【《智慧建造在装配式建筑施工中的应用及案例分析》18000字（论文）】

智慧建造在装配式建筑施工中的应用及案例分析摘要1978年12月十一届三中全会的召开，我国进入了改革开放的新时代。在国名经济高速发展的浪潮中，建筑业表现得尤为积极。一直以来，我国的建筑业始终是高密度劳动型、以现浇建造方式为主的传统产业。近年来，建筑业生产总值居高不下，但年增长率却渐渐趋于平缓，甚至隐隐有走下坡的迹象。这种现象的产生是因为资本、土地不再被认为是建筑行业发展的主要因素，工地常常找不到新的、年轻的工人，现有的工人年龄越来越大，身体状况不再适合承受高强度的工作，自身的知识、技能也不足以与当今进步的社会发展相匹配，科学技术成为新的发展关键。基于劳动力素质、机械化水平低，资源的浪费与能源利用率低，环境污染严重等传统建造模式的不足之处渐渐不能跟上人们对于可持续发展追求的脚步。2020年底，住建部等13个部门联合印发的有关智能建造和装配式建筑协同发展的指导意见指出，推进建筑工业化，数字化，智能化升级大力发展装配式。传统管理模式下，信息不能及时有效的交流与互动，各部门之间很难进行组织管理，在这种情况下，集成化管理为建设工程项目管理提供了思路，如何利用BIM搭配装配式建筑应用集成化管理，成为当前亟待解决的问题。本文针对这一发展情况，尝试通过BIM平台的建立，对装配式建筑施工管理进行模拟，通过对成都大丰保障性住宅的案例分析，在内涵、特征、应用价值三个方面，对装配式建筑、BIM以及集成化管理作出了详细的介绍与说明，从成本、进度和质量这三个角度阐述了BIM条件下，在装配时施工管理过程中，应用集成化管理可以大大降低资源的浪费，能源的消耗减少，劳动力占比。关键词：BIM；装配式建筑；集成化管理；建筑施工绪论随着国民经济的快速发展，建筑业也经历了一个“黄金时期”，在国民经济中支柱产业的地位不断加强。改革开放以来，各行各业工业化水平明显提升，而建筑业却仍然停滞不前，以粗放的现浇式建筑模式为主，由于人口技术、环保等多方面因素的影响，国家对装配式建筑越发偏爱，建筑业改革刻不容缓。工业化建筑是未来发展的必然趋势。形象的来讲，建筑工业化就像是生产汽车零部件再进行组装。建筑也可以预制构件，在施工现场进行安装。更贴切来表达就是“搭积木”——设计师应用相关软件分析其结构体系、计算荷载并将其组图发给预制构件加工厂，由加工厂进行生产柱梁板墙等构件，再运输到施工现场，由工人师傅进行安装。这样的优点在于节水、节材、节能，在降低了能源消耗的同时也缩短了建设周期、减少人力成本的支出。工业化建筑主要有预制PC结构、钢结构和3D建筑打印这三种实现形式。设计标准化、构件商品化与施工机械化是它的三个特点。工业化体系建筑的发展对建筑业改善质量、加快建设速度、降低劳动强度、提高生产效率等方面具有重要意义。2016年的国发【2016】55号文件中明确要求对于网上办事要积极主动进行，加强协作与工作的配合与联动，大力发展装配式建筑，推动产业结构调整升级。2020年7月，住建部等13个部门联合印发的有关智能建造和装配式建筑协同发展的指导意见指出，推进建筑工业化，数字化，智能化升级大力发展装配式。11月25日，市监局制定了《建设项目工程总承包合同（示范文本）》，明确要求总承包企业将在建造环节加入BIM的占比，也就是说BIM被强制要求广泛应用于工程总承包项目中。智慧建造由鲁班软件创始人杨宝明博士首次提出，主要有两层含义，一是产业的和谐发展；二是让行业武装先进的数字神经系统。我国是建造大国，建筑业产值连年增加、居高不下，但是全过程的材料使用、能源消耗以及碳排放量也在全球榜上有名，国外一度认为中国的空气是不新鲜的，这也是政府和社会各界迫切期望建筑行业能够尽快转型的根本原因之一。BIM最早出现在1974年，由美国学者Eastman撰写的一篇论文中出现了“BIM”的身影。但那时人们还不清楚BIM的概念，无法确切了解其内涵，直到1995年，IAI协会提出IFC标准，BIM才真正在全世界形成风潮，这一里程碑事件标志着BIM正式走上建筑行业的大舞台，迄今约有30年。BIM最为人乐道的是其可视化的特点：让施工变成了一种能够看到的具体化的工程。在建模的同时，如钢结构、门窗等大型构件在BIM软件的可视化环境中进行碰撞检查、施工模拟等操作反复确认，为提高工作效率、降低工作成本起到了关键作用。对于装配式建筑来说，“集成”对于部件预制来说相当重要，而基于“信息化”产生的BIM，更加是以“集成”的方式来进行从生产、规划、设计、建造和运维的全生命周期的构建。管理是科学技术生产力的重要组成部分，所谓集成化管理，是将效率和效益并重的一种管理模式。它突出的是一体化的整合思想，将传统的由人、财、物组成的管理对象转变成以科学技术、信息、人才等为主的智力资源，提高企业的知识含金量。集成化管理的特点有界面模糊性、相关非线性、动态开放性和潜有序性。集成化管理的主要任务是激发知识的潜在效力。集成化管理，不仅看重效率，也看重效益。集成理论源于20世纪90年代，是一种新的管理哲理与方法，其核心思想是重新审视在管理领域中占统治地位的分工思想（传统管理模式的核心），以集成化管理的思想取代（集成群为核心、适度分工）。传统管理模式以分工理论为基础，而集成化管理的核心则是强调运用集成的思想和理念指导企业的管理行为实践。