基于BIM的装配式建筑预制构件跟踪定位技术研究

（中国建筑第二工程局有限公司华东公司）

苑金超

1 引言

《2016-2020 年建筑业信息化发展纲要》强调，在装配式建筑中应大力推进BIM、智能化、物联网等信息技术的集成应用。BIM 技术作为当前建筑业使用最广泛的信息技术之一，具有可视化、协同工作、模拟性、参数化等特点，能够促进项目的各参与方和各专业之间的有效交流，信息共享，避免方案出错，提高项目的精细化管理水平。尤其是在装配式建筑预制构件的设计、生产、运输、安装及运维环节，集成应用以BIM 为基础的信息技术，可以全面整合装配式建筑建造生产的全环节工作，形成一体化的设计、生产、运输和装配流程，提高构件质量，便于管理人员对施工项目的全面把控。

2 装配式建筑预制构件跟踪定位技术的发展

预制构件作为装配式建筑的基础要素，特点是数量多、成型度好、形状类似。在建造装配式建筑的时候，通过应用信息技术，识别预制构件信息、获取构件所处位置，可以科学、合理地组织施工和调配资源。这样能很好地避免传统建造过程中构件易丢失、位置不明确、装配有问题等情况。预制构件的追踪定位管理是动态的，需要信息化技术的强力支撑[1]。

2.1 BIM+GIS技术

利用BIM 技术搭建装配式建筑三维数字信息平台，各参与方和各专业人员，基于BIM 模型进行信息沟通和分享。在模型中可以看到预制构件的三维数字模型，通过开放接口形成标准化、通用化、系列化和多样化的预制构件数据库，并进行集成、协同设计，实现整个建筑项目进度、时间、阶段的模拟和把控。BIM可以将设计与构件加工厂、施工现场在数据平台上进行对接，便于对预制构件生产的控制和尺寸核验。

BIM 构建了包含预制构件所有信息的三维数字模型，是一个高度集成的平台，其可视化功能与GIS参数对象的属性相结合，可以实现对施工进度的监控，分析出设备的运行位置。施工管理人员可以按照预制构件在不同阶段的位置信息，动态、实时掌握相关信息并对现阶段的施工工作进行合理安排。

2.2 数字测量技术

随着大体量、超高层装配式建筑的逐渐增多，建筑施工的精度要求也越来越高。应用BIM 技术可以保证装配式建筑BIM模型信息的准确度，再借助智能全站仪等设备将BIM数据模型引进工地现场，利用模型进行放样定位，收集真实的建造数据，不断更新模型中的数据信息。“BIM+智能型全站仪”的数字化定位系统是新的发展趋势。

除了智能型全站仪之外，用于工程测量、数据采集和处理自动化、测量控制智能化的新设备还有GNSS、三维激光扫仪、摄影测量技术等，可以大大提高装配式建筑的施工质量和效率。这些新的数字化技术也为装配式建筑预制构件的生产、运输、安装奠定了基础。

2.3 自动识别和追踪定位技术

装配式建筑预制构件在生产阶段，若不能得到有效管理和控制，会造成严重的质量问题，利用RFID自动数据采集功能，数字化管理构件的生产流程，保证各环节质量数据的完整性。基于自动识别和追踪定位技术便携性高、操作性强、自动化程度高等优势，装配式建筑预制构件可以依托物联网技术进行精细化管理，给构件等设备、物资张贴二维码或RFID标签，结合GPS 和GIS 技术，通过有效识别，完成对预制构件及物资设备的实时追踪定位。应用BIM 和二维码或RFID 技术的装配式建筑预制构件管理系统，可进行信息交互，及时、准确了解项目信息中的问题，进一步提高施工管理效率[2]。

3 装配式建筑预制构件跟踪定位技术的具体应用

虽然基于工厂规模化生产的方式提高了工程效率，但是也增加了预制构件的跟踪和管理难度，导致一些新问题出现。

①预制构件种类和数量繁多，相似构件多，在堆放混乱的情况下，寻找需要构件更为困难。

②信息数据在不同部门记录和传递时容易出现错误，导致发货、收货和库存延误。由于错误或延误供给信息，无法及时找到所需构件，导致施工进度延误。

3.1 预制构件的设计阶段

装配式建筑的施工精确度取决于预制构件设计和生产的质量，深化设计阶段需要详细标明所有构件的状态和装配信息数据，生产环节也要保证构件的出厂的精准度，这样才能保证施工时精确的安装。在实际工程中，由于存在大量的构件种类和数量，只依靠人工处理很难做到顺畅施工。通过BIM 程序中的碰撞检查功能可以检测不同构件之间、构件内部各要素之间是否存在相互干涉和碰撞的问题，进而调整构件的空间关系。对装配式建筑来说，由于大部分构件都是在工厂预制完成，如果在施工安装时出现构件冲突，就要将构件返厂修改或重新生产，从而延长了建设周期、提高了建设成本。因此，需要在生产施工之前检查各系统和构件之间的空间关系，使冲突碰撞问题得以在设计阶段发现并解决，从而避免在施工装配时构件无法安装。

3.2 预制构件的生产阶段

装配式建筑的预制构件生产阶段是连接装配式建筑设计与施工的关键环节。设计人员依据构件碰撞检测结果调整冲突点各要素的位置，进一步完善构件之间的空间关系。深化设计方、构件加工方、施工方根据各自的实际情况提出要求和条件，确定构件加工的范围和深度，选择施工方式、加工工艺和加工设备，对施工方提出现场施工和安装可行性要求。最后利用BIM 模型直接或辅助输出构件加工信息和施工安装配信息。通过BIM 模型可以完整和精确的传达出构件设计的三维形体数据和其他技术参数，经过专业软件可以实时产生用于生产的二维图纸和表格，如构件尺寸图、预埋定位图、材料清单及构件的三维视图等构件生产加工资料。

3.3 预制构件的运输阶段

运输车辆出发前，需要对路线进行规划及货物配载。然而在实际运输过程中，运输需求信息是不断变化的，可能会出现路线临时更改的情况。所以，需要对行驶车辆进行监控和实时定位，并根据动态条件选择运输路线。在装配式建筑供应链中的物流环节中，可以利用自动识别（如RFID）和定位（如GPS）技术实时采集运输过程中建筑构件的状态和位置信息。

1）自动识别

RFID技术的双向通信属性为构件物流运输阶段系统控制和信息传播提供了更大的灵活性。

2）车辆定位

预制构件出厂往工地进行运输时，在所有车辆上安装RFID标签和GPS定位系统，这样施工单位可以通过信息系统中的数据库，将构件与运输车辆对应上，通过GPS 网络定位车辆，获得车辆出发时间、车辆速度和位置[3]。

3.4 预制构件的装配阶段

在对预制构件进行装配的过程中，施工管理人员需要对所有构件按照施工进度阶段分组，以便将构件批量和施工进度关联起来。预制构件运送到施工现场后，并非所有构件都会立即进入施工安装阶段。这就需要确定：

①确保在安装施工之前所需的构件已经准备就绪，以免耽误工期；

②能够在安装之前及时检查构件的尺寸、类型、数量和质量，并留有足够的时间补救错误；

③大型构件可以精准控制进场时间，保证连续地完成吊装作业。

4 结语

综上所述，研究基于BIM技术的装配式建筑预制构件跟踪管理问题可以实现对预制构件的精细化管理，提高装配式建筑施工的生产效率，将BIM、GIS、RFID等技术应用在预制构件的全生命周期环节中，使装配式建筑数字化、信息化、工业化的建造水平不断提高，助力建筑业的转型升级。