与传统现浇建筑相比，装配式建筑以其施工过程更环保、建设周期更短、施工作业环境更好等优势，备受政府部门、科研院校、研究人员的关注。然而，装配式建筑的建设管理过程衍生出许多无法以最优路径连续作业的工作流，导致建设过程面临利益相关者信息沟通不畅、信息传递缺乏时效性、构件施工过程缺乏精准性、建造成本居高不下等问题，影响了装配式建筑在全国的推广应用。装配式建设全过程牵扯利益相关者更多、数据信息体量更加庞大、构件现场安装精度要求更高，因而装配式建筑的建设过程是一项需要兼顾多利益主体、多建设目标、多阶段协同的复杂工程。BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)高度集成了预制构件的各类数据信息，为装配式建设全过程的信息化管理提供了重要抓手。

近年来国内外相关学者在装配式建筑建设管理领域展开了一系列研究。例如，周建晶(2021)基于BIM构建了装配式建筑信息管理平台，针对设计、生产、运输和安装四个阶段展开具体应用；Li等(2017)针对香港装配式建筑遇到的延迟和延误问题，运用信息化技术，研发一个集成利益相关者、信息流、数据流以及跨境运输的BIM协同平台，以采集预制构件生产阶段、运输阶段和现场施工安装阶段的数据，从而降低施工过程中的进度风险，确保施工项目的及时交付。通过对已有文献的总结发现，装配式建筑建设管理领域的研究成果主要涵盖装配式建筑内涵与发展现状、全生命周期管理、建筑能耗、造价管理等方面。尽管BIM技术在装配式建筑建设管理领域取得了一系列研究成果，但软件之间的设计信息缺乏互操作性、信息传递缺乏时效性、构件施工过程缺乏精准性等问题并没有得到系统的解决。

基于上述研究背景及存在的问题，本文将依托已有的P-BIM平台、BIM技术、BDS技术(BeiDou Navigation Satellite System，北斗卫星导航系统)和QRC技术(QR Code，二维码)，构建一个装配式建筑信息管理平台，较为系统地解决目前装配式建设全过程管理中面临的问题，以期实现对装配式建筑建设全过程的数据信息进行精细化和协同化管理。

从装配式建设全过程管理现状来看，BIM技术有助于解决设计阶段的管线错漏碰缺、施工阶段的可视化技术交底等问题。然而，由于设计合同、生产合同、施工合同并非“一揽子”工程，不同阶段BIM软件间因数据标准不一致，缺乏系统的信息管理平台，且BIM模型在各利益相关者之间缺乏健全的流通机制，导致各利益相关者重复建模或者构件信息在传递时丢失，将直接降低各利益相关者的信息沟通效率，增加装配式建设过程的总成本。通过对已有文献的梳理和归纳，发现装配式建筑建设管理过程主要面临如下难题。

装配式建造模式的设计流程分为技术策划、方案设计、模型建立、模型优化、深化设计五个阶段，不同设计阶段、不同专业因合同并非“一揽子”工程，且设计时使用的BIM软件不同，模型数据在设计阶段缺乏流通和互通机制，导致建筑、结构、给排水、电气、暖通等专业的模型数据无法实现共享。装配式建造模式可以实现将施工阶段的问题提前在设计和生产环节解决，设计模式也将由面向现场施工的模式转变成面向生产和装配的模式。在装配式设计模式下，需要各利益相关者放弃数据保护的思想，彼此之间相互协调与配合，将各专业BIM设计软件的设计信息形成互通机制。目前，虽然各商业软件都打着BIM能够实现互通互享的旗号，但其根本目的在于推广自身的BIM商业软件，导致不同的软件被孤立起来，数据信息之间形成“信息孤岛”。因此，需要一个能够集成不同BIM软件、连通各阶段数据的信息平台，提高预制构件设计信息的互操作性。

