基于BIM的裝配式建筑設計施工協(xié)同機制研究

廣東工業(yè)大學碩士學位論文（工程碩士）基

于

BIM

的

裝

配

式

建

筑

設

計

施

工

協(xié)

同機

制

研

究周

錦

彬二○一九年五月萬方數(shù)據(jù)分類號：UDC：學校代號：11845密級：學

號：2111609090廣東工業(yè)大學碩士學位論文（工程碩士）基

于

BIM

的

裝

配

式

建

筑

設

計

施

工

協(xié)

同機

制

研

究周

錦

彬校內(nèi)導師姓名、職稱：馮為民教授校外導師姓名、職稱：

張廣志教授級高級工程師學科(專業(yè))或領域名稱：學

生

所

屬

學

院：論

文

答

辯

日

期：建筑與土木工程土木與交通工程學院2019

年

5

月

25

日萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學碩士學位論文A

Dissertation

Submitted

to

Guangdong

University

of

Technologyfor

the

Degree

of

Master（Master

of

Engineering）Research

on

Collaborative

Mechanism

ofPrefabricated

Building

Design

and

Construction

Basedon

BIMCandidate:

Zhou

JinbinSupervisor:

Prof.Feng

WeiminMay

2019School

of

Civil

and

Transportation

EngineeringGuangdong

University

of

TechnologyGuangzhou,

Guangdong,

P.R.China,

510006萬方數(shù)據(jù)摘要摘

要目前裝配式建筑在國家政策的支持下，正在快速地發(fā)展，但在發(fā)展過程中仍存在各種問題。由于設計階段各參與方信息不共享，導致了設計階段構件拆分不合理與構件深化設計精度低等問題，施工過程中的設計變更較多，設計成果難以滿足施工的要求，影響現(xiàn)場的進度、質量以及結構的安全性。在施工階段，裝配式建筑大部分采用穿插流水作業(yè)，但其中的計劃的合理性難以進行分析；同時由于信息沒有進行實時共享，施工方、運輸方、構件廠三方之間的進度計劃難以進行快速調(diào)整，進而導致計劃間的沖突。由于各部門間相互獨立，在質量安全管理過程中，沒有進行信息共享導致重復性工作增多。因此需要建立協(xié)同機制來組織各參與方進行協(xié)同設計以及施工階段計劃與信息。本文在

BIM

理論與協(xié)同理論研究的基礎上，根據(jù)裝配式建筑的特點與主要協(xié)同參與方，進行設計施工的協(xié)同框架設計，對各參與方參與設計的時間、工作任務、信息的傳遞方向等進行了說明。在設計階段，對主要參與方及其任務的進行說明，分析其中與協(xié)同相關的主要工作，即構件的拆分與深化工作，并進行設計階段協(xié)同架構的設計，再進行各工作的協(xié)同流程設計，最后進行

BIM

應用方案的設計，解決構件受限問題，為施工階段的工作進展提供便利。同理在施工階段也對主要參與方及其任務進行分析，把其中與協(xié)同相關的工作進行協(xié)同架構設計，對其中的主要工作進行協(xié)同流程設計與

BIM

應用方案的設計，一方面進行施工總包方內(nèi)部不同專業(yè)間穿插流水作業(yè)的受限分析，以及與物流單位、生產(chǎn)單位等參與方計劃的外部協(xié)同；另一方面建立質量安全協(xié)同管理流程，使安全與質量管理則在進度管理的基礎上進行，對現(xiàn)場的材料質量與施工質量進行集成化管理，并利用傳感器技術進行現(xiàn)場的智能化監(jiān)控，這個過程減少了很多重復性工作，提高了現(xiàn)場質量安全管理的效率。最后通過實際案例對上述協(xié)同機制進行分析，驗證有效性與可行性。研究表明基于

BIM

的裝配式建筑設計施工協(xié)同機制設計，能協(xié)調(diào)各參與方解決設計階段構件拆分不合理與深化設計精度不足的問題，在施工階段，利用

4D

仿真技術能進行施工方內(nèi)部各專業(yè)間穿插流水作業(yè)的受限分析，發(fā)現(xiàn)其不合理之處，結合二維碼技術與云平臺可協(xié)調(diào)施工方、構件廠與物流單位三方的進度計劃，同時能I萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學碩士學位論文提高現(xiàn)場質量與安全的管理效率。關鍵詞：BIM；裝配式建筑；協(xié)同機制；構件拆分；計劃協(xié)同II萬方數(shù)據(jù)AbstractAbstractAt

present,

prefabricated

buildings

are

rapidly

developed

with

the

support

ofnational

policies,

but

various

problems

still

exist

in

the

development

process.

