2016年4月28日,安徽省安装和机械设备协会在合肥召开行业发展暨BIM技术应用与装配式建造示范工程观摩研讨会,参加会议的有会员单位专家、企业负责人、注册执业人员及技术管理人员等160多人,特邀了安徽建筑大学环能学院院长、教授方廷勇和管理学院副院长、教授李国昌讲解“BIM 技术应用与装配式建造体系”和“建筑业转型与建筑产业现代化”。会议由副会长刘振武主持,常务副会长兼秘书长(法人代表)张密亲作了讲话,一是充分认识新常态下行业发展趋势和机遇;二是省住建厅“十三五”规划及2016年主要工作重点;三是发挥协会桥梁纽带作用全心全意为企业服务。还印发了《安徽省安装行业(会员单位)年度统计报表》、《安徽省建筑起重机械租赁行业(会员单位)年度统计报表》、《安徽省安装工程优质奖(安装杯)评选办法》、《安徽省安装行业优秀项目经理评选办法》、《安徽省安装行业先进企业和优秀企业家评选办法》、《安徽省建筑机械租赁企业设备管理先进单位及优秀个人表彰办法》,进行广泛征求意见。
会上,安徽建筑大学环能学院院长、教授方廷勇PPT解读了“BIM 技术与装配式建造体系”。现摘要如下:
一、BIM技术
1、概念。BIM建筑信息模型是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础,进行建筑模型的建立,通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化,协调性,模拟性,优化性和可出图性五大特点。信息是BIM技术体系的核心,在空间上包含与建筑相关的全部信息,在时间上涵盖建筑工程的全生命周期。BIM不是一个软件、一个通过3D生产2D图纸的方法,而是一个过程、协作、交流沟通、有效地使用软件。
2、发展历程。1975年BIM思想提出,2002年BIM名词第一次被明确提出,2007-2011年美国开始发布国家BIM标准,2014-2016年BIM应用在中国开始爆发。
3、标准。《建筑工程设计信息模型制图标准》初步预计 2016 年底完成编制草案。目的是为了做到建筑工程设计信息模型制图基本统一,清晰简明,保证模型质量,提高制图效率,符合设计、施工、存档要求,以适应建筑工程信息模型在工程建设的需要;规范建筑信息模型制图规则,以用于在建筑工程行业的多方交付的审核;标准将有效促进建筑工程行业进入数字化出图、审图阶段,大力推进工程设计科技转型,利用信息化的平台为我国工程建设行业提供强有力的技术支撑。
4、应用。主要应用于规划:场地分析、建筑策划;设计:BIM模型维护、方案论证、可视化设计、协同设计、性能化分析、工程量统计、管线综合;施工:施工进度模拟、施工组织模拟、数字化建造、物料跟踪、施工现场配合、竣工模型交付;运营:维护计划、资产管理、空间管理、建筑系统分析、灾害应急模拟。BIM技术应用可提升建筑生产率和项目品质,工程透明,改变建筑行业竞争优势,BIM集成物联网形成智慧城市,整合建筑产业链。
据:国外项目统计,基于BIM工作平台进行的建筑项目:减少 50%-70% 的变更单,减少 20%-25% 的各专业协调时间,缩短 5%-10% 的施工期,节约建设投资 1.23%。
二、建筑工业化
1、概念。为了实现建筑产业现代化,运用现代化的管理模式,标准化的建筑设计、模数化、工厂化的部品生产,达到建筑部品(件)通用化,现场施工装配化、机械化及管理信息化的技术。核心是建筑生产工业化,即:建筑设计标准化、构件生产工厂化、现场施工装配化、部品部件系列化、土建装修一体化、组织管理信息化。目前建筑产业化可狭义理解为装配式建筑。
