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    馬智亮:裝配式建筑智慧建造的現狀及發展趨勢

    時間:2019-10-22 雅安成建工業化建筑信息部


    隨著國家產業結構調整和建筑行業對綠色節能建筑理念的倡導,裝配式建筑受到越來越多的關注。眾所周知,裝配式建筑具有減少環境污染、縮短工期、提高建造質量等優點。2016年9月,國務院辦公廳發布《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》,提出“力爭用10年左右的時間,使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達到30%?!鼻靶┠晡覀冎v信息化,現在講數字化,那么,未來就是智能化,即智慧建造。裝配式建筑最有條件率先走向智慧建造。下面,將從裝配式建筑智慧建造目前的應用現狀、應用系統的發展及發展趨勢3方面,來作一闡述。



    1裝配式建筑智慧建造的現狀


    為了了解裝配式建筑智慧建造的現狀,我們委托專業調研公司由PC端、手機微信端和郵箱進行調查問卷鏈接推送,共收到267份問卷。被訪對象單位類型包括政府部門、建設開發單位、勘察設計單位、科研單位等,被訪對象來自華北、華東、華南、華中等全國多個地區。調查結果顯示,在裝配式建筑信息化應用情況中,裝配式建筑標準化設計、裝配式建筑施工與管理、裝配式建筑部品生產與管理應用比例靠前,如圖1所示。


    圖1 被訪對象所在單位裝配式建筑信息化應用情況 


    在設計階段,應用BIM技術進行裝配式建筑設計建模是最主要的應用點,應用最多、占比最高。其次是二維CAD施工圖設計、集成設計、基于平臺的裝配式建筑的協同設計等,如圖2所示。


    圖2 被訪對象所在單位裝配式建筑設計階段信息化的主要應用點


    在生產階段,最主要的應用點占比最高的是深化設計,其次是生產管理、質量管理,占比都在40%以上,如圖3所示。


    圖3 被訪對象所在單位裝配式建筑部品生產階段的信息化應用點


    在現場施工與管理階段,裝配式建筑的信息化應用還比較滯后,調查數據顯示,虛擬預拼裝、可視化技術交底、預制部件質量跟蹤管理等占比較高,如圖4所示。


    圖4 被訪對象認為的裝配式建筑現場施工與管理中可能存在的信息化應用點 


    在裝飾裝修階段,信息化占比最高的是裝修部品部件的三維標準化圖集、模塊化設計標準、部品族庫,占比達68.16%,如圖5所示。


    圖5 被訪對象所在單位裝配式裝飾裝修中的信息化應用點 


    2裝配式建筑智慧建造的應用系統


    之所以能進行智慧建造,是因為應用了相關的信息系統。裝配式建筑和一般的建筑有哪些不同和特色?我歸納為幾點:首先是裝配式建筑的技術特色,包括裝配式建筑設計、構件深化設計、構件生產、裝配式建筑施工。和一般的設計不同,裝配式建筑要進行構件的拆分,要在工廠進行制造之前進行深化設計,如要考慮吊裝的要求、構件要進行生產等;其次是裝配式建筑的管理特色,包括構件的生產、庫存、配送管理和現場施工管理,與一般的建筑也不一樣。


    為了使裝配式建筑建造過程實現智慧建造,就需要應用相關的智能技術,從而實現感知、傳輸、計算、記憶、分析等功能。這些智能技術,感知有物聯網技術、實時定位技術,傳輸有互聯網技術、云計算技術,記憶有BIM模型、GIS數據,等等。另外,大數據、人工智能、3D掃描、機器人等也都是一些實現智慧建造所必須具備的技術。(圖6)


    圖6 智能技術及其相關技術


    但是,這些技術在裝配式建筑中如何利用?可以從兩個角度來考慮:一是這些技術用在了哪個環節?從裝配式建筑BIM 的應用點來看,可以分為設計、深化設計、構件生產、物流運輸、現場施工、物業運維等多個階段應用點,如圖7所示。二是把這些技術集成應用,形成生產系統、技術系統和管理系統。我們可以把技術系統、管理系統按層次劃分為設備層、資源層和應用層,如圖8所示。


    圖7 裝配式建筑中BIM的應用點


    圖8 裝配式建筑智慧建造應用系統框架


    3裝配式建筑智慧建造的發展趨勢


    對于未來裝配式建筑智慧建造的發展趨勢,可以歸納為四點:集成化、精細化、智能化、最優化。


    集成化。主要是兩方面的集成:一個是應用系統一體化,包括應用系統使用單點登錄、應用系統數據多應用共享、支持多參與方協同工作;另一個是生產過程一體化,包括設計 - 生產 - 施工 - 體化,可以采用EPC模式、集成化交付模式等。


    精細化。精細化也包括兩個方面,一方面是管理對象細化到每一個部品部件??山梃b制造業的材料表,在裝配式建筑中也可以形成材料表,根據材料表在現場進行裝配即可;另一方面是施工細化到工序,通過嚴格的流程化、管理前置化降低風險,做到精益建造。


    智能化。在管理過程中,既然是智慧建造,就要通過系統取代人,至少是部分取代人,包含代替人去決策,或者輔助人的決策。其中,用到的數據包括BIM數據、管理數據等。另外就是作業層,可以有類人工廠和現場的作業,實現智慧化,如在現場作業可能用到3D打印,在工廠里面普遍采用機器人,人工將會大量減少。


    最優化。一是要有最優化的設計方案,設計對于建筑全生命期至關重要;二是最優化的作業計劃,無論是進行生產還是施工,構件生產、施工都需要最優化,特別是在構件生產階段,我們要實現柔性生產,動態調整作業計劃;三是最優化的運輸計劃,以求達到最短運輸路徑。


    以上這些,都是裝配式建筑智慧建造今后的發展方向。



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