Due

to

thefact

that

the

information

of

the

participants

in

the

design

phase

is

not

shared,

theunreasonable

component

splitting

in

the

design

phase

and

the

low

design

accuracy

of

thecomponent

deepening

are

caused.

There

are

many

design

changes

during

the

constructionprocess,

and

the

design

results

are

difficult

to

meet

the

construction

requirements,affecting

the

progress

of

the

on-site

Quality

and

structural

safety.

In

the

constructionstage,

most

of

the

prefabricated

buildings

use

interspersed

flow,

but

the

rationality

of

theplan

is

difficult

to

analyze.

At

the

same

time,

because

the

information

is

not

shared

inreal

time,

the

schedule

between

the

construction

party,

the

transporter

and

the

componentfactory

is

difficult

to

carry

out

quickly

and

adjust,

which

in

turn

lead

to

conflicts

betweenplans.

Since

the

departments

are

independent

of

each

other,

in

the

process

of

quality

andsafety

management,

no

information

sharing

leads

to

an

increase

in

repetitive

work.Therefore,

it

is

necessary

to

establish

a

synergy

mechanism

to

organize

the

collaborativedesign

and

construction

phase

planning

and

information

of

each

participant.Based

on

the

research

of

BIM

theory,

synergy

theory

and

the

characteristics

ofprefabricated

buildings

and

the

main

synergistic

participants,

this

paper

carries

out

thecollaborative

framework

design

of

design

and

construction,

and

participates

in

the

designtime,

work

tasks

and

information

transmission

direction

of

each

participant.

Etc.

In

thedesign

stage,

explain

the

main

participants

and

their

tasks,

analyze

the

main

work

relatedto

the

synergy,

which

is

the

splitting

and

deepening

of

the

components,

and

design

thecollaborative

structure

in

the

design

phase,

and

then

carry

out

the

collaborative

processdesign

of

each

work.

Finally,

the

design

of

the

BIM

application

method

is

carried

out

tosolve

the

problem

of

component

limitation,

which

facilitates

the

work

progress

in

theconstruction

phase.

In

the

same

stage,

the

main

participants

and

their

tasks

are

analyzedin

the

construction

stage,

and

the

collaborative

work

is

designed

in

synergy.

The

mainIII萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學碩士學位論文work

is

the

collaborative

process

design

and

BIM

application

design.

Limited

analysis

ofinterspersed

flow

operations

between

different

professions

within

the

party,

and

externalcoordination

with

the

participants

of

the

logistics

unit,

production

unit,

etc.;

on

the

otherhand,

establishing

a

quality

and

safety

collaborative

management

process,

so

that

safetyand

quality

management

are

based

on

schedule

management

Conducting,

integratedmanagement

of

on-site

material

quality

and

construction

quality,

and

using

sensortechnology

for

on-site

intelligent

monitoring,

this

process

reduces

many

repetitive

tasksand

improves

the

efficiency

of

on-site

quality

and

safety

management.

Finally,

the

abovecollaborative

mechanism

is

analyzed

through

actual

cases

to

verify

the

effectiveness

andfeasibility.The

research

shows

that

the

BIM-based

collaborative

building

design

andconstruction

coordination

mechanism

design

can

coordinate

the

problems

of

theparticipants

in

solving

the

unreasonable

component

splitting

and

deepening

the

designprecision

in

the

design

stage.

In

the

construction

stage,

the

4D

simulation

technology

canbe

used

to

carry

out

the

internal

professional

of

the

construction.

The

limited

analysis

ofthe

interpenetrating

flow

operation

finds

that

it

is

unreasonable.

