建筑技术 | BIM—RFID信息管理技术在装配式建筑施工管理中的应用

1 BIM—RFID信息管理技术应用背景

1.1 我国建筑行业进一步发展信息化的需求

建筑行业信息化将加强信息技术应用在装配式建筑，助力BIM信息技术在建筑工程从设计图纸、批量生产、精准运输、科学装配以及建筑工程全生命周期管理的应用，促进建筑项目工业化建造。物联网技术助力建筑行业工业化的发展需求，将从成本低、功耗低、设备智能方面强化研发。持续开展传感器、高速移动通信、无线射频、近场通信、二维码识别等物联网技术与工程项目管理信息系统的融合应用研究。

基于BIM—RFID的信息管理技术就是建立物联网信息技术、BIM信息技术的云端服务平台，从而达到工业化建造所有参与者之间在建筑项目各个阶段、各个环节协同科学工作，符合我国建筑业信息化发展的需要。

1.2 装配式建筑工程项目协同管理需要

某职工周转房项目某标段总建筑面积约27万m²，其中地下建筑面积10.3万m²为现浇混凝土结构，地上建筑面积16.7万m²为预制混凝土构件装配式结构，整体装配率达到60 %以上，属于装配率较高的项目。

鉴于本项目建造过程需协调众多参加单位统一行动，协调工作量非常大，同时预制构件的数量以及设计、生产、运输、安装等全过程管理难度非常大，需要在工程项目协调管理方面形成一套具有统筹协调功能强大、智能化程度高、能够及时为各类决策提高准确信息的系统工具。因此，基于BIM—RFID的信息管理技术，符合装配式建筑工程项目协同管理的需要。

2 基于BIM—RFID的信息管理技术

2.1 BIM和RFID技术

BIM信息管理技术是一种创建和利用数字模型实施、管理和优化建设项目设计、施工和运营全过程的方法和工具，将显著提高施工效率，预测并显著降低工程风险。在BIM信息体系中，不仅有建模信息，还有建设项目的整个生命周期中与各个阶段和专业进行协作的协作平台。

射频识别（RFID）就是通常所说的无线通信技术，可通过无线信号识别特定目标，并读取和写入相关数据，通过调谐到射频的电磁场从附在装配式构件上的标签发送，从而自动识别和跟踪装配式构件。可以在几米内识别标签信息。与条形码相比不同是，射频标签不用必须在装配式构件表面，也能被嵌入装配式构件中。

2.2 基于BIM—RFID信息管理技术

工程师将BIM模型中所有部件进行唯一构件编码，并与RFID信息一致，使每个部件的状态都可通过RFID扫描仪、智能手机、PC端在BIM模型中实时体现，将RFID的现场跟踪和BIM信息管理功能相结合，加强对装配式建筑建设全过程的指导和服务，优化构件的生产流程，改善构件库存管理、模拟优化施工流程，从而提高装配式建筑构件设计、生产、运输、组装等全过程管理水平，实现工程管理向信息化管理转型。

3 BIM—RFID信息管理技术应用

3.1　推行一体化集成设计，统筹装配式建筑构件信息管理

（1）本项目利用Revit软件建立BIM模型，在装配式构件设计阶段将主体结构分为现浇和拼装两部分。其中，拼装模型作为装配式构件生产加工的出图依据，包括构件拆分深化设计说明、项目工程平面拆分图、项目工程拼装节点详图、项目工程墙身构造详图、项目工程量清单明细、构件结构详图、构件细部节点详图、构件吊装详图、构件预埋件埋设详图等。

通过BIM软件进行建筑、结构、机电、PC构件设计，一次性解决各专业间的碰撞问题，实现各专业间的协同设计，且能够完成 PC 构件的装配模拟。实现一体化的装配式建筑 BIM 设计BIM 各专业模型，二维、三维出图，净工程量统计。实现精细化BIM构件设计。通过Autodesk Revit 族功能，能够实现构件精细化建模，包括钢筋长度、钢筋弯钩长度、弯折半径、灌浆套筒尺寸等精细化内容设计。通过Autodesk Revit 能够实现硬碰撞、软碰撞、构件自身碰撞、构件与构件之间的节点碰撞。采用 Autodesk Revit 软件实现土建机电专业协同设计，机电专业预留线槽、预留开关插座等内容同步反应在预制构件模型上，防止预制构件上预留预埋的错漏问题。

（2）项目工程师在BIM模型中为约3万个装配式构件建立了唯一构件编码。其中，K1–3是项目名称，例如：周转房项目就是ZZF；K4–5是单位工程，例如：周转房项目9号楼，就是09；K6：地上/地下工程，地下用0表示，地上用1表示；K9：构件类型，例如：梁用B，柱用C，楼板用F；K13–14：工序状态，RFID技术采集的信息状态更新，随时跟着一起进行更新，例如：仓储阶段用CC，安装阶段用AZ；K15–17表示备注信息区。

（3）本项目在装配式构件生产和安装过程中，先将每个装配式构件的所有建筑信息（如：预制柱的结构尺寸、浇筑信息、养护信息等）录入RFID技术芯片，然后将RFID技术芯片放置到对应装配式构件中，方便施工各个阶段操作人员读取和查阅该装配式构件的信息。

