摘要：針對(duì)裝配式建筑施工管理的特點(diǎn)，探討B(tài)IM和RFID在裝配式建筑各施工過程中的應(yīng)用；將BIM和RFID相結(jié)合，建立信息共享平臺(tái)架構(gòu)； 探討了集成的BIM－RFID系統(tǒng)的應(yīng)用過程，包括在構(gòu)件制造、運(yùn)輸、進(jìn)場(chǎng)、倉(cāng)儲(chǔ)、吊裝過程中的應(yīng)用，并對(duì)BIM－RFID系統(tǒng)的推廣提出可行性建議，推動(dòng)BIM－RFID技術(shù)在裝配式建筑施工過程中的應(yīng)用。

隨著可持續(xù)發(fā)展觀念的不斷深入，資源、環(huán)境問題日益突出，勞動(dòng)力不足，人工費(fèi)比例不斷增加，節(jié)能環(huán)保的裝配式建筑逐漸成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，但是工業(yè)化的施工過程出現(xiàn)的“錯(cuò)漏碰缺”、施工管理過程中信息的不對(duì)稱性等問題在一定程度上制約著裝配式建筑的發(fā)展。近年來，很多學(xué)者對(duì)裝配式建筑做了各種研究，最突出的為BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其中Chief Architect 的GSA PB 辦公室對(duì)4D－BIM項(xiàng)目進(jìn)行了研究，并開設(shè)了全國(guó)性的3D－4D－BIM項(xiàng)目；張洋[1]對(duì)BIM的信息集成進(jìn)行了研究；咼丹[2]等人提出將RFID技術(shù)應(yīng)用于建筑工程；張建平[3]等人研究了BIM在施工中的應(yīng)用；王延魁[4]等人對(duì)BIM和RFID在建筑設(shè)備運(yùn)行維護(hù)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究；Pavan Meadati[5]等人在設(shè)備管理領(lǐng)域?qū)IM和RFID技術(shù)的整合進(jìn)行了研究；李天華[6]等人整合了建筑工程全生命周期管理過程中BIM和RFID技術(shù)框架。

綜上所述，關(guān)于BIM和RFID的研究成果較多，將BIM和RFID兩個(gè)系統(tǒng)集成，并應(yīng)用于包括從構(gòu)件制作到安裝完成的具體實(shí)施流程過程管理的研究還有待于深入。筆者在整合BIM和RFID環(huán)境的基礎(chǔ)上，提出裝配式建筑施工管理系統(tǒng)的理論框架，確認(rèn)施工管理所需信息，建立基于BIM－RFID的現(xiàn)代信息管理平臺(tái)架構(gòu)。

一、現(xiàn)有裝配式建筑施工的優(yōu)點(diǎn)與不足

1. 優(yōu)點(diǎn)分析

所謂裝配式建筑就是用預(yù)制的構(gòu)件在現(xiàn)場(chǎng)裝配而成的建筑[7]。相較傳統(tǒng)建筑來說，裝配式建筑所需物料堆放場(chǎng)地小，施工噪音小，標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)方式有利于節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)。同時(shí)，裝配式建筑的施工只需對(duì)地基做相應(yīng)的處理之后即可進(jìn)行組裝，施工速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低。另外標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化、高精度的生產(chǎn)方式，保障了建筑物的質(zhì)量。因此，裝配式建筑包含了傳統(tǒng)建筑無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。

2. 不足分析

裝配式施工也存在很多問題。施工進(jìn)度受廠商構(gòu)件生產(chǎn)的速度、運(yùn)輸方式等多方面因素的制約。施工過程中的變更對(duì)構(gòu)件的生產(chǎn)不利，安裝過程中容易出現(xiàn)“錯(cuò)、漏、碰、缺' 等情況。裝配式建筑無論是制作還是安裝都具有很強(qiáng)的技術(shù)性和專業(yè)性，我國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程尚處于初級(jí)階段，缺少一批懂工業(yè)化技術(shù)并熟悉裝配式建筑的專業(yè)型人才。

二、BIM與RFID技術(shù)在裝配式建筑施工管理中的應(yīng)用分析

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)際施工過程中存在的問題，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( 見圖1) 。

圖1 基于BIM的5D施工動(dòng)態(tài)控制

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5DBIM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)施工過程中可能出現(xiàn)的各種問題和風(fēng)險(xiǎn)，并針對(duì)出現(xiàn)的問題對(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)行虛擬施工后沒有發(fā)現(xiàn)問題，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程中的各種變更。當(dāng)施工過程中的設(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[8]，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)與施工過程的脫節(jié)問題，筆者探討將RFID技術(shù)應(yīng)用于裝配式建筑施工全過程中，其應(yīng)用環(huán)節(jié)及方法如圖2所示。

圖2 構(gòu)件信息在RFID中的流轉(zhuǎn)流程圖

( 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[9－10]，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。

