近几十年来, 随着我国城市化进程的快速推进, 房地产行业呈现蓬勃发展的态势。我国传统建筑业存在能耗大, 建筑质量难以管控等弊端。随着工业4.0的到来, 建筑业的转型不可避免, 逐步由粗放型转向集约型。正是在这一趋势的推动下, 我国的装配式建筑得到了大力推广。装配式建筑就如同“搭积木”一样的建造方式, 这种方式受环境制约影响较小, 建造速度快、节约能耗, 符合未来建筑的发展方向。

　　 虽然装配式建筑优点众多, 但也存在不少问题。装配式建筑产业链拉长, 涉及环节众多, 一个环节出问题就可能对装配式建筑的整体质量造成难以弥补的影响。装配式建筑在建造过程中包含的质量信息庞杂, 由于涉及环节较多, 质量信息在传递过程中难免会丢失和延迟, 出现质量问题难以及时进行管控, 事后质量责任难以追溯。

　　 如何有效的对装配式建筑质量进行管理成为了近些年来研究的热点问题。在国外研究中, Lieyun D等结合BIM和云存储技术, 解决了装配式建筑庞杂信息数据处理等问题。Park等提出以质量问题信息收集和统计模块、方便各参与人员学习的质量控制领域共享数据库模块为基础的质量管理体系。

　　 在国内, 随着装配式建筑的快速发展, 对装配式建筑的质量研究也呈井喷之势。刘敬爱等着重对装配式建筑部品构件的生产质量管理进行了探讨;齐宝库等构建了装配式建筑施工阶段质量评估指标体系以及阐述了其评估方法;奚立峰等提出的“零缺陷理论”强调的不仅是对质量的严格把控, 更强调预防质量问题的重要性, 强调全体人员的参与。

　　 综上所述, 截止目前, 对装配式建筑质量的研究大多仅限于单一构配件和某一环节, 鲜有从全要素和全周期的角度对装配式建筑质量进行研究, 无法从整体把控装配式建筑的质量。在文献研究基础上, 将TQM理念引入装配式建筑的质量管理中, 发挥BIM在管理方面的优越性, 在装配式建筑全寿命周期内, 对影响装配式建筑质量的人、机、料、法、环境因素进行控制, 解决装配式建筑由于产业链长、构件多、信息流复杂而导致的质量难以管理的问题, 为装配式建筑的质量管理开辟新思路。

　　 TQM (Total Quality Management) 全面质量管理, 它是以保证产品质量为核心, 通过全体人员参与, 全面控制生产全过程质量因素, 建立一套科学严密的质量管理体系。

　　 装配式建筑全面质量管理是指通过全体人员参与, 在装配式建筑全寿命周期内, 加强对影响装配式建筑质量的要素的控制, 全方位地提高装配式建筑工程质量, 到达所要求的经济、社会、环境效益。

　　 TQM的重点是加强对4M1E的管理。装配式建筑涉及的环节较多并且联系紧密, 任一个因素出现偏差都有可能造成无法挽回的质量问题, 因此在装配式建筑的全寿命周期中, 全方位加强对影响装配式建筑质量因素的控制, 才能到达理想的质量要求。

　　 TQM的核心是“PD CA循环”, 全面质量管理的工作程序包括:计划 (P) 、实施 (D) 、检查 (C) 、处理 (A) 四个阶段循环运转。质量管理的不仅仅是在过程中控制质量, 还要在发生质量事后不断总结经验, 从而指导新的工程实施。质量管理不是停在原地止步不前, 而是不断总结和提高。

　　 BIM (Building Information Modeling) 全称建筑信息模型, 它是以建设项目中产生、经过一定程度处理的复杂信息流为基础, 建立的数字信息模型, 建筑物所有相关的信息都可以通过这个信息模型仿真和模拟出来。

　　 BIM可以对建筑工程全寿命周期内所产生的相关信息全方位集成和利用。建立BIM模型的意义不仅仅在于模型本身, 而是将建筑工程所有信息进行集成, 便于信息管理和运用。

　　 装配式建筑质量管理的核心在于对复杂质量信息流的管理, 在装配式建筑建造过程中引入BIM手段, 不仅可以及时收集影响装配式质量的相关信息, 还可以对这些信息进行处理和分析, 给项目各参与方提供一个协同管理的平台, 及时掌握装配式建筑的质量状况, 便于进行质量管理和控制。总而言之, 在装配式建筑的质量管理中引入BIM优势明显。

　　 装配式建筑的生命周期内主要包括这些环节:设计、采购、运输、生产、仓储、施工、验收、运维。识别出各个阶段对建筑质量影响较大的要素, 把各个割裂的生产环节有机地统一起来, 以全面质量管理的理论为指导思想, 辅以BIM手段, 对这些质量影响因素进行全面系统的管理, 构建基于TQM理论和BIM的装配式建筑质量管理系统, 在改善和提升装配式建筑质量方面发挥巨大作用。

