BIM技術在裝配式建筑質量鏈體系的應用研究

鄧秋菊

（三亞理工職業學院，海南 三亞 572022）

0 引言

為響應國家低碳排放政策，建筑行業積極推廣裝配式建筑。裝配式建筑有別于傳統建筑，在實施過程中，更加注重生產環節和裝配環節。裝配式建筑的質量管理，從傳統的設計、施工兩個重要過程轉變為設計、生產、裝配三個過程，構建質量鏈體系時，也分為設計鏈、生產運輸鏈和裝配鏈。雖然各質量鏈涉及的參與方不同，但關于質量控制的基本目標是一致的。

本文通過探討BIM技術在建筑質量管理中的研究現狀，提出BIM技術與質量鏈融合應用于質量管理，希望提升各參與方之間的信息交互，進而促進企業實現高效質量管理。

1 BIM 技術在建筑質量管理中的應用研究

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術是Autodesk公司在2002年率先提出的一種數據化管理工具，主要用于工程設計、工程建造以及工程管理，可以為建筑生產的全生命周期提供完整的數據信息流，進而促進企業的項目管理。BIM技術已經在全球范圍內得到業界的廣泛認可，在提高生產效率、節約成本和縮短工期等方面發揮著重要作用。BIM技術在建筑項目質量管理領域中的應用，已經突破了傳統2D，3D的建設模式，達到了5D施工管理的操作效果?；贐IM技術的應用發展背景，國內外專家學者們進行了不同角度的理論與實踐研究。

1.1 國外研究現狀

國外對BIM技術的應用較早，專家學者們早期研究方向主要體現在多維度的探索和新技術的融合方面。如在工程項目管理方面的研究中，Hamid［1］將BIM與3D激光掃描和RFID技術結合，實現施工數據的實時獲取形成信息管理，同時將大量高精度BIM模型作為GIS中的數據信息來源，實現建筑分析與路線規劃等。在多維度方面，Ding等［2］探討了nD模型的框架，解釋了從3D擴展到可計算nD模型的過程，對在實際施工作業現場如何使用nD模型進行了描述。

隨著BIM技術在國外市場應用日漸成熟，學者們的研究逐漸轉變為企業管理者如何高效使用BIM技術實現項目管理。Muhammad等［3］通過提煉前人研究，發現了33個衡量項目管理知識領域應用程度的因素和66個有助于提高項目經理應用項目管理知識領域能力的BIM特征。Zarghami［4］在借鑒前人研究的基礎上，開發了系統動力學（SD）模型，對BIM技術相關風險因素進行識別和分類。Oraee等［5］通過建立模型，捕捉基于BIM技術影響施工團隊有效協作的障礙，以促進團隊成員尤其是與項目經理之間的有效溝通。Le等［6］使用結構化德爾菲技術識別建筑供應鏈管理的關鍵要點，評估了BIM系統與供應鏈實施的關聯程度，探討了BIM技術在供應鏈實施過程中的障礙和推動因素。

1.2 國內研究現狀

針對BIM技術在建筑工程質量管理中的應用，國內部分學者進行了數據處理方面的研究，部分學者進行了工程質量管理中BIM技術的應用優化研究。趙慶華等［7］構建了“區塊鏈＋BIM”模型，搭建BIM數據協同平臺，運用區塊鏈技術為平臺服務，以提高質量和安全管理水平。錢琨等［8］采用BIM5D結合AI、人工智能等互聯網技術優化項目管理，利用BIM模型按照時間軸模擬施工流程，定期進行數據分析，形成質量問題庫和質量問題整改情況分析報告。李政等［9］分析了BIM技術在裝配式施工管理中的應用，提出質量管理存在的問題以及如何應用BIM技術改善管理、提高效率。陳斌［10］闡述了EPC模式下基于BIM技術的裝配式建筑工程質量管理系統的構成，介紹了該系統在設計、采購以及施工階段的應用策略。江浩杰［11］通過建立施工管理三維模型、設置BIM 技術的施工質量管理組織機構、基于BIM技術設計施工全過程質量控制方式，設計了一種全新的施工質量管理方法。

通過上述分析可知，BIM技術在質量管理中的應用非常廣泛，但是應用偏向于技術層面關于數據信息的處理，缺乏對管理層面各參與方的有效組織，以質量鏈的理念結合BIM技術進行質量管理的研究及應用目前比較少。

2 BIM 技術在質量鏈中的應用

質量鏈是以實現產品質量提升為目標，用整體、系統、集成的方式進行產品全生命周期與全過程管理。質量鏈起源于制造業，隨著發展應用的推進，被引申應用到建筑生產領域。裝配式建筑的構配件生產具有工廠屬性，在其質量管理中加以質量鏈的應用更為合理。張峻菘等［12］從鏈式管理的視角，提出裝配式建筑質量鏈體系構建，為裝配式建筑的質量管理提供新思路。