2、政策导向。国家政策:《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量若干意见的通知》(国办发[1999]72号)、《关于发展节能省地型住宅和公共建筑的指导意见》(建设部建科[2005]78号)、关于印发《国家住宅产业化基地试行办法》的通知(建设部建住房[2006]150号)、《国务院办公厅关于转发发展改革委住房城乡建设部绿色建筑行动方案的通知》(国办发[2013]1号)、《住房城乡建设部关于推进建筑业发展和改革的若干意见》(建市[2014]92号)。安徽政策:《安徽省住宅产业化现代化“十二五”发展规划》(建房[2011]293号)、《关于加快推进建筑产业现代化发展的指导意见》(皖政办[2014]36号)和已发布的《住宅装饰装修验收标准》、《叠合板式混凝土剪力墙结构施工及验收规程》、《装配整体式剪力墙结构技术规程》(实行)等七部安徽省地方标准,以及参编行业标准的《住宅室内装饰装修工程质量验收规范》和正开展的《装配式住宅全装修技术规程》、《住宅整体厨房设计标准》等四项地方标准编制工作。
3、基地。国家基地40个。省示范基地2014年6个;2015年10个,其中安徽省建筑设计研究院有限责任公司、安徽建工集团有限公司、中建国际安徽海龙建筑工业有限公司、安徽鸿路钢结构(集团)股份有限公司享受连续补助;2016年16个,其中安徽宝业住宅产业化有限公司、长沙远大住宅工业化安徽有限公司、安徽杭萧钢结构有限公司、芜湖科逸住宅设备有限公司、安徽省建筑设计研究院有限责任公司、安徽建工集团有限公司、中建国际安徽海龙建筑工业有限公司(连续补助)、安徽鸿路钢结构(集团)股份有限公司享受连续补助。
4、住宅系统。支撑体:承重结构系统(机械化建造)、围护结构系统(工厂化产品+标准化接口)、隔墙收纳系统(工厂化产品+五金)、厨房卫浴系统(集成厨房+整体卫浴);填充体:设备末端系统(标准化采暖制冷通风末端)、照明插座系统(LED照明+集成线槽)、智能家居系统(信息盒+WIFI)、建筑能源系统(能源路由器)。
5、创新目标。目标:整合住宅产业链各利益主体的需求与资源。核心:基于BIM技术大数据平台打造成品质住宅提供商,实现单一主体质量承诺。颠覆:颠覆传统建筑生产模式和住房交付方式、创新建设管理理念,推动建筑转型、实现安全健康的居住梦。
三、BIM技术与装配式建造体系
1、建筑全生命周期应用。预制构件BIM模型设计、软件开发、BIM技术指导工厂管理、BIM技术指导施工管理、BIM技术与装配式装修、BIM技术与经济算量分析。
2、应用BIM 的主要效果。产业化建造工期可控,效率提高;实现设计、施工一体化建造;培养专业队伍。
3、BIM 技术解决方案。制定符合具体工程的BIM实施标准、建立参数化构件族、构件模型管理、构件模型库管理、构件模族资料管理、构件可视化安装模拟、基于BIM技术的装配式体系的三维技术交底、构建构件质量跟踪平台。
四、解决方案及案例
1、制定符合具体工程的BIM实施标准。依据《企业级BIM实施标准》,在遵循企业标准的前提下,规定了具体工程的BIM实施原则和目标、BIM应用范围和软件的选择;规范了装配式混凝土结构工程的BIM模型标准,如参数信息要求、建模注意事项及交付定制族的说明、构件库和装配式混凝土结构知识库的使用说明等,形成了装配式混凝土结构产业化工程设计、施工一体化工作流程。
2、建立参数化构件族。
3、构建模型管理。采取BIM结合物联网技术实现通过信息管理系统查看模型资料,指导施工人员吊装定位;实现构件参数属性查询,将竣工信息上传数据库,做到施工质量记录可追。
4、构件模型库管理。通过建立BIM构件,搭建完成CSI构件族库管理系统平台,并通过内网、外网环境,实现了快捷的项目管理和对族、组件、模块的平台化管理。
5、构建模族资料管理。PC端:通过CSI构件库中的BIM模型将构件的实验报告、进场外观检查和构件图纸等信息相关联,可更好地管理项目,提高施工质量、安全水平,把控施工进程。手机APP端:通过手机端将图片、视频、音频、文字等信息发送至网页端指定位置,方便项目部时刻查看并记录施工进度、质量、安全情况;还可将上述信息与图纸的相关位置关联,更精准地把控项目,通过实时语音或视频对话,快捷地展现施工现场问题,快速查出变更位置,为施工提供便利,也为后期施工索赔及洽商变更提供依据。
6、构建可视化安装模拟。建立高精密度模型,表现各阶段构件安装:分离每一步骤的模型并加以组合,实现用模型反映构件安装过程的不同阶段。通过施工模拟,论证施工方案。模拟构件及机械的空间关系制定实施方案。构建可视化安装模拟。
