基于智能建造技术的装配式建筑施工管理研究

基于智能建造技术的装配式建筑施工管理研究

王泽宇  戴晓燕

     （湖北第二师范学院  建筑与材料工程学院 ，湖北 武汉 430205）

【摘要】装配式建筑在施工管理中存在着信息化水平不高以及产业协同不足等问题制约着装配式建筑的发展和推广，而智能建造技术是以 BIM、物联网、大数据等信息技术为基础，以“信息化”与“智能化”为原则，构建智能的管理平台和智慧的管理环境，以技术促改革，有利于装配式建筑施工中管理。本文基于装配式建筑施工管理现状及存在的问题，分析智能建造技术在装配式建造施工管理中的应用优势，并提出基于智能建造技术的装配式建筑施工管理模式优化的策略，对提升我国建筑业的管理水平、推动建筑业的深层次转型都有着十分重要的意义。

【关键词】智能建造技术；装配式建筑；施工管理

引言

装配式建筑是我国建筑业实现工业化的重要标志之一，使施工效率得到了显著的提升，在激烈的市场竞争环境下，以及全球“低碳”的发展背景中，装配式建筑正在逐渐成为我国建筑行业的发展导向[1]。在实际应用中还存在着组装式构件的制造品种不多、缺少专业的生产厂家以及运输成本较高等许多问题，如何有效地解决这些问题，已成为我国建筑行业面临的一个重大难题。目前，装配式建筑在我国已取得长足发展但与能建造技术的融合程度也不高。因此，基于智能建造技术在装配式建筑施工管理中的应用进行研究十分必要，可以为装配式建筑高质量发展提供有力支撑。

1.装配式建筑施工管理现状分析

近年来，随着我国大力推进建筑工业化和住宅产业化，装配式建筑得到了迅速发展。然而，目前我国的装配式建筑还处于起步阶段，尚未从传统的工程项目管理中摆脱出来，仍停留在传统的模式下，没有形成独特的管理方式。

1.1人才短板有待补齐

由于建造方法的落后，我国建筑业长期劳动密集、污染大，与建筑行业产业化、智能化等发展要求不符。据目前发展情况看，国内的装配式建筑业还处在一个起步阶段，社会水平不高，没有形成一个系统的专业分工。驱动其发展的动力一直以政策为主，现有体系并未建成，发展较为粗放。目前传统建筑工人的年龄偏大、技术水平相对落后、专业性不强，导致在短时间内难以满足装配式建筑一体化施工、信息化管理等要求，需要时间进行转型。

1.2信息化水平有待提高

装配式施工是设计、施工、采购和生产紧密结合的复杂系统工程，要求各个企业之间要实现信息的充分共享。但是，当前的装配式施工企业的信息化水平并不高，信息技术覆盖范围也不够广，生产工作主要是依靠个人的经验来进行。目前，市场上虽然已有大量的工程管理软件，但是还缺乏高效的综合管理平台。同时， BIM、物联网、大数据等目前尚未得到普遍应用。

1.3产业协同有待加强

装配式建筑在施工过程中，施工、设计、生产等环节均需相互沟通，在初步设计、深化设计、标准化拆分、运输调度等问题上达成一致，形成完善的产业链。，如图1所示。但在实际中，设计、施工和生产经常是分开的，由业主和各个单位分别签订合同，并对其进行沟通和协调，这就造成了各个部门之间缺乏交流，施工企业对整个项目的了解还不够全面，无法将全产业链的资源进行整合并充分利用全产业链的集成优势[2]。

图 1 装配式建筑产业链图

2、智能建造技术在装配式建筑施工管理的应用优势

2.1 智能建造技术在设计环节应用

与传统的工程管理模式相比，装配式建筑的设计和建造是不可分离的，它可以被视为建造工程的一个环节。需要设计，建设，生产等单位的配合。在满足国家规范要求、承载力要求、施工工艺难度以及生产能力等多个方面进行综合考虑，是一项非常繁琐的系统工程。而BIM技术是一种数字化的手段，它能够在设计、施工、运输等各个环节起到关键的作用，提高效率，减少失误，达到整体设计的目的，如图2所示。

图2智能建造技术在设计环节的应用

2.1.1方案设计

方案设计阶段，使用BIM创建建筑的三维模型，可视化不同方案的外观和空间布局，创建不同的装配体系方案，模拟不同装配体系的效果，评估其空间利用率、施工效率和可行性，在BIM 模型中演示不同方案，帮助设计团队和决策者更好地理解和比较不同的装配体系[3]。

