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      BIM與RFID技術在裝配式建筑施工管理中的應用分析

      [導讀]BIM和RFID集成,并應用于包括從構件制作到安裝全過程管理,將極大提高生產效率。下面對BIM與RFID技術在裝配式建筑施工管理中的應用作簡要分析。

             目前,裝配式施工進度主要受廠商構件生產的速度、運輸方式等多方面因素制約。設計變更對構件的生產不利,安裝過程中容易出現“錯、漏、碰、缺"等情況。因此,將BIM和RFID集成,并應用于包括從構件制作到安裝全過程管理,將極大提高生產效率。下面對BIM與RFID技術在裝配式建筑施工管理中的應用作簡要分析。

       1.BIM技術在裝配式建筑施工管理中應用

        BIM技術在裝配式建筑施工管理中的應用主要包括三個部分: 施工場地管理、5D動態成本控制和可視化交底。

        (1)施工場地管理。基于BIM的施工場地管理即在施工前通過計算機虛擬施工場地布置,模擬主要施工機械的施工過程,在滿足塔吊吊運范圍覆蓋整個施工面的同時,盡量減少起重臂交叉; 模擬主要材料場地布置,減少甚至避免二次搬運。

        (2)基于BIM的5D動態成本控制。基于BIM的5D動態施工成本控制即在3D 模型的基礎上加上時間、成本形成5D的建筑信息模型,通過虛擬施工看現場的材料堆放、工程進度、資金投入量是否合理,及時發現實際施工過程中存在的問題,優化工期、資源配置,實時調整資源、資金投入,優化工期、費用目標,形成最優的建筑模型,從而指導下一步施工(見圖1)。

           在該系統中,首先,需建立BIM模型,并在BIM模型中輸入和項目有關的所有信息,主要包括構配件的基本信息( 如名稱,規格和型號,供應商);其次,在三維模型的各個構件上加上時間參數和成本計劃,形成5D BIM模型;再次,利用計算機依據附加的時間和成本參數進行BIM的5D虛擬施工展示,通過虛擬建造,可以檢查進度或成本計劃是否合理,各種邏輯關系是否準確,及時發現施工過程中可能出現的各種問題和風險,并針對出現的問題對模型和計劃進行修改和調整,進而優化BIM模型,調整進度和成本計劃,將優化完成的模型進行虛擬建造,如果進行虛擬施工后沒有發現問題,則可以指導實施。

        此外,利用BIM技術可以很好地處理施工過程中的各種變更。當施工過程中的設計變更發生時,利用BIM將變更關聯到模型中,同時反映出工程量以及造價的變更,使決策者更清楚設計的變更對造價的影響,及時調整資金籌措和投入計劃。

        (3)可視化技術交底。可視化交底即在各工序施工前,利用BIM技術虛擬展示各施工工藝,尤其對新技術、新工藝以及復雜節點進行全尺寸三維展示,有效減少因人的主觀因素造成的錯誤理解,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技術在裝配式建筑施工管理中應用

        不同于傳統的建筑工程施工作業管理,裝配式建筑的施工管理過程可以分為五個環節: 制作、運輸、入場、存儲和吊裝。能否及時準確地掌握施工過程中各種構件的制造、運輸、到場等信息,很大程度上影響著整個工程的進度管理及施工工序,施工現場有效的構件信息,有利于現場的各構配件及部品體系的堆放,減少二次搬運。

        但傳統的材料管理方式其信息不僅容易出錯,而且有一定的滯后性,為解決裝配式建筑生產與施工過程的脫節問題,筆者探討將RFID 技術應用于裝配式建筑施工全過程中,其應用環節及方法如圖2所示。

      (1)構件制作階段。在構件預制階段,首先,由預制場的預制人員利用讀寫設備,將構件或部品的所有信息(如:預制柱的尺寸、養護信息等) 寫到RFID芯片中,根據用戶需求和當前編碼方法,同時借鑒工程合同清單的編碼規則,對構件進行編碼(見圖3) 。然后由制作人員將寫有構件所有信息的RFID芯片植入到構件或部品體系中,以供以后各階段工作人員讀取、查閱相關信息。

      K1-3:項目名稱,用英文字母表示,不足三個字母的項目,前面用0補齊,如:奧運項目表示為0AY;K4-5:單位工程編碼,采用1-99號數字編碼,如: 奧運村第9號樓,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,如:地上9層表示為09;K9:構件類型,如: 柱(Column)-C,梁(Beam)-B,樓板(Floor)-F,…;K10-12:數量編碼;K13-14:作業狀態,該欄屬于狀態欄,隨RFID采集信息的狀態進行更新,如倉儲階段-CC,安裝階段-AZ,…;K15-17:擴充區。

      (2)構件運輸階段。在構件運輸階段,主要是將RFID芯片植入到運輸車輛上,隨時收集車輛運輸狀況,尋求最短路程和最短時間線路,從而有效降低運輸費用和加快工程進度。

        (3)構配件入場及存儲管理階段。門禁系統中的讀卡器接收到運輸車輛入場信息后立即通知相關人員進行入場檢驗及現場驗收,驗收合格后按照規定運輸到指定位置堆放,并將構配件的到場信息錄入到RFID芯片中,以便日后查閱構配件到場信息及使用情況。

        (4) 構件吊裝階段。地面工作人員和施工機械操作人員各持閱讀器和顯示器,地面人員讀取構件相關信息,其結果隨即顯示在顯示器上,機械操作人員根據顯示器上的信息按次序進行吊裝,一步到位,省時省力。此外,利用RFID技術能夠在小范圍內實現精確定位的特性,可以快速定位、安排運輸車輛,提高工作效率。

        3.BIM和RFID在建筑工程項目施工過程管理中的集成應用

        現代信息管理系統中,BIM與RFID分屬兩個系統——施工控制和材料監管。將BIM和RFID技術相結合,建立一個現代信息技術平臺(基于BIM和RFID的建筑工程項目施工過程管理系統架構見圖(4)。即在BIM模型的數據庫中添加兩個屬性——位置屬性和進度屬性,使我們在軟件應用中得到構件在模型中的位置信息和進度信息,具體應用如下:

        (1)構件制作、運輸階段。以BIM模型建立的數據庫作為數據基礎,RFID收集到的信息及時傳遞到基礎數據庫中,并通過定義好的位置屬性和進度屬性與模型相匹配。此外,通過RFID反饋的信息,精準預測構件是否能按計劃進場,做出實際進度與計劃進度對比分析,如有偏差,適時調整進度計劃或施工工序,避免出現窩工或構配件的堆積,以及場地和資金占用等情況。


      (2)構件入場、現場管理階段。構件入場時,RFID Reader讀取到的構件信息傳遞到數據庫中,并與BIM模型中的位置屬性和進度屬性相匹配,保證信息的準確性;同時通過BIM模型中定義的構件的位置屬性,可以明確顯示各構件所處區域位置,在構件或材料存放時,做到構配件點對點堆放,避免二次搬運。

      (3)構件吊裝階段。若只有BIM模型,單純的靠人工輸入吊裝信息,不僅容易出錯而且不利于信息的及時傳遞;若只有RFID,只能在數據庫中查看構件信息,通過二維圖紙進行抽象的想象,通過個人的主管判斷,其結果可能不盡相同。BIM-RFID有利于信息的及時傳遞,從具體的三維視圖中呈現及時的進度對比和二算對比。

       

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