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基于bim技术的装配式建筑设计与制造协同应用研究.doc

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基于bim技术的装配式建筑设计与制造协同应用研究.doc
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基于BIM 技术 的 装 配 式建 筑 设 计 与制 造 协 同 应 用 研究 朱瑞添 王超 王耀 中 建 海峡 建 设发 展 有限 公 司 用 友 建筑 云 服务 有 限公 司 摘 要: 本文分析了目前装配式建筑设计阶段与制造阶段协同工作模式, 阐述了 BIM 技 术在装配式建筑项目中应用的必要性。 针对装配式建筑设计与制造协同程度低的 现状给出技术应用建议, 并以设计与制造阶段之间协同工作为研究对象, 提出 基于BIM 数据来驱动设计与制造协同工作, 实现数据流的统一与贯通, 最终目 标是形成高效的协同工作环境。 关键词 : BIM 技术; 装配式建筑; 工作协同; 1. 引言 当前中国建筑行业正处于由低端粗放式管理向高端精细化管理转型的关键时期, 建筑工业化是转型目标。 建筑设计标准化、 预 制构配件制造工厂化和各阶段多方 协同管理信息化是实现建筑工业化的基本途径。 建筑工业化中的装配式建筑区别 于传统湿作业的施工模式, 是以预制构件工厂制造和现场拼装的方式来完成主 体结构及装修工程的施工, 装配式建筑的工程进度和工程质量管控点由现场阶 段向设计阶段和制造阶段前移, 所以, 提升 PC (Precast Concrete, 混凝土预 制件的英文缩写) 构件制造阶段与上游协同工作衔接 顺畅度是装配式建筑目前 精细化管理的核心。 伴随信息技术的普及、BIM 技术的发展, 装配式建筑设计与 制造分离的工作模式正被基于 BIM 技术的设计制造协同模式取代。 2.BIM 技术在 装配式 建筑中发展现状 2.1 国内现 状 按照笔者的了解, 目前国内装配式建筑设计阶段采用 BIM 设计方式占 70%以上, 直接通过BIM 出图指导制造约占 25%, 将BIM 技术与MES、ERP 相结合进行装配式建筑全生命周期管控约占 15%。BIM 技术在项目中的应用主要以岗位级工具为 主。 2.2 国外现 状 根据Mc Graw Hill 调研, 2013 年美国的工程施工企业 BIM 技术的应用比例答复 提高。 3.BIM 在装配 式建筑 实施应用的必要性 装配式建筑项目实施的主要阶段有设计、 采购、 制造、 装配, 其中采购和制造主 要发生在PC 构件工厂。项目按阶段递进实施, 各阶段作业人员和工作模式均有 较大差异, 当前阶段对前置阶段的数据依赖较大。 制造阶段与上游设计阶段之间 存在较为紧密的协作关系。 制造阶段与上游之间容易出现信息孤岛, 实际制造情 况经常与设计需求和项目进度脱节, 并拖延项目整体工期。BIM 技术的开放性和 扩展性的特点可以指导自动化制造, BIM 的可视化特点可以辅助形象生产进度管 理, 工厂也可以利用 BIM 可计算的技术优势提前输出主辅材采购量, 按设计进 度完成采购清单的自动填报, 提高工作效率。 表1 基于 BIM 技术的装配式建筑工作模式与传统装配式建筑工作模式对比 表 下载原表 4.BIM 技术在 装配式 建筑协同工作中的应用研究 4.1 装配式 建筑 设计阶段 与制 造阶段 的工 作内容 研究 (1) 设计阶段与制造阶段工作 内容 装配式建筑设计阶段主要包含方案设计和施工图设计, 最终成果主要为指导工 厂制造和现场装配的施工图纸。 工厂基于施工图纸深化出制造图、 模具图, 并编 制材料采购清单和制造计划, 依据制造图完成钢筋下料, 根据制造计划编制排 产任务单, 车间班组对照制造图和任务单完成 PC 构件制造。 