CN112731892A - 基于bim的装配式建筑管控、物料追溯生产线施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及装配式建筑技术领域，尤其是基于BIM的装配式建筑管控、物料追溯生产线施工方法，包括如下步骤：S1：建立BIM单元模型系统、MES自动化管控系统、中央控制系统；S2：获取BIM单元模型系统中的专属编码所对应的预制构件信息；S3：装配式结构拆分后，用预制结构替换原现浇结构，并生成相应节点，并对节点进行碰撞检查；S4：导出信息清单；S5：预埋构件：S6：将经过专属编码的所述BIM单元模型系统导入到中央控制系统的中央控制管理平台；S7：将导入到中央控制管理平台的模型自动化生产线和混凝土自动化生产线进行对接。本发明集成度高，可极大地缩短工期；本发明可靠性、灵活性强，可进行实时监控。
Description
技术领域
本发明涉及装配式建筑技术领域，尤其是基于BIM的装配式建筑管控、物料追溯生产线施工方法。
背景技术
随着我国住宅产业的快速发展，装配式建筑正凭借其高效的生产安装性能、可靠的结构安全性能、绿色低碳的维护性能正越来越多的受到人们的关注和认可。装配式建筑在建筑行业中的占比也在不断增大，但是装配式建筑的成本偏高，管理体系的不成熟等方面也在一定程度上限制了装配式建筑的发展。在国家政策的大力推动与支持下，越来越多的普通建筑企业转型为装配式建筑企业，建设具有先进性和实用性的中央控制系统下的全产业链生产是装配式建筑企业发展的重点，将直接影响着企业的竞争力。
与此同时，随着信息化技术的普及和国内装配式市场发展迅速，涌现出了一大批基于国内外BIM平台开发的深化设计程序及解决方案，而装配式构件生产车间作为构件制造企业的物化中心，装配式构件最终要通过生产车间制造出来，车间制造资源的管理水平，最终决定了一个企业的实际生产能力，因此优化生产车间管理流程，集成车间的生产信息，加强生产车间的信息化建设，是提高企业核心竞争力的关键问题之一。
发明内容
本发明为解决上述技术问题之一，改变原有装配式建筑构件的设计、生产与安装的理念，面向装配式构件自动化生产线生产管理系统，以先进的生产管理理念为指导，采用先进的作业计划方法和作业调度策略，实现了企业上层计划管理和下层制造过程的集成，达到了物流和信息流统一，所采用的技术方案是：基于BIM的装配式建筑管控、物料追溯生产线施工方法，包括如下步骤：
S1：建立BIM单元模型系统、MES自动化管控系统、中央控制系统；
S2：获取BIM单元模型系统中的专属编码所对应的预制构件信息；
S3：装配式结构拆分后，用预制结构替换原现浇结构，并生成相应节点，并对节点进行碰撞检查；
S4：导出信息清单；
S5：预埋构件：
S6：将经过专属编码的所述BIM单元模型系统导入到中央控制系统的中央控制管理平台；
S7：将导入到中央控制管理平台的模型自动化生产线和混凝土自动化生产线进行对接；
S8：根据项目拆分信息、工厂产能、周边原料供给能力以及总体工期节点数据，导入自动化平台生成工程生产计划、施工计划以及原料采购计划；
S9：构件信息定时定向信息同步；
S10：在生产完成后，通过对构件在入库、出库和进场节点控制，将相关存储以及物流信息同步到BIM模型当中；
确保对构件生产全过程的信息跟踪录入，完成构件生产。
S11：构件与模型信息共享，获取信息；
S12：构件吊装完成后，将吊装信息将同步到BIM模型中，各方可在三维模型中查看项目实施进度。
BIM单元模型系统、MES自动化管控系统、中央控制系统与自动化设备配合进行生产的全生命周期管理，实现设备使用管理透明化。
优选地，BIM单元模型系统的建立包括如下步骤：
根据所述预制构件信息建立BIM单元模型系统，并对建立的BIM单元模型系统进行专属编码，使BIM单元模型系统与对应的预制构件信息进行匹配；
利用经过专属编码的所述BIM单元模型系统进行装配式建筑的整体建模，得到BIM单元模型系统。优选地，所述S4中的导出信息清单的操作步骤为：
通过算量，生成钢筋、混凝土、模板工程量，并对预制结构相应材料工程量进行分类；
制作并导出匹配到的预制构件配筋、预制构件模板与钢筋加工模型的预制构件信息的信息清单。
优选地，在所述S5与所述S6还包括如下步骤：