7、基于BIM技术的装配式建造三维交低技术。一般劳务队伍对产业化施工要求了解不够,技术水平不足,可通过借用BIM技术模拟施工做法,采用三维演示向劳务交底,并形成知识库。主要是基于BIM模型的三维直观展示;根据施工技术方案的模拟视频;重点、难点技术的三维模型交底;在原始施工技术交底单中添加相关三维图片,方便实施及监督检查;交底内容明确直观,方便对分包工程质量控制。
8、构建构件质量跟踪平台。结合物联网技术,质量跟踪平台在构建中设置RFID芯片。通过追踪识别芯片关联物构建库信息,对构建拼装顺序和三维空间坐标准确性操作有难度的问题,在现场通过三维可视化模拟模板构建拼接,实现同类构建不同公差的安装方案。通过质检测量数据录入BIM模型,实现构件还原实际机构件条件,用于指导选择安装方案,减少了返工率。
9、浦江基地 05-02 地块保障房工程用地面积20564平方米,总建筑面积51459.82平方米(地上部分44959.79平方米,地下部分6500.03平方米)项目。概况:根据建设单位安排并得到政府主管部门的支持,05-02地块采用预制装配整体式混凝土住宅技术体系。住宅建筑全部由14-18层的高层住宅组成,框剪结构,预制率50-70%。挑战:深化设计阶段,预制构件相互间的碰撞检查细度要精确到钢筋级别,在短时间内采用传统的人员凭借经验,观察二维图纸识别已不可能完成;构建生产阶段,生产厂家对万余预制构件的图纸消化及计划、生产、供货也是一个挑战;施工阶段的快速准确的构件定位,高质量的安装需要新的技术支持。解决方案:上海城建组建了BIM仿真研究中心,通过BIM技术,实现了信息化的项目管理。在深化设计阶段采用了信息粒度达到钢筋级别的碰撞检查,建立了基于BIM及物联网技术的PC构件生产及施工管理系统,研发了RFID芯片及现场手持设备。BIM实施内容:三维激光扫描、移动技术、实时监测技术、云平台、逆向工程、仿真模拟、软件开发、RFID、虚拟现实、工程预制住宅、点云在项目中的应用。难点及亮点:在对BIM模型构建进行配筋过程中,会有大量重复工作,无数条钢筋无数次的碰撞检查,如果传统方式绘制及检查将会失去了BIM的意义。经过软件的二次开发,完成自动配筋过程,大大提高了工作效率;PC建筑因有大量的构件流转在生产、运输及安装过程中,如何了解他们的数量、所处的环节、成品质量等情况是BIM技术又一关键。利用手持设备以及芯片技术,从设计开始直到安装完成为每个构建贴上属于它们自己的身份证,再利用手持设备传送它们的状态,从而达到把控构件的全生命周期状态。项目总结:BIM在装配式住宅中的应用优点一是提高设计质量,减少碰撞及差错率,提高构件生产与管理的质量与效率,提高现场施工的质量与效率。二是完善PC构件的设计、生产、施工全生命周期的质量追溯机制,使PC项目初步达到了质量、进度、成本的三个可控。三是推进BIM在装配式住宅中的应用,应当将其贯穿设计、建造、加工、施工、销售、物业管理等各个环节,以达到完整的装配式住宅全生命周期的管理。
安徽建筑大学环能学院副院长、教授李国昌PPT解读了“建筑业转型与建筑产业现代化”。现摘要如下:
一、安徽省建筑业发展现状与建筑产业现代化
1、安徽建筑业发展现状。2015年,全省建筑业生产运行平稳,实现增加值1698.9亿元。全省建筑企业完成总产值5695.9亿元,增长3.9%,比全国平均水平高1.6个百分点,居全国第15位,中部第4位。全省建筑企业房屋施工面积44322.1万平方米,增长12.2%,其中新开工面积19580.3万平方米,增长6.9%;房屋竣工面积15553.6万平方米,增长1.4%。房屋建筑面积竣工率35.1%,比上年回落3.7个百分点;房屋竣工价值2004.7亿元,增长8.7%。从工程施工区域看,省内完成产值4396亿元,增长2.8%;在外省完成产值1299.9亿元,增长7.8%,高于全部产值增幅3.9个百分点,占建筑业总产值的比重为22.8%,比上年提高0.8个百分点。
