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行業(yè)研究

裝配式建筑智慧建造的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

10/23/2019 5:47:17 PM瀏覽852次來(lái)源:中國(guó)勘察設(shè)計(jì)雜志作者

隨著國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和建筑行業(yè)對(duì)綠色節(jié)能建筑理念的倡導(dǎo),裝配式建筑受到越來(lái)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(guó)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(jiàn)》,提出“力爭(zhēng)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%!鼻靶┠晡覀冎v信息化,現(xiàn)在講數(shù)字化,那么,未來(lái)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(shì)3方面,來(lái)作一闡述。

裝配式建筑智慧建造的現(xiàn)狀

為了了解裝配式建筑智慧建造的現(xiàn)狀,我們委托專(zhuān)業(yè)調(diào)研公司由PC端、手機(jī)微信端和郵箱進(jìn)行調(diào)查問(wèn)卷鏈接推送,共收到267份問(wèn)卷。被訪對(duì)象單位類(lèi)型包括政府部門(mén)、建設(shè)開(kāi)發(fā)單位、勘察設(shè)計(jì)單位、科研單位等,被訪對(duì)象來(lái)自華北、華東、華南、華中等全國(guó)多個(gè)地區(qū)。調(diào)查結(jié)果顯示,在裝配式建筑信息化應(yīng)用情況中,裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、裝配式建筑施工與管理、裝配式建筑部品生產(chǎn)與管理應(yīng)用比例靠前,如圖1所示。

 

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(tái)的裝配式建筑的協(xié)同設(shè)計(jì)等,如圖2所示。

 
 

在生產(chǎn)階段,最主要的應(yīng)用點(diǎn)占比最高的是深化設(shè)計(jì),其次是生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理,占比都在40%以上,如圖3所示。


在現(xiàn)場(chǎng)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(kù),占比達(dá)68.16%,如圖5所示。

 

裝配式建筑智慧建造的應(yīng)用系統(tǒng)

之所以能進(jìn)行智慧建造,是因?yàn)閼?yīng)用了相關(guān)的信息系統(tǒng)。裝配式建筑和一般的建筑有哪些不同和特色?我歸納為幾點(diǎn):首先是裝配式建筑的技術(shù)特色,包括裝配式建筑設(shè)計(jì)、構(gòu)件深化設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)、裝配式建筑施工。和一般的設(shè)計(jì)不同,裝配式建筑要進(jìn)行構(gòu)件的拆分,要在工廠進(jìn)行制造之前進(jìn)行深化設(shè)計(jì),如要考慮吊裝的要求、構(gòu)件要進(jìn)行生產(chǎn)等;其次是裝配式建筑的管理特色,包括構(gòu)件的生產(chǎn)、庫(kù)存、配送管理和現(xiàn)場(chǎng)施工管理,與一般的建筑也不一樣。

 

為了使裝配式建筑建造過(guò)程實(shí)現(xiàn)智慧建造,就需要應(yīng)用相關(guān)的智能技術(shù),從而實(shí)現(xiàn)感知、傳輸、計(jì)算、記憶、分析等功能。這些智能技術(shù),感知有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、實(shí)時(shí)定位技術(shù),傳輸有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù),記憶有BIM模型、GIS數(shù)據(jù),等等。另外,大數(shù)據(jù)、人工智能、3D掃描、機(jī)器人等也都是一些實(shí)現(xiàn)智慧建造所必須具備的技術(shù)。(圖6)

 

 

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(lái)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(lái)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(chǎng)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。

  

 

裝配式建筑智慧建造的發(fā)展趨勢(shì)

對(duì)于未來(lái)裝配式建筑智慧建造的發(fā)展趨勢(shì),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(guò)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(duì)象細(xì)化到每一個(gè)部品部件?山梃b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(chǎng)進(jìn)行裝配即可;另一方面是施工細(xì)化到工序,通過(guò)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(guò)程中,既然是智慧建造,就要通過(guò)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(lèi)人工廠和現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè),實(shí)現(xiàn)智慧化,如在現(xiàn)場(chǎng)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(duì)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(wú)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。

 

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