基于BIM和RFID技术的装配式建筑施工过程管理

基于BIM和RFID技术的装配式建筑施工过程管理发布时间：2016年01月19日16:38来源:沈阳建筑大学学报摘要：针对装配式建筑施工管理的特点，探讨BIM和RFID在装配式建筑各施工过程中的应用；将BIM和RFID相结合，建立信息共享平台架构；探讨了集成的BIM－RFID系统的应用过程，包括在构件制造、运输、进场、仓储、吊装过程中的应用，并对BIM－RFID系统的推广提出可行性建议，推动BIM－RFID技术在装配式建筑施工过程中的应用。随着可持续发展观念的不断深入，资源、环境问题日益突出，劳动力不足，人工费比例不断增加，节能环保的装配式建筑逐渐成为人们关注的热点，但是工业化的施工过程出现的“错漏碰缺”、施工管理过程中信息的不对称性等问题在一定程度上制约着装配式建筑的发展。近年来，很多学者对装配式建筑做了各种研究，最突出的为BIM技术和物联网技术，其中ChiefArchitect的GSAPB办公室对4D－BIM项目进行了研究，并开设了全国性的3D－4D－BIM项目；张洋[1]对BIM的信息集成进行了研究；呙丹[2]等人提出将RFID技术应用于建筑工程；张建平[3]等人研究了BIM在施工中的应用；王延魁[4]等人对BIM和RFID在建筑设备运行维护中的应用进行了研究；PavanMeadati[5]等人在设备管理领域对BIM和RFID技术的整合进行了研究；李天华[6]等人整合了建筑工程全生命周期管理过程中BIM和RFID技术框架。综上所述，关于BIM和RFID的研究成果较多，将BIM和RFID两个系统集成，并应用于包括从构件制作到安装完成的具体实施流程过程管理的研究还有待于深入。笔者在整合BIM和RFID环境的基础上，提出装配式建筑施工管理系统的理论框架，确认施工管理所需信息，建立基于BIM－RFID的现代信息管理平台架构。一、现有装配式建筑施工的优点与不足1.优点分析所谓装配式建筑就是用预制的构件在现场装配而成的建筑[7]。相较传统建筑来说，装配式建筑所需物料堆放场地小，施工噪音小，标准化的生产方式有利于节约资源和环境保护。同时，装配式建筑的施工只需对地基做相应的处理之后即可进行组装，施工速度快，劳动强度低。另外标准化、机械化、高精度的生产方式，保障了建筑物的质量。因此，装配式建筑包含了传统建筑无法比拟的优点。2.不足分析装配式施工也存在很多问题。施工进度受厂商构件生产的速度、运输方式等多方面因素的制约。施工过程中的变更对构件的生产不利，安装过程中容易出现“错、漏、碰、缺"等情况。装配式建筑无论是制作还是安装都具有很强的技术性和专业性，我国建筑产业化进程尚处于初级阶段，缺少一批懂工业化技术并熟悉装配式建筑的专业型人才。二、BIM与RFID技术在装配式建筑施工管理中的应用分析疏1.BIM树技术在装配式减建筑施工管理兼中应用矮BIM阻技术在装配式腹建筑施工管理物中的应用主要羊包括三个部分岂：施工场地管彩理、谢5D流动态成本控制画和可视化交底犁。取（夹1阳）艇施工场地管理惊。基于瞎BIM载的施工场地管允理即在施工前僻通过计算机虚词拟施工场地布煮置，模拟主要间施工机械的施叉工过程，在满密足塔吊吊运范育围覆盖整个施挨工面的同时，鬼尽量减少起重屋臂交叉；模拟矛主要材料场地米布置，减少甚谦至避免二次搬霉运。到（抖2锡）泽基于烈BIM解的科5D列动态成本控制徐。基于略BIM位的誓5D煤动态施工成本膜控制即在鹿3D尊模型的基础上浅加上时间、成鼠本形成径5D挡的建筑信息模鲁型，通过虚拟滨施工看察现场的材料堆灰放、工程进度功、资金投入量隔是否合理，及垫时发现实际施习工过程中存在茧的问题，优化翻工期、资源配堡置，实时调整李资源、资金投苏入，优化工期蕉、费用目标，炉形成最优的建庆筑模型，从而票指导下一步施代工（蝶见图报1菜）距。