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许杰峰:BIM在预制装配建筑全过程的应用
2017-11-04 


中国建筑科学研究院副院长许杰峰在2017中国工程勘察设计行业创新发展高峰论坛发言

   各位专家、同仁早上好,刚才咱们李总和俞总跟大家做了一个很好的交流,下面我代表我们建研院PK、PM团队,把我们在BIM在预制装配建筑全过程的应用的思考跟大家做一个交流。

    我相信大家在自己的实际工作过程中,BIM技术现在使用的非常多,国内国外的软件,还有BIM的一些理论,也是门类众多,大家对BIM的理解,对于BIM在实际工作过程中的应用比较繁杂。

    第二个热点是预制装配建筑,预制装配建筑是新型工业化的一个重要的实践路径。所以这两个热点结合在一起,而且刚才我们祝总讲,国家科技部有一个重点专项,就是BIM在预制装配建筑体系中的应用,这两个热点结合在一个科研项目中也是比较少的。

    所以下面我把我们这个团队在这个科研项目研发过程中的一些思路、一些实践,包括我们在中间过程的一些成果跟大家简单做一个交流。

    我相信从背景来讲,昨天的大会各位领导有一个很深刻的介绍,原来我的前沿部分是讲五大发展理念,咱们这次大会正好在十九大结束之际,我想我把我们现在存在的主要矛盾列在解决如何提高质量、如何提高我们的生活水平,就是我们现在存在的主要矛盾,从这个角度来讲,我们为什么要用信息化技术来推动工业化的实践。

    我们大家在日益增长的美好生活的追求和需要,就是大家对于质量、对于服务水平,对于我们自己的要求在不断地提高。但是我们能够提供的这种服务,提供的产品,这种不充分,在地域和领域方面的不平衡之间的矛盾。

    所以说为了解决这个矛盾,我们就要用我们工业化的水平,尤其是我们建筑业,我们老百姓对于房屋质量,对于我们刚才讲咨询业,对于服务业水平的要求,和我们现在的供给侧改革,这些组织、这些企业是不是能够为市场提供非常好的产品和服务,这些矛盾,十九大报告这一点提得非常好。

    当然从建筑业来讲,我们叫两提两减。工业化建造,我们要提高质量,还要提高效率,工程质量的水平要提高,我们自己的效率要提高,我们要把我们的农民工转化为产业工人;我们还要减少我们的人工,减少我们的消耗。我想技术的应用,一定会实现工业化建造这两个目的。

    十九大期间专门召开了一个“走新型工业化道路”的集体采访,在十九大期间,能把走新型工业化道路专门做一个专题的采访活动也是比较少的,说明新型工业化道路对我们建筑业的作用是非常大的。

    背景还有信息技术的发展,这两年我们提的比较多的是工业4.0,我们要智能化,在互联网信息技术发展的基础上,我们要把信息技术和制造相结合。在这个基础上,一会儿我还会讲我们党中央、国务院发了很多的文件,互联网+、物联网技术、工业4.0,还有国务院发的文件中国智造2025,都会提到信息技术对于工业化建造的推动作用。

    对于建筑业来说,装配式建筑必须以信息技术为支撑,在很多我们自己团队研发的成果,我们自己得出的一个结论,就是装配式建筑在目前我们现在经济发展水平和技术水平的基础上,如果离开信息技术,装配式建筑将很难想象。至少装配式建筑,我们原来要实现的,把建筑产品当做一个整体产品来实现,它的价值要大得多。

    刚才苏交科的李总讲,全流程的综合价值的体现,对过程中整个成本的控制、效率的提高是非常重要的,如果装配式建筑离开信息化,将难以实现。

    这是我们国家从2013年以来,一直到今年的19号文,党中央、国务院发的一系列文件,其中包括新型城镇化、互联网+、大力发展装配式建筑、关于促进建筑业持续健康发展的意见,也就是19号文。19号文件其中非常重要的就是要推动建筑产业现代化,把装配式建筑的六个特点描述得比较充分,就是我们的设计要标准化、生产要工厂化、施工要装配化、装修要一体化、管理要信息化、应用要智能化。