装配式建设过程涵盖设计、生产、运输、装配、运维等阶段，在这个过程中，各利益相关者会产生大量的模型、图纸、合同文件、招投标文件、过程资料、图片、视频等信息数据。海量管理数据不仅需要巨大的存储空间与挖掘平台，还需要在建设全过程进行点对点传递。BIM作为利益相关者共同协作和共享的信息平台，可以将大量的数据信息存储在BIM模型中，却无法做到项目数据信息的实时同步，各利益相关者在信息传递与接收过程中并不清楚信息的具体用途。目前BIM已经较为普遍地用于解决装配式建设全过程的信息管理问题，但也产生了诸多管理难题，如设计阶段的设计信息如何传递给生产单位，生产阶段的生产进度如何传递给运输单位和施工单位。据观察，生产工人通常会使用记号笔在预制构件上标记信息，但施工工人并不知道这样标记的目的，导致构件自身的信息与BIM模型中的设计信息分离。因此，为了保证建设全过程信息传递的时效性，须选取特定的手段存储、记录并识别预制构件的信息流。

在施工现场，堆放着大量如柱、梁、叠合板、楼梯、剪力墙的预制构件，大量的预制构件要在规定的时间内准确无误地与现浇部分浇筑形成一体，这将成为新的管理难题和技术难题。大量的预制构件要按照构件安装需求进行堆放，且在尽可能少移动的情况下尽快装配在指定楼层，现场施工工人缺乏系统的装配式职业素养，并未运用恰当的信息化工具进行构件的安装定位管理。由于构件在现场装配过程中缺乏精准性可能导致构件装配错误，从而引发施工进度延误风险，增加装配式建造的装配成本。BIM技术的引入降低了构件装配错误的风险，但构件定位技术尚未与BIM模型完全匹配，导致构件时常二次搬运，且装配效率不高。因此，需要选取一种适用于装配式特定的定位技术保证现场装配的精准性。

由于预制构件的特殊性和模型数据的复杂性，将集成BIM+技术构建装配式建筑信息管理平台解决装配式建筑建设管理过程中面临的难题。

P-BIM是基于我国工程实践情况的BIM实施方式，即根据不同建筑领域制定专门的BIM标准体系和实施模式，同时考虑施工工序、工作面等因素，对各领域的项目进行项目分解，并针对分解后的项目制定特定的信息交换标准。在设计阶段，通过P-BIM可以有效打破BIM软件间形成的“信息孤岛”，提高预制构件基础信息的互操作性，更好地帮助利益相关者进行数据建模、规划选址以及场地布局。

在装配式建设过程中，BIM技术可以帮助利益相关者创建并利用预制构件的数据进行设计、生产、装配、运营等业务，每个BIM构件都高度集成了预制构件的各类基础信息。QRC技术是近年来移动终端设备超级流行的编码方式，是特定几何图形按一定规则排布、用于记录数据信息的图形，具有信息容量大、编码范围广、成本低等特点。在装配式建设过程中，通过BIM+QRC可以保证信息在全过程中传递的时效性。其中，QRC可以较为方便地存储和记录预制构件的设计、生产、运输、装配等信息，且成本低廉、便于制作，只需用智能手机终端设备便可获取构件的基础信息。

BDS是我国自主研发的导航定位系统，可在全球范围内全天候、全天时为用户提供高精度、高可靠的定位和导航服务，BDS定位技术避免了GPS在室内装配构件时无法提供精准定位的缺陷。在装配阶段，通过BIM+BDS可以解决装配过程中缺乏精准性问题，施工工人手持智能手机终端扫描QRC标签，就可以实时查阅构件的各类信息。装配完成后，BIM模型所关联的构件状态也将实时更新。此外，BIM+BDS也可以解决运输阶段构件状态缺乏可追溯性问题，通过可视化数据来实时跟踪运输车辆，最终转换为预制构件运输3D图形。

本文提出应用BIM、P-BIM、QRC、BDS等信息技术解决装配式建筑建设过程中面临的难题，首先需要构建依托信息技术的信息管理平台，如图1所示。管理平台依托基础层和技术层，将各类信息技术的优势充分运用到协同设计、构件生产、物流运输和现场装配阶段，以更好地保证装配式建筑建设过程的进度目标和质量目标。