　　 装配式建筑一般涉及8个环节, 根据每个环节所包含的影响装配式建筑质量的“4M1E”要素的范围和内容不同, 可以构建装配式建筑质量影响因素指标, 如表1所示。

　　 在对装配式建筑的质量进行管控时, 要着重考虑这些指标要素, 并对它们进行全面系统管理。

　　 对装配式建筑的质量控制不单单局限于某一环节或者要素, 而是把这些环节和要素有机地集成起来, 统一协调控制和管理, 全面深入地研究装配式建筑的质量形成过程以及装配式建筑相关的质量保证机制。整个系统的运作都是基于一个PDCA循环的理念, 在运作中不断改进和完善该系统。

　　 整个系统总体框架主要由3个大的模块组成, 分别是:事前指导模块、事中控制模块、事后追溯和反馈模块, 每个大的模块里又细分为一些小的功能模块, 如图1所示。通过这些系统功能模块的搭建, 完善了装配式建筑质量保证体系。

　　 数据库功能模块是该阶段最核心的部分。数据库主要包含以往装配式建筑建造过程中的信息资料, 常出现的一些质量问题。在新建项目开工前, 各参与方利用该数据库, 对以往出现的质量问题有一个详细地了解, 对新建项目做一个初期规划, 尽量规避类似质量问题。

　　 装配式建筑质量管理的关键在于对质量信息要素的把控。在装配式建筑的实际建造过程中, 涉及环节众多, 各环节相互联系, 期间形成了复杂信息流。

　　 IDEF0 (ICAM Definition method) 是工程在结构化分析和设计方法基础上发展的一套系统分析和设计方法。它能表达系统的活动和数据流以及它们之间的联系。IDEF0活动图如图2所示。

　　 把IDEF0系统用于装配式建筑中, 得到装配式建筑全寿命周期系统图, 包括设计、采购、生产、仓储、运输、施工、验收、运维8个环节。

　　 I DE F0的作用主要梳理装配式建筑层层相扣环环节之间的联系, 以及全寿命周期内的关键信息流 (4M1E) , 便于出现质量问题进行责任追溯。利用IDEF0系统正确梳理装配建筑流程, 根据构建的装配式建筑质量影响因素指标, 以这些质量影响因素为导向, 遵守IDEFO系统的规则, 梳理出装配式建筑寿命周期内的重要信息流, 如表2所示。

　　 利用物联网等技术全面、系统收集信息, 并用Oracle, SQL一些专业数据库对这些信息进行储存, 结合BIM手段, 对数据库信息加以处理和运用, 这样便于对质量问题进行实时管理和控制。这个临时的数据库也包含的建造过程完整信息流, 也便于以后质量责任追溯。

　　 该模块核心部分是追溯系统功能模块。顾名思义, 追溯系统就是追寻质量问题源头, 明确质量责任主体。装配式建筑建造过程中信息流保存的完整性是追溯系统功能正常运行的基础。

　　 追溯系统模块里面包含许多小的功能模块。发现问题后, 运用智能终端及时收集问题, 结合原始数据库和生产过程中构建的临时数据库, 导入信息模型进行分析, 最后解决问题。

　　 追溯系统的根本目的不是去发现问题, 而是去解决问题。通过追溯系统可以准确定位质量问题源头, 这样便于解决问题。另外, 追溯系统还可以对新产生质量问题的相关资料进行保存, 反馈到原始数据库, 不断丰富原始数据库, 提升系统功能。

　　 在质量管理中, 人的因素起决定性作用。装配式建筑是一种新型的建造模式, 传统的人员欠缺实践经验, 在专业性上存在不足, 可能造成很大的质量问题。因此装配式建筑要选择经验丰富、专业性强的队伍。在新项目正式动工前, 需组织各参与方参加集体会议, 学习以往项目相关资料, 了解装配式建筑在各个阶段易出现的质量问题, 在新建项目中尽量规避这些问题。要开展质量安全宣讲会, 增强所有人的质量责任意识, 这种责任意识不仅仅停留在这个阶段, 要贯穿装配式建筑的生命周期。

　　 装配式建筑包含环节和质量影响因素较多, 某一点出现差池就可能导致无法挽回的质量问题。因此, 要对这些环节和要素进行有机集成管理。要明确各阶段的质量控制要点, 结合物联网和BIM手段, 对这些质量影响因素着重控制。另外, 还要注意保存和记录关键信息, 便于以后质量责任追溯。

　　 设计深度不足, 设计各专业间缺乏共同平台和统筹协调性都可能导致设计图纸缺陷。BIM相对于CAD, 完成了图纸从2D向3D的过渡。BIM模型的三维可视性, 为建筑概念和方案设计提供了方便。在设计阶段, BIM给各设计专业提供了一个协同工作平台, 各专业工程师在同一个中心文件工作, 共享BIM模型数据, 利用Navisworks检查各专业图纸之间的碰撞冲突, 在建筑空间内合理布置管线和设备位置, 消除碰撞, 使图纸做到细致、精准, 提升设计图纸质量。

