BIM案例丨BIM與RFID技術(shù)在裝配式建筑施工管理中的應(yīng)用

　　目前，裝配式施工進(jìn)度主要受廠商構(gòu)件生產(chǎn)的速度、運(yùn)輸方式等多方面因素制約。設(shè)計(jì)變更對(duì)構(gòu)件的生產(chǎn)不利，安裝過(guò)程中容易出現(xiàn)“錯(cuò)、漏、碰、缺"等情況。因此,將BIM和RFID集成，并應(yīng)用于包括從構(gòu)件制作到安裝全過(guò)程管理,將極大提高生產(chǎn)效率。下面對(duì)BIM與RFID技術(shù)在裝配式建筑施工管理中的應(yīng)用作簡(jiǎn)要分析。

　　1、BIM技術(shù)在裝配式建筑施工管理中應(yīng)用

　　BIM技術(shù)在裝配式建筑施工管理中的應(yīng)用主要包括三個(gè)部分: 施工場(chǎng)地管理、5D動(dòng)態(tài)成本控制和可視化交底。

　　(1)施工場(chǎng)地管理。基于BIM的施工場(chǎng)地管理即在施工前通過(guò)計(jì)算機(jī)虛擬施工場(chǎng)地布置，模擬主要施工機(jī)械的施工過(guò)程，在滿足塔吊吊運(yùn)范圍覆蓋整個(gè)施工面的同時(shí)，盡量減少起重臂交叉; 模擬主要材料場(chǎng)地布置，減少甚至避免二次搬運(yùn)。

　　(2)基于BIM的5D動(dòng)態(tài)成本控制。基于BIM的5D動(dòng)態(tài)施工成本控制即在3D 模型的基礎(chǔ)上加上時(shí)間、成本形成5D的建筑信息模型，通過(guò)虛擬施工看現(xiàn)場(chǎng)的材料堆放、工程進(jìn)度、資金投入量是否合理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)際施工過(guò)程中存在的問(wèn)題，優(yōu)化工期、資源配置，實(shí)時(shí)調(diào)整資源、資金投入，優(yōu)化工期、費(fèi)用目標(biāo)，形成最優(yōu)的建筑模型，從而指導(dǎo)下一步施工(見(jiàn)圖1)。

　　在該系統(tǒng)中，首先，需建立BIM模型，并在BIM模型中輸入和項(xiàng)目有關(guān)的所有信息，主要包括構(gòu)配件的基本信息( 如名稱，規(guī)格和型號(hào)，供應(yīng)商);其次，在三維模型的各個(gè)構(gòu)件上加上時(shí)間參數(shù)和成本計(jì)劃，形成5D BIM模型;再次，利用計(jì)算機(jī)依據(jù)附加的時(shí)間和成本參數(shù)進(jìn)行BIM的5D虛擬施工展示，通過(guò)虛擬建造，可以檢查進(jìn)度或成本計(jì)劃是否合理，各種邏輯關(guān)系是否準(zhǔn)確，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)，并針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題對(duì)模型和計(jì)劃進(jìn)行修改和調(diào)整，進(jìn)而優(yōu)化BIM模型，調(diào)整進(jìn)度和成本計(jì)劃，將優(yōu)化完成的模型進(jìn)行虛擬建造，如果進(jìn)行虛擬施工后沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，則可以指導(dǎo)實(shí)施。

　　此外，利用BIM技術(shù)可以很好地處理施工過(guò)程中的各種變更。當(dāng)施工過(guò)程中的設(shè)計(jì)變更發(fā)生時(shí)，利用BIM將變更關(guān)聯(lián)到模型中，同時(shí)反映出工程量以及造價(jià)的變更，使決策者更清楚設(shè)計(jì)的變更對(duì)造價(jià)的影響，及時(shí)調(diào)整資金籌措和投入計(jì)劃。

　　(3)可視化技術(shù)交底。可視化交底即在各工序施工前，利用BIM技術(shù)虛擬展示各施工工藝，尤其對(duì)新技術(shù)、新工藝以及復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行全尺寸三維展示，有效減少因人的主觀因素造成的錯(cuò)誤理解，使交底更直觀、更容易理解，使各部門之間的溝通更加高效。

　　2、RFID技術(shù)在裝配式建筑施工管理中應(yīng)用

　　不同于傳統(tǒng)的建筑工程施工作業(yè)管理，裝配式建筑的施工管理過(guò)程可以分為五個(gè)環(huán)節(jié): 制作、運(yùn)輸、入場(chǎng)、存儲(chǔ)和吊裝。能否及時(shí)準(zhǔn)確地掌握施工過(guò)程中各種構(gòu)件的制造、運(yùn)輸、到場(chǎng)等信息，很大程度上影響著整個(gè)工程的進(jìn)度管理及施工工序，施工現(xiàn)場(chǎng)有效的構(gòu)件信息，有利于現(xiàn)場(chǎng)的各構(gòu)配件及部品體系的堆放，減少二次搬運(yùn)。

　　但傳統(tǒng)的材料管理方式其信息不僅容易出錯(cuò)，而且有一定的滯后性，為解決裝配式建筑生產(chǎn)與施工過(guò)程的脫節(jié)問(wèn)題，筆者探討將RFID 技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑施工全過(guò)程中，其應(yīng)用環(huán)節(jié)及方法如圖2所示。