建筑項目通過設置合理的質量鏈，既可以確定質量管理全過程各參與方之間的管理銜接，又能體現分塊質量鏈上各參與方關于質量管理的主次關系。由于質量管理貫穿項目管理的整個生命周期，所以企業需要確定各個階段管理的核心主體，通過應用BIM技術建立全面全過程全員參與的“三全”質量管理體系。BIM技術在各階段質量管理中的應用及質量鏈組成如圖1所示。

圖1 BIM 技術在各階段質量管理的應用及質量鏈組成圖

各參與單位在管理過程中，形成以設計方為核心的設計鏈、以生產方為核心的構件生產運輸鏈以及以施工方為核心的裝配鏈，三條質量鏈通過數據信息傳遞，形成完整的全過程質量管理信息流。

2.1 設計鏈

以設計方為核心的設計鏈，質量管理需實現符合安全可靠且科學的構想，通過設計方形成圖紙成果。設計鏈的管理主要包括三個過程，分別為工程總體設計、結構設計、專業內容深化設計。質量管理方為實現專業設計和深化設計的協調統一，基于BIM技術平臺采用Planbar采集信息、Revit建模、Naviswork碰撞分析軟件進行質量管理。

Planbar采集構件信息進行深化設計，為設備自動化生產和鋼筋加工等提供數據，實現圖紙與模型實時聯動，保證信息一致。Revit建模如圖2所示，可以實現設計理念的三維可視化，賦予建筑構件屬性信息，并且通過模擬和分析為裝配式構件生產提供直觀的實物表現，如此可以避免出現概念模糊、數據不清的現象，使生產與設計達到高度吻合，降低質量問題出現的風險。Naviswork碰撞分析能找出梁柱墻之間的設計信息矛盾、門窗洞設計不合理之處，提醒設計方及時進行調整，同時對綜合管線進行檢測以消除沖突，避免在后續實施中出現質量問題。

圖2 Revit三維模型圖

2.2 生產運輸鏈

以生產方為核心的生產運輸鏈，質量管理重點主要考慮消除設計方與生產方存在的信息偏差，要求質量鏈上的質量管理方采用BIM技術實現及時溝通。生產方首先整合設計方提出的相關模型及數據，然后應用集成鏈接CAPP輔助程序與施工設備的可編輯器進行格式轉換，將信息轉化為生產加工過程中所需數據，在MES系統下基于BIM技術實現構件屬性信息的共享，并傳遞應用到整個生產流程，使生產更加精確化、自動化和智能化。此外，生產方還可以通過BIM協同二維碼、RFID射頻識別等技術，進行生產排期和資源調度，追蹤整條生產線的工作實情，加強生產管理，使生產更加高效，質量更加有保障。

為輔助運輸有序高效進行，生產方提前規劃構件類別碼放與出廠順序。運輸方從BIM數據平臺獲取信息，如現場運輸和排產計劃進行運輸安排，通過WebGIS技術實現運輸線路規劃，協助后續裝配鏈質量管理方及時追蹤構件位置，使整個生產與運輸信息流暢通。

2.3 裝配鏈

以施工方為核心的裝配鏈，質量管理重點在于裝配吊裝方案的合理安排。吊裝前，由施工工人在BIM信息平臺上獲取精確的構件屬性信息，確定吊點和操作流程，結合Tekla Structures技術呈現的現場模擬形成具象化操作，施工方通過裝配模擬確定施工作業區域，安排合理數量的現場工作人員與機械設備；吊裝時，技術人員通過BIM 技術協同WebGIS和激光定點等實現精確化的吊裝操作；吊裝后，質量管理方通過BIM技術進行竣工驗收的數據上傳，為后續質量維護做好數據基礎。

裝配過程除了裝配實施作業外，還包括大量的傳統工藝，如模板支撐的搭建和構件節點處現澆部分的鋼筋綁扎與混凝土澆筑等，也要結合BIM技術與質量鏈的應用，以滿足現澆部分與裝配部分的精確化數據對接，保證裝配質量。

3 BIM 技術應用優化的企業對策分析

智能信息化時代，BIM技術賦予了建筑施工過程中關于質量先行的有力技術保障，需要企業在應用和管理上不斷優化。對于裝配式建筑的質量管理，企業如果在構件生產運輸過程中忽略BIM技術的應用性，僅僅在設計鏈和裝配鏈上使用，可能導致信息數據共享出現斷層現象，不利于精準質量管理。因此，企業應用BIM技術進行質量管理的首要任務是確保全面全過程使用，同時還需合理設計質量鏈形成鏈條管理，以實現高效優質的質量管理?；诖?，本文從組織策略、制度約束和技術操作等方面提出BIM技術應用優化的企業對策。