　　 BIM便于进行工程量统计。在设计完成之后, 利用算量软件可以快速准确地统计出工程量。在采购之前, 应对市场进行调研, 对材料供应商进行详细考察, 尽量选择信誉较好的供货商。另外, 编制合理的采购计划能有效避免后期各环节因材料供应不及时而导致的质量问题。采购相关信息需妥善保存, 便于后期质量责任追溯。

　　 设计阶段在完成深化设计、碰撞检查、构件拆分之后, 可以将预制构件信息通过BIM信息平台直接发送到构件加工厂, 避免信息流失而可能造成的质量隐患。信息库包含了构件的性能参数、加工工艺等, 工厂可以根据预制构件的三维模型及相关信息进行准确生产。在构件生产过程中, 会在每个预制构件内部植入“RFID芯片”, 芯片相当于构件的“身份证”, 它会随着预制构件贯穿装配式建筑整个生命周期。通过它可以及时全面地收集相关质量信息并反馈给BIM模型, 不仅可以及时对预制构件的质量问题进行分析和处理, 也可以对相关质量信息进行保存, 便于以后质量问题追溯。

　　 通过BIM模型可以准确快速地了解预制构件参数属性, 通过对这些信息分析, 可以选择合适的仓储环境, 防止因仓储条件不当造成的预制构件质量缺陷。根据后期的运输、施工计划合理安排储存时间, 避免因储存时间不当而导致的构件质量下降。另外, 预制构件数量众多, 如果摆放位置不合理, 相互发生碰撞就会导致构件破坏, 利用BIM可以合理规划储存场地, 很好地解决此问题。结合BIM模型和RFID的定位功能, 可以准确定位出构件的摆放位置, 大大降低了构件寻找出错的概率。

　　 根据BIM模型的预制构件的详细参数选择运输机械, 使机械承载力满足要求。在运输中, 构件支撑点不稳会导致构件发生碰撞。另外, 构件放置不稳固、车辆行进过程中发生颠簸也是导致构件损坏的重要原因。因此在装运构件前, 应合理摆放构件位置。在构件运输过程中, 可以利用RFID定位构件位置, 合理规划路线, 保证构件质量。

　　 装配式建筑的吊装工艺极其复杂, 质量控制要点众多, 在施工开始之前, 可以利用BIM技术进行施工模拟和仿真, 在3D模型里面加入进度、质量因素构成5D模型, 如图3所示。利用这个模型可以明确质量问题易发点, 对其进行着重控制, 对施工过程进行优化;

　　 在施工过程中, 一线作业人员还可以通过手持设备扫描预制构件的RFID芯片, 得到构配件的详细信息。利用BIM信息模型可以对作业人员进行三维可视化交底, 明确复杂节点的质量控制要点和施工过程, 极大地提高施工效率和产品质量。

　　 建立标准化的装配式建筑验收制度, 完善验收规程, 借助物联网、BIM等手段辅助验收人员验收, 减少因验收人员疏漏、徇私导致的验收质量问题, 妥善保存验收资料。

　　 利用RFID和BIM可以搭建装配式建筑构件及其设备运维系统。某块构件或者设备出现质量问题时, 可以通过RFID准确定位、及时处理。另外, 运维人员对建筑和设备进行维修时, 可以直接从BIM模型里调取相关信息, 提高维修效率。

　　 事后出现质量问题, 追溯问题根源, 明确责任目标, 从而解决问题这一过程是非常重要的。对质量问题进行收集, 把各个阶段产生的信息流和资料导入BIM模型进行分析, 追溯具体是哪个阶段、由于何种要素导致的质量问题, 查看原有数据库, 是否有类似的质量问题和解决方法。如果没有, 采用专家论证等方法解决此问题。之后, 把该工程的详细资料、质量问题、解决措施进行妥善保存, 补充原有的数据库, 不断完善系统。

　　 基于BIM和TQM理论的装配式建筑质量系统冲破了以前从单一环节和单一要素进行质量管理的局限性, 这样对装配式建筑质量管理更具有针对性和全面性。另外, 辅以BIM技术, 提升了质量管理效率。利用追溯系统可以追溯问题源头, 不断丰富系统功能, 对新建项目的质量问题从源头上进行指导和控制, 规避出现过的质量问题, 减少后期因质量问题导致的不必要修改和成本支出。该系统实现了装配式建筑全寿命周期内质量全面精细化管理, 对提升装配式建筑的质量有很大作用。

　　 但是随着装配式建筑的发展, 对质量的要求越来越高, 质量控制要点也越来越多, 该质量指标体系中的因素不够完善后续研究中会持续改进。