陡图特1薪基于哗BIM津的文5D本施工动态控制哭在该系统例中，首先，需蚕建立廊BIM刃模型，并在盟BIM落模型中输入和么项目有关的所脸有信息，主要闻包括构配件的凶基本信息（旷如名称，规格钉和型号，供应导商）；其次，狮在三维模型的羽各个构件上加优上时间参数和翻成本计划，形话成米5DBIM坟模型；再次，贯利用计算机依浅据附加的时间谢和成本参数进昏行谋BIM险的偶5D秃虚拟施工展示涨，通过虚拟建针造，可以检查娃进度或成本计送划是否合理，武各种逻辑关系刮是否准确，及议时发现施工过薄程中可能出现押的各种问题和勾风险，并针对趴出现的问题对挺模型和计划进零行修改和调整掠，进而优化本BIM粥模型，调整进串度和成本计划辞，将优化完成姓的模型进行虚阶拟建造，如果允进行虚拟施工窑后没有发现问福题，则可以指狭导实施。序此外，利允用旨BIM眠技术可以很好喜地处理施工过任程中的各种变队更。当施工过尺程中的设计变体更发生时，利烘用呜BIM袍将变更关联到土模型中，同时蓄反映出工程量过以及造价的变路更，使决策者蚂更清楚设计的销变更对造价的句影响涝[8]踪，及时调整资艺金筹措和投入补计划。爪（肺3扩）抽可视化技术交巨底。可视化交郊底即在各工序书施工前，利用雨BIM砖技术虚拟展示伐各施工工艺，算尤其对新技术湿、新工艺以及互复杂节点进行冻全尺寸三维展涨示，有效减少鹿因人的主观因理素造成的错误寨理解，使交底里更直观、更容鲜易理解，使各凑部门之间的沟食通更加高效。丸2.RFI宝D菌技术在装配式炉建筑施工管理何中应用品不同于传统的由建筑工程施工惹作业管理，装楼配式建筑的施话工管理过程可罩以分为五个环荣节：制作、运照输、入场、存砖储和吊装。能数否及时准确地漆掌握施工过程摆中各种构件的栽制造、运输、例到场等信息，外很大程度上影悠响着整个工程毙的进度管理及冬施工工序，施盘工现场有效视的构件信息，恋有利于现场的脚各构配件及部买品体系的堆放店，减少二次搬阳运。但传统的举材料管理方式络其信息不仅容会易出错，而且需有一定的滞后带性，为解决装渔配式建筑生产求与施工过程的驾脱节问题，笔揉者探讨将景RFID损技术应用于装靠配式建筑施工牌全过程中，其音应用环节及方贩法如图胃2蒜所示。猎图老2牲构件信息在溉RFID数中的流转流程居图躁（医1夜）酒构件制作阶段当。在构件预制银阶段，首先，麦由预制场的预减制人员利用读业写设备，将浑构件或部品的欢所有信息（社如：预制柱的株尺寸、养护信授息等）屯写到之RFID凭芯片中，根据吨用户需求和当寺前编码方法俱[9林－扣10]掉，同时借鉴工移程合同清单的介编码规则，对赢构件进行编码缘（君见图捡3驰）孟。然后由制作昨人员将写有构旱件所有信息的抗RFID居芯片植入到构部件或部品体系丑中，以供以后扭各阶段工作人担员读取、查阅问相关信息。订图铃3济构件编码格式旁示意图惩K1懂－原3搂：项目名称，钞用英文字母表攀示，不足三个溜字母的项目，建前面用逃0吹补齐，如：不奥运旧项目表示为俯0AY;K4融－幕5逆：单位工程编锦码，采用昼1厅－匆99旷号数字编码，唱如：想奥运村第擦9衣号楼，表示为始09;K6:忌瞧地上稳/全地下工程，地柜下表示为辱0万，地上表示为体1;K7拿－些8:帽楼层号，如：丙地上涝9册层表示为骡09;K9:略爸构件类型，如开：酸柱（绕Colum丝n效）－州C者，梁（军Beam怨）－只B萄，楼板（地Floor挣）－押F京，属…列；们K10谦－朴12:微数量编码；犹K13趟－症14:着作业状态，该乘栏属于状态栏爪，随编RFID左采集信息的状双态进行更新，司如仓储阶段－殖CC和，安装阶段－丢AZ决，质…云；素K15饱－普17:六扩充区。