0 引言

　　装配式建筑指在工厂生产预制的构件运输到现场装配而成的建筑。党的十九大报告中明确提出推进绿色发展，装配式建筑既是建筑业践行绿色发展理念的关键着力点，也是建筑领域践行供给侧结构性改革的重要方面。装配式建筑的部品制造以工厂生产为主，现场作业以装配化为主。相比传统现浇建筑，装配式建筑可缩短施工周期25%～30%，减少砌筑抹灰砂浆约60%，降低施工能耗约20%，节约木材约80%，节水约50%，减少建筑垃圾70%以上，并显著减少噪声污染和施工粉尘^[1]。但装配式建筑的产业基础薄弱，信息技术手段不完善，构件生产、物流和装配阶段的信息不对称和不及时等问题在一定程度上限制装配式建筑的发展。因此，有必要建立贯穿构件生产、物流和装配阶段精细化管理应用架构与不同阶段的构件管理流程，实现对每个构件质量管理的生产自动化、装配机械化、管理精细化，以改善构件的信息交流质量。

　　近年来，如何有效提升装配式建筑施工过程中的质量管理成为研究热点。常春光等^[2]建立基于BIM-RFID的装配式建筑施工管理系统架构;张家昌等^[3]构建贯穿运输、建造和运营维护阶段的管理流程;曹江红等^[4]建立装配式建筑施工管理的事前指导性、过程控制性和事后总结性质量管理体系;齐贺等^[5]将BIM-RFID引入装配式建筑施工过程的人员管理和构件管理中;曹新颖等^[6]提出基于BIM-RFID的装配式建筑构件生产质量管理流程;肖阳等^[7]构建基于BIM的装配式建筑施工质量管理应用设计。

　　目前将BIM-RFID引入装配式建筑的研究成果较多，但缺少构件在物流阶段传递信息的精细化管理和在生产、运输、入场、存储与吊装环节的信息传递流程，将BIM-RFID应用于装配式建筑构件生产、物流和装配阶段的信息传递流程管理研究还有待深入^[8,9]。

　　本文结合构件施工环节管理特点，探讨将BIM-RFID应用于构件施工过程的质量管理，构建基于BIM-RFID的施工精细化管理应用架构，并设计基于BIM-RFID的构件各环节管理流程，有效解决因构件信息传递不及时和不完整引起的质量问题。

　　1 BIM-RFID技术

　　1.1 BIM技术发展目标及特点

　　2015年6月，住房和城乡建设部在《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》中明确提出截至2020年末，建筑领域甲级勘察单位、甲级设计单位及特级、一级房屋建筑工程施工单位应充分实现BIM技术与其他信息技术和企业管理系统的一体化集成应用。

　　BIM模型具有以下特点:(1)建筑工程中的窗、门、墙等不仅具有几何特性，同时还具有建筑功能特征和物理特性;(2)更改建筑构件的大小、材质、样式、位置等时，只需修改属性;(3)各构件具有相互关联的特征;(4)可为构件加工、进度模拟、造价估算、施工管理、工程量清单提供丰富的可视化信息。

　　1.2 RFID技术优点及应用领域

　　RFID是非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，可穿透混凝土保护层，在恶劣条件中的使用寿命长达数十年甚至上百年，具有识别信息速度快、存储信息量大、读取距离远、数据可更新、编码原则具有唯一性和拓展性等优点。因此，RFID可提升预制构件传递的自动化程度，降低人工操作引起的偏差，使整个生命周期管理更高效和透明。目前，RFID作为前沿的信息管理技术，已广泛应用于工业制造、身份识别、物流运输等领域，部分学者讨论和研究将RFID引入建筑工程信息管理领域的可行性^[10]。

　　2 BIM-RFID精细化管理的应用分析

　　2.1 BIM是技术核心

　　装配式建筑构件施工过程精细化管理是结合构件生产、运输、入场、存储和吊装环节，进行统一管理的策略与方式:(1)构件生产环节要求生产人员充分理解设计意图，依据工地装配情况调整原材料采购计划和预制构件生产进度，植入RFID电子标签，协同预制构件在施工现场的有效装配;(2)构件运输环节如交警部门禁行运输车辆时，充分调取合适时间范围内不同构件需求量和仓库存储信息，制定科学化运输方案，实现精益化运输管理;(3)构件入场环节完整、准确地校对构件信息，并及时完成构件入场登记，有效配合存储环节做好构件吊装前的堆放工作;(4)构件存储环节做好构件分类堆放管理和出入库统计管理，并及时共享构件存储场地和构件种类存储相关信息;(5)构件吊装环节实际是改进施工方案，确定合理的吊装定位，提供可视化吊装指导，并控制好实际吊装进度与计划吊装进度不一致的风险，共享工地进度与生产进度。

　　因而，实现装配式建筑构件施工过程精细化管理的必要条件是信息交流，在传统装配式建筑施工过程中，施工环节间的信息缺乏传递，信息孤岛现象严重，限制精细化施工管理。

　　BIM技术可改善装配式建筑精细化管理的不足，BIM技术的信息完备性、关联性、仿真性、可出图性和可视化使装配式建筑在构件生产、物流和装配阶段的信息得以及时传递和沟通，实现信息协同化和共享管理。生产阶段信息完整、及时传递到物流阶段和装配阶段，而物流阶段和装配阶段的信息又调整生产阶段。实现装配式建筑施工过程精细化管理的技术核心是BIM技术。

　　2.2 BIM-RFID技术对精细化管理的影响

　　在装配式建筑施工过程中，由于预制构件种类多、数量庞大，影响按质、按价、按时完成的因素主要是实际进度没有与计划进度保持一致，而传统管理人员无法及时、完整和准确了解现场信息，不能及时有效解决问题，进而影响施工效率。

