装配式建筑部品部件BIM模型库的管理与应用

刘博?郑晏芝?曹辉?易郴?吴彦

摘 要 本文从部品部件分类编码、部品部件BIM模型信息深度、部品部件模型BIM信息扩展和部品部件BIM模型入库四个方面论述装配式建筑部品部件库的管理，同时结合产业链信息特点阐述了装配式建筑部品部件库管理的典型应用，为装配式建筑部品部件库标准化、信息化管理和应用进一步完善提出建议。

关键词 装配式建筑;部品部件;BIM模型库;管理系统

引言

我国正处于产业转型关键时期，人口红利加速消失，建筑工程行业作为劳动密集型高污染行业面临巨大挑战，“装配式建筑（Prefabricated Building）”被认为是建筑工程行业转型升级的重要抓手。

装配式建筑是用预制部品部件在工地装配而成的建筑[1]，是一种绿色环保的建造方式。在装配式建筑建设中，预制部品部件的应用是装配式建筑与现浇混凝土建筑的最主要区别。然而目前市场上装配式建筑设计、预制部品部件生产和装配式建筑施工各环节信息存在产业壁垒，影响了行业发展[2]。

为提高装配式建筑整体建设质量和效率，本文对装配式建筑部品部件库的科学管理进行了探讨，并分析了部品部件库的典型应用，通过部品部件库信息化管理和应用的方式推动行业发展。

1国内外研究与发展现状

部品部件作为构成装配式建筑的基本功能单元，对其BIM信息的管理是装配式建筑设计中的重要环节。为了推进部品部件标准化、信息化，并提升部品部件质量，许多国家开始逐渐建立起部品部件库及其目录制度。例如，日本的优良住宅部品认证制度[3]、丹麦的通用部品目录等，国内沿海城市也建立起了一些类似的部品部件库，这类部品部件库对装配式建筑的发展和信息化进程起到了积极的作用。然而随着时代和技术的发展，装配式建筑的造型越来越复杂，并且装配式建筑设计、生产和施工信息化程度越来越高，建筑信息模型（BIM）技术广泛应用于建筑工程建设，BIM和RFID集成确保装配式建筑施工过程有序性[4]，传统的二维图纸库和产品目录难以打通产业链的信息壁垒，不再能够满足市场需求，基于移动互联网、BIM技术的部品部件库的信息化管理与应用是推动产业链进一步发展的重要基础。

2装配式建筑部品部件BIM模型库的信息化管理

2.1 部品部件分类与编码

建立部品部件分类与编码体系，能够显著加强装配式建筑项目各个参与方的信息沟通、规范术语体系，降低由于多义性而造成的交流代沟。部品部件分类与编码体系部品部件库建设的首要环节，是进行部品部件模型入库与检索的依据，同时也是部品部件的标识信息，有利于促进预制部品部件模型信息从设计、生产、运输、施工到运维阶段的全生命周期传递。

2.2 部品部件BIM模型信息深度定义

在装配式建筑设计全生命期中，会产生不同的信息，同时各阶段所需要的部品部件信息深度也不尽相同，因此，需要对各阶段部品部件模型信息进行分级并制定相应的规则以满足使用需求，通过不同等级的模型降低BIM模型的冗余度。依据现行国家、行业关于BIM模型信息深度的要求，可将BIM模型深度等级由几何信息（几何尺寸、定位等）和非几何信息（材料信息、类型等）两部分构成。然而针对装配式建筑部品部件模型的信息深度，目前国内还没有统一的标准，在实际工程项目中，应制定明确的部品部件模型信息深度要求，以促进产业链各方的信息流转。

2.3 部品部件BIM模型信息扩展

部品部件BIM模型库建立后，最初的调用是在设计阶段，随着建造过程的推进，部品部件BIM模型会被持续地、动态地添加生产、安装和使用运维等阶段的信息，因而需要将部品部件模型设计成可编辑开放模式，以方便模型信息的扩展，同时还需要采用更加便捷的信息添加手段。受限于目前行业软件的发展水平，部品部件信息的几何信息在设计完成后，在后续的轻量化应用场景中难以进行大范围的更改，仅可进行局部的替换。但非几何信息具有较大的扩展空间，可通过挂载或关联附件的方式添加大量的信息，具有较高的价值。

2.4 部品部件BIM模型的入库管理

部品部件的BIM模型创建带有很强的个人主观因素，因此有必要对构件信息模型的创建制定一个标准化的流程，保证所创建的BIM模型具有统一的信息属性。部品部件模型基于一定的规则创建好之后需要提交给指定人员进行审核，在对部品部件进行审核的时候，要遵循一定的规则，保证信息的准确性和完整性，同时信息要能和实际的生产之间形成良好的对称关系。审核的内容包括模型的命名、几何尺寸信息、属性信息以及其他附属信息等，此外还需要加载到模拟的项目环境中进行测试，完成最后的审核。

3装配式建筑部品部件BIM模型库的信息化应用

为推进装配式建筑部品部件BIM模型库的信息化应用，我司研发了装配式建筑部品部件管理系统，结合实际工程项目的需求，基于BIM技术和移动互联网技术来打通产业链信息壁垒。装配式建筑部品部件管理系统的客户端具有PC端、APP移动端两种，并共用后台数据服务端。研发PC端是为了直接对接在PC上完成的BIM设计模型，而APP移动端则是为了进一步将装配式建筑部品部件BIM模型信息传递到预制部品部件生产、运输和施工过程中，并实现生产、运输和施工过程的实时信息录入。