市（本2隔）厘构件运输阶段陪。在构件运输件阶段，主要是精将径RFID萌芯片植入到运松输车辆上，随妇时收集车辆运剂输状况，寻求专最短路程和最庄短时间线路，复从而有效降低接运输费用和加碗快工程进度。协（鹊3版）洞构配件入场及泼存储管理阶段往。门禁系统中腰的读卡器接收韵到运输车辆入备场信息后立即油通知相关人员熊进行入场检验纱及现场验收，叼验收合格后按律照规定运输到宾指定位置堆放叼，并将构配件绞的到场信息录膜入到疼RFID浮芯片中，以便香日后查阅构配迎件到场信息及安使用情况。余（客4醒）情构件吊装阶段区。地面工作人发员和施工机械痰操作人员各持帜阅读器和显示仔器，地面人员遮读取构件相关隐信息，其结果芳随即显示在显向示器上，机械畏操作人员根据抹显示器上的信桂息按次序进行肺吊装，一步到赚位，省时省力斗。此外，利用镇RFID湿技术能够在小仙范围内实现精他确定位的特性爽，可以快速定馒位、安排运输席车辆，提高工害作效率。当3.BIM茄和猪RFID恰在建筑工程项奏目施工过程管只理中的集成应棉用轰现代信息洽管理系统中，匆BIM砖与总RFID姿分属两个系统团——部—旨施工控制和材听料监管。将烫BIM肤和俯RFID照技术相结合，月建立一个现代猾信息技术平台既（脚基于问BIM钻和扁RFID还的建筑工程项复目施工过程管序理系统架构见晃图浴4回）悉。即在视BIM灭模型的数然据库中添加两怠个属性肺——车—神位置属性和进羡度属性，使我瓣们在软件应用省中得到构件在克模型中的位置蛇信息和进度信习息，具体应用渴如下：稼（并1夹）场构件制作、运胶输阶段。以耽BIM惹模型建立的数滩据库作为数据换基础，溜RFID于收集到的信息沸及时传递到基屑础数据库中，葵并通过定义好创的位置属性和嗽进度属性与模律型相匹配。此类外，通过治RFID怀反馈的信息，辟精准预测构件慨是否能按计划挪进场，做出实演际进度与计划植进度对比分析竭，如有偏差，办适时调整进度缎计划或施工工战序，避免出现吊窝工或构配件讲的堆积，以及旁场地和资金占央用等情况。糠图邀4申基于恭BIM蹦和膛RFID要的施工管理系解统架构粪（亡2嗓）皂构件入场、现蜓场管理阶段。浸构件入场时，陈RFIDR咱eader左读取到的构件蚕信息传递到数捉据库中，并与完BIM部模型中的位置娱属性和进度属能性相匹配，保谎证信息的准确僚性；同时通过室BIM专模型中定义的蹲构件的位置属庸性，可以明确贤显示各构件所谷处区域位置，泼在构件或材料远存放时，做到挖构配件点对点割堆放，避免二蜜次搬运。活（趣3兼）闯构件吊装阶段症。若只有胆BIM福模型，单纯的弯靠人工输入吊口装信息，不仅虚容易出错而且拆不利于信息的逼及时传递；若赤只有寿RFID兵，只能在数据监库中查看构件立信息，通过二座维图纸进行抽属象的想象，通刷过个人的主管浆判断，其结果自可能不尽相同菊。姨BIM捉－凑RFID辉有利于信息的迅及时传递，从窝具体的三维视箩图中呈现及时洽的进度对比和挥二算对比。躺三、减BIM辆和处RFID树技术在装配式沃建筑施工过程养管理中应用的告困难及建议立1.撕应用的困难灶（完1拦）磁相关技术标准渴不完善。关于扬BIM仅，国外相关的景技术标准较为弱完善，国内则小比较欠缺，到欢目前为止，由姨官方发布的仅调有意见稿，一病些地区发布了烛地方性的实施遮标准，其通用泊性不足，没有眠统一的实施方禾案。爹（价2咽）柏行业认可度低楚。对于漏BIM挑和胸RFID劈等现代信息技督术，国家大力利支持，可行业桐内的认可度较眠低。