3.2　利用虚拟建造功能，统筹装配式建筑施工管理

本项目将BIM和RFID技术相结合，在BIM模型中增加了时间和成本控制项，建立了5D模型，还在BIM模型的构件数据库中增加了所有部品部件的空间属性和进度属性，并利用BIM技术虚拟建造功能，实现了对施工场地、构件生产安装全过程以及建设成本等方面的统筹管理。

（1）利用BIM技术虚拟施工场地整体布置，模拟群塔作业全范围施工场景，模拟材料储存和吊装场景等。本项目共设有23台塔式起重机，群塔作业是现场运输和施工管理重点，一是通过运用BIM模型虚拟现场布置，精准确定塔式起重机位置，明确塔式起重机可运转范围。二是通过RFID技术与塔式起重机监测系统（塔身传感器）相结合，实现24 h危险操作制止（预警并中止操作）和报警控制。三是利用BIM技术进行可视化交底，减少人为主观因素错误，提高各参建单位协同工作效率。

（2）建立基于BIM—RFID的信息管理技术平台，通过BIM模型对所有部品部件的位置属性和进度属性进行监管，利用RFID跟踪功能，实现对装配式构件生产、运输、存储、安装等过程的统筹管理。

1）装配式构件生产和运输。利用BIM模型中所有部品部件的位置属性和进度属性信息，通过RFID技术对所有装配式构件内置的RFID芯片进行定位跟踪，精准管控构件生产及运输安排，对比实际施工进度与计划施工进度的差异，进一步分析偏差原因，第一时间提出各单位工程优化调整的建议安排，科学避免窝工或构件存放积压等情况。

2）装配式构件现场存储。构件到场后，通过读取构件内置的RFID芯片信息，与BIM模型中的位置属性和进度属性进行精准匹配。在BIM模型中装配式构件的位置属性会唯一性反馈该构件应安装的结构位置，实现所有的装配式构件可以精准“点对点”工厂存储、运输和到场安装，不需要二次倒运。

3）装配式构件的精准安装。单纯依靠BIM模型，构件状态信息不易及时传递，BIM与RFID技术结合使用，有利于安装人员及时获取装配式构件的状态信息，能够有效提高各参建单位之间的协同工作效率。

（3）本项目利用BIM技术的5D虚拟建造功能，事前对整个建造过程中的资源配置和成本管控问题进行梳理研究；对各类工程洽商和变更，事前先在 BIM模型中进行研究和论证，提前分析工程量和成本的变化量等措施，为本项目的进度管理和成本管控提供决策依据。

4 应用效果

4.1　提升装配式建筑信息化管理技术水平，实现经济效益增长

本项目通过对基于BIM—RFID的信息管理技术应用，实现了装配式建筑项目信息化管理水平的提升，利用BIM技术虚拟建造功能，极大地缩短建造期间工程管理决策周期，提高决策效率；利用RFID跟踪功能，最大限度地提升了各参建单位在装配式建筑建造中的协同工作效率；利用5D模型管理平台，使投资成本得到有效控制，实现经济效益增长。

（1）通过BIM技术5D模型，合理进行资源配置，实现主体结构建设实际工期提前1个月（计划工期12个月），减少项目的管理成本约692万元，约占总成本0.5 %。

（2）利用BIM技术可视化功能，审核图纸，减少设计缺陷问题259项，优化工程重点技术方案11份，整体降低的损耗约300万元，约占总成本0.2 %。

（3）将实测实量与BIM技术相结合，提高标准化管理水平，减少因返工和质量整改，节约人工、台班费等成本约41万元。

（4）将现场各项智能系统与BIM技术管理平台联动使用，高效识别施工现场危险源，提前制订安全防范措施，确保安全零事故，节约成本约3 %。

（5）利用BIM技术管理平台，提高成本估算效率，精准控制在0.9 %以内，材料精细化管理，节约成本约10 %。经实践证明，基于BIM—RFID的信息管理技术应用，使装配式建筑信息化管理技术水平得到显著提高，实现经济效益增长。

4.2　推动基于BIM—RFID信息管理技术应用发展

本工程通过应用BIM信息技术和RFID技术，有效避免了装配式建筑在施工过程中的错、漏、碰、缺。利用信息技术集成，进行工程进度对比分析，达到优化工期、节约资源，助力高效并按时完成各项目标，实现经济效益较大增长。因此，基于BIM—RFID的信息管理技术有助于推动和提升装配式建筑建造管理水平。

5 结束语

某职工周转房项目某标段，成功应用了BIM—RFID信息技术管理平台，运用BIM技术虚拟建造和RFID定位跟踪功能，通过推行装配式建筑一体化集成设计，采用BIM和RFID技术合理组织装配式构件生产、运输、储存、安装等过程，实现了装配式建筑设计的精准化、建造的合理化和投资的集约化。

因此，BIM—RFID的信息管理技术应用推动了装配式建筑信息化管理水平，对今后类似装配式建筑项目建设具有指导意义。随着研究工作的深入，此项技术能够得到更广泛的应用，取得更好的社会效益与经济效益。