2、建筑产业现代化的提出。1999年国务院72号文 《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量的若干意见》;2013年10月,全国政协主席俞正声在全国政协双周上会上,提出“发展建筑产业化”的建议,张高丽副总理作出重要批示;2013年2月,全国住房城乡建设工作会议提出:加快推进建筑节能工作,促进建筑产业现代化;2014年5月,国务院印发《2014-2015年节能减排低碳发展行动方案》明确提出:“以住宅为重点,以建筑工业化为核心,加大对建筑部品生产的扶持力度,推进建筑产业现代化”;2014年7月,住房城乡建设部出台《关于推进建筑业发展和改革的若干意见》,在发展目标中明确提出了“转变建筑业发展方式,推动建筑产业现代化”的要求;2014年9月,住房城乡建设部关于《工程质量治理两年行动方案》,明确提出“大力推动建筑产业现代化”;2014年12月,陈政高部长在全国住房城乡建设工作会议上提出“实现建筑产业现代化新跨越”,是住建部2015年6个方面努力实现新突破的工作任务之一。
意义:对于建设领域的可持续发展具有革命性、根本性和全局性的影响。
革命性:建筑产业现代化是生产方式的变革,是传统生产方式向现代工业化生产方式转变的过程。
根本性:一是解决建筑工程质量、安全、效率、效益、节能、环保、低碳等一系列重大问题的根本途径;二是解决房屋建造过程中设计、生产、施工、管理之间相互脱节、生产方式落后问题的有效途径;三是解决当前建筑业劳动力成本高、劳动力和技术工人短缺以及提高建筑工人素质的必然选择。
全局性:推动我国建筑业以及住房城乡建设领域的转型升级,实现国家新型城镇化发展、节能减排战略的重要举措。
3、建筑产业现代化的背景。改革开放30多年来,我国建筑业仍是一个劳动密集型、建造方式相对落后的传统产业,尤其在房屋建造的整个生产过程中,高能耗、高污染、低效率、粗放的传统建造模式还具有普遍性,与当前的新型城镇化、工业化、信息化发展要求不相适应,与发达国家相比差距较大。
问题主要表现在:设计、生产、施工相脱节—生产过程连续性差;以单一技术推广应用为主—建筑技术集成化低;以现场手工、湿作业为主—生产机械化程度低;工程以包代管、管施分离—工程建设管理粗放;以劳务市场的农民工为主—工人技能和素质低。由此造成:房屋建造质量低、产值利润率低、劳动生产率低、整体综合效益低。
二、建筑产业现代化的内涵与特征
1、建筑产业现代化的内涵。建筑产业现代化是以建筑业转型升级为目标,以技术创新为先导,以现代化管理为支撑,以信息化为手段,以新型建筑工业化为核心,对建筑的全产业链进行更新、改造和升级,实现传统生产方式向现代工业化生产方式转变,从而全面提升建筑工程的质量、效率和效益。即三个方面:首先,从建筑产业现代化本身看:建筑产业现代化是传统的生产方式向现代工业化生产方式转变的过程,而新型建筑工业化是生产方式的工业化,是生产方式变革,只有大力发展新型建筑工业化,转变生产建造方式,才能实现建筑产业现代化。其次,从建设领域的工作看:从建筑工业化入手促进建筑产业现代化,与当前工作结合更实际、更具体、更有针对性。对建筑业来说,从转变生产方式这个角度来寻求转型升级,目标更明确,路径更清晰,更容易抓住重点。最后,从当前我国新型城镇化、工业化、信息化发展要求看:通过发展建筑工业化解决当前建筑业劳动力短缺的现实,使农民工成为产业工人,从而推动我国新型城镇化、工业化的发展,实现建筑业的转型升级。
2、传统生产方式向现代工业化生产方式转变。根据联合国经济委员会对工业化的要素定义:生产过程的连续性是将房屋建造的全过程联结为完整的一体化产业链。生产物的标准化是指建筑设计的标准化,建筑部品、构配件的通用化和系列化。生产过程的集成化是指建筑技术、部品与建造工艺、工法的系统集成。工程实施过程高度组织化是指用科学管理方法把建造全过程组织起来,使资源优化、整体效益最大化。生产的机械化是指减少现场人工作业,实现构件生产工厂化、施工建造机械化。