1938年，被冠称为“现代管理理论之父”的巴纳德先生完成了《经理人员的职能》一书的创作，这是最早涉及到“系统组织理论”的著作，是集成化思想萌芽开始的地方。1990年，Joseph.A.Schuanper——创新经济学家，在他的创新理论中通过“创新过程不仅包括技术创新，也包括制度创新”，进一步提出了在技术创新的过程中技术和管理整合的思想。1998年，CharlesSavage在《第五代管理》中明确说明集成不仅是一种技术手段，更加可以对组织的结构产生较大的影响，其过程更是影响企业内外部联系的关键之处。我国最早将集成化应用到理论研究是著名科学家钱学森教授，接踵而至还有华宏鸣教授、余续婴教授和胡元木教授等国内知名学者。陈荣秋教授在《生产与运作管理》一书中提出了基于计划时间细化的三级生产计划与控制系统的集成计划模式，研究了各级生产计划和控制系统集成。传统建造管理模式粗鄙不堪、浪费资源、污染环境等问题日益严重，改变管理模式，成为建筑业能否更上一层楼的关键。将BIM应用于建筑工程项目，不仅能缩短工期，节约资源成本还能大大降低能源损耗、减少碳排放、大幅提升建筑业企业管理水平等。无论是在行业还是在企业发展上，改善管理模式成为最迫切的需求。在先进的信息化技术系统的支持下的集成化管理能够有效地减少消耗和排放。在工程现场一线的精细化建造方面的节约至少能有5%的潜力空间，现场一线由于管理粗放浪费、返工进度等情况将会大幅度减少；延长工程寿命周期、提升质量、大大降低资源损耗、碳排放的同时还能大幅提升建筑业企业管理水平，改变当前规模不经济的情况，推动提高市场集中度、实现集约化经营，快速淘汰落后产能等。研究背景和意义研究背景改革开放以来，伴随着我国社会经济的飞速发展，建筑业作为我国重要的物质生产部门也经历了一个高速发展的过程。根据统计局中商产业研究院整理的数据表明，我国建筑业总产值从2015年的180757.47亿元增长至2019年的248445.77亿元，年均复合增长率达8.28%。2010年~2019年我国建筑业总产值及增长情况如图1所示。图1.2010年~2019年我国建筑业总产值及增长率尽管2020年上半年建筑业总产值高达10.08万亿元，但与2019年相比较，仍下降了0.67%。建筑行业的利润率持续走低，十二五规划以来，我国大力倡导绿色节能环保措施。随着调控政策的持续加码，建筑行业市场总体平稳运行，但其每年的科技研发投入占比却始终处于各领域的末端，生产技术和先进制造业仍相距甚远，抛开传统的土地、资本等要素，科技逐渐成为建筑行业竞争的主题，装配式建筑应运而生.21世纪以来，伴随着信息化的发展，BIM技术慢慢走向建筑行业的大舞台。针对落后的企业管理制度、不尽如人意的建筑施工技术，如何在应用BIM技术以后，对装配式建筑进行集成化管理成为了具有极大关注的问题。早在二十世纪五十年代左右，英国就开始利用装配式来进行建筑的生产。英国政府积极引导，强势介入市场，颁布各项指令政策，以对建筑质量、性能的严格要求来促进建筑行业向新型建造模式改变。二十世纪二十年代，德国建筑工业化开始起步，在社会经济和建筑审美双重因素的影响下，标准化预制混凝土大板建造技术产生，并迅速向世界各国推广开来。二十世纪六十年代，装配式建筑终于在日本的得到了实现。1955年，日本住宅公团的成立标志着其对装配式建筑的研究正式开始。经过多年的发展，在六十年代中期，预制配件生产逐渐形成独立产业。1973年，因建立了装配式住宅准入制度，作为体系建筑的装配式住宅正式形成。二十世纪六十年代，联合国提出了统一的建筑模数标准来规范构件价格，如性能、结构、公差、安装等。从二十世纪五十年代后期到八十年代后期，形成了较为成熟的装配式住宅结构体系。2001年，国家科技部制定了“解决科技重点问题十五规划”，我国首次对BIM技术进行了应用研究；2012年，我国成立了BIM开发联盟，以加强中国BIM软件的开发、技术研究和标准制定；2015年，国家基于BIM在现阶段发展存在的问题发布了建质函【2015】159号文件，该文件明确了BIM的应用原则，强调了要时刻聚焦在全生命周期中BIM的发展与应用，同时还提出勘察设计等相关单位、施工企业要尽早实现BIM信息化集成的应用；2016年，“十一五”规划为BIM的发展提供了政策方面的支持；2018年，各地纷纷出台相应的落地政策，截至目前为止，全国已有近80%的省市自治区发布了省级专项政策；2020年，住房与城乡建设部发布的《住房和城乡建设部工程质量安全监管司2020年工作要点》中提到要将互联网作为信息技术审查的工具，对施工图进行智能化的审查，提高与施工标准化、信息化相关且适配的能力。发展装配式建筑是促进建筑业转型升级的重要手段之一，多地“十四五”规划建议中均明确提出要推动建筑业现代化，推进装配式建筑发展，推动智能建造与建筑工业化协同发展。1.1.2研究意义十一届三中全会召开以后，中国开始了改革开放的新篇章。1992年的南巡讲话，对当时九十年代的中国具有重大的影响、深刻的意义，为接下来中国的现代化发展、社会主义改革以及经济的持续稳定增长指引了前进的方向。近些年来，建筑行业也一直处在国民经济增长的前端。然而由于国内的年轻人不愿意生孩子，导致新生儿与老年人的比重严重失调，现有的建筑工人大多都是70年、80年生人，年纪越来越大，身体健康状况也不足以继续进行工地上这种高强度的工作，生产、施工过程中一般为现场作业，现有的工人们知道工地的艰辛，也不愿意让下一代继续步他们的后尘，当代有知识、有技能的大学生也不愿你意投入到施工一线中去，这就导致施工现场没有足够的、强壮有力的、具备合适的专业知识与技能的建筑工人，对建筑行业的长期发展造成了巨大的不良影响。