协同设计阶段的应用模块主要有以下四个：规划设计、绘图建模、变更模拟和计量计价。利用这些模块可以将多专业、多环节、多主体的信息连通，打破BIM设计软件之间形成的“信息孤岛”，将各专业设计师之间的模型数据进行协同，实现建筑、结构、机电、装修的一体化和设计、建模、变更模拟、计量计价的一体化。通过P-BIM的各参与方，模型只用创建一次，便可以在其他BIM设计软件间导入与导出。例如，建筑设计参与者通过P-BIM上传建筑数据，结构设计参与者可以通过P-BIM下载建筑设计的模型数据，在对应的结构设计软件导入下载的建筑模型数据就可以重构模型。在装配式建筑协同设计阶段，通过P-BIM可以将各设计参与者串联成一个整体，满足以BIM模型为基础的多专业协同设计，解决了设计信息缺乏互操作性问题。多专业的设计模型整合到一个核心建模软件，可以提前通过计算机模拟多专业的现场组装顺序，尽早发现施工现场安装的问题，并在协同设计阶段解决，以降低装配阶段因构件安装错误而造成的成本增加。

构件生产阶段的任务主要涵盖以下几个步骤：①分解并罗列出生产计划中待分配的任务；②重新确定生产任务的优先级；③给特定的生产工人分配特定的生产任务；④监控每个任务的进度；⑤跟踪预制构件和生产工人的工作状态；⑥贴上QRC标签。预制构件的生产已经形成了从钢筋加工到加工完成的标准化生产线，构件的质量取决于生产的精度和管理水平，构件的进度将直接影响到运输进度，甚至是现场装配进度。在构件生产阶段，通过BIM+QRC可以有效解决信息在传递过程中的时效性问题，其中，QRC具备存储、记录构件基础信息的特点，在这个阶段，运用QRC可以实现对构件生产进行跟踪管理，全面记录构件的生产信息、当前状态(未排期、待生产、正在生产、生产完成)等情况；在运输及装配阶段，第三方物流公司和施工工人扫描QRC即可获取构件信息。此外，通过管理平台可以对预制构件进行生产排期，从而有效提高构件的生产效率。

一旦预制构件生产完成，物流运输模块即会启动，对应的预制构件也将与BIM模型同步。运输管理人员持智能手机终端读取QRC以识别预制构件的出厂信息，核对构件与配送单是否一致，编写运输信息，生成运输线路，并连同运输车辆信息一起上传至数据库中。运用BIM+QRC+BDS技术，通过可视化数据来实时跟踪运输车辆，最终转换为预制构件运输3D图形，解决了构件在运输阶段缺乏可追溯性的问题。将BDS接收器和QRC安装在运输车辆上，各利益相关者可以通过信息平台中的数据库将运输车辆与预制构件一一对应。通过BDS定位运输车辆，同时运用QRC来创建一个智能的交通环境，用以加强搬运、装载和运输过程中实时信息的共享。这些实时信息可用于协调各利益相关者在规划、调度、执行和控制等过程中产生的决策和操作问题。在施工现场的入口处安装红外线感应装置，运输车辆进入施工现场后，可以第一时间感应到预制构件的信息，再根据构件的入库状态制定或调整施工计划。

在现场装配阶段，结合BIM+QRC解决施工单位与施工工人信息传递的时效性问题。QRC不仅能够对预制构件实时定位，还可以对构件装配进度和质量进行监控。例如，通过智能手机终端扫描QRC实时采集且传递至BIM模型的数据信息，可实时掌握施工现场装配进度与计划的偏差，利用这些实时有效的信息协调各利益相关者，可以更好地完成现场施工项目的建设，便于利益相关者对存在的各种问题进行精准决策，从而加快施工现场的安装速度。在构件装配前，运用BIM技术进行构件的预拼装，反复模拟施工现场安装的顺序，提前解决不同专业、不同构件冲突的问题，从而减少因构件装配有误而造成的成本增加和不必要的返工。此外，对于预制和现浇交界处的复杂节点，运用BIM技术还可以实现可视化交底，提前通过BIM技术模拟施工，加强施工工人对工艺流程的掌握能力，有利于解决安装过程中重难点问题。

现以昆明市某装配式混凝土结构为例，运用信息管理平台解决建设过程中的问题进行论证分析。该项目位于呈贡区，净用地面积为20821.31m²，总建筑面积为61627m²。项目涉及的预制构件有预制外墙、预制阳台、预制楼梯、预制内墙、预制叠合楼板等。

