BIM技术手段辅助建设混凝土预制构件智能生产车间概述

刘迪

中交一公局第九工程有限公司，浙江 杭州 310000

摘要：在国家及各地方政府的大力推动下，装配式建筑是建筑业的发展趋势，是建筑业发展的必然，由此在装配式建筑行业里形成多级相关产业，最为突出的就是多地大量建设装配式产业基地和混凝土预制构厂智能生产车间。在充分响应绿色建筑、智慧建造的前提下，通过BIM技术手段的综合应用，在智能生产车间设计、建设、运营阶段与BIM技术深度融合，互联互通，协同建设，有效提高项目质量、成本、和进度管理水平，形成一个以进度为主线，以质量为核心的建造体系，高效、快速、低耗的建设混凝土预制构件智能生产车间。

关键词：装配式产业基地 智能生产车间 BIM技术 信息化管平台

1 引言

近年来全国各地不断出台关于装配式建筑的相关政策，明确提出装配率要求，装配式建筑占新建建筑比例不断提升，装配式产业基地也迎来了建设高潮。装配式产业基地的建设作为建筑工业化发展的显著特征，必须符合现代化建设理念，充分结合、应用BIM技术建设智能化、标准化、自动化生产车间，形成可复制、可持续发展的建设技术，推动产生经济效益和社会效益。

混凝土预制构件智能生产车间的规划设计不仅要符合当地相关政策和市场需求，还要与建设场地、技术装备、生产工艺、构件运输渠道相适应，做到综合设计，同步建设，快速建设。在这样的情况下，传统的施工工艺不能满足智能生产车间建设要求，需引入、应用BIM技术手段辅助建设，形成智能生产车间设计、建设、管理、技术支持的全生命周期技术管理体系，践行国家大力发展装配式建筑的意义。

2 京津冀产业基地智能生产车间概况

中交装配式公司京津冀产业基地是公司战略投资建设首个创新型绿色智能制造综合性产业基地，位于廊坊市大城县现代制造业工业园区，占地面积约317亩，分三期建设，产品主要涵盖市政预制混凝土构件、建筑预制混凝土构件等全类型预制混凝土构件。在设计、施工、设备等方面坚持一流标准和水平，致力打造集产、学、研于一体的国家级装配式建筑产业示范基地。详见图2-1、2-2。

京津冀产业基地智能生产车间建设在技术支持、进度控制、质量管理、安全管控、人员管理等多个方面、多个环节综合应用BIM技术，有效提高建造效率150%，节约人工成本50%，节约占地面积20%，克服建设工期短、新冠疫情形势严峻、施工人员短缺、物资设备不足等种种困难，历经短短6个月时间建成一条国内首创钢筋笼全自动流水线、一条标准化、自动化、智能化国内领先的“1+2”管片生产流水线和一条搅拌站线，同时建设智脑中心、产业工人培训中心、实验检测中心、高压配电室、机修车间等配套设施并顺利投产。

图2-1 智能生产车间实景图

图2-2 智能生产车间内部实景图

3 方案设计阶段BIM技术应用

3.1 细化模型及优化设计

基于智能生产车间初步方案设计，利用Revit技术建立模型，然后结合实际情况细化模型，最终建立详细模型设计指导设计优化、细化，智能生产车间三维模型见图3-1。

详细设计模型的深度，是根据智能生产车间实际情况进行的，京津冀产业基地智能生产车间是按照永久生产车间建造的，建设有钢结构厂房，钢筋笼全自动化流水线和管片自动化流水线。其中两条流水线需设计为协同作业模式，所以需进行模型迭代设计，根据设计进展程度，分别在模型总体完成度30%、60%、90%的时候，组织建筑模型推理和审核。

同时，各专业以模型为中心开展设计工作，技术中心每周更新三维模型设计，围绕三维模型优化设计改进设计方案，大大提高工厂设计方案与实际建设的切合度，达到方案设计最优。

图3-1 智能生产车间三维模型

3.2 碰撞检查及可施工、可操作性分析

在BIM模型建立及优化设计完成后，利用navisworks软件进行碰撞检查，可施工性、可操作性分析，是施工图优化设计的重要环节，三维模型提供了直观分析手段，例如钢结构厂房设计复杂，每类钢柱、横梁都有特定位置，涉及到的管道、线路均易形成交叉，需要修正。利用BIM技术，基于模型进行碰撞检查，批量发现碰撞交叉节点20余处，对于辅助设计方案优化作用明显，钢结构厂房碰撞检查图见3-2。

在BIM模型中，进行结构内部的碰撞检查，既能发现设施之间的碰撞，也能合理规划工厂布局，做到联动生产，也能检查工厂预留空间是否满足要求，减少施工阶段因设计疏忽造成的损失和返工工作，提高施工效率和施工质量。同时，也可以直观地解释设计意图，利用设计阶段已建成的BIM模型深化为施工阶段BIM施工工序，分解施工工序，设定施工步骤，为工厂快速施工提供有力保障。

图3-2 钢结构厂房碰撞检查

3.3 三维出图及工程量统计

在碰撞检查及可施工、可操作性分析完成后通过BIM模型直接导出智能生产车间的平面图、结构断面图和复杂节点的结构详图，用于施工图复核和施工指导。从而保证前期设计优化和碰撞检查的有效性和后期施工的可行性。同时，可通过BIM模型可直接获取工程量，作为设计阶段工程量统计的补充，可用于设备采购及施工备料等方面，三维出图及工程量统计见图3-3。