通过对装配式构件分类存入族库中，对族库中的构件进行模数化、标准化优化，对应相应尺寸，为今后类似项目提供设计库。
优选地，所述S9中的具体步骤包括：根据生产计划将构件信息定时定向发送到工厂生产线相关控制机器当中，在生产线中通过上述的MES自动化管控系统将构件生产信息和构件质量验收信息及时同步到BIM模型当中。
优选地，所述S11中的具体步骤包括：
根据施工计划完成施工，现场施工人员通过对构件内置芯片进行扫描，直接获取构件的尺寸及其在建筑中的位置信息，调取数据库中该构件的施工工艺以及注意事项。
实现构件存储运输的全过程信息跟踪，及时跟新仓库库存量，方便工厂生产以及现场施工的协调。
优选地，所述S5中的具体步骤包括：将斜撑、机电预埋点、模板安装预埋点等进行预埋、预留布置。
本发明的有益效果体现在：
1. 本发明集成度高，可极大地缩短工期。
通过中央控制室与自动化生产线技术一体化生产构件，使其一次成型，减少了工厂的预制种类和数量，提高了生产效率，减少工厂施工工作量。
同时减少了现场安装环节的工位和施工流程。
通过BIM深化设计集中预制加工+现场快速拼装的安装方法，其机械化程度高，构件集中制作和安装，以创新的规划设计理念，整体规划，车间设施布置灵活，促进各生产线的协同工作。
在对车间生产管理流程以及先进的生产管理理念、等进行深入研究的基础上，探讨适合车间生产作业管理的基于BIM系统、中央控制系统和MES自动化管控系统相结合的生产管理模式。
中央控制系统与预制构件自动化生产线以及混凝土自动化生产线的对接，指挥人员不用亲临生产现场就可以对各自动化生产线进行指挥控制。
2. 本发明创新深化设计。
以专业深化设计单位牵头，通过前期介入设计，对技术选型、技术经济可行性和建造性进行评估，建筑、结构、内装、机电一体化设计，技术策划做到问题前置，论证可行性。
通过BIM/CAD等技术的信息化手段应用，使得设计方案更为合理，适于工厂化生产，装配化施工，提高施工效率，考虑经济性，形成的结构体系现场湿作业量少，预制率高，且具有良好的抗震性能。
3. 本发明可靠性、灵活性强，可进行实时监控。
通过中央控制室与自动化生产线技术实现了企业上层计划管理和下层制造过程的集成，达到了物流和信息流统一。
通过对本系统的使用，基于动态跟踪系统，对养护系统的物流运行情况分析了时间参数，制定出了实际生产时间方案，能够实现优化车间的生产管理流程，提高车间的实际生产能力和企业的市场竞争力。
4. 本发明节约材料且兼容性好。
采用中央控制室与自动化生产线技术生产构件感官好、质量优，提升装配式建筑预制构件整体建筑质量。
通过使用中央控制室与自动化生产线技术使得生产过程中混凝土等材料使用量精确，减少了预留凹槽和构件竖向拼缝件的封堵材料用量。
可与多种新型技术如BIM技术、MES技术、VR技术等与中央控制室与自动化生产线进行融合更新，使其不断完善丰富，做到与时俱进，不断创新。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部件一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部件并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的系统布置示意图。
图2为本发明的MES自动化管控系统对应的环形流水固定节拍自动化生产线流程图。
图3为本发明中所涉及到的装配式建筑自动化生产线布置图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
装配式建筑的住宅具有户型简单、模块化等特点，采用BIM技术可以比较容易地实现模块化设计和构件的零件库，这使得BIM建模工作的难度大大降低。
产业化的住宅生产方式也要求实现全产业链的、全生命周期的管理，而这种生产和管理方式又与BIM技术所擅长的全生命周期管理理念不谋而合。
本申请技术是装配式建筑的构件程序化设计与生产的关键技术系统集成，尤其是基于BIM系统，从中央控制系统管理角度综合、全面、细致分析研究了生产制造阶段与现场安装的有机联系与统一，在生产阶段探索研究了高效施工工艺和方法，创新和改进了传统生产制造工艺，实现了设计、生产与高效安装的融合，整合并应用中央控制系统、自动化生产技术和MES自动化管控系统，以及将工业机器人运用到钢筋搬运码放、叠合板拉毛、模台清洁中，意图为后续装配式建筑产业基地的建设积累起宝贵经验，并起到积极的模范带头和推动作用。