3.1 科學設定質量鏈

質量鏈的產生可以分為質量需求源、質量供應源以及核心企業［13］。裝配式建筑中質量需求源可以劃分為建設方、設計方和使用方，根據需求源設定需求質量鏈，可以精確了解項目意圖和質量方向。質量供應源涉及裝配式構件生產單位、工程實施單位以及原材料供應單位等，可圍繞實現建筑實物質量設定供應質量鏈，從材料、構件到裝配，全面體現實體建造中的質量管理。從核心企業分析，質量鏈又可由設計方、生產方、施工方組成，在全過程質量管理中重點抓設計質量、生產質量和施工質量。

質量鏈的設定在于對全局的把握，應以核心參與者為主體，扇形輻射質量鏈上的其他參與方，達到綜合質量管理的目的。核心參與者應具備BIM技術操作與管理能力，確保實施過程中質量管理的信息交互，如對上一質量鏈進行數據收集，對下一質量鏈進行數據傳遞，對外形成協同對接、資源共享，從而實現建設項目的高質量管理。

3.2 實現BIM 技術應用的“三全”質量管理

項目參建單位應明確質量鏈管理方全面全過程全員參與的質量管理內容，建立“三全”質量管理體系。項目創建之初，建設方協同勘察設計方使用BIM技術建立溝通平臺，實現設計優化積累原始數據。招投標階段，建設方根據平臺數據信息進行招標文件編寫，施工方根據招標文件進行投標文件編寫，文件重點體現BIM技術的應用，建設方應優先考慮BIM技術應用優秀的單位。裝配構件生產過程，生產方在平臺上獲取設計數據進行構件生產，并與設計方形成良好的信息互通，確保生產構件的質量。在構件存儲運輸過程中，根據后續裝配實施的組織安排，確定構件存放和運輸的順序，優化構件生產和運輸的協同作用。裝配實施過程中，施工方根據模擬場景進行現場操作，保證吊裝順利進行，在交付使用時形成全過程的數據儲備，為質量管理提供良好的信息支撐。

3.3 建立完善的BIM 技術實施制度

建筑行業使用BIM技術進行項目管理可達到事半功倍的效果。為使BIM技術在行業發展中不斷推進，企業需要建立完善的BIM技術實施制度，促使建筑實施單位積極應用BIM技術，實現BIM技術應用的良性發展。對于承包單位，建設方要求其必須使用BIM技術；承包單位根據招標信息，提供符合招標要求的基于BIM技術的質量管理方案，在實施過程中也必須按照方案開展工作。對于裝配式建筑構件生產商，要求其建立數據平臺，與勘察設計以及施工方形成交流，為后續構件供給提供數據信息流；生產商可利用吊點信息的二維碼，為吊裝提供準確的數據，以便施工操作。對于施工企業，要求其必須儲備一定數量的BIM技術人才，如現場管理者和施工人員需要具備某等級的BIM技術證書；建設方審查該企業BIM技術應用的項目業績，以鞭策其積極應用BIM技術。若進行項目評優，評優部門可要求參選單位提供全過程BIM技術使用的資料，以激勵形式促進全員全過程BIM技術的應用。

3.4 合理配置質量鏈BIM 技術人員

BIM技術人才的構架體系，應與質量鏈的管理體系匹配。質量管理方在各個質量鏈環節確定至少一位專職負責BIM技術對接的技術人員，該人員需要同時具有專業知識和BIM技術操作能力；各環節操作人員對質量管理中數據信息形成無縫對接，可以做到及時溝通實現全過程質量管理。企業重點對裝配式構件生產和現場組裝進行質量管理，對質量鏈各環節的專職BIM技術人員進行能力提升培訓，加強操作人員的信息技術操作培訓，做好技術保障工作；在管理崗的設置上增加BIM 技術能力的條件，激勵本單位管理人員考取BIM技術相關證書，充實單位的BIM應用資質；考核方面體現BIM技術的重要性，如考取證書可提高工資收入或優先評優評獎等。

4 結論

為促進企業應用BIM技術實現裝配式建筑全過程質量管理，本文從技術使用層面，探討了將BIM技術與質量鏈結合應用于裝配式建筑質量管理，提出設置設計鏈、生產運輸鏈和裝配鏈并確定各質量鏈上的核心主體，利用BIM技術為項目各參與方提供精準的數據信息，從而形成高效質量管理；從管理措施層面，圍繞組織管理、制度約束和人才配置等提出企業推廣應用BIM技術的實施策略。企業要順應時代發展要求，使用BIM技術不斷加強建筑項目質量管理水平。