2.1.2 协同设计

设计团队通过BIM模型的共享，设计组可以实现生产、建设和运营三方的协作。在此基础上，设计师、结构工程师、机电工程师等多个专业人员可以在同一平台上进行统一的设计，从而降低了系统的冲突和误差。另外，还可以通过BIM平台上的碰撞检测工具，实现各个专业模型的碰撞检测。该方法能够对组件重叠、交叉等问题进行自动识别。在检测结果的基础上，对模型进行了标识，并生成一份冲突报表。

2.1.3 深化设计

BIM模型能够更深入地研究装配式建筑构件的细部设计，并优先选用具有绿色建筑资质的建筑材料，实现构件的完整加工，包含构件尺寸、连接方式、加工要求等完整的加工细节，对构件的加工工艺进行分析，对加工顺序、工艺流程等进行优化，从而提升生产效率。

2

.2智能建造技术在生产与施工环节应用

智能建造技术是新兴的信息技术，对建设项目管理起到了重要的支持作用，并对传统的生产与施工方式进行了变革，如图3所示。将 BIM、物联网、大数据等技术引入到装配式施工中，通过构建多个主体协同的管理平台，使各参与主体可以进行有效的协同工作，对施工过程中出现的各类问题进行有效的协同处理，促进数据和信息的有效流转。

图3智能建造技术在生产与施工环节应用

2.2.1 BIM 技术的应用

BIM技术以建筑物信息建模为基础，将建筑物的各种信息整合到一个3D模型上，使每个部件中不仅含有结构、规格等信息，还含有各种非结构化的信息，为设计、施工、造价等各个方面的工作人员提供了一个“模拟与分析”的协作工作平台。项目参与方均可从此模型中抽取所需的资料，从而大大降低了协同工作的难度，同时也提高了协作的效率。通过BIM3D、BIM4D等软件，能够对工程施工过程中的进度和费用状况进行实时监控，从而对造成费用出现偏差的原因进行直观的了解，从而提升工程费用的计算效率，并对费用的变化进行准确、可预见性，从而达到节省费用的目的[4]。在装配式构件生产模式中，CAM技术的引入，使其能够与 BIM技术相融合，从而实现了装配式组件的制造。计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing, CAM）就是以计算机为基础，通过计算机来辅助生产的一种方式。CAM技术与BIM技术相结合，可以使建筑施工过程智能化，从而提高施工的效率和质量[5]。

2.2.2 大数据技术的应用

装配式建筑施工是一项复杂的工程，需要大数据的运用。大数据是指对海量数据在一定的时限内进行组织和分析，从而使管理者能够更好地理解项目的运行状况，并为企业的决策提供强有力的支持。装配式建筑具有产业化、规范化的特征，对产品品质有更高的要求。大数据能够为装配式建筑的质量监控与风险管理提供有力的支持，通过对装配式零件制造过程的相关数据的收集与分析，能够掌握各阶段的工作状态，并能及时地发现存在的问题。同时对BIM模型中的数据进行抽取，将其建立起一个分类存放的数据仓库，然后在此基础上，对数据仓库中的数据进行处理和分析，为建设过程中的各种决策提供支持[6]。

2.2.3物联网技术的应用

在装配式建筑中，物联网技术的应用主要通过感知层、网络层和应用层实现与建筑物部件之间的信息交互。作为建筑业产业化发展的典型，装配式建筑与物联网技术有着深度结合的空间。基于物联网技术的装配式施工质量溯源系统，以其制造产业链为主线，有关人员可以收集零部件原材料的入库检验、生产工艺检验、出库检验等信息，并根据相关的法律和法规，使各方面的质量信息相互交换，确保质量问题的可追溯性。此外，物联网技术也是实现装配式建筑施工成本控制的重要手段。装配式建筑成本主要包括技术研发成本、生产成本、物流运输成本、仓库保管成本和现场安装施工成本[7]。装配式构件生产企业、采购企业和建筑企业可利用物联网云平台对构件在储存、运输、安装等各个阶段的应力状态进行实时监测和数据分析，及时发现和处理结构件的损坏位置，减少结构件的损失，减少物流运输、仓库保管、现场安装等费用。

