BIM技术在预制工厂中的运用实现装配式建筑构件生产与管理

节能、高效的新型建筑工业化生产方式是我国建筑业的发展方向。积极应用BIM等新兴技术，使用信息化手段，促进我国新型建筑工业化发展是我国建筑业走可持续发展道路的必然选择。BIM技术不是简单地将数字信息进行集成，而是一种数字信息的应用，并可以用于设计、建造、管理的数字化方法。BIM技术不仅可以用于设计、施工、运营维护，也可以用于预制工厂的建设与构件生产。

（一）预制工厂规划建设阶段

1.工厂布置

BIM对于预制构件工厂建设来说，作用是非常大的。利用BIM技术可视化功能进行平面布置工作，将结构复杂、体量大的预制构件工业厂房以一种三维的立体实物图形展示在人们面前，实现“所见即所得”的视觉效果，从而实现合理、高效的现场场地布置。

2.生产工艺布局方案建模

利用BIM可视化的特点，所有的方案调整都即时呈现在计算机上，使得预制构件工厂功能分区明确、合理、得当，布局紧凑，用地节约，管理维修方便，留有一定发展余地；并利用信息化软件对各个主入口、通道进行交通流线和人流模拟，使产业基地与外界保持良好的交通和运输联系，出入口和内部道路符合人流与车流的集散要求，各运动流线保持顺畅、短捷；建筑物布置应考虑当地总体景观，与周边环境相协调；便于利用当地已有的上下水、供电、通信等基础设施。

3.优化施工规划

通过参照工程进度计划，可以形象直观地模拟各个阶段的现场作业情况，优化施工规划。运用BIM的方式对设计施工方案进行优化，可以带来显著的工期和造价改进。

充分利用原有生产设备和试验检测仪器，新增部分数控、高效设备，提高工艺水平，根据工艺要求选用适用的生产设备。在满足构件加工工艺、精度和生产工艺等要求的前提下，综合考虑设备的性能价格比，以减少投资和降低成本。工艺设备设计重视节能和环保，均选用国家推荐的节能型产品，具备高效优质的特点。

（二）预制工厂建设施工阶段

1.施工关键点建模

在施工过程中，现场出现错误不可避免，如果能够将错误尽早发现并整改，对减少返工、降低成本具有非常大的意义和价值。在预制工厂建设过程中，运用BIM专业软件对复杂构件和复杂节点如大难度吊装、隐蔽工程等情况进行图形影像化的模拟，供设计深化交底和施工指导使用，以增加复杂建筑系统的可施工性、提高施工生产效率、增加复杂建筑系统的安全性。

2.基础预埋和设备安装

与住宅和商业建筑不同，预制构件工厂结构类型一般为钢结构，预制构件工厂在设计过程中更注重如钢结构、电路、管线综合等专业的提前协作。各专业相互制约又互为条件，可预先根据项目特点，进行多方深化设计。与此同时，也注重下游环节的配件供应商，设计过程需模拟建造对可能发生的碰撞和预留做提前处理。

3.成本预算（工程量统计）和物料采购

通过该BIM模型，计算、模拟和优化对应于项目各施工阶段的劳务、材料、设备等的需用量，从而建立劳动力计划、材料需求计划和机械计划等，在此基础上形成项目成本计划。其中，材料需求计划的准确性、及时性对于实现精细化成本管理和控制至关重要，它可通过5D模型自动提取需求计划，并以此为依据指导采购，避免材料资源堆积和超支。

（三）预制构件生产准备阶段(www.xing528.com)

1.订单到前期准备

运用BIM技术可对生产订单进行管理，包括维护生产订单、显示订单列表。可以按照不同订单、车间对不同的物料进行准备，反映现有库存对生产订单的保证情况，列示缺料明细，提醒管理人员及时跟踪或催收所缺物料，不致发生生产订单下达后却因缺料而无法生产的情况。当接洽订单后生产规划部根据产能规划安排订单处理方案；与此同时，预制构件工厂开始进行该项目的物料采购、生产计划安排、成品堆场整理准备等工作，以实现信息化高效管理。

2.预制构件深化设计

通过专业BIM软件对项目建筑图纸进行预制构件深化设计，在项目的全流程中，建筑、结构、机电等专业能够在同一平台上工作，减少了不同专业间的交叉工作。与此同时软件完成的深化图纸以数据的形式传输到车间MES系统中，从而减少人为操作次数和降低人为操作带来的失误，提高生产效率。

3.生产规划

预制件生产车间的排产计划表和堆放列表都是可视化的，生产管理人员根据深化设计的数据完成构件堆放与排产设计，其余相应部门都能同步看到排产计划。各个相应岗位根据排产计划同时准备各项生产用数据资料（如标签、堆放表、钢筋加工单、纸质图纸、技术资料等）提交给车间管理类人员准备生产。

（四）构件生产阶段

通过BIM技术能够完整地将建筑设计阶段的信息传递到构件生产阶段。装配式项目设计阶段所创建的构件三维信息模型可以达到构件制造要求的精度，并借助建造平台，基于物联网和互联网将RFID技术、BIM模型、构件管理整合在一起实现信息化、可视化，保证装配式建筑项目全生命周期中的信息流更加准确、及时、有效。在预制构件的管理中，通过RFID芯片技术将BIM构件模型与现实中的预制构件对应起来，实现了构件生产的集约型管理。

1.运用BIM技术进行预制构件生产线、钢筋加工的自动化生产与管理

通过BIM系统与预制构件生产线实时数据共享，实现了预制构件的自动化生产。划线机可根据BIM系统输入的预制构件加工图信息，准确画出构件尺寸，便于模板定位。布料机可根据BIM系统输入的信息，控制布料口的各个单元门的开启闭合，达到智能化、高精度的自动布料。钢筋网片生产流水线可根据输入的BIM系统中构件钢筋的加工数据，实现自动钢筋下料和预留洞。桁架钢筋生产线也可以根据BIM系统中桁架钢筋的几何数据，实现自动焊接各种尺寸的桁架钢筋。

2.将BIM技术和物联网技术相结合，实现实时监测和质量管控

在每一个预制构件中预埋有一个无线射频卡片芯片（RFID），芯片存储有预制构件的设计信息、原材料信息、质检信息、试验信息、产品运输、产品安装、工序验收等信息。设计人员、生产人员、质检人员、库管人员、施工人员等管理者通过读取RFID上的信息，结合BIM平台，可以实时跟踪预制构件的状态和信息。其中预制构件生产人员能够实时了解构件的生产和库存情况，及时反馈到信息系统中，合理规划材料购置和预制生产，实现信息化管理。

（五）物流运输阶段

利用BIM结合RFID技术，通过在预制构件生产过程中嵌入含有安装部位及用途等构件信息的RFID芯片，方便存储验收人员及物流配送人员读取预制构件的相关信息，实现电子信息的自动对照，减少在传统的人工验收和物流模式下出现的验收数量偏差、构件堆放位置偏差、出库记录不准确等问题的发生，可以节约时间和成本，提高预制构件仓储和运输的效率。

（六）运营维护

业主方或者管理人员通过对BIM模型的检查更新，可以实现对厂房的运营维护，包括厂房基础图纸、雨水、消防水管道等等。通过BIM模型可以查阅设备的信息，如使用期限、维护情况、所在位置和供应商情况等，能够对寿命即将到期的设备进行预警，提醒运营商及时进行更换；也可准确定位虚拟建筑中相应的设备，并对设备是否正确运行提供信息。