The

two-dimensionalcode

technology

and

the

cloud

platform

can

coordinate

the

schedule

of

the

constructionparty,

the

component

factory

and

the

logistics

unit,

and

at

the

same

time

improve

theon-site

quality

and

safety

management

efficiency.Key

words:

BIM;

fabricated

building;

collaborative

mechanism;

component

splitting;planning

synergyIV萬方數(shù)據(jù)ClicktoeditMastertitlestyleClicktoeditMastersubtitlestyleClicktoeditMastertitlestyleClicktoeditMastersubtitlestyleClicktoeditMastertitlestyleClicktoeditMastersubtitlestyleClicktoeditMastertitlestyleClicktoeditMastersubtitlestyleClicktoeditMastertitlestyleClicktoeditMastersubtitlestyleClicktoeditMastertitlestyleClicktoeditMastersubtitlestyle第一章

緒論第一章

緒論1.1

研究背景1.1.1

推廣裝配式建筑的必要性近年來，隨著我國建筑業(yè)的發(fā)展，建筑的規(guī)模也越來越大，工期與質量的要求也越來越高，同時建筑工人的成本也變得越來越高；另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的生產(chǎn)模式造成大量資源浪費與環(huán)境污染，不符合國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，因此傳統(tǒng)建筑粗放式的生產(chǎn)模式已不能再滿足社會發(fā)展的需求了。裝配式建筑的出現(xiàn)正好改變這一困境，裝配式建筑具有工廠化生產(chǎn)，機械化水平高，施工質量好等特點，裝配式建筑的發(fā)展可引導建筑業(yè)朝著精細化、信息化、工業(yè)化的方向發(fā)展，提供裝配式建筑的整體效益，并推動建筑業(yè)的發(fā)展。目前裝配式建筑的推廣已列入國家的發(fā)展戰(zhàn)略中，國家住建部在《建筑業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中提到，在

2020

年實現(xiàn)我國裝配式建筑占新建建筑的

15%，同時各省市都出臺了相應的裝配式建筑的推廣政策，其中珠海市出臺了相應的政策，在裝配式建筑施工到建筑層數(shù)的三分之一的時候，即可申請預售。我國處于生態(tài)文明建設與新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略布局的關鍵時期，大力發(fā)展裝配式建筑，對于建筑領域的節(jié)能減排和產(chǎn)業(yè)升級，具有重大的意義。1.1.2

裝配式建筑的發(fā)展障礙發(fā)展裝配式建筑刻不容緩，但目前裝配式建筑的發(fā)展仍然比較緩慢。由于其成本與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆結構建筑相比，相對較高，阻礙著裝配式建筑的發(fā)展。筆者總結了目前裝配式建筑主要存在著以下問題：（1）標準化程度低目前我國裝配式建筑標準化程度較低，工程項目之間都是相互獨立，戶型、構件、模具都是針對于原項目不能延伸到其他項目，造成目前裝配式建筑的構件重復使用率低，構件廠對不同的項目需要對模具進行重新設計，使裝配式建筑的成本居高不下。要保證裝配式建筑的技術可行性與經(jīng)濟合理性，亟需采用標準化的設計方1萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學學位論文法，做到“少規(guī)格，多組合”，這是裝配式建筑設計的主要依據(jù)之一，減少構件的種類以及提高模具的重復使用率，有利于提高構件的生產(chǎn)制造與施工的效率，進而降低造價。（2）設計深化精細化程度低傳統(tǒng)的構件設計都采用

CAD

二維的方式進行設計，由于二維形式對人員的三維想象能力要求較高，因此當構件生產(chǎn)人員素質不夠時，容易出現(xiàn)對圖紙理解的錯誤，導致生產(chǎn)出來的構件廢棄。另一方面由于在二維圖紙中難以發(fā)現(xiàn)在設計過程中管線碰撞問題，建筑、結構、電氣等專業(yè)都相互獨立。構件的深化設計缺少對其他專業(yè)的考慮，如結構開洞與管線、螺栓等的預埋導致了后期裝修過程要進行開洞和管線開槽，最終影響結構的受力，可能會產(chǎn)生安全隱患。（3）構件拆分不合理裝配式構件拆分是設計過程中十分重要的環(huán)節(jié)，但目前構件的拆分只是僅僅滿足規(guī)范要求基礎上進行拆分，并沒有真正考慮到后續(xù)的構件生產(chǎn)、施工、安裝過程的可行性與便利性。在實際中，構件的拆分不僅僅是技術工作，也應包括對約束條件的調(diào)研與經(jīng)濟性分析。拆分工作應當需要建筑、結構、工廠、運輸、安裝各環(huán)節(jié)的技術人員進行協(xié)同完成。如建筑的外立面構件拆分除了滿足建筑藝術與功能需求外，同時還應滿足結構、制作、運輸、成本等因素，考慮結構的合理性、施工可行性與經(jīng)濟可行性。（4）信息傳遞不及時在目前裝配式建筑中，由于各參與方之間都是在各自操作系統(tǒng)上完成模型的繪制，需要他們相互傳遞信息模型，最終合成到統(tǒng)一的模型中才能比較系統(tǒng)地觀察模型中的碰撞問題。若模型較大，那么需要較長的時間才能完成碰撞工作，在這個過程中將浪費很多時間；同時當公司上層領導需了解現(xiàn)場的進度，并安裝