传统的现浇式生产方式机械化程度低且效率低下，造成了资源和能源的严重消耗，对于环境的污染更是日益突出，在传统建造模式面临问题日益加剧的背景下，建造业转型迫在眉睫。好在从2015年开始，中国政府密切关注“装配式建筑”，并密集出台了相应的规划和政策。装配式建造方式对现场施工方人员的需求量大大减少，这就有效地缓解了建筑行业对专业施工人员招聘困难的压力，而且还节约水资源、减少电力消耗、降低了环境污染的严重程度，最重要的是绿色、环保，与我国可持续发展的理念相适配。装配式建设技术获得了越来越多的关注和认可。装配式建造方式的好处详见图2。图2.装配式建造方式的优势尽管当前国内的装配式建筑正在高速发展，仍存在很多不足，如行业标准化程度较低、部分工艺相对较落后、建造成本过高、信息化发展较为滞后等。BIM（建筑信息模型）信息化的产物，作为信息化技术的重要组成部分,BIM技术的应用可以容易地解决构件标准化、零件化的问题，这必将极大的促进装配式建筑的协同发展。第一次工业革命——机器取替了人工——由英国在十八世纪率先发起，当时的中国处在闭关锁国的清朝，所以没能及时地参与进去；第二次工业革命“电灯”“电话”的使用让世界走进了“电气时代”，当时的中国正在经历帝国主义的摧残，沦为了半殖民地半封建社会，也无力进行改革；第三次工业革命始于1940s，二战的爆发中国正处于抗日时期，一直到1979年，中国的改革开放正好落在了第三次工业革命结束的是时间点上，堪堪蹭到了改革的尾巴；第四次工业革命始于二十一世纪，彼时的中国已经做好了接收时代改革带来的重大机遇——以信息化促进产业化（四次工业革命的发展与特点如图3所示）。通过对BIM核心软件如BIM5D、Revit等以及其它软件对在施工阶段的装配式建筑进行管理方式的改革，根据对其施工全周期的工程信息集成、建立模型、数据库等方式，对建筑施工过程中的要素进行把控，从进度、成本、质量三个角度对其进行分析，详述了BIM在装配式建筑施工领域中应用集成化管理的好处，即提高预制构件设计标准化的水平，降低能源的消耗、资源的浪费以及施工环境污染情况的发生率，缩短工期、提升质量、延长全生命周期，使建筑业能够更加融合数字化、信息化。本篇论文主要通过BIM平台，对其核心软件在装配式建筑上的应用分析，以集成化的管理方法对施工阶段的装配式建筑进行成本、进度以及质量方面的研究，详细的从内涵、特征、应用价值三个方面，对装配式建筑、BIM以及集成化管理作出了详细的介绍与说明，从成本、进度和质量这三个角度阐述了BIM条件下，在装配时施工管理过程中，应用集成化管理可以大大降低资源的浪费，能源的消耗减少，劳动力占比。图3.四次工业革命的发展与特点1.2国内外研究现状1.2.1国外对在装配式建筑施工管理中BIM的研究现状（1）装配式建筑发展早在二十世纪出，装配式建筑就引起人们的兴趣。第二次世界大战以后，欧洲大陆受到了极大的摧残，居民无家可归，劳动力也明显不足，为应对这一情况的发生，急需一种可以满足劳动力占比少、建造速度快的新型建造方式——装配式。1.德国德国作为建筑产业化发展的领军国家，在整个建筑产业化发展中具有很高的成熟度。当今的德国,在建筑产业化的框架下，传统的现浇建筑形式早已不复存在。2015年，采用装配式建筑建设小住宅，德国的占比高达16%，是当时世界最高占比，且日益增大。工业建筑及设施或钢结构,或组合木结构，或大型框架梁柱构件的预制混凝土结构,以及钢结构或预制混凝土围护墙板、排水沟、隔墙系统、楼等;住宅楼、宾馆、办公楼等建筑物主要采用带保温系统的层合板，多层组合预制木结构或钢结构梁、钢柱，以及各种材料形式的预制楼梯、阳台、平台等;别墅、会所等建筑以轻钢、木结构为主，预制清水混凝土，结构安全,现大方;路桥施工主要由钢结构、预制混凝士结构道路护栏、钢结构和预制箱型混凝土桥、甚至木结构桥组成。据统计，德国大部分建筑由工业模板体系、现浇混凝土、钢材、木材、混凝土、玻璃等预制构件组成。在泛工业化理念下，这一比例已经达到80%以上，同时还通过对BIM技术的应用，对建筑信息化进行协同管理。2.日本日本政府每五年颁布一次住宅建设五年计划，明确了促进住宅产业发展和性能品质提高的相关政策与措施。经过多年的发展，在多层住宅中采用钢结构集成体系、模块化体系和木结构体系，实现了多层住宅的高度装配化、集成化。在提高装配式建筑质量、缩短工期的同时，更加注重技术创新，从而使装配式建筑质量显著高于普通建筑的质量。由于统计口径非常严格,日本装配式建筑的实际数据很低。实际上，只有当建筑的装配率达到67%以上，才能进入统计范围。按照日本建筑中心的厂房鉴定标准，整个房屋建造过程的三分之二以上在工厂完成，主要结构件在厂产,只有采用装配式施工方法，才能认定该房屋为装配式房屋;日本半数以上的房屋是一户人家建造的独立房屋，主要是木结构。这两个原因导致日本预制建筑的普及率看起来非常低。但其实,日本的装配式建筑渗透率应该达到85%。3.美国与欧洲，日本不同，北美国家几乎没有受到二战的影响，因此，他们使用了一种完全不同于欧洲与日本的建筑方式，这种方式可以满足人们更多独特而又精彩的需求，而且美国的大多数房屋都采用的木结构，因为这些建筑大多都存在于郊区。