　　BIM与RFID的集成可有效改善施工进度不一致问题。应用RFID采集构件进度信息，并及时、完整传递给BIM模型。通过BIM模型生成的计划和实际进度偏差，可有效实现风险预防和实时跟踪的精细化管理。

　　3 基于BIM-RFID的系统架构

　　装配式建筑构件管理中，生产阶段主要体现在生产环节，物流阶段体现在运输、入场和存储环节，装配阶段体现在吊装环节。BIM与RFID在装配式建筑预制构件施工过程精细化管理中的应用架构如图1所示。

　　图1 基于BIM-RFID的应用架构  

　　3.1 构件生产阶段的精细化管理

　　构件生产阶段的质量直接关乎装配式建筑整体质量，运用BIM可视化有助于工人直观理解设计意图，减少双方理解偏差导致的材料、人力浪费和工期延长。通过BIM模型对构件的信息化表达，将BIM信息结合构件信息化加工CAM(computer aided manufacturing)与生产信息化管理系统MES(manufacturing execution system)，实现构件生产工厂化和自动化，减少人工二次录入^[10]，从源头上杜绝信息输入错误，在充分理解设计意图的前提下实现构件生产环节的高精度，如图2所示。

　　图2 基于BIM-RFID的构件生产管理流程  

　　基于BIM动态模拟，满足预制构件在生产阶段不同时间的需求量，有助于实现生产环节原材料的精细化采购和预制构件的精细化生产，提高预制构件的施工进度。

　　在构件生产环节置入含有安装部位及用途信息的RFID电子标签，该环节生产人员可借助移动终端，将预制构件的相关信息存入RFID芯片，并进行编码，有助于解决预制构件和BIM模型预制构件的一一对应关系，保证构件在生产、运输、入场、存储和吊装环节中的信息一致。通过对应关系可迅速关联装配阶段和生产阶段的进度，有助于实现构件精细化生产、运输、入场、存储和吊装管理。

　　3.2 构件物流阶段的精细化管理

　　1)运输环节运用生产环节预埋的RFID芯片，实现构件生产、运输和装配信息的共享。通过BIM-RFID信息交流平台明确构件吊装的实际进度，根据不同时间段施工场地所需的构件种类、数量等存储情况和可堆放预制构件的空间情况，结合交警部门对道路管制的信息，制定相关构件运输计划，充分利用运输车辆的运输能力和构件堆放场地，降低构件运输成本、存储场地不足和存储时间过长的问题，实现库存优化和高效运输并重的精细化运输目标，如图3所示。

　　图3 基于BIM-RFID的构件运输管理流程  

　　2)入场环节构件到达施工场地时，存储验收人员可运用RFID阅读器快速识别预埋芯片，借助无线网络在BIM-RFID信息交流平台自动完成预制构件的精细化入场登记工作，确保信息输入的完整性和及时性，减少因传统物流模式和人工验收引起的问题，如图4所示。

　　图4 基于BIM-RFID的构件入场管理流程  

　　3)存储环节对BIM模型进行构件堆放和运输通道的可视化模拟时，根据施工工序和进度安排绘制Project，并导入Navisworks施工进度进行模拟。调取Revit明细表对预制构件不同阶段的统计情况，合理安排不同构件入场后的堆放位置和运输路线，有效解决因场地规划和工期安排不合理引起的二次搬运、机械和材料堆积与滞后，实现预制构件堆放区域专用、专时的精细化存储管理。及时在BIM-RFID信息交流平台输入构件堆放区域的出入库信息，为构件运输环节提供指导，充分配合构件的吊装环节，如图5所示。

　　图5 基于BIM-RFID的构件存储管理流程  

　　3.3 构件装配阶段的精细化管理

　　吊装环节利用碰撞检查优化施工方案，基于BIM-RFID的构件吊装管理流程如图6所示。当施工过程出现设计变更时，及时将设计变更的内容导入BIM-RFID信息交流平台，生成因设计变更引起的造价估算变化，进而调整施工方案。

　　图6 基于BIM-RFID的构件吊装管理流程  

　　运用BIM技术构建三维场地模型，合理布置场地，借助场地平面图、构件堆放顺序和垂直运输要求优化塔式起重机定位。运用BIM技术对吊装环节进行可视化模拟，改善吊装操作空间共享、吊装工序、吊装机械配置计划，优化预制构件不同时间段的需求量，完善吊装环节安全管理、排除安全隐患，有助于降低资源配置不合理引起的浪费，缩短施工工期，为构件生产环节提供可量化的直观指导，减少质量安全事故的发生。

　　运用RFID扫描预制构件可获取安装位置、安装要求、实时跟踪预制构件吊装进度，并可借助无线网络将吊装环节构件和设备信息传递到BIM-RFID信息交流平台，有助于解决施工现场进度与计划进度不一致的问题，改善预制构件和设备的动态管理。

　　4 结语

　　装配式建筑工厂化生产、装配化施工的建筑模式需要可视化和自动化精细管理。BIM技术可实现全生命周期信息共享，RFID技术可随时采集预制构件数据信息，二者集成应用于装配式建筑构件的施工过程，可随时跟踪构件信息并实时做出反馈。为解决装配式建筑构件施工过程各环节相关联的信息交流平台问题，构建基于BIM-RFID的构件生产、物流和装配阶段信息化应用架构，提出构件管理流程，对推动装配式建筑在构件生产、运输、入场、存储和吊装环节管理中的发展具有积极作用。