BIM

軟件與接收技術人員傳遞過來的模型，很大程度上降低了工作效率。另一方面構件廠、物流單位對現(xiàn)場的情況不了解，也導致了生產(chǎn)計劃與物流計劃的誤差，構件生產(chǎn)過快將導致庫存壓力增加，生產(chǎn)過慢則滿足不了現(xiàn)場施工需求。因此，各參與方需要實時地了解現(xiàn)場的信息。（5）工人專業(yè)化程度低當前裝配式建筑仍處于發(fā)展階段，很多工人仍局限于現(xiàn)澆建筑的施工，想要實現(xiàn)工藝的轉變不是一蹴而就的事。很多工人不熟悉工藝流程，導致工作效率低下，2萬方數(shù)據(jù)第一章

緒論有時甚至會出現(xiàn)嚴重性錯誤，影響結構的受力進而出現(xiàn)建筑的安全問題。因此在新的工藝標準前，也應對建筑工人進行培訓上崗，提高他們的工作效率，減少安全隱患的發(fā)生。1.1.3

應用

BIM

技術的必要性（1）有利于設計標準化裝配式建筑急需進行標準化、模塊化設計，提高裝配式構件的重復性，降低各參與方的成本，進而降低裝配式建筑的整體成本，由于裝配式建筑含有大量的信息，所以采用傳統(tǒng)的人工方式進行整合，容易出現(xiàn)問題。在

BIM

云平臺中利用

BIM

模型進行信息與數(shù)據(jù)的共享，有利于構件與戶型的設計，以及標準與規(guī)則的制定[1]。（2）有利于生產(chǎn)的標準化裝配式建筑對構件的設計精度要求高，而傳統(tǒng)的技術，基于

CAD

圖紙的構件深化，由于可視化程度低，難免會產(chǎn)生錯誤與誤差。而利用

BIM

技術建立的模型可將信息完整地傳遞給操作人員以及可直接把數(shù)據(jù)倒入構件生產(chǎn)機械設備，使構件的生產(chǎn)精度達到設計要求，有利于實現(xiàn)構件的生產(chǎn)工廠化。（3）有利于施工安裝裝配化由于裝配式建筑在近年來開始興起，建筑工人在裝配式建筑的施工經(jīng)驗方面仍然比較欠缺，基于傳統(tǒng)的二維設計的圖紙的交底已難以進行說明。運用

BIM

技術能以三維的形式顯示構件間的搭接關系，有利于施工安裝裝配化。（4）有利于實現(xiàn)生產(chǎn)的集成化裝配式建筑對構件的準確性與精度要求高，需要設計、生產(chǎn)、施工之間具有統(tǒng)一性與系統(tǒng)性。目前，在建筑項目的壽命周期內(nèi)，從組織流程看，建筑的設計、生產(chǎn)與施工的管理是相互分離的，這種不連續(xù)性導致了建筑業(yè)上下游之間的信息不能進行有效地傳遞，阻礙著建筑的發(fā)展[2]。各階段參與方之間的集成化管理，必將會促進裝配式建筑的發(fā)展。BIM

模型作為集成化工程項目的信息模型，可為各參與方提供信息交流的平臺，能及時獲取各參與方之間的需求與信息，對設計、生產(chǎn)、施工進行模數(shù)與技術標準整合。3萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學學位論文1.2

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1

BIM

協(xié)同方面的研究BIM

概念是由美國喬治亞技術學院的

Chuck

Eastman

教授提出來的[3]。BIM

不僅僅是技術應用，BIM

模型中包含大量的工程信息，同時也是信息資源管理的中心。信息處理過程中具有高度的協(xié)同性，因此也是各參與方之間協(xié)同的平臺。（1）國外

BIM

協(xié)同研究現(xiàn)狀技術應用方面，信息的協(xié)同需要不同模型之間進行交互，由于不同的模型是由不同的軟件建立，因此模型與模型之間的交互需要定義統(tǒng)一的交互標準。在