    同时对混凝土结构、钢结构、现代木结构,对于它们实现的路径和时间要求也做了一定的规定;同时对装配式建筑在新建建筑的比例也做了要求。这个是从政策层面推进建筑产业现代化的一个高屋建瓴的指导。

    BIM技术在预制装配建筑中的应用,管理信息化为装配式建筑全过程应用提供了强有力的技术支撑,而且可以说BIM技术是信息技术在建筑行业的最佳应用。原来我相信我们大家都使用过信息技术,但是都是割裂的,设计阶段,比如说我们建研院的PK、PM设计阶段信息化的应用;生产阶段,原来的预制厂、生产厂,有自己的技术管理平台系统,还有自己的管理信息系统;施工有施工的信息系统,但是这几项我们自己的信息是孤岛,是不相连的,这些信息在不同的组织、不同的单位,信息技术在整个过程的支撑发挥的价值是非常有限的。

    前年9月份,建研院举办了BIM技术促进建筑产业现代化高层论坛,在这个论坛上,易军部长到会做了重要的讲话。基于当时的条件,易部长提出来支持软件企业要自主研发适合中国国情的BIM应用软件,鼓励BIM软件产业化、系统化、标准化,解决BIM平台和数据集成,这一系列的重大问题。关键是我们要有自己的平台,要有自己的软件,而且这些平台和软件应该是成熟的,应该是得到市场认可的,而且是国有自主知识产权信息安全。

    在建设部发的《建筑业十三五规划》中又一次提出来,加强BIM技术,从规划、设计、施工和运维全过程的集成应用,特别强调支持具有自主知识产权、三维图形平台的国产BIM软件的研发和推广使用。从这个十三五规划中也可以看出,从我们行业管理来说,我们现在对于自主知识产权平台和软件的渴望,也希望能尽快研发出来,保证我们国家的信息安全。

    以上是我介绍的一些背景,在我们多年的积累和研发的基础上,同时我们联合了国内20多家设计、生产、施工、运维、软件、咨询,还有一些高校,我们一起向科技部申请了一个十三五国家重点专项,就是“基于BIM的预制装配建筑体系用的技术的应用”这样一个科研项目,跨两个领域,一个是建筑工业化,一个是信息化,这是唯一一个跨专项的项目。

    这个研究项目我们有三个目标,第一个目标,我们要做出我们的BIM平台,和BIM平台上的BIM软件,这是最重要的,我相信大家也对这项产品有极强的渴望。

    第二个目标,我们要解决协同工作问题,从设计、生产、施工各环节中,进行协同工作中的一些关键技术问题。第三个目标,最后我们要把我们的成果形成集成应用,能够真正实现BIM在我们预制装配建筑全流程的应用。当然BIM平台的研发项目是在预制装配建筑,我们也会在原来的设计系统、传统的设计项目也会得到应用,这里只介绍预制装配建筑。

    这是我刚才讲的我们的一些技术研发思路,我们在基于平台基础上的设计、生产和施工全流程,下面按照我们的技术路线图,分别给大家介绍一下研发思路。第一个我先介绍我们自主BIM平台。

    这张图表示的就是BIM技术如何支撑装配式建筑全流程,从平台的概念来讲,我们第一项要完成的工作是要把数据管理起来,从设计最开始的数据,一直到整个建设过程中的信息,都要管理起来。

    第二项工作,我们要解决基于BIM平台这些专业、这个过程、这个阶段的协同工作问题,大家要基于一个核心模型,在各自的工作和专业模型来工作,最后信息能够流通,打破信息孤岛。

    第三项工作,BIM平台要能解决现在已经成熟的,大家已经使用非常好的软件的接口问题。BIM是一个大系统,如果说我们都重新开放不可想象,我们大家在使用的一些成熟的软件,经过改造之后,我们通过一些接口,通过一些提升,能够在一个BIM上完成数据交换和流通,这是我们解决问题的一个路径。