设计院、兰施工单位等考杨虑自身利益，教不愿意使用；角业主是里BIM迷和煤RFID寸技术的最大受冲益者，由于到柔目前为止还没滔有具体的收益径数据，对未来狸收益的多少存婆在风险，业主缝在现实的利益周面前不愿意冒丛这种风险。淋（拐3馆）触信息不流通。忠我国建筑业分美设计、施工、姓运营维护等多咽个阶段，各阶妨段又分为设备陡安装等多个专选业，各阶段各叶专业的利益主悼体不同，相互险间的利益关系葛不一样，各利填益主体间为了充最大限度的保甜护自己的利益瑞，不愿意将自继己的信息共享政，这在很大程货度上阻碍了信次息的流通。学2.冈应用的建议爪（偿1震）领出台身BIM河和恋RFID蒙技术在装配式煎建筑施工过程肝管理应用标准考。竭BIM绍和柱RFID夹技术推进信息帅交流和共享，虾BIM暂标准的制定需盆要政府和整个巨行业的共同参释与，此外，将吹RFID六－颠BIM居应用到施工过素程管理中还需叼要更高层次的音应用标准，这鲁样才能满足行昼业应用需求。底加快实施《诞2011—2蜡015喜年建筑业信息智化发展纲要》厚，出台国家强续制性应用标准地。枝（叉2副）忌加大对捧BIM躲及相关软件的艘开发力度。我浮国共BIM译的发展尚处于糟初级阶段，除柜核心建模软件非以外的其它垃BIM掉软件开发较少兼（航如与炼BIM铜接口的软件）促，并不能达到骂现代信息技术割真正意义上的股集成、共享、立协同、标准，槐这在很大程度夜上限制了棕BIM脱的发展，因此翠，加大教BIM苦及其相关软件胶的开发力度刻千不容缓。陵（梅3京）肠加强人才培养且与持证上岗规疼定。在我国蜂BIM蜻技术的发展尚岩处于初级阶段宝，细RFID康技术在装配式湖建筑中的应用埋也处于设想阶刊段，我们需要尚一大批些懂软件浑管理又精于装穴配式建筑的专冰业型人才，对闹人才进行统一答考核，实行持巡证上岗。检（耗4传）替加强信息协作汽与信息共享。薄企业信息关乎苹自身利益，因尼此企业一般不疤愿意共享自己些的数据资源，纸这使得模型中掏缺少应用数据迎，降低模型使律用的价值。因乖此政府或行业浅各部门一方面骄应鼓励专业间第的信息交流，煌另一方面应加琴强信息管理，沟防止内部数据垒资源的流失，比保护企业权益竞。四、结论弯BIM淹技术作为想21醒世纪建筑业发寿展的重要变革险，将成为推动窃装配式建筑发绿展的新动力，耕借助候BIM硬技术，可以避塑免装配式建筑模在施工过程中敲的伤“月错、漏、碰、榆缺战”贱。笔者结合碧BIM沿技术与届RFID赛技术，通过信额息集成，快速丝的进行进度分迷析和二算对比乘，进一步优化验资源、工期配至置，顺利完成魄工程目标。所钓提出的基于妹BIM夕与顷RFID栋技术集成的建逗筑施工过程管串理方案有助于诵提升装配式建吓筑施工过程管婶理水平。融入贞更多先进理论狠技术的谱BIM惭与倒RFID读技术的深度集喉成是未来装配毅式建筑施工过哭程管理的主要来研究方向。窑参考文献慢：条［极1汇］庭张洋。鹅基于递BIM神的建筑工程信饭息集成与管理国研究［稳D处］。提北京：阶清华大学，猫2009.用［肠2屠］乔呙临丹，杨晓华，缠苏本良阵。写物联网技术在团现代建筑行业拐中的应用［丑J页］。欣山西建筑，败2011深，唐37圣（终26类）姑:255妇培－绢256.炎［茶3仗］症张建平，李丁盆，林佳瑞，等燥。表BIM容在工程施工中泛的应用［剃J疗］。驳施工技术，宽2012介，稀41死（叔16资）捡:10丽－樱17.朝［然4偶］押王延魁，赵一熄洁，张睿奕，俊等。搭基于赏BIM橡与Ｒ军FID吩的建筑设备运夏行维护管理系河统研究［迹J业］。衰建筑经济，乘2013积，（窃11育）踢:113词雅－偏116.