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BIM下的工业建筑信息集成系统

2019/12/12 阅读:

摘要:以BIM信息技术为基础,探讨如何利用RFID、GIS等技术进行工业建筑测绘以及工业建筑信息集成的适用性分析.通过BIM模型实现工业建筑的信息集成,将其置于一个信息全面且可调节的建筑实体模型中进行整体对比和调节,从而实现信息集成管理.将该理论运用到工程实践中,可实现产业链的信息集成、共享和协作,提高工业建筑的施工效率,促进工业建筑的可持续发展.

关键词:工业建筑;信息集成;产业链;建筑信息模型;地理信息系统

近些年,随着建筑信息化的发展,BIM技术能凭借其信息传递的高效性以及管理模式的优势,弥补工业建筑传统施工管理的缺失,加速构建符合现代化需求的工业建筑.所以,信息化是工业建筑的必然发展趋势.工业建筑的信息集成,包含了对于工业建筑的历史、社会、技术等信息的收集与管理,其工作内容主要包括对于工业建筑的实地调查与记录、精密勘察与测绘、信息的归类与管理等.我国对于工业建筑的信息采集等基础性工作方面的研究较少,并考虑到我国目前建立整合各类信息的动态、开放型的工业建筑数据库的迫切需要,本文以BIM技术为基础信息集成系统在工业建筑方面的文献入手,仔细研究了工业建筑信息集成的思想及方法,通过BIM及RFID、GIS等相关信息技术整合建筑行业产业链资源,为实现产业链协同作业相关研究奠定了基础.本文梳理了近年来国内外在基于BIM技术在工业建筑方面以及基于BIM技术的信息集成方面的代表性文献,研究了基于BIM的工业建筑信息协同系统的理论发展及方向,主要分为一下几个部分.

1BIM技术在工业建筑的发展

目前,国内外许多学者在BIM技术在工业建筑方面进行了一些研究.赵东晖[1]介绍了工业民用建筑施工管理信息系统的建设思想和实现方法,提出组件式地理信息系统GIS软件和可视化变成软件Visual,以基于局域网的C/S(Client/Server)模式为系统集成方式,实现对施工三大指标的控制.宝琦[2]基于BIM的工业建筑协同设计对工业厂房设计影响的基本理念,阐述了全新的设计方式和设计流程,证明此先进理念在包括工业建筑设计的所有建筑工程设计中,相对差错比之前的传统设计流程要好,可以满足现代工业建筑设计中的高效率、高质量和高要求.杜欣[3]从对建筑遗产测绘工作的研究入手,对BIM技术在工业建筑遗产测绘工作中的适用性进行了分析,并以实例进行基于BIM的测绘探索,并提出了以“信息”处理为重点,以“理想模型”、“阶段化模型”、“分析模型”的逐级建立为过程的工作方式.王润生等[4]结合工业建筑结构改造与BIM技术,借助数字信息对结构改造项目进行BIM(全生命周期管理)四维模拟,并进行全方位设计、管理与建造,显著提升结构改造设计、施工及管理的效率,大幅度降低项目可能遇到的各种风险.石越[5]分析了BIM技术在工业建筑应用的优势,利用BIM技术采集工业遗产信息,并将工业遗产信息进行分级,明确BIM在工业遗产信息工作中的使用范围.并通过案例阐述BIM在工业遗产建筑物、构筑物、设备、生产工艺流程、工业环境的信息采集、建模及管理.肖宝存[6]通过分析传统住宅的发展现状,从而引入住宅工业化发展所面临的阻碍因素,提出BIM技术在住宅工业化中的应用思路,即在住宅工业化设计阶段、生产阶段、施工阶段及设施管理阶段中BIM技术的应用将大大改进传统建筑模式.MiroslavasP等[7]针对废弃的旧工业建筑问题和建筑物重建的可能性,提出了BIM和多准则决策(MCDM)技术相结合的废弃建筑再开发决策模型.以一个测量设备工厂为案例研究,提出了灰色属性评分(WASPAS-G)加权总量和评估方法对建筑可能的重建方案进行排序,选择最合理的方案.BIM技术支持有效的选择过程,并允许实施一个项目的全寿命管理策略,实现一个真实的对象.AbandaFH等[8]讲述了国外目前的研究主要集中在异地制造和BIM独立应用于传统建筑方法的影响.王伟[9]分析了工业建筑中BIM技术在成本控制、资源配置、碰撞检测的应用,同时介绍了通过BIM模型中建立碳排量因子库,计算施工过程中的人材机碳排放量,旨在促进资源合理利用,提高施工效率.基于以上学者的研究,国内学者运用BIM技术在工业建筑上可与地理信息系统(GIS)结合,可以进行工业建筑遗产的测绘、建模及管理,也可以对工业建筑中钢结构进行改造和再利用以及可以在工业建筑中进行成本控制,如图1、图2所示,为某工厂施工现场和运用BIM技术在某工厂的应用图例.国外学者提出BIM和多准则决策技术相结合,利用灰色属性评分加权总量和评估方法选择合理方案.这些学者基于BIM的研究进一步表明了BIM在工业建筑领域可进行信息集成的合理性与可行性.