　　(1)構(gòu)件制作階段。在構(gòu)件預(yù)制階段，首先，由預(yù)制場(chǎng)的預(yù)制人員利用讀寫設(shè)備，將構(gòu)件或部品的所有信息(如:預(yù)制柱的尺寸、養(yǎng)護(hù)信息等) 寫到RFID芯片中，根據(jù)用戶需求和當(dāng)前編碼方法，同時(shí)借鑒工程合同清單的編碼規(guī)則，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行編碼(見(jiàn)圖3) 。然后由制作人員將寫有構(gòu)件所有信息的RFID芯片植入到構(gòu)件或部品體系中，以供以后各階段工作人員讀取、查閱相關(guān)信息。

　　K1-3:項(xiàng)目名稱，用英文字母表示，不足三個(gè)字母的項(xiàng)目，前面用0補(bǔ)齊，如:奧運(yùn)項(xiàng)目表示為0AY;

　　K4-5:單位工程編碼，采用1-99號(hào)數(shù)字編碼，如: 奧運(yùn)村第9號(hào)樓，表示為09;

　　K6:地上/地下工程，地下表示為0，地上表示為1;

　　K7-8:樓層號(hào)，如:地上9層表示為09;

　　K9:構(gòu)件類型，如: 柱(Column)-C，梁(Beam)-B，樓板(Floor)-F，…;

　　K10-12:數(shù)量編碼;

　　K13-14:作業(yè)狀態(tài)，該欄屬于狀態(tài)欄，隨RFID采集信息的狀態(tài)進(jìn)行更新，如倉(cāng)儲(chǔ)

　　階段-CC，安裝階段-AZ，…;

　　K15-17:擴(kuò)充區(qū)。

　　(2)構(gòu)件運(yùn)輸階段。在構(gòu)件運(yùn)輸階段，主要是將RFID芯片植入到運(yùn)輸車輛上，隨時(shí)收集車輛運(yùn)輸狀況，尋求最短路程和最短時(shí)間線路，從而有效降低運(yùn)輸費(fèi)用和加快工程進(jìn)度。

　　(3)構(gòu)配件入場(chǎng)及存儲(chǔ)管理階段。門禁系統(tǒng)中的讀卡器接收到運(yùn)輸車輛入場(chǎng)信息后立即通知相關(guān)人員進(jìn)行入場(chǎng)檢驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后按照規(guī)定運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢枚逊?，并將?gòu)配件的到場(chǎng)信息錄入到RFID芯片中，以便日后查閱構(gòu)配件到場(chǎng)信息及使用情況。

　　(4) 構(gòu)件吊裝階段。地面工作人員和施工機(jī)械操作人員各持閱讀器和顯示器，地面人員讀取構(gòu)件相關(guān)信息，其結(jié)果隨即顯示在顯示器上，機(jī)械操作人員根據(jù)顯示器上的信息按次序進(jìn)行吊裝，一步到位，省時(shí)省力。此外，利用RFID技術(shù)能夠在小范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確定位的特性，可以快速定位、安排運(yùn)輸車輛，提高工作效率。

　　3、BIM和RFID在建筑工程項(xiàng)目施工過(guò)程管理中的集成應(yīng)用

　　現(xiàn)代信息管理系統(tǒng)中，BIM與RFID分屬兩個(gè)系統(tǒng)——施工控制和材料監(jiān)管。將BIM和RFID技術(shù)相結(jié)合，建立一個(gè)現(xiàn)代信息技術(shù)平臺(tái)(基于BIM和RFID的建筑工程項(xiàng)目施工過(guò)程管理系統(tǒng)架構(gòu)見(jiàn)圖(4)。即在BIM模型的數(shù)據(jù)庫(kù)中添加兩個(gè)屬性——位置屬性和進(jìn)度屬性，使我們?cè)谲浖?yīng)用中得到構(gòu)件在模型中的位置信息和進(jìn)度信息，具體應(yīng)用如下:

　　(1)構(gòu)件制作、運(yùn)輸階段。以BIM模型建立的數(shù)據(jù)庫(kù)作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ),RFID收集到的信息及時(shí)傳遞到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中，并通過(guò)定義好的位置屬性和進(jìn)度屬性與模型相匹配。此外，通過(guò)RFID反饋的信息，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)構(gòu)件是否能按計(jì)劃進(jìn)場(chǎng)，做出實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度對(duì)比分析，如有偏差，適時(shí)調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃或施工工序，避免出現(xiàn)窩工或構(gòu)配件的堆積，以及場(chǎng)地和資金占用等情況。

　　(2)構(gòu)件入場(chǎng)、現(xiàn)場(chǎng)管理階段。構(gòu)件入場(chǎng)時(shí)，RFID Reader讀取到的構(gòu)件信息傳遞到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并與BIM模型中的位置屬性和進(jìn)度屬性相匹配，保證信息的準(zhǔn)確性;同時(shí)通過(guò)BIM模型中定義的構(gòu)件的位置屬性，可以明確顯示各構(gòu)件所處區(qū)域位置，在構(gòu)件或材料存放時(shí)，做到構(gòu)配件點(diǎn)對(duì)點(diǎn)堆放，避免二次搬運(yùn)。

　　(3)構(gòu)件吊裝階段。若只有BIM模型，單純的靠人工輸入吊裝信息，不僅容易出錯(cuò)而且不利于信息的及時(shí)傳遞;若只有RFID，只能在數(shù)據(jù)庫(kù)中查看構(gòu)件信息，通過(guò)二維圖紙進(jìn)行抽象的想象，通過(guò)個(gè)人的主管判斷，其結(jié)果可能不盡相同。BIM-RFID有利于信息的及時(shí)傳遞，從具體的三維視圖中呈現(xiàn)及時(shí)的進(jìn)度對(duì)比和二算對(duì)比。