裝配式建筑智慧建造的

現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

清華大學(xué)土木工程系教授、博士生導(dǎo)師

馬智亮

隨著國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和建筑行業(yè)對綠色節(jié)能建筑理念的倡導(dǎo)，裝配式建筑受到越來越多的關(guān)注。眾所周知，裝配式建筑具有減少環(huán)境污染、縮短工期、提高建造質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。2016年9月，國務(wù)院辦公廳發(fā)布《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》，提出“力爭用10年左右的時(shí)間，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達(dá)到30%。”前些年我們講信息化，現(xiàn)在講數(shù)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(yīng)用現(xiàn)狀、應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展及發(fā)展趨勢3方面，來作一闡述。

在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行裝配式建筑設(shè)計(jì)建模是最主要的應(yīng)用點(diǎn)，應(yīng)用最多、占比最高。其次是二維CAD施工圖設(shè)計(jì)、集成設(shè)計(jì)、基于平臺的裝配式建筑的協(xié)同設(shè)計(jì)等，如圖2所示。

在現(xiàn)場施工與管理階段，裝配式建筑的信息化應(yīng)用還比較滯后，調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，虛擬預(yù)拼裝、可視化技術(shù)交底、預(yù)制部件質(zhì)量跟蹤管理等占比較高，如圖4所示。 

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(biāo)準(zhǔn)化圖集、模塊化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、部品族庫，占比達(dá)68.16%，如圖5所示。

但是，這些技術(shù)在裝配式建筑中如何利用？可以從兩個(gè)角度來考慮：一是這些技術(shù)用在了哪個(gè)環(huán)節(jié)？從裝配式建筑BIM的應(yīng)用點(diǎn)來看，可以分為設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)、物流運(yùn)輸、現(xiàn)場施工、物業(yè)運(yùn)維等多個(gè)階段應(yīng)用點(diǎn)，如圖7所示。二是把這些技術(shù)集成應(yīng)用，形成生產(chǎn)系統(tǒng)、技術(shù)系統(tǒng)和管理系統(tǒng)。我們可以把技術(shù)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)按層次劃分為設(shè)備層、資源層和應(yīng)用層，如圖8所示。 

對于未來裝配式建筑智慧建造的發(fā)展趨勢，可以歸納為四點(diǎn)：集成化、精細(xì)化、智能化、最優(yōu)化。

集成化。主要是兩方面的集成：一個(gè)是應(yīng)用系統(tǒng)一體化，包括應(yīng)用系統(tǒng)使用單點(diǎn)登錄、應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)多應(yīng)用共享、支持多參與方協(xié)同工作；另一個(gè)是生產(chǎn)過程一體化，包括設(shè)計(jì)-生產(chǎn)-施工一體化，可以采用EPC模式、集成化交付模式等。

精細(xì)化。一方面是管理對象細(xì)化到每一個(gè)部品部件。可借鑒制造業(yè)的材料表，在裝配式建筑中也可以形成材料表，根據(jù)材料表在現(xiàn)場進(jìn)行裝配即可；另一方面是施工細(xì)化到工序，通過嚴(yán)格的流程化、管理前置化降低風(fēng)險(xiǎn)，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(tǒng)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(shù)據(jù)包括BIM數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)等。另外就是作業(yè)層，可以有類人工廠和現(xiàn)場的作業(yè)，實(shí)現(xiàn)智慧化，如在現(xiàn)場作業(yè)可能用到3D打印，在工廠里面普遍采用機(jī)器人，人工將會(huì)大量減少。

最優(yōu)化。一是要有最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)對于建筑全生命期至關(guān)重要；二是最優(yōu)化的作業(yè)計(jì)劃，無論是進(jìn)行生產(chǎn)還是施工，構(gòu)件生產(chǎn)、施工都需要最優(yōu)化，特別是在構(gòu)件生產(chǎn)階段，我們要實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)，動(dòng)態(tài)調(diào)整作業(yè)計(jì)劃；三是最優(yōu)化的運(yùn)輸計(jì)劃，以求達(dá)到最短運(yùn)輸路徑。