圖3 構(gòu)件編碼格式示意圖

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：?jiǎn)挝还こ叹幋a，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恢枚逊牛?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)目施工過程管理系統(tǒng)架構(gòu)見圖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，并通過定義好的位置屬性和進(jìn)度屬性與模型相匹配。此外，通過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。

圖4 基于BIM和RFID的施工管理系統(tǒng)架構(gòu)

( 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，通過二維圖紙進(jìn)行抽象的想象，通過個(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。

三、BIM和RFID技術(shù)在裝配式建筑施工過程管理中應(yīng)用的困難及建議

1. 應(yīng)用的困難

( 1) 相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不完善。關(guān)于BIM，國(guó)外相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較為完善，國(guó)內(nèi)則比較欠缺，到目前為止，由官方發(fā)布的僅有意見稿，一些地區(qū)發(fā)布了地方性的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，其通用性不足，沒有統(tǒng)一的實(shí)施方案。

( 2) 行業(yè)認(rèn)可度低。對(duì)于BIM和RFID等現(xiàn)代信息技術(shù)，國(guó)家大力支持，可行業(yè)內(nèi)的認(rèn)可度較低。設(shè)計(jì)院、施工單位等考慮自身利益，不愿意使用; 業(yè)主是BIM和RFID技術(shù)的最大受益者，由于到目前為止還沒有具體的收益數(shù)據(jù)，對(duì)未來收益的多少存在風(fēng)險(xiǎn)，業(yè)主在現(xiàn)實(shí)的利益面前不愿意冒這種風(fēng)險(xiǎn)。

( 3) 信息不流通。我國(guó)建筑業(yè)分設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等多個(gè)階段，各階段又分為設(shè)備安裝等多個(gè)專業(yè)，各階段各專業(yè)的利益主體不同，相互間的利益關(guān)系不一樣，各利益主體間為了最大限度的保護(hù)自己的利益，不愿意將自己的信息共享，這在很大程度上阻礙了信息的流通。

2. 應(yīng)用的建議

( 1) 出臺(tái)BIM和RFID技術(shù)在裝配式建筑施工過程管理應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。BIM和RFID技術(shù)推進(jìn)信息交流和共享，BIM標(biāo)準(zhǔn)的制定需要政府和整個(gè)行業(yè)的共同參與，此外，將RFID－BIM應(yīng)用到施工過程管理中還需要更高層次的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能滿足行業(yè)應(yīng)用需求。加快實(shí)施《2011—2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，出臺(tái)國(guó)家強(qiáng)制性應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

（2) 加大對(duì)BIM及相關(guān)軟件的開發(fā)力度。我國(guó)BIM的發(fā)展尚處于初級(jí)階段，除核心建模軟件以外的其它BIM軟件開發(fā)較少( 如與BIM接口的軟件) ，并不能達(dá)到現(xiàn)代信息技術(shù)真正意義上的集成、共享、協(xié)同、標(biāo)準(zhǔn)，這在很大程度上限制了BIM的發(fā)展，因此，加大BIM及其相關(guān)軟件的開發(fā)力度刻不容緩。

( 3) 加強(qiáng)人才培養(yǎng)與持證上崗規(guī)定。在我國(guó)BIM技術(shù)的發(fā)展尚處于初級(jí)階段，RFID技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用也處于設(shè)想階段，我們需要一大批懂軟件管理又精于裝配式建筑的專業(yè)型人才，對(duì)人才進(jìn)行統(tǒng)一考核，實(shí)行持證上崗。

( 4) 加強(qiáng)信息協(xié)作與信息共享。企業(yè)信息關(guān)乎自身利益，因此企業(yè)一般不愿意共享自己的數(shù)據(jù)資源，這使得模型中缺少應(yīng)用數(shù)據(jù)，降低模型使用的價(jià)值。因此政府或行業(yè)各部門一方面應(yīng)鼓勵(lì)專業(yè)間的信息交流，另一方面應(yīng)加強(qiáng)信息管理，防止內(nèi)部數(shù)據(jù)資源的流失，保護(hù)企業(yè)權(quán)益。

四、結(jié)論

BIM技術(shù)作為21世紀(jì)建筑業(yè)發(fā)展的重要變革，將成為推動(dòng)裝配式建筑發(fā)展的新動(dòng)力，借助BIM技術(shù)，可以避免裝配式建筑在施工過程中的“錯(cuò)、漏、碰、缺”。筆者結(jié)合BIM技術(shù)與RFID技術(shù)，通過信息集成，快速的進(jìn)行進(jìn)度分析和二算對(duì)比，進(jìn)一步優(yōu)化資源、工期配置，順利完成工程目標(biāo)。所提出的基于BIM與RFID技術(shù)集成的建筑施工過程管理方案有助于提升裝配式建筑施工過程管理水平。融入更多先進(jìn)理論技術(shù)的BIM與RFID技術(shù)的深度集成是未來裝配式建筑施工過程管理的主要研究方向。

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-THE END-

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