美国装配式住宅在二十世纪七十年代得到大力发展。1976年，国家工业化住宅建造及安全法案的通过和一系列行业规范标准的出台，促进了装配式建筑的发展。2001年，据美国工业化住宅协会统计，当时的装配式住宅达到了一千万套，是其住宅总量的70%。美国的住宅建设是建立在极其发达的工业化水平之上，具有各产业协调发展、劳动生产率高、产业集聚、要素市场发达、国内市场大等特点。大城市住宅以混凝土装配式和钢结构装配式为主，小城镇则多以轻钢结构、木结构体系为主。据统计,据统计，美国住宅零部件的标准化、社会化程度极高，几乎达到100%。它不仅体现在主要结构构件的通用化上,还体现在各种产品和设备的社会化生产和商品化供应上。除了工厂生产的活动房屋和成套供应的木框架结构预制构件、配件外,其他混凝土构件及制品、轻质板、室内外装饰及设备也十分丰富,有上万个品种。业主可以在市场上自由购买部品部件，也可以委托承包商进行购买，现场安装这些构建产品具有结构性能，好用途多，通用性强，易于机械化生产等特点。作为帮助建筑行业缓解招工压力、降低建造成本、缩短建设工期而兴起的装配式建筑，在其稳步发展的同时，带来的是建筑配套设施更高的标准和要求，加速了装配式建筑整个产业链的衍生和发展。国外的装配式建筑发展历程详见图4。图4.国外的装配式建筑发展历程图（2）BIM的发展BIM最早出现在1974年，美国学者Eastman在其研究的课题“BuildingDescriptionSystem”中提及了“BIM”，当时被表述为“acomputer-baseddescriptionofabuilding”。Eastman也因此被称为“BIM之父”。1994年，以Autodesk为首的12家美国公司创立了IAI协会，并于1995年提出IFC标准——协调产业链推出一个全生命周期和全产业链所需的标准。BIM的软件应用发展历程详见图5。图5.BIM的软件应用发展流程图美国：二十世纪七十年代，美国（是最先进行BIM实施的国家）开始在建筑行业中进行BIM的开发和采用。Wisconsin政府已强制要求在预算超过或等于500万美元的公共项目中实施BIM。2002年，Autodesk公司明确了BIM关于设计协同及驱动构件的特征；2003年，《3D-4D》项目由GSA通过PBS下属的OCA进行发布以后，BIM开始了它高速发展的进程；2006年，OmniClass万用标准编制完成，这是由CSI进行统编的，适用于AE&C公司；美国最先开始应用BIM进行发展的是海军，但在陆军中，BIM发展的更加全面与系统。2006年10月，ERDC发布了未来十五年关于BIM的发展政策；2007年，BSa推出了《NBIMSVersion1-Part（1）》（BIM标准）;分别在2012年和2015年，NIBS又推出了NBIMS-US（2）和（3）。英国：在政府的支持下，从根本上采用了BIM策略，2016年政府明确要求企业实现3D-BIM的全面协同，强制要求在公共项目中采用BIM2级。据报告显示，在政府采取措施以后，建筑业应用BIM达到了20%。日本：二十世纪九十年代，日本政府就开发了适用于机电的BIM型软件——REBRO,在之更早的八十年代左右，DOS版CADEWA就存在了，日后更是发展成CADEWAreal2017；2008年以后，日本在建筑行业中应用BIM的工作开展的如火如荼、人声鼎沸；2009年成立了IPDWG用以专门进行编制BIM的概念与应用标准；2014年，《BIM导则》发布。新加坡：从2015年开始，在所有公共项目中实施BIM，对所有大于5000平米的项目强制实施BIM。芬兰：2002年开始实施BIM；2007年，SenateProperties要求在所有项目中遵守IFC标准并使用BIM；同年，有93%的建筑公司和60%的工程公司在日常工作中使用BIM；开发了Tekla软件。BIM在世界各国的应用情况见图6。部分发达国家对BIM的相关政策见图7。图6.BIM在各国的应用程度图7.部分国家对BIM的政策（3）BIM在装配式施工过程中的应用研究苏恩久通过对BIM进行应用，创造了BIM的可视化功能——3D，这使得工程各部门人员都可以便捷的了解施工状况；随之4D由Tanger等人开发出来，添加了工程进度信息；Baijanaca在项目的全生命周期的基础上应用BIM的信息，使之能够完成进行及时有效的沟通，进行协同作业；NaminiSB在研究中发现：BIM的引入可以很好的解决在设计过程中预制构件被忽视的有关工厂模具和运输条件限制等问题；Nour等人通过开发BIM的动态数据库，实现了及时有效的在厂商和设计师之间传递并反馈预制构件信息；Johnston建立3D模型进行施工模拟，让施工管理人员能够更有效地进行信息交流并加快施工进度；Sacks教授在统计分析了大量的关于装配式建筑中应用BIM的案例发现由于BIM的应用，装配式建筑经济可行性一般可以提高16%。REF_Ref21064\r\h[3]1991年，Retik和Warszawski等人对预制装配式建筑设计系统BIM应用的流程进行了研究。在2003年，美国斯坦福大学提出了基于IFC的PM4D系统，实现了对施工过程4D可视化的模拟。REF_Ref21123\r\h[13]1.2.2国内对在装配式建筑施工管理中BIM的研究现状（1）装配式建筑发展装配式建造方式节水、节电，环境污染率低，与之传统技术，装配式建造无疑是我国建筑业进行改革的有效途径,也是实现建筑工业化的重要手段。