图3-3 三维出图及工程量统计

4 车间建设阶段BIM技术应用

4.1 三维可视化方案模拟

根据优化后设计方案确定重点工艺或工序，对相应的部位和重点工序进行施工模拟，确定施工方案可行性，规避施工人员对图纸及技术方案的错误理解从而造成的错误施工。同时，施工动画模拟直观清晰，提高管理人员和作业人员对设计方案的认知度和人员之间的沟通效率，确保车间建设准确有序的开展。

同时，通过动态施工模拟发现工序衔接细节问题、临时结构与主体结构空间冲突问题、工厂各区域规划和协同生产等问题，方案编制过程中存在工艺疑点以及设计疑点的三维体现。根据施工模拟确定单一工序施工范围及资源配置，在施工范围外可同时开展其他工序施工作业，实现车间各区域同步建设，加快智能生产车间建设速度，三维可视化方案模拟见图4-1。

图4-1 三维可视化方案模拟

4.2精细化进度管理

智能生产车间建设为线性工程，设计多区域施工，多维度施工，多专业施工，工作面多，工作节点，起点多，且各工作节点关联性强。利用BIM协同技术可以更好地把控项目的整体施工进度，制定完整的进度协同作业流程，梳理各层级各部门的职责，联动协同各层级各部门，完成精细化的进度管理。

根据智能生产车间目标工期的要求，结合作业班组、机械设备、材料供应等实际情况，利用BIM技术，结合Project编制进度计划，生成网络计划图，补全逻辑关系，完善关键线路，形成有实际指导意义的进度计划。并调配劳动力及各种资源，优化关键线路和整体计划安排，确保实现目标工期。

在施工过程中及时发现每个环节的重点、难点，对当前实际进度和计划进度进行对比，利用进度线分析进度偏差，进行动态调整。实时对比进度计划与实际进度，辅助进度计划的动态调整，保证整个项目实施过程中人力、材料、机械安排的合理性，同时为后续进度安排提供科学依据，确保车间建设工期可控。

4.3质量、安全协同管理

智能生产车间建设以项目管理为核心、全员参与的BIM应用方针，制定质量、安全协同管理工作流程。针对BIM平台的协同管理机制，将模型导入BIM平台，并完成基础设置，将工厂建设的常见质量、安全问题归集、录入BIM平台，建立隐患排查治理制度和重大安全隐患督办制度，将重大事故隐患治理清单化、信息化，着重于从BIM管理平台建立安全防护体系，通过BIM平台联动施工现场安全、质量实时管理，将环保监测设备、废气收集设备、污水处理设备、降噪设备、危险作业监测设备、监控等设备纳入BIM平台综合应用，以BIM技术支持工厂建设协同管理，质量、安全协同管理工作。

通过互联网各平台端进行质量、安全问题的信息采集、录入、处理及反馈。管理人员使用平台端实时查看质量、安全问题，随时翻阅记录，把控施工现场，实现质量、安全问题流程跟踪，管理流程闭环，质量、安全问题记录留痕，从而实现质量、安全问题动态管控，提高质量安全管理效率、确保工程质量安全。

5 工厂运营阶段BIM技术应用

5.1完整项目资料的数字化移交归档

智能生产车间在建设工程中所有最终交付成果和过程文件，都储存在BIM平台上，文件信息明确，施工过程中数据明了，预留管道、接口位置清晰。在工厂建完成后将施工图纸、资源报表、技术交底、三维模型等完整的工厂建设过程文件传输、应用到工厂后期信息化管理平台建设，为智能生产车间信息化管理平台建设提供基础数据。

5.2利用BIM技术建设信息化管理平台

在智能生产车间建设完成后，根据建设过程中的BIM数据结合应用BIM+GIS技术建立工厂综合信息化管理平台，为工厂提供全方位生产运营服务。信息化管理平台协同各生产各环节以及人、机、材协同作业，克服智能生产车间生产、运营中涉及单位杂、专业多的困难，实现多单位多专业的可视化协同管理，为工厂生产存在的质量、安全、进度等隐患诊断和处理奠定基础。

信息化管理平台实时监控工厂钢筋流水线、混凝土预制构件自动化生产线以及各设备的运行情况，工厂多处设有FRID装置以及传感器等感应装置，这些感应装置反应的数据结合BIM模型展示，当探测到某个感应装置发回异常数据时，BIM模型就会显示，能够在模型上点击查看异常信息，及时调出附近摄像头数据，同时也可以点击异常的设备，读取设备功能、维保等信息，便于第一时间做出判断和维护。工厂设计的所有仪器、仪表采集的数据集中处理，可视化呈现，方便日常养护、跟踪和管理，为设备、设施、仪表建立数据库，在保养期到来之前预警提示，杜绝隐患。

三维模型结合GIS、移动设备，巡检到某一位置，就显示该位置的设备运行情况，对发现问题的部位，能及时定位，可以通过模型了解隐蔽、复杂生产部位的运行情况，定位方式为匹配坐标数据，能够及时准确的确定问题部位和排除、解决问题，大大提高车间生产效率。

6. 结论

智能生产车间建设运用BIM技术，全面提高项目管理水平，有效提高工程施工进度、质量、安全管理水平，达到项目设定的安全、质量、工期、投资等各项管理目标。同时，通过碰撞检测、工艺模拟、场地模拟、辅助验收等BIM技术的应用，大大提升提升项目建设水平，做到标准化、精细化、数字化管理，具有较好的推广应用前景。

参考文献

[1] 张柯.基于BIM技术的业主方精细化管理在大型桥梁工程中的应用.智慧建筑与智慧城市,2018,02期

[2] 徐珊.对装配式建筑的发展优势的探讨.安徽建筑,2018,01期

[3] 姜丽梅.浅析BIM技术在装配式建筑中的应用.安徽建筑,2019,02期

[4] 王安保.丽泽金融商务区基于互联网技术的BIM应用.铁路技术创新,2016,02期