通过本申请的使用，能够实现优化车间的生产管理流程，提高车间的实际生产能力和企业的市场竞争力。根据建筑、结构、暖通、机电的设计要求确定装配式建筑的设计参数，输入装配式建筑设计参数自动建立装配式建筑结构的BIM初步模型。
通过在BIM平台建立模型后，利用自动化管控与物料追溯方法的正向流程深化设计的思维，解决了多个专业之间的冲突问题，便于工业化的设计、生产、施工等。实现工程项目信息化建设，促进业主、设计方、施工方和运维方更好地协同工作，从进度、成本、质量等方面，增强项目的可预知性和可控性，实现项目的全寿命周期管理。
如图1-3中所示，本发明提供一种基于BIM的装配式建筑管控、物料追溯生产线施工方法，所述技术通过应用BIM技术、MES自动化管控系统与物料追溯系统通过自动化设备进行全生命周期管理，实现设备使用管理透明化。
基于BIM的装配式建筑管控、物料追溯生产线施工方法，包括如下步骤：
S1：建立BIM单元模型系统1、MES自动化管控系统、中央控制系统2；
S2：获取BIM单元模型系统中的专属编码所对应的预制构件信息；
S3：装配式结构拆分后，用预制结构替换原现浇结构，并生成相应节点，并对节点进行碰撞检查；
S4：导出信息清单；
S5：预埋构件：
S6：将经过专属编码的所述BIM单元模型系统导入到中央控制系统的中央控制管理平台；
S7：将导入到中央控制管理平台的模型自动化生产线和混凝土自动化生产线进行对接；
S8：根据项目拆分信息、工厂产能、周边原料供给能力以及总体工期节点数据，导入自动化平台生成工程生产计划、施工计划以及原料采购计划；
S9：构件信息定时定向信息同步；
S10：在生产完成后，通过对构件在入库、出库和进场节点控制，将相关存储以及物流信息同步到BIM模型当中；
确保对构件生产全过程的信息跟踪录入，完成构件生产。
S11：构件与模型信息共享，获取信息；
S12：构件吊装完成后，将吊装信息将同步到BIM模型中，各方可在三维模型中查看项目实施进度。
BIM单元模型系统、MES自动化管控系统、中央控制系统与自动化设备配合进行生产的全生命周期管理，实现设备使用管理透明化。
优选地，BIM单元模型系统的建立包括如下步骤：
根据所述预制构件信息建立BIM单元模型系统，并对建立的BIM单元模型系统进行专属编码，使BIM单元模型系统与对应的预制构件信息进行匹配；
利用经过专属编码的所述BIM单元模型系统进行装配式建筑的整体建模，得到BIM单元模型系统。优选地，所述S4中的导出信息清单的操作步骤为：
通过算量，生成钢筋、混凝土、模板工程量，并对预制结构相应材料工程量进行分类；
制作并导出匹配到的预制构件配筋、预制构件模板与钢筋加工模型的预制构件信息的信息清单。
优选地，在所述S5与所述S6还包括如下步骤：
通过对装配式构件分类存入族库中，对族库中的构件进行模数化、标准化优化，对应相应尺寸，为今后类似项目提供设计库。
优选地，所述S9中的具体步骤包括：根据生产计划将构件信息定时定向发送到工厂生产线相关控制机器当中，在生产线中通过上述的MES自动化管控系统将构件生产信息和构件质量验收信息及时同步到BIM模型当中。
优选地，所述S11中的具体步骤包括：
根据施工计划完成施工，现场施工人员通过对构件内置芯片进行扫描，直接获取构件的尺寸及其在建筑中的位置信息，调取数据库中该构件的施工工艺以及注意事项。
实现构件存储运输的全过程信息跟踪，及时跟新仓库库存量，方便工厂生产以及现场施工的协调。
优选地，所述S5中的具体步骤包括：将斜撑、机电预埋点、模板安装预埋点等进行预埋、预留布置。
BIM单元模型系统所控制的现有的装配式建筑生产过程中的具体内容如图1，具体包括：
构件订单4→排产计算5→生产计划6与物料需求7，生产计划6→生产通知9；物料需求7→采购11。其中MES控制自动化系统包括生产通知9→领取物料13→生产14→质量检查15→构件入库16→库存统计17→出货18。
在本发明中还设置了与BIM单元模型系统配合的物料追溯系统3，其中物料追溯系统3控制的现有的生产内容包括如下环节：物料需求7→采购11→质量验收19→材料入库20等。
本申请中的BIM单元模型系统利用BIM技术进行构建即可。