2BIM技术的信息集成

目前,BIM技术的发展逐渐成熟.BIM技术主要通过对项目全寿命周期不同阶段的信息集成、管理、存储、交换、共享,支持各阶段不同参与方之间的信息交流和共享,从而实现项目设计、施工、运营、维护效率及质量的提升.BIM技术在建筑业中的应用并不是单独进行的,需要解决各方面软硬件的配套问题.ShahryarH[10]引入了建筑模拟工具和优化方法相结合的策略,并强调了将这些策略与BIM相结合可以改进施工过程,而且可以探索替代方法,目的为了提升BIM在提高能源效率和舒适度方面的作用.MohammadN等[11]将BIM与生命周期评估(LCA)相结合,并提出评估建筑领域建筑材料环境影响的一体化结果.应用多层办公楼的案例来验证设计概念的发展,并讨论BIM和LCA工具产生的结果.研究表明,BIM-LCA整合是实现可持续发展和环境保护的最佳程序,并概述了大部分的负面环境影响是在制造和运营阶段发生的.AliGhaffarianH等[12]讲述了应用相关的建筑管理系统来实现整个建筑生命周期中检查可持续性.BIM能够在建筑生命周期阶段实施潜在的实践,但设计师、承包商主要侧重于BIM在设计施工管理阶段的应用,并且知识管理系统的整合使得在建筑生命周期内处理和共享建筑维护信息成为可能.本文以建筑节能为重点,提出了在建筑后期建筑生命周期中使用nDBIM应用BIM-IKBMS的综合知识型建筑管理系统,以促进可持续建筑性能的成功实施.MaZL等[13]对2017年创意施工会议进行BIM与GIS的综合应用研究综述,介绍了BIM和GIS综合应用领域的先前工作、应用程序对象、应用程序阶段、集成模式和平台突出显示每项工作.结果表明,BIM和GIS的集成主要用于建设P&D和O&M活动.从BIM系统提取数据到GIS是BIM和GIS集成的主流方式,其中ArcGIS是最常用的平台.研究人员使用Au-todeskRevit或开发自己的应用案例系统.BIM和GIS在基础设施和城市地区的综合应用存在明显的差距,尤其是在P&D阶段.为了今后的发展方向,建议在整个生命周期中研究一个统一的模型和一个多用途的平台.MehmetS[14]介绍了建筑行业3D打印的实例简要,建立一个适合3D打印机的3D建模模型是可能的许多建模软件程序,并提到了建筑信息建模与3D打印建筑技术的结合,并表明BIM技术与3D打印建模的集成将有效地提高能源效率、改善设计、降低成本和隔离结构.LukmanAA[15]研究开发一个基于BIM的全寿命性能估算器(BWPE),用于从设计阶段评估建筑结构部件的抢救性能,采用数学建模方法,使用已确定的威布尔可靠性分布的因素和原理、概念来制造BWPE,该模型在BIM环境中实现,并使用案例研究设计进行测试.研究表明,BWPE是一种客观的手段,用于确定建筑物中可回收材料在其使用寿命结束时可重复使用和可回收利用的程度,BWPE也将为建筑师和设计师提供一个决策支持机制,分析设计决策对建筑物抢救性能的影响,当建筑物倒塌时,拆除工程师和顾问也可以进行拆除前的审计.鉴于此,本文要做出基于BIM的工业建筑信息集成系统的应用研究,构建基于BIM的工业建筑信息集成系统.在对工业建筑信息数据有效获取的基础上,利用BIM、RFID、GIS等技术进行工业建筑测绘以及通过BIM技术对于工业建筑信息集成的适用性分析,通过理论分析与实践应用相结合,研究并构建工业建筑信息集协同平台,以提高工业建筑的施工效率.