1995年

Building

SMART

聯(lián)盟提出

IFC

標準，作為建筑環(huán)境下不同軟件之間交互與開放的標準。Nour

基于中央服務器各方工作空間的研究中，指出了在

BIM

模型環(huán)境下，采用

IFC

標準將減少各參與方之間的協(xié)同難度與提高項目的整體效益[4]。Plume

等對基于共享

IFC

建筑的不同專業(yè)的協(xié)同設計進行了討論，主要是設計流程的技術操作問題[5]。IPD

模式方面，IPD

模式即項目的綜合交付模式，該模式的主要優(yōu)勢在于在項目初期各參與方提前加入，提供他們的建議與智慧。Amanda

指出

IPD

模式在設計施工過程中的三個障礙，分別是便利性、保障、合同，并提出了其各自的解決方案[6]。Yong-wooKim

等指出

IPD

模式的實現(xiàn)需要五個關鍵因素，分別是組織、文化、BIM技術、合同與精益建設、各因素之間相互影響、相互增強[7]。Sacks

等構建

BIM

技術與精益建造的交互矩陣，通過分析指出

BIM

技術對于

IPD

模式的實施具有很大的影響，是實現(xiàn)

IPD

模式必不可少的條件[8]。BIM

在工程領域中的應用方面，Khanzode

將

BIM

與

VDC(Virtual

Design

andConstruction)

結合應用于機電管線的檢查流程中[9]。Dossick

等介紹了

BIM

技術在MEP

中的應用情況，以及

BIM

對協(xié)同工作的影響，通過對多個項目的調(diào)查與分析，得出

BIM

在項目應用過程中，通常是技術上緊密結合，而組織上分離[10]。Poerschke等對不同專業(yè)間的協(xié)同進行了研究，提出了基于

BIM

技術的設計階段信息收集、分析、協(xié)同的方法[11]。Sebastian

等將

BIM

技術的協(xié)同的關鍵總結成五點：工程信息共享、組織角色的協(xié)同、協(xié)作環(huán)境的創(chuàng)建、參考數(shù)據(jù)的結合、工作流程間的協(xié)同[12]。（2）國內(nèi)

BIM

協(xié)同研究現(xiàn)狀4萬方數(shù)據(jù)第一章

緒論國內(nèi)

BIM

協(xié)同研究方面，清華大學馬智亮等基于國外的

IPD

項目案例，并結合項目案例的特征，分析了項目實施過程中與信息利用相關的角色、活動等，建立了基于

BIM

的

IPD

模式下的信息管理框架[13]。滿慶鵬將

BIM

技術與普適計算結合，研究施工過程中的信息之間的交互與共享，以及對項目施工過程中的需求分析，最后建立了基于

BIM

和普適計算的施工協(xié)同管理的系統(tǒng)架構[14]。郭俊禮等探索了

BIM在

IPD

項目中各階段的應用，并闡述了各階段

BIM

應用方法與建模方法，給

BIM與

IPD

模式的管理應用提供基礎[15]。李明瑞等為了給后續(xù)的信息管理系統(tǒng)開發(fā)提供基礎，把知識集成理論與

BIM

技術進行結合，構建了信息集成管理的協(xié)同模型[16]。陳杰等將

BIM

技術與云計算結合，應用于工程項目的協(xié)同設計中，構建了基于云端的協(xié)同平臺，同時也給出了云平臺下的

BIM

實施方案，并通過實際案例論述該平臺的實現(xiàn)過程，最后指出

BIM

技術與云計算技術是工程項目協(xié)同中強大的支撐[17]。李犁等研究了基于

BIM

技術的云平臺的信息協(xié)同管理，提出

BIM

云臺能實現(xiàn)各參與方、部分、專業(yè)之間的協(xié)同，是各方之間協(xié)同的基礎[18]。高興華等針對設計過程中存在的問題與障礙，提出了設計階段的