图1 装配式建筑项目设计阶段与制造阶段的工作内容 下载原图 图2 基于 BIM 技术的设计数据向制造阶段传递流程 下载原图 图3 设计 BIM 的五大数据转换 下载原图 (2) 设计阶段与制造阶段工作协同关键点 设计与制造协同工作可以将设计数据快速转化为制造数据, 提高制造效率。 设计 阶段与制造阶段工作协同的关键点是依靠设计数据准确、高效地向制造阶段传 递。 设计阶段选择BIM 软件完成设计工作, 基于BIM 自身模块化数据规则直接进行拆 分, 快速转换成制造阶段所需要的各类数据, 通过云共享平台与工厂 ERP 系统 对接, 为制造阶段提供最准确的数据保障。 4.2 基于 BIM 技术 的设计 与制 造协同 工作 应用研 究 (1) PC 构件制造图编制 设计方基于BIM 技术完成部分设计工作后, 通过BIM 云平台共享的方式向 PC 工 厂传递。 设计方和工厂方共享一套 BIM 模型, 随时设计、 随时传递。 工厂利用自 动化拆分工具软件将 BIM 模型拆解为单栋、 楼层、 区域, 直至最终拆解成以构件 为单元的BIM 模型。BIM 单元模型按图纸模板参数输出制造图, 同时为后续排产 任务单、制造计划、钢筋下料和形象进度提供基础数据。 (2) 材料采购清单生成 设计方依照设计节点进行结构、机电、粗装修和精装修设计, 按进度向 PC 工厂 分 步提供 BIM 模型。PC 工厂从 BIM 模型中直接提取材料列表进行主材和辅材的 集中分批采购。通常设计变更会影响前期材料需求变化, BIM 技术可以实现不同 版本之间的模型数据自动快速对比, 针对新的版本提供材料变化清单, 以保证 PC 工厂在变更发生的第一时间修改材料采购计划。 (3) 钢筋加工应用 设计BIM 数据导入钢筋下料程序, 在满足规范和工艺要求前提下对设计BIM 进行 优化, 调整钢筋下料工序优化分配, 优化配筋, 实现材料高效利用。利用 BIM 云共享平台向工位和数控系统推送加工料单, 并为每种钢筋匹配唯一的条形码。 车间工人通过与数控机床建立通信链接的手持扫描机扫描条形码, 向数控机床 分配钢筋加工工作。 (4) 排产任务单生成 设计BIM 作为系统数据输入, 依次向系统导入制造计划和资源模板。 将设计 BIM 与制造计划和资源模板整合集成, 生成以构件类型为第一维度的制造任务列表 数据, 列表中数据列依次为构件类型 (墙、 梁、 板、 柱) 、 构件编号 、 构件名称、 图纸编号、 合同编号、 项目名称、 出厂时间、 楼层、 部位、 尺寸、 材质、 钢筋规 格。 系统依据排产参数、 结构列表数据和制造变更计划进行制造计划编制, 确定 每一根构件的具体制造日期和完工时 间节点, 经过人工校核最终形成排产任务 单, 最终将数据推送至车间班组人员的移动设备。 图4 钢筋加工清单 下载原图 图5 排产任务单样例 下载原图 (5) 基于 BIM 技术的形象进度应用 BIM 云共享平台将BIM 模型与多套进度计划挂接, 利用BIM 模型形象化展示设计 进度和制造进度, 将当前设计进度、 制造进度与项目总进度计划对比, 输出进度 状态数据。 设计方和制造方可共同协作调整各自工作资源 的投入, 以满足项目的 整体实施进度目标。 5. 结语 基于BIM 技术的装配式建筑设计可以为 PC 构件制作加工传递高效准确的数据, BIM 数据可以针对各参与方的作业岗位需求进行相应的转换传递, 基于数据驱 动设计阶段与制造阶段的工作协同是未来装配式建筑项目主要的工作模式。 图6 基于 BIM 技术的设计进度与制造进度对照图 下载原图 参考文献 [1] 倪猛.简述国内外装 配式建筑发展现状与前景.工程技术, 2017, 01. [2] 孙剑苏少华.推动保 障性住宅建筑工工业化的探讨.2012, 06. [3] 李忠富李晓丹.建筑 工业化与精益建造的支撑和协同关系研究.2016, 11. [4] 樊骅.信息化技术 在 PC 建筑制造过程中的应用.住宅科技.2014, 06.
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