3.1 后台服务器管理端功能

①用户管理：系统管理员对用户统一管理功能，包含对用户的增加、删除、修改、查询、分配角色以及权限。②角色分配：设置不同角色拥有不同的权限，实现用户的分类管理。③权限管理：管理系统的权限基于角色的不同而不同，比如未注册用户只能有查询的功能，高级的诸如增删、修改等权限要有專人掌管，避免系统发生错误或者部品部件模型文件的外泄。④部品部件后台审核：拥有管理员权限的用户可以审核提交到系统的部品部件模型，保证上传管理系统的模型是可用的，避免重复的模型出现，同时还可以对模型的制作质量进行打分评价，及时地给予激励，形成一种鼓励创新的激励机制。

3.2 PC端功能

①部品部件检索：部品部件的检索分为全局检索和分类检索：用户可按部品部件文件名称、部品部件参数所包含的关键字进行全局检索;分类检索则是按照部品部件的类型快速确定检索信息，并且在找到自己所需的部品部件模型后也可同时查看部品部件信息来确认是否满足自己的使用需求。②部品部件删除修改：部品部件的删除主要是对加载到项目中的部品部件进行删除，避免项目中过多的信息引起的模型数据冗余，有利于减小BIM模型的大小。部品部件的修改则是对部品部件模型的尺寸、定位等几何信息或者模型缩略图、实物图、产品说明书等附属信息进行修改，以保证部品部件模型的准确性。③部品部件上传：该功能主要是用于将制作好的部品部件模型上传到后台数据服务器，有利于促进部品部件库的累计，形成公司的宝贵的数字知识财产。④部品部件选用：该功能是对选定的部品部件模型一键载入到工程项目中，完成部品部件在项目中的部署使用。

3.3 APP移动端功能

APP的功能是以二维码技术为载体，基于WebGL/OpenGL实现BIM模型的3D显示，通过移动互联网技术实现部品部件BIM模型与实物的联动管理，有利于各参与方能够快速准确的分享部品部件中的数据信息，有效地提高了部品部件管理的可视化、精细化。

①信息扩展：部品部件模型在装配式建筑全生命中一直存在，因而部品部件模型的信息是需要动态扩展的，该功能主要是用于添加部品部件的施工过程中的照片、视频以及质量验收报告、后期的运维等信息，并且这些信息一经添加，则实时更新并能在其他阶段传递与共享。②技术交底：现有的建筑工程中技术交底方案交底均在项目开工时或分部分项工程施工前进行，随着工程的推进，施工人员可能还存在一些交代不清的问题，因此需要与设计人员进行多次的沟通造成施工进度的延误。通过BIM技术和二维码技术可有效地解决各种交底的弊端，技术员在设计将节点施工模拟、施工工艺各环节BIM三维图片等信息添加到BIM模型附属信息中，在项目现场，施工员通过扫描构件上的二维码查看到模型附属信息中的交底材料，可有效提高装配式建筑施工质量。③技术反馈：在当前建筑工程建设环境下，工程设计和工程施工是分离的，通过此功能，施工员通过二维码可以将部品部件的照片和安装进度信息、验收质量报告书等信息附加到部品部件的BIM模型中，设计师通过现场扫描部品部件二维码即可浏览该部品部件中的施工记录信息，对施工过程中一些问题能得到及时反馈与了解。④三维浏览：通过扫描部品部件实物上的二维码就可实时预览部品部件的三维模型，同时还将显示部品部件的所在地、楼层、安装日期等信息，实现BIM模型与实物一一对应，提高了部品部件信息的可视化与直观化。⑤二维码扫描：该功能主要基于移动设备端上的摄像头实现二维码的扫描，以保证部品部件信息的快速读取、快速上传，避免错误读取或录入信息。

通过这些功能的组合，部品部件库管理系统将具备简明清晰的部品部件分类目录和快速检索功能，可实现部品部件的共享复用与安全，提高设计效率;对每个部品部件分配唯一标准编码，有利于移动设备基于二维码查询构件信息;具备完善的权限管理体系;基于移动端APP的实时信息扩展，实现部品部件信息的在建筑全生命周期的传递与共享。

4结束语

装配式建筑技术是建筑业与工业制造产业及信息产业、物流产业、现代服务产业等深度融合的现代化建造技术，是建筑工程转型升级的重要手段。本文论述了装配式建筑预制部品部件BIM库的管理要素，并以实际产业链信息需求，探讨了的部品部件模型库管理系统的典型应用，以期进一步规范行业部品部件的标准化管理。

参考文献

[1] 赵为民，古小英，张超，等. 装配式建筑评价方法对比研究[J]. 施工技术，2018，511（12）：15-21.

[2] 韩磊，刘博，吴彦.基于BIM的装配式建筑部品部件库管理系统发展现状研究[J].中国战略新興产业，2019，（22）：36-37，39.

[3] 周晓红，叶红.中日住宅部品认定制度[J].住宅产业，2009，（Z1）：109-113.

[4] 张爱琳，张秀英，李璐，等.基于BIM技术的装配式建筑施工阶段信息集成动态管理系统的应用研究[J].制造业自动化，2017，39（10）：152-156.

作者简介

刘博（1989-），男，湖南长沙人;学历：硕士研究生，工程师，研究方向：装配式建筑与BIM技术。

郑晏芝（1989-），女，湖南邵阳人;学历：硕士研究生，工程师，研究方向：暖通空调设计。

曹辉（1973-），男，湖南桂阳人;学历：本科，工程师，研究方向：IT技术，企业信息化管理及软件开发和应用。

易郴（1990-），男，湖南长沙人;学历：硕士研究生，助理工程师，研究方向：装配式深化设计。

吴彦（1979-），女，广西玉林人;学历：本科，高级工程师，研究方向：建筑设计。