运用Revit对项目所涉及的预制构件，如柱、梁、剪力墙、楼梯等进行信息采集与录入，在软件内形成标准化构件库，各专业设计师依托P-BIM平台进行设计。由于数据传递方式类似，项目以建筑、结构、暖通专业的信息交换简述P-BIM交换流程，如图2所示。实验过程主要分为三个步骤：一是建筑设计上传模型数据，二是结构设计专业接收模型数据，三是暖通专业接收模型数据。结构设计和暖通设计专业接收数据后可在对应的BIM软件内重构模型。通过P-BIM可以将多专业的模型组合成一个整体，并在设计阶段完成碰撞检查。结果显示，模型产生的碰撞点1422个。根据碰撞检查报告，各专业工程师可以对设计方案进行调整，提早解决在施工安装过程中才能发现的问题，从而提高预制构件计量计价的精准性。通过案例应用得出，结合P-BIM技术更好地解决设计信息缺乏互操作性问题。

在构件生产阶段，BIM和QRC起到了至关重要的作用。BIM可以将各专业设计师设计的构件信息转换成生产单位所需的特定格式信息，并生成对应的QRC，QRC将构件的编码、工程项目编码、计划完成时间、连接工程技术标准等基本信息存储起来，便于预制工厂生产和管理预制构件。智能手机终端可以实时采集预制构件的生产数据，生产单位通过智能手机终端扫描QRC完成对预制构件的生产管理，如构件生产排期、原材料需求、生产调度与执行等，如图3所示。构件按照生产排期进行生产，生产结束扫描QRC，BIM模型对应的构件状态也将实时更新。项目运用QRC技术记录、存储、标识预制构件的信息，较好地解决了信息在传递过程中缺乏时效性问题，提高了信息的读取和识别效率。

如图4所示，BIM+QRC+BDS的应用极大地简化了预制构件在物流运输阶段的信息管理。通过智能手机终端能够将预制构件在生产阶段的出厂信息与运输信息相结合，生成运输线路，创建一个智能的三维运输环境。通过BDS定位，各利益相关者可以实时掌握预制构件当前所处的物流状态以及具体位置。在进入施工现场库房堆放的过程中，通过预制构件的精准定位，可快速、准确地管理预制构件，从而减少构件在二次搬运和运输过程中导致的损坏。运用QRC+BDS实时跟踪构件的运输状态，有效解决预制构件在运输阶段缺乏追溯性问题。智能手机终端扫描QRC即可以实时获得构件的基础信息，较好地保证信息在运输阶段传递的时效性。

如图5所示，BIM+QRC的应用便于预制构件在现场装配阶段的信息管理。在现场装配过程中，施工工人运用BDS技术辅助构件的定位安装，BDS技术避免了因室内环境信号接收不良而导致的构件错位问题。智能手机终端扫描QRC进行构件施工进度的信息采集工作，将获取的构件信息传递至BIM模型，在BIM模型中实时展示实际进度与计划进度的偏差，从而可以更好地解决装配式建筑建设管理中进度实时跟踪、质量实时监控、成本实时反馈等核心问题，以实现施工工人与施工单位的信息沟通。此外，项目运用BIM技术对构件安装复杂节点进行可视化交底，施工工人的职业道德素养得到较好提升。项目结合BIM+BDS有效解决装配过程中缺乏精准定位问题，提高项目的装配管理水平。

通过运用P-BIM、BIM+QRC、BIM+BDS技术解决装配式建筑建设过程中面临的难题，有效提高施工项目的质量管理水平。在建设过程中，运用BIM技术共发现模型碰撞点有1422个，节约了因“错漏碰缺”造成的成本增加约14万元，有效解决了BIM软件间的“信息孤岛”问题，减少数据需求方的重复性工作，提高了预制构件基础信息在生产、运输、装配阶段的传递时效，对项目的建设起到了积极作用。

本文针对装配式建筑建设管理过程中面临的设计信息缺乏互操作性、信息传递缺乏时效性、构件装配过程中缺乏精准性等问题，构建依托多种前沿信息技术的装配式建筑信息管理平台，并针对协同设计、构件生产、物流运输和现场装配四个阶段，分别论述了P-BIM、BIM、BDS、QRC等信息技术的具体应用。以昆明市某装配式混凝土结构为例进行论证，发现P-BIM、BIM+QRC、BIM+QRC+BDS、BIM+QRC在装配式建筑建设过程中有效解决了BIM软件间的“信息孤岛”问题，提高了信息在各个阶段的传递效率和装配过程中的施工质量，从而降低了装配式建造模式的成本。