预制混凝土结构在中国的应用可以追溯到二十世纪五十年代，在我国的发展大概有四个阶段。阶段图详见图。初发展阶段：1950s建国初期，国内开始大力发展钢筋工业化。二战以后，在苏联老大哥的帮助下，我国开始了装配式建筑模式的使用，在那个时期北京曾建立了许多装配式建筑。当时的建筑主要采用的是混凝土体系。蓬勃发展阶段：1960s~1980s经过十多年技术的引进，彼时的预配式构件得到了快速发展，尤其是预应力技术得到了极大的推广与支持，工厂兴起，建筑质量水平显著提高。进入低谷阶段：1976年河北唐山7.8级地震的以后八十年代是个分水岭，因为建造工艺不够完善、标准，导致很多装配式建筑在地震面前几乎无力招架，而当时的中国的人口激增，为了广大人民的工作与生活，现场浇注方式映入了建筑从业者的眼帘。重大地质灾害的爆发摧残了无数建筑，而当时的建筑正式以刚兴起来的装配式建造方式进行建造，结构抗震性功能差，时常还伴有漏水、墙体开裂、不隔热、隔音效果差等缺点，于是现场浇注方式取代了装配式在我国建筑行业的发展。再发展阶段：二十一世纪随着臭氧层空洞的发现，并逐渐有增加的趋势，各国对环境方面抱有极大的重视，可持续发展理念也由此提出。而进入二十一世纪以后，各国（发达国家）的人口老龄化特征愈发明显，甚至中国也开始进入老龄化社会。随着劳动力的明显缺失，建筑行业虽然经济仍在持续不断地增长，但是传统建造方式明显已经不适应当代社会发展，于是2016年，国家正式要求发展装配式，由此以后，采用装配式建造方式进行工作在国内如火如荼的展开。国内关于装配式建筑的发展历程详见图8、9。图8.中国的装配式发展总览图图9.国内装配式建筑发展流程图（2）BIM的发展我国在2004年左右首次接触到BIM理念，这一时期的BIM被称为BLM（BuildingLifecycleManagement）。2001年十二五规划BIM被列为重点推广技术；2011年，对BIM在4D方面进行研究；2012年，根据住建部的邀请，建筑行业内的各界精英人士对BIM相关应用标准进行编制；2013年，住建部表示要在部分建筑中的设计跟施工板块全部采用BIM；2015年住建部的指导意见，要求90%的政府投资项目使用BIM。BIM在中国的发展政策详见图10。图10.BIM在中国的发展政策（3）BIM在装配式施工过程中的应用研究张建平等人通过BIM平台开发了相关的管理软件及建模系统；许炳等人总结了影响建筑业发展的关键因素，并建立了BIM接受模型；周少东的研发团队提出的有关于使用BIM的集成管理代替传统管理方法的研究思路；周文波以实验楼为例，将预制装配式与BIM相结合，指出BIM装配式结合的合理性；李天华科研队伍对全周期的分析，结合RFID来实现信息共享，及时沟通的功能；工程专业人士樊则森应用技术集成装配式建筑，使之能够全方面、多角度的实现建筑在整个产业链上的信息化的集成。REF_Ref23725\r\h[6]1.3研究内容从2020年国家发布的最新的有关政策来看，装配式建造方式明显深受大众青睐，而“可持续发展”理念是全人类都必须身体力行的，故协调BIM技术共同发展是社会各界人士的期望与决定，也是当前我们最应该且必须要做的。但是目前国内对于BIM在装配式建筑施工过程中的应用研究还较少，故本文尝试以此为切入点，研究具体内容如下：1.梳理BIM技术发展趋势，掌握BIM的优点，了解其是如何应用于建筑的施工环节，并存在哪些特殊的内容，分析其未来可能的发展方向；2.调研建筑行业目前的经济、科技等发展的情况，并作出有关国内发展BIM和装配式建造方法的相关综述，找出装配式建筑发展过程中推行集成化管理和BIM技术急需解决的关键问题，针对所提问题拟定研究目标，合理划分装配式建筑安装信息集成化管理系统的各子系统，使得研究成果能够为问题解决提供参考。3.基于可持续发展理念，通过BIM平台，利用集成化管理理念和方法进行集中控制和优化处理，体现出BIM技术整合多子系统信息的高效性、节约性和低成本性。4.结合案例分析，根据具体装配式建筑安装信息管理的实际需要，提出对装配式建筑的施工领域传统管理模式的改革——即使用集成化的管理方法，叠加BIM中有关集成的软件使用，体现课题研究的创新性和有效性。1.4研究方法本篇论文采用了两种BIM技术软件，分别是Revit和BIM5D,基于这两个软件的介绍与在装配式建筑中的应用，通过文献分析法、案例分析法、案例对比法、软件应用法等研究方法，基于对成都大丰保障房，从进度、质量、成本三个角度对不使用BIM的装配式建筑进行分析：（1）文献研究法利用百度、搜狐、知网等网上资源，查阅国内外期刊杂志上的关于装配式建筑施工管理、BIM施工管理等的相关资料，对装配式建筑、BIM、集成化管理的概念和装配式建筑的全寿命周期加以理解。（2）案例分析法通过对成都大丰保障房的BIM及装配式设计分析，从进度、质量、成本三个角度分析使用BIM以后的装配式设计大大降低了资源的损耗、提升建筑质量等优点。（3）案例对比法从传统现浇建造方式建造的建筑到只使用装配式建造的建筑再到既使用了BIM又使用装配式的建筑，从进度、质量、成本进行分析。（4）软件应用法基于BIM的使用对施工过程中的集成化进行软件分析验证。1.5内容分析路线图9.