建筑产业现代化决不是在传统生产方式上的修修补补,是生产方式变革。建筑产业现代化的发展涵盖建设生产活动的全系统、全产业链、全过程。其生产方式的变革将对现行的体制机制带来一系列的变化,具有系统性。表现在:首先是由于生产方式的变革,必然带来工程设计、技术标准、施工方法、工程监理、管理验收都将发生变化。其次是由于生产方式的变革,必然带来管理体制、实施机制的变革,审图制度、定额管理、监理范围、责任主体也都将发生变化。
三、新型建筑工业化的创新
1、技术创新。技术创新不仅仅是单一技术创新,而是房屋建造技术的集成创新。集成创新不单纯是设计集成,包括设计、生产、施工全过程,并逐步形成集成技术体系。集成技术体系的形成和发展,是从专用体系逐步走向社会化的通用体系的发展过程。企业专用体系的建立是不可跨越的历史阶段,是走向社会化大生产的必由之路。
2、管理创新。创新发展模式,整合优化整个产业链上的资源,解决设计、制作、施工一体化问题,使其发挥最大化的效率和效益。优化产业链资源,必须要明确产业链的主体,明确哪个环节起核心作用,明确是什么使产业链形成联动。整个产业链的主体、并起核心作用的是—施工建造环节(总装配车间)。能够使整个产业链上下游各环节实现联动是—技术体系(控制系统)。
3、创新发展模式。在建筑工业化发展的初期阶段,多种发展模式并存。目前有以下几种模式:以房地产开发为龙头的资源整合模式,以万科为代表(技术研发+应用平台+资源整合);以设计、开发、制造、施工、装修一体化建造模式,以远大住工为代表;以施工总承包为龙头的施工代建模式,以中南建设、宇辉等施工企业为代表;以工程总承包(EPC)为龙头的全产业链发展模式。
4、管理创新的瓶颈。一是,要突破先期成本提高的瓶颈;二是,要突破管理体制上的瓶颈;三是,要突破企业管理运行机制上的瓶颈;四是,要突破生产活动过程中利益链上的瓶颈。
5、发展的方式与路径。发展方式:工程总承包(EPC)为龙头的设计、生产、施工一体化发展模式。推进路径:要处理好全面推进与重点发展的关系(目标不仅是建设数量,还要考虑培育企业能力),要从实际出发,采取以点带面的方式,逐步推进,协同发展的路径。
点:要建立一致专业化的、协作化的建筑工业化的工程总承包队伍。在研发设计—构件—施工装配—运营管理等环节实行一体化的现代化的企业运营管理模式。
面:通过建立这支专业化队伍的探索和实践,来影响和带动全集团乃至全行业的发展。
四、现阶段发展面临的问题与对策
1、当前存在的主要问题。重视出台政策,忽视培育企业(政府层面);重视技术研发,轻视管理创新(企业层面);重视结构技术,轻视装修技术(企业层面);重视成本因素,轻视综合效益(企业层面)。
2、发展的对策建议。第一,发展建筑产业化要统一行动计划(科研、设计、开发、生产、施工等各个环节);第二,发展建筑产业化要做好顶层设计(要理念一致、目标一致、步骤一致,要从全局各个层次、各种要素、各种参与力量进行统筹考虑,要进行总体架构设计,做好总体规划,要制定推进政策措施、结合市场条件、适度引导企业、循序渐进、不可盲目跃进、一哄而上);第三,发展建筑产业化要重视管理创新(两个核心要素:一个是技术创新,另一个是管理创新。现阶段管理创新要比技术创新更难、更重要,应摆在更高位置);第四,发展建筑产业化要培育企业能力(能力建设尤其重要,重点是培育企业的能力,包括设计能力、生产能力、施工能力和管理能力);第五,发展建筑产业化需要创新(核心是生产方式变革,必须要不断创新,才能面对改革发展带来的一系列挑战)。必须在技术集成能力上取得新突破,在创新管理模式上取得新突破,在转变生产方式上取得新突破,在企业能力建设上取得新突破,在政府体制机制上取得新突破,才能保证建筑产业现代化的实现。
会后,代表们前往中建集团安徽海龙建筑工业有限公司装配式建造示范工程和中建国际投资滨湖润园项目部工地,了解机械自动化生产建筑制品、建筑工业化生产工艺和建筑工业化安装工艺、吊装过程、BIM技术应用等。通过理论学习和实地观摩、相互学习和密切交流,代表们感触很深,受益匪浅,一致认为协会在与时俱进、重视行业发展、加大BIM技术应用、引导企业步入建筑工业化等方面,发挥了应有作用。
2016年6月6日