    所以通过BIM平台,我们能够实现设计、生产、施工一直到运维整个这个过程,使信息流通通畅,包括数据的管理。

    今天通过打造我们自主知识产权的BIM平台,能够实现BIM平台的三个特征。第一个是数据共享,数据能够流通起来,能够交换,各阶段、各专业能够共享;第二个功能是大家基于各自的工作或者专业模型能够协同工作;最后在核心模型,把所有的数据结合起来,对整个这个模型通过最后不断地丰富,在运维阶段进行统一的有效开发和利用,这也是技术形成的模型,也是我们形成技术智慧社区、智慧城市非常基础的一项功能。

    第三个功能非常重要,就是我们要实现信息安全,国家对于信息安全工作也是非常重视的,也是部里面在信息化推动非常重要的一个因素。

    通过BIM平台,我们讲的装配式建筑,从设计、生产、施工到运维,把整个系统大家协同工作,对现有软件的接口进行集成和连接。

    这张图表就是我们的技术路线图,现在最底层的框图就是我们的BIM平台,这里面也有描述这个平台的作用,如何协同、如何管理,如何把各软件结合起来;第二列是设计阶段,第二列是生产阶段,第三列是施工阶段,分为钢结构和混凝土,这里没有谈现代木结构。通过BIM平台实现预制装配建筑从设计到生产、到施工的全过程。

    (又一张图表)这张图表的中间部分是我们的核心模型,上半部分是BIM在使用过程中,包括应用过程中BIM部分的内容。这部分内容是开放的,基于平台,不但能够融合我们自己的软件,还能够融合国外的一些软件,还能够融合市场上比较成熟的、大家使用比较广泛、比较熟悉的软件。

    这个模型的下半部分就是管理BIM的内容,在各阶段形成一些管理系统,管理BIM的内容我相信大家都比较熟悉,在设计阶段,我们原来也有我们的设计管理系统、还有生产管理系统、施工管理系统,还有运维管理系统。

    装配式建筑,第一项就是全专业设计,在设计过程中我们现在采用的办法是拆分和拼装,最后通过我们的数据库,形成加工的数据和构建详图,最后再传递到生产工厂,从工厂再到施工现场,从施工现场形成这些信息,我们对这些信息进行运行和维护,这是整个这个流程。

    在设计阶段,我们讲一体化设计在设计过程中的特点。今年7月份在国谊宾馆召开的“装配式建筑装修与建筑设计一体化及BIM技术应用经验交流会”上,住建部总共陈宜明对装配式建筑有一个高屋建瓴的阶段性总结,他把装配式建筑总结为一体两翼,一体是指装配式建筑体系,希望装配式建筑的新的建筑体系能够尽快地成熟、完善,自成体系。

    当然实现装配式建筑,我们现有的一些办法、等同的概念,拆分和拼装的概念都在用,刚才陈总讲装配式建筑新的建筑体系希望尽快形成。

    两翼,一翼是以EPC工程总承包方式承建装配式建筑,保证装配式建筑价值体系,保证装配式建筑这种新的建筑体系、新的工业化的建造方式实现。新的工业化的建造方式要求新的管理方式,就是EPC的总承包方式。

    另一翼是基于BIM技术的一体化设计,组织方式实现了,技术上也要保证,信息化技术、BIM技术一定要在一体化设计里面,能够把后面几个阶段、后面各专业的一些问题、一些条件,在一体化设计过程中全部解决。如果有这一体两翼,装配式建筑才能够比较完善的、成熟的被社会、市场接受,完全实现装配式建筑这个体系。陈总提出,装配式建筑有很好的发展,必须让一体两翼都能够健全和有效。