内容分析路线基于BIM的装配式建筑集成化管理理论框架2.1装配式建筑早在二十世纪初，人们就对装配式建筑产生了极大的兴趣。第二次世界大战结束以后，欧洲各国受到了极大摧残，无法提供正常的建筑来满足人们的居住需求，且劳动力资源匮乏，急需一种可以缓解当下的新型建造方式，于是装配式建筑应运而生。2020年春节期间，仅仅用了十多天的时间就建造成功两座方舱医院——武汉火神山和雷神山医院。与此同时，远在八百多公里外的香港也在积极建造进机房以观察中心，仅用了45天就建成本来需要2年才可能完成的任务。能在短期内搭建成功并能够立即投入到使用中去的就是通过应用被大家寄予深切希望的装配式建造方式进行的建筑。从二十一世纪初，国家和社会各界就非常期待装配式建筑能够早日推广开来。这不仅是因为装配式是顺从于“可持续发展”的理念，更因为它健康且节约，适配我国现代的社会发展和建设中国特色社会主义的进程。这不单单只是建筑行业的建造技术方式改革，更是国民经济发展的重要影响因素之一。2.1.1装配式建筑内容在一般人的头脑里，装配式建筑就是指曾经在施工现场进行浇筑的构件（如墙、叠合板等）在企业车间提前进行制造，将加工厂制作完成的构建和配件（如楼梯、楼板等）运输到施工现场，以一种可靠的连接方式组装成功的建筑。类似于汽车零部件的组装，更形象的比拟可以用“拼积木”来表示，使用事先预制的构造件，通过独特的连接组合方式进行安装，在施工现场进行。可以利用拆字组词这种更简单的方式来解释这个名词。“装”，就是“组装、安装、拼装”，是动词；“配”，可以是“配合”，也可以是“配件”，既是名词又是动词；“式”，“形式”、“样式”、“方式”，名词。这几个词合在一起就是“组装配件方式”或者“安装配合形式”，意义相差不大，但是跟上文的那么一大段相比，是不是就看起来更方便理解了。从结构材料角度来对装配式建筑进行分类详见图10。图10.装配式建筑的分类2.1.2装配式建筑的特点装配式建筑以部件预制化为核心，提前将设计师出好的图纸当中需要应用于建造的组装配件工厂化，完成以后再利用货车运输到操作现场，通过特定的连系方式将零散的预制构件拼接组装而成。装配式建筑生产方式大大降低了现场施工人工的使用率，以信息交配几乎全在网上进行为基础，采用工厂进行系统化的预制方式，基于独特的连系方法进行组合和安装，与第四次工业革命息息相关，是当代绿色生产、工业化制造方式的表率。与传统建筑相比，装配式建筑拥有建造速度快、所需人力资源少、机械化程度高等多项优势，契合“绿色”定义，符合国家绿色发展的战略。装配式住宅具有节能减排、加快工程进度、降低建筑事故率、提升建筑品质等优点，对于建筑行业本身来说，装配式建筑技术的推广应用，既能提升效率，又有利于降低成本，内在技术替代需求潜力较大，也正是因此极国家与业界人士的推崇。对装配式住宅设计进行系统的了解与分析之后，明确了它的三处特征：部件化、集成化、顺序化。装配式建筑主要有以下几点特征：几乎全部的部品配件都有工厂进行制作，大大降低了现场的人力成本消耗；需要在现场进行的工作内容急剧减少，有效地降低了施工人员可能发生的事故率；3.采用网上处理信息的方式，安全隐秘便捷，易于及时地进行交流并得到相应的反馈；4.效率高，有利于缩短工期；5.环保，不无节制地产生建筑垃圾，有利于可持续发展。装配式建筑的特点见图11。图11.装配式建筑的特点装配式建造就是机械化程度高，所需劳动力更少，但精度更高，需要更高素质的建筑工人。2.1.3装配式建筑的全寿命周期及研究思路装配式建筑全生命周期管理：建筑全生命周期管理就是对\t"/item/%E5%BB%BA%E7%AD%91%E5%85%A8%E7%94%9F%E5%91%BD%E5%91%A8%E6%9C%9F/_blank"建筑工程项目的生命周期各阶段进行全过程管理，涉及进度、成本、质量、采购、沟通等。建筑的全寿命周期就是指一个建筑项目从规划开始，到设计、施工以及最后的运维，这一整个从头到尾的参与过程。装配式建筑的全生命周期与传统的建筑不同，它有一个预制构件的设计。装配式是将预制好的构件、配件运回到施工现场进行组装的行为。通过贯穿设计、生产、建造过程的工业化与信息化，相对于传统技术，装配式建筑技术难度更大、内容更广、分类更细。本文主要从成本、进度、质量、安全四个方面对装配式建筑施工过程中BIM的集成化管理进行研究分析。2.2BIM二十世纪九十年代中期，中国政府提出甩图板愿景，催生了一大批本土的CAD厂商，这不仅是中国CAD事业的开端，也是全球BIM的开端。

BIM模型是存在于计算机里的、虚拟的建筑，在计算机里面进行模拟和分析施工前中期的动态，可以减少施工过程中的返工次数、避免了资源的浪费。因为只存在于计算机中的模拟和计算所以不会浪费太多时间和资源。3D是可视化，在3D（Shape）基础上开发的4D（Time）增添了可以模拟施工的技能。再增加成本（Cost）就变成了5D，这就可以得到一个整体的量化评估，对工程量进行看得见的计算，相比较而言，更准确，更值得被信任，这样就大大降低了人工计算的成本，可以对项目的总体成本方面实施一定程度的控制。建筑信息模型BIM（BuildingInformationModeling）是将建筑全寿命周期中的全部信息建立的建筑模型，简称BIM。在国外发展迅速，美国作为最先提出BIM概念的国家已经对BIM的应用几乎完全成熟。图12是从手绘到应用BIM技术的改革。