3建立工业建筑信息协同平台

众所周知保温层的厚度不同,室内的温度也有很大的区别.本文提出3D扫描技术、RFID、GIS技术和BIM技术集成的理念,建立基于BIM的工业建筑信息协同平台.运用BIM设计理念并结合使用Revit系列软件,可做到多专业团队的高效协同设计,如图3、图4所示,均为在工业建筑中使用Re-vit系列软件的建模图.BIM技术可以提高工业建筑工程的集成化程度和各参与方的工作效率,使项目各管理方快速、准确的获取工程所需的数据,实现项目信息化管理,构建BIM在工业建筑施工阶段的信息平台框架示意图如图5所示.在工业建筑中,将BIM技术用于现场管理需要集成有效的技术手段作为辅助,在信息管理系统中,BIM、RFID与3D激光扫描分为三个系统———施工控制、材料监管和安装纠偏[16-17].将三者相结合,建立一个以BIM为基础的信息集成平台,为工业建筑的质量管理提供信息支持.

4结语

工业建筑的信息协同,是将项目在全寿命周期中各个不同阶段的工程信息、过程和资源集成在一个模型中,方便工程各参与方使用.通过模拟工业建筑所具有的真实信息,使该模型达到设计施工的一体化,各专业协同工作,从而降低了工程生产成本,保障工程按时按质完成.在基于BIM的工业建筑的信息协同方面,现有文献中较少出现.通过文献研究,本文提出了首先利用3D扫描仪进行工业建筑的信息采集,然后可根据测绘所得的点云在BIM软件中建立建筑信息模型,通过BIM模型实现工业建筑的信息集成,将其置于一个信息全面且可调节的建筑实体模型中进行整体对比和调节,从而实现信息集成管理.基于以上成果,将该理论运用到工程实践中,可实现产业链的信息集成、共享和协作,为工业建筑建设提供更多便利.

参考文献:

[1]赵东晖.GIS在工业民用建筑施工管理中的应用研究[D].大连:大连理工大学,2006.

[2]宝琦.基于BIM的工业建筑协同设计[J].工业建筑,2018(S1):84-86.

[3]杜欣.基于BIM的工业建筑遗产测绘[D].天津:天津大学,2013.

[4]王润生,王泉,徐静.BIM技术在钢结构工业建筑改造中的应用[J].青岛理工大学学报,2014,35(5):33-36.

[5]石越.BIM在工业遗产信息采集与管理中的应用[D].天津:天津大学,2014.

[6]肖宝存.基于BIM技术的住宅工业化应用研究[D].青岛:青岛理工大学,2015.

[9]王伟.BIM技术在工业建筑施工管理中的应用研究[J].玻璃,2017(5):20-22.

[16]彭争,唐东明.基于文本分类的农业种植信息集成推荐方法研究[J].西南民族大学学报(自然科学版),2018,44(1):69-74.

[17]张爱琳,张秀英,李璐,等.基于BIM技术的装配式建筑施工阶段信息集成动态管理系统的应用研究[J].制造业自动化,2017,39(10):152-156.

作者:张爱琳 惠之瑶 王琨 闫泽文 单位:内蒙古科技大学

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