    全专业协同设计系统是从建筑一直到装修,还有深化设计,整个过程中是要协同的,在建筑阶段,后面的结构、机顶、绿建、装修,包括其他的一些措施条件,都要反映在全过程。

    这个是我们在设计阶段,这个模型协同工作的一个示意图。我们建立了建筑模型、结构模型、机电模型、绿建模型,我们的数据这几个模型之间能够互相转换,还能够互相参考。要实现这个系统,也确实是要华很多的精力,很多的研发。我们后面的工作在前面的模型都能够有反应,这是BIM技术的内涵,也是它的特点。可以看出来从建筑、结构、机电、绿建一体化设计,能够实现整个信息的流通,提高我们的工作效率。

    当然在装修阶段,我们也能够把我们原来一些移动式的、固定式的,比如说卫生间的支撑结构,都是事先设计好的,包括强电、弱电,其他一些装修、一些挂件,我相信大家比较清楚,也要进行一体化设计。

    在设计阶段最重要的就是信息前置,在设计阶段要把生产和施工的一些信息要提前一体化考虑,包括生产阶段,我们的一些运输方案,我们的一些吊装方案。在施工阶段也有类似的问题,怎么固定、怎么加固,包括装配式建筑在现场安装过程中的支撑结构、固定结构、吊装措施,都要在设计阶段提前考虑。要把这些信息设计好,然后再传给生产阶段。

    在生产阶段,我们叫数字化生产,就是中间这一列,如何实现数字化生产。原来我们的装饰是由模型到详图,还要人工录入一次,最后再到设备。这个BIM实现了直接从模型到数控加工,这个有很多好处,保证了信息安全,提高了效率,实现无纸交付。

    这个是通过BIM平台实现与设计数据自动对接,实现自动化加工什么,与中建科技联合开发的装配式智慧工厂管理平台,已经在中建科技北京分公司、东莞两地构件厂部署运行,今年年底我们还要在东莞召开一个BIM技术在生产阶段的应用高峰论坛。

    第三部分是施工阶段的智能建造,包括BIM技术、物联网、3D扫描,这些技术在现场的应用,最后付诸实现智能化建造,这里要用到很多的现在比较成熟的一些信息技术。比如通过BIM、物联网、点云模型,对我们的构件运输、构件安装进行一些控制,实现智能安装系统;包括工业化建筑项目的管理平台。

    下面我跟大家分享的是通过这个平台三个阶段,我们想实现的目的,就是一体化设计、数字化生产、智能化施工。在设计阶段,我们通过各专业进行一体化设计;第二个就是把生产和施工阶段的信息前置,全过程一体化;最后我们是通过信息前置和一体化设计,最后一体化出图。这是设计阶段的一体化设计。

    在生产阶段数字化生产,由模型到生产设备数据的直接输出;第二个,我们能够通过模型对构建的生产信息和状态进行光孔;第三个,我们通过二维码和设计识别实现全过程质量追溯,这也是管理的需求,现场的取样、工程质量的保证,我们还有一些保证措施如何实现,也是通过这个技术来实现的。

    在施工阶段,我们通过云平台、BIM技术实现预制装配过程中的生产运输;我们还打造我们的现场管理,对现场进行智能管理。

    从项目的成果来讲,我总结了一下,我们通过建立两个平台、三个软件、一个数据库和三个系统,使BIM技术对整个预制装配建筑全过程应用技术体系的一个成果,最终我们想实现的是对全专业、全过程的协同应用。这是最终通过我们的平台设计、生产、施工一体化的集成应用。

    装配式建筑结合信息化技术,一定是我们建筑业发展的趋势,2017年也是我们建筑业改革的改革之年,包括党政国务院对建筑业的重视,也是历史上很少有的。通过BIM技术和新型工业化、装配式建筑的结合,一定能够促进我们建筑业的转型升级。

    最终通过我们的技术,技术是最根本的,技术进步最终能够保证我们的工程质量,保证行业转型升级,最后一定能够使装配式建筑通过政府的倡导,形成市场真正的推动。这个两化融合,一定能对建筑业的转型升级起到促进作用,谢谢大家!
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