MES自动化管控系统采用现有的MES系统。
中央控制系统的选择需要匹配当前的控制需要，直接选择现有技术即可。
其中装配式建筑的MES自动化管控系统中管控的环形流水固定节拍自动化生产线为现有生产环节，具体各生产流程如图2所示，其中以清扫机清扫模台21为起点，依次为喷涂22→钢筋模板安装23→预埋件安装24→浇筑振捣25→上层模板安装26→保温板安装27→连接件安装28→钢筋网片安装29→二次浇筑振捣30→赶平31→预养护32→抹面33→（养护窑）养护34→拆模35→翻板吊装36→清扫机清扫37。
本申请中的现有的装配式建筑自动化生产线布置图如图3，其中主要包括搅拌站物料、砂石存放区38；混凝土搅拌站39；混凝土自动化布料40、运输生产线41；各类预制构件的生产线42；运输通道43；产品堆放区44以及成品出货区45。
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中；对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (7)
1.基于BIM的装配式建筑管控、物料追溯生产线施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：建立BIM单元模型系统、MES自动化管控系统、中央控制系统；
S2：获取BIM单元模型系统中的专属编码所对应的预制构件信息；
S3：装配式结构拆分后，用预制结构替换原现浇结构，并生成相应节点，并对节点进行碰撞检查；
S4：导出信息清单；
S5：预埋构件：
S6：将经过专属编码的所述BIM单元模型系统导入到中央控制系统的中央控制管理平台；
S7：将导入到中央控制管理平台的模型自动化生产线和混凝土自动化生产线进行对接；
S8：根据项目拆分信息、工厂产能、周边原料供给能力以及总体工期节点数据，导入自动化平台生成工程生产计划、施工计划以及原料采购计划；
S9：构件信息定时定向信息同步；
S10：在生产完成后，通过对构件在入库、出库和进场节点控制，将相关存储以及物流信息同步到BIM模型当中；
S11：构件与模型信息共享，获取信息；
S12：构件吊装完成后，将吊装信息将同步到BIM模型中，各方可在三维模型中查看项目实施进度。
2.根据权利要求1所述的基于BIM的装配式建筑管控、物料追溯生产线施工方法，其特征在于： BIM单元模型系统的建立包括如下步骤：
根据所述预制构件信息建立BIM单元模型系统，并对建立的BIM单元模型系统进行专属编码，使BIM单元模型系统与对应的预制构件信息进行匹配；
利用经过专属编码的所述BIM单元模型系统进行装配式建筑的整体建模，得到BIM单元模型系统。
3.根据权利要求2所述的基于BIM的装配式建筑管控、物料追溯生产线施工方法，其特征在于：所述S4中的导出信息清单的操作步骤为：
通过算量，生成钢筋、混凝土、模板工程量，并对预制结构相应材料工程量进行分类；
制作并导出匹配到的预制构件配筋、预制构件模板与钢筋加工模型的预制构件信息的信息清单。
4.根据权利要求3所述的基于BIM的装配式建筑管控、物料追溯生产线施工方法，其特征在于：在所述S5与所述S6还包括如下步骤：
通过对装配式构件分类存入族库中，对族库中的构件进行模数化、标准化优化，对应相应尺寸，为今后类似项目提供设计库。
5.根据权利要求4所述的基于BIM的装配式建筑管控、物料追溯生产线施工方法，其特征在于：所述S9中的具体步骤包括：根据生产计划将构件信息定时定向发送到工厂生产线相关控制机器当中，在生产线中通过上述的MES自动化管控系统将构件生产信息和构件质量验收信息及时同步到BIM模型当中。
6.根据权利要求5所述的基于BIM的装配式建筑管控、物料追溯生产线施工方法，其特征在于：所述S11中的具体步骤包括：
根据施工计划完成施工，现场施工人员通过对构件内置芯片进行扫描，直接获取构件的尺寸及其在建筑中的位置信息，调取数据库中该构件的施工工艺以及注意事项。
7.根据权利要求6所述的基于BIM的装配式建筑管控、物料追溯生产线施工方法，其特征在于：所述S5中的具体步骤包括：将斜撑、机电预埋点、模板安装预埋点等进行预埋、预留布置。
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