3.基于智能建造技术的装配式建筑施工管理优化路径

3.1加强智能建造人才队伍建设

在产业数字化的背景下，培育和引进装配式建筑及智慧施工领域的高端人才，是掌握数字经济、实现建筑业转型的关键。在国内，智能建造的技术还处在初级阶段，还没有形成一套完整的培训体系，相关的人才也比较匮乏，所以，智能施工专业的人才不仅要具备土木工程师的技能，而且还要具有智能新土木人才的复合知识结构。相关高校可以开设相关与智能建造相关专业课程，培养本科、硕士、博士各级别的高端人才。同时建筑业可以与高校制定针对装配式建筑和智能建造领域的专业培养计划，包括理论教学、实践项目和实习经验。培养高端人才的任务还很艰巨，需要建筑业、高校以及国家共同推动。

3.2数字化变革赋能企业转型升级

随着人们对建筑产品品质的要求日益提高，传统生产方式和组织模式已经很难适应未来行业发展的需要，因此建筑业应积极进行数字化变革赋能企业转型升级。首先，建筑业可以建设互联互通、资源共享、业务协同的智慧建造云平台，利用 BIM 技术的可视化、参数化特性对设计的可视化、施工的虚拟化进行虚拟建造，结合平台的流程化、模板化、表单化、数据化对工程建设全过程收集到的海量数据进行综合分析、处理、模拟，为工程全生命周期智慧建造提供数字化管理、可视化监控、标准化作业和智慧化决策，提升建筑业数字化水平。同时应充分运用“互联网+监管”的方式，以大数据、物联网、CIM、GIS 等新一代信息技术，建设“一图、一网、一屏”的政府综合监管大数据平台，对建设项目的报批报建、招标投标等透明化，改变建筑业相关信息共享不畅的弊端。

3.3完善智能建造管理机制

目前，我国大部分的装配式工程仍沿用传统的工程管理体系，存在设计与施工分离、未针对装配式建筑特征进行调适的问题。为此，需要对参与主体之间的相互关系进行深度剖析，对工程管理体制进行创新，构建跨部门的协调机制，成立跨部门的技术监管组织，促进政

府部门、行业协会、科研院所和企业之间的合作。可通过 EPC总承包方式，将业主、设计单位、施工单位、生产单位等都纳入到管理体系之中，工程总承包企业应承担“工程总承包负总责”的责任，管理触角向前后延伸，工程设计及咨询公司应对建筑全生命期的运行质量、环境适宜性和功能性等承担相应责任，共同解决在工程实施中出现的问题，提升装配式工程的建设质量，从而形成一种全产业链的运作方式，能顺畅地完成信息交换，

4、结语

综上所述，智能建造技术作为新一代信息技术，应用到装配式建筑建造过程中，能够很好地解决现有不足，提升建设管理流程的效率，对推动我国建筑业走向工业化和智能化具有十分重要的意义。但由于智能施工和装配式施工在我国的开展时间尚短，如何使两者之间最佳的组合模式能够得到更好的发挥，还有待于长时间的实践检验。

参考文献

[1]刘占省,刘诗楠,赵玉红等.智能建造技术发展现状与未来趋势[J].建筑技术 , 2019,50(07): 772-779.

[2]刘康宁,张守健,苏义坤.装配式建筑管理领域研究综述[J].土木工程与管理学报 , 2018,35(06): 163-170+177.

[3]邹贻权，张若涵.基于组合赋权的装配式建筑风险因素研究[J].湖北工业大学学报，2023，38（02）：91-96，110.

[4]齐宝库,李长福.基于BIM的装配式建筑全生命周期管理问题研究[J].施工技术, 2014,43(15): 25-29.

[5]刘瑶，宋红，徐沛.基于AHP-熵权法的装配式建筑成本影响因素研究[J].建筑经济，2023，44（S1）：150-154.

[6]黄恒振.基于大数据和BIM的工程造价管理研究[J].建筑经济, 2016,37(09): 56-59.

[7]颜世强.物联网技术在装配式建筑部品成本控制中的应用[J].居业 ,2019(08):91-92.

作者简介：王泽宇（2003-），湖北武汉人，就读于湖北第二师范学院。专业方向：工程管理。    

通讯作者：戴晓燕（1975-），黑龙江齐齐哈尔人，硕士，副教授。研究方向：工程项目管理，投资与造价管理