图12.BIM的改革2.2.1BIM的概念在BIM概念没有出现之前，有些人认为只要参与方的经验丰富、能力强和责任心高，也是可以做到建设项目的精细化运作。然而这只是行业中的个例，往往是公司领导认为某个项目可以做成精品，需要去拿奖，投入大量的人力、物力实现的。BIM技术的出现就意味着任何工程都可以做精细化管理，让其成为常态化的项目运作模式。BIM，BuildingInformationModeling，建筑信息模型，来自于美国学者查克伊士曼的一篇论文，是指将建筑全寿命周期中的全部信息建立成建筑模型。当代的科学技术环境昭示着信息化、智能化的时代已经到来。作为信息化的产物，BIM自然而然地被给予了极大的的关注度，受到了国内外专家学者的热烈讨论。百花齐放，百鸟争鸣。这就使得全世界对BIM的概念研究、应用技术的开发、软件的功能应用等均得到了极大的发展。然而，BIM虽然很好用，在其他领域也初见成效，但是在建筑行业应用的范围仍然很小，还不能被给予更加是配的安排，完整的发挥出它的优势，仅仅是一些最初级的关于设计方面的应用，在如施工等其他方面均得不到完备、妥善的运用。采用施工BIM技术，可以进行进度工期控制、造价控制、质量管理、三维技术交底、碰撞检查、施工模拟等工程管理控制。2.2.2BIM的特征既然是精细化管理的手段，那么理所应当的，BIM就应该具有以下的特征：可视化。顾名思义，就是能看得见。传统的CAD图像往往让人眼花缭乱，有的时候肉眼无法清除的识别哪里有错误需要修改。这时，BIM的可视化就会给设计人员带来极大的的便捷：能够清晰的轻而易举的发现建筑构件中隐藏于细节之处的信息。协同性。协调共同，意思就是说在业主、施工方、设计方等各参与者之间进行的信息协调，共同创造出满足大家意愿的建筑。模拟性。模型拟化，在项目的每一个过程中都可以建立独一无二的模型，大大方便了生命全周期中一些无法操控的方面。优化性。对建筑的成本、进度进行优化，选择适宜的方案，保证能源、资源的有效利用。可出图性。可以出图，这个图不是简单的施工图，而是可以让专业人士和非专业人士都可以对之产生给予自己知识水平层面的理解，改善各过程中可能出现的问题，给予解决方案或者提供建议等。五大特点如图13所示。图13.BIM的基本特征2.2.3BIM的应用价值BIM技术应用的核心是数据的流动，外在的表现就是精确化的项目管理，而这种管理需要在项目的建设期间进行投入，以期在项目的运行期间得到收益。对于像这样建设概念性的大型价值升级，是需要社会和市场建立共识的基础上，BIM技术的应用才有可能成功的。2.3集成化管理装配式建筑的核心是“集成”，BIM是“集成”的手段，通过串联设计、生产、施工、装修和管理服务装配式建筑的全生命周期。2.3.1集成化管理的内涵集成化管理，不仅看重效率，也看重效益。集成理论源于20世纪90年代，是一种新的管理哲理与方法，其核心思想是重新审视在管理领域中占统治地位的分工思想（传统管理模式的核心），以集成化管理的思想取代（集成群为核心、适度分工）。2.3.2集成化管理的特点管理是科学技术生产力的重要组成部分。集成化管理的特点有界面模糊性、相关非线性、动态开放性和潜有序性。特点如图14所示。图14.集成化管理的特点2.3.3集成化管理的应用价值1.加强对无形资源和有形资源的发掘和结合力度；2.提高信息化水平，充分利用决策支持系统；3.强化管理的点、线、面优势资源结合力度；4.提升企业自身资源与外部环境资源的结合能力。第三章BIM软件及进度、成本、质量的介绍3.1BIM核心软件分析BIM软件相互协调关系如图15所示：图15.BIM软件相互协调关系3.1.1Revit是什么软件作为设计类型使用的软件，Revit经常会被拿来与同公司，由Autodesk开发的老牌设计软件——CAD进行对比。CAD只是很简单的关于平面的设计，通过使用点、线进行一个平面（2D）的创作，一般不能完整的将设计师的主观想法全都表达出来，一些细节之处的设计是否存在问题也不能及时的检查出来，经常会造成施工现场探测到的内容与设计图纸描述的内容不能进行一个适配，这时候再传送回设计院就会很耗时间，提高成本。而更年轻的Revit明显就不会那么简单，它可以让设计师自由创建图形，给予完全自由的创作空间。Revit，伴随着BIM概念的风靡，被Autodesk公司开发创造出来，兼具了CAD的功能，还可以进行一个建立模型（3D）的处理。BIM有一个非常为人乐道的特点就是它的可视化。Revit就是这个特点的完美体现，它可以进行3D建模，让人更直接的能够感受到建筑物，更智能化，最关键的是它具有信息化时代的特征——信息共享的能力。Revit就是这样一款包含了三个维度的、更加智能化的、具备信息共享能力的基于CAD系统的专为BIM存在的软件。Revit的内容（详见图）：族（family），是基本元素，也称参数化构件。通过现实中的物体的特性进行分类、加以定义；样板文件，是设计的标准。在BIM和信息化时代的背景下，Revit一般存在以下几点特点：互通性强。因为项目文件只存在于一个大环境中，因此不管项目设计团队里的任何一个人对该文档进行设计，其他人都能及时地了解到他对哪一部分的哪一个板块进行新的设计，这样不仅可以有思维的碰撞，还可以更完整的把建筑师的设计理念体现出来；存在64位软件。兼容性更强的同时也为设计中一些大型的设计内容扩大了存储，更加稳定也更加性能化；协同、协作处理。