，然后完全按照BIM 上此碼對應(yīng)模塊組裝施工。其實在實際操作中，這種方式反而會給施工人員帶來麻煩，比如相同的構(gòu)配件在實地摞在一起，逐個掃碼找出最先安裝的構(gòu)配件再施工，比從上到下依次拿取構(gòu)配件施工要費事很多，結(jié)果將會使施工人員對這種方式質(zhì)疑、舍棄，最終導致BIM 與線下模塊不對應(yīng)，后續(xù)管理也將失去意義。通過比對計劃施工和實際施工時間，可在BIM 上用不同顏色標識正常施工、超前施工、滯后施工的分部分項，輔助現(xiàn)場施工調(diào)整施工計劃。在線施工日志版塊主要作用是替代了現(xiàn)場的紙質(zhì)日志，并可附加照片等影像信息，豐富了原有的施工日志信息，且可追蹤、可統(tǒng)計。當項目施工完成后，需在平臺上上傳“交接驗收單”文件，項目的質(zhì)保期也以此為節(jié)點，項目狀態(tài)變?yōu)椤耙芽⒐ぁ薄?/p>

（五）運維管理。運維管理環(huán)節(jié)始于項目竣工階段，是維保人員的工作臺。運維人員對項目的維保計劃制定主要依據(jù)構(gòu)配件清單以及竣工時間，根據(jù)不同構(gòu)配件的質(zhì)保信息制定在線提醒計劃，當質(zhì)保期臨近時，平臺上對應(yīng)的BIM 構(gòu)配件會高亮顯示，同時平臺會推送維保信息給維保人員。維保任務(wù)來自兩個方面，一個是維保計劃提醒，一個則是客戶直接保修。接到提醒或保修后，維保管理人員通過平臺指派維保師傅處理，維保師傅接到指派后現(xiàn)場處理，并通過移動端拍照將處理結(jié)果上傳，企業(yè)客服進行客戶回訪，完成維保計劃及維保任務(wù)的閉環(huán)管理。

綜上，本文以一家輕鋼裝配式企業(yè)經(jīng)營全過程為依據(jù)，以企業(yè)自身需求為導向，進行了企業(yè)項目全生命周期數(shù)字化的初步探索。相比其他建筑類型，本案例具有以下優(yōu)勢：項目全過程由企業(yè)全程掌控，各環(huán)節(jié)銜接緊密，人員工作目標一致，協(xié)調(diào)較易；建筑項目體量較小，各環(huán)節(jié)數(shù)字化工作附加量較小，操作阻力較??；企業(yè)領(lǐng)導對數(shù)字化工作比較重視，企業(yè)內(nèi)部對數(shù)字化較支持，推廣難度小。在本次數(shù)字化初探的基礎(chǔ)上，也可以在以下方面繼續(xù)深入探索：BIM 設(shè)計軟件與生產(chǎn)管理軟件深入集成，實現(xiàn)BIM 設(shè)計、生產(chǎn)一體化；二維碼升級為RFID 設(shè)備，提高其使用壽命，增強其讀寫擴展性；基于營銷、設(shè)計、生產(chǎn)、施工、運維數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析，輔助企業(yè)決策等。