及时的进行信息的变更，让参与者更方便的进行信息共享和设计内容创作；Vault集成。软件间相处配合使用，能够把工程项目中的相关联的数据进行简化处理，方便管理，在缩短数据集中管理的时间的同时，提高“规划——设计——生产”的数据精度。除以上所叙之外，综合整理后还发现Revit存在以下这几个特点：1.人性化操作接口;2.更新视角以产生及管理其模型对应的信息;3.支持相同项目的协同作业;4.支持多重用户的接口;5.提供直观功能及美观图面刷色完美;6.自动管理图面变更及参照;7.数据关系紧密，信息交换速度较慢;8.开放API。Revit的优势：让设计师最大限度地呈现出自己脑海中对建筑的构想；提高产品的制作效率；提升了建筑物的质量。Revit的操作界面展示如图16~23所示。图16图17图18图19图20图21图22图233.1.2BIM5D指的是什么BIM5D，BuildingInformationModeling5D，包括1D（Scratch）、2D(Vector)、3D(Shape)、4D（Scheduling）以及5D（Estimating）。详见图24。是以集成、模拟、对进度和成本进行控制以及对质量进行管理与追踪的基于BIM平台的一款精细化软件。以集成了项目全过程信息的模型为基础，对决策和管理分别进行了有效的、精细化准确的判断与处理。在降低了施工图纸返设计组再修改率的同时，为进度、成本和质量等提供强有力的、值得信任的数据支撑。应用和功能如图25、26所示。图24.BIM5D图25.应用图26.功能BIM5D操作如图27~35所示：图27图28图29图30图31图32图33图34图353.2进度、成本、质量介绍1.项目成本控制施工阶段对工程成本的管理与控制。施工合同是施工阶段成本控制的依据必须完整保存，根据分析结果采取积极主动措施。有效地控制工程成本，还应从多方面采取措施。项目成本主要包括直接成本、间接成本。其中直接成本就是人员工资、材料的购买、机械的租赁等，间接成本主要是一些工期延误导致的后续产生的成本。2.项目的进度控制进度就是施工过程中的工期。进度快就是在没到确定的时间完成了本应在以后万层的工作。传统建造方式的目标不确定，容易产生业主临时改动设计，拒绝采用采购好的配件，导致项目的进度停滞或延期；装配式建筑由于构件和配件几乎都是预制的，且是以设计为主导，所以不会存在进度延后、停滞的现象。项目的质量控制项目质量控制就是对工程项目中人、材、机等资源在具体实施过程中进行的把控、监督，其中有部分依据和项目质量保证类似。在本篇中，主要使用碰撞检测对项目质量进行判断和管理和分析。项目质量控制流程如图36所示。内容如图37所示。图36.项目质量控制流程图37.项目质量控制内容第四章案例介绍及对比分析4.1某装配式建筑项目项目介绍（1）土建工程。装配整体式建筑为2128.72元/m2；现浇式建筑1362.12元/m2；差额为766.6元/m2；每平方成本增加比例为56.27%。（2）装修工程。装配整体式建筑为149.05元/m2；现浇式建筑156.13元/m2；差额为-7.08元/m2；每平方成本增加比例为-4.50%。（3）电气工程。装配整体式建筑为81.77元/m2；现浇式建筑73.03元/m2；差额为8.74元/m2；每平方成本增加比例为11.97%。（4）采暖工程。装配整体式建筑为28.57元/m2；现浇式建筑42.08元/m2；差额为-13.51元/m2；每平方成本增加比例为-32.11%。（5）给排水工程。装配整体式建筑为30.6元/m2；现浇式建筑46.32元/m2；差额为-15.71元/m2；每平方成本增加比例为-33.94%。总计：装配整体式建筑为2418.71元/m2；现浇式建筑1679.89元/m2；差额为738.81元/m2；每平方成本增加比例为43.98%。依据上述数据，经过对比分析能够了解到，相同的建筑，采取装配式和现浇式两种建筑方式，装配式建筑的成本相对较高，其中土建工程项为成本最大项。传统建造方式的不足传统建造模式粗放型为主，浪费严重，没有形成规模效应，传统陈旧的基数还在大量使用科技进步，贡献率低下，建筑标准化工作严重滞后，部件标准化，通用化程度低，施工机械化合理化程度低，资源的循环使用能力差，不能有效的进行节电节能节水阻碍可持续发展。建造方式机械化程度低、资源浪费严重（如支模架、模板材料投入量大、周转利用率低；劳动力投入量大）、环保问题频发（现场产生大量扬尘、噪音、污水、建筑残余垃圾）、安全隐患及事故多发、员工工作环境差、劳动强度高。农民工较多，且年龄偏大，身体健康状况也不足以支撑持续的高强度工作，知识水平有限，不具备专业的技能。详情见图38。图38.中国建筑业面临的问题传统管理方式的缺点不能进行有效的管理和协调工作。“包工头”属性下的建筑工人知识水平有限，包工头油嘴滑舌不好用规定来约束；业主、设计单位和施工方常常存在意见的分歧。项目前期投入太大。管理费、预备费等其他费用。招投标周期太长。在准备建设阶段要进行招投标形式，施工方先拿出方案再让业主组织人员进行评审再通知结果，时间太长，项目时间成本太大。监理工程师对项目的工期控制得不到满足。规矩是死的，人是活的。人一活，事情就多，麻烦就纷至沓来。安全质量事故频发等。4.2应用BIM后装配式建造方式下的项目介绍4.2.1项目介绍2020年获得詹天佑奖项的成都市新都区的大丰保障性建设住房项