BIM

協(xié)同流程與方法[19]。1.2.2

BIM

在裝配式建筑的研究（1）BIM

技術在裝配式建筑國外研究在國外，Dong-Yuel

等在

2011

年，提出了采用

BIM

技術進行裝配式木結構設計方法，實現(xiàn)了建筑的模塊化設計，并很好地進行錯誤分析，給設計者帶來了很大的便利[20]。Chau

等利用

BIM

技術對裝配式建筑的施工進度管理進行動態(tài)模擬，使整個過程可視化程度高[21]。Hamid

等把

RFID

技術與

3D

掃描技術運用到裝配式建筑現(xiàn)場材料的實時信息管理，提高現(xiàn)場的管理效率[22]。Motamedi

A

和

Hammad

A

也提出了運用

RFID

技術把建筑構建的信息存儲起來，達到每個建筑部品構件的數(shù)據(jù)信息都在建筑的壽命周期內(nèi)傳遞與共享[23]。KahnS

等人根據(jù)智能手機能實時處理信息的功能，利用

RFID

技術、BIM

技術與移動終端的結合，進一步增強了

BIM

模型與現(xiàn)場真實環(huán)境的聯(lián)系，提高現(xiàn)場的管理效率[24]。Pentti

等針對施工階段，利用傳感技術與信息模型的優(yōu)化作用，提出建造自動化，并分析了傳感器在其中的作用[25]。（2）BIM

技術在裝配式建筑國內(nèi)研究在國內(nèi)，夏海兵針對上海某裝配式項目的

BIM

技術應用過程進行了闡述，分別5萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學學位論文對初步設計、深化設計、施工等階段進行應用分析介紹[26]。齊寶庫等運用

BIM

技術對裝配建筑進行生命周期管理，包括設計、生產(chǎn)、運輸、建造等環(huán)節(jié)[27]。于龍飛等提出了裝配式建筑集成建造系統(tǒng)的概念，并闡述了其總體框架與其中的關鍵技術，以及其分系統(tǒng)與支撐體系的設計[28]。韓進宇針對裝配式建筑構件的標準化程度低、成本高的問題，利用

BIM

技術進行模塊化設計，并應用案例進行分析，提高了建筑構件的使用率[2]。楊新等針對目前裝配式建筑信息集成化程度低的問題，開發(fā)出裝配式建筑協(xié)同管理系統(tǒng)，貫穿裝配式建筑設計、加工、施工等過程，為各參與方提供了設計提資、資料管理、溝通協(xié)調(diào)等需求的協(xié)同平臺[29]。1.2.3

工程領域協(xié)同機制的研究與其他領域相比，工程領域的協(xié)同機制方面的研究起步較晚且成果較少。Sakal等提出了在工程項目中運用多參與方聯(lián)盟的方式取代傳統(tǒng)的合同關系，將會使工程項目利益達到最大化[30]。Akintan

等認為在工程項目中各參與方關系質量的好壞直接影響著項目完成后的質量效果，通過綜合交付理論與計劃者體系研究，最終構建了傳統(tǒng)工程項目總包與各分包單位間的協(xié)同機制，提高了各方之間的工作質量[31]。Sun等分析了各參與方信息管理的必要性，構建了施工方、業(yè)主、設計方、監(jiān)理方的信息協(xié)同機制與協(xié)同網(wǎng)絡，并分析了不同參與方在各階段信息傳遞途徑[32]。Das

等為了解決建筑各參與方數(shù)據(jù)共享困難與數(shù)據(jù)異質性問題，提出了以

Web

服務為基礎的建筑供應鏈信息協(xié)同機制[33]。姜騰騰等指出工程項目是一個復雜的、多利益參與方的綜合項目，為解決項目建設過程中各流程協(xié)調(diào)不暢所引起的信息孤島問題，構建了建筑工程協(xié)同模型，并全面分析其運行機制，為提高項目的效率提供了基礎[34]。李興密等分析了大型項目中政府、企業(yè)與消費者之間的博弈關系，構建了大型項目生命周期中的協(xié)同模型，并闡述了該協(xié)同模型的運行機制[35]。周敏等通過演化博弈的方法，構建了建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中的政府、科研機構與企業(yè)等三大主題的知識、創(chuàng)新、利益與關系四方面的協(xié)同機制[36]。壽文池針對項目建設管理過程中基于

BIM

的協(xié)同不足，提出了基于

BIM

的各參與方的宏觀協(xié)同機制與微觀協(xié)同機制，并分析不同采購模式下各參與方的任務與協(xié)同路徑[37]。以上建筑過程領域的協(xié)同機制文獻分析，主要都是針對一般建筑項目的建設過程中各參與方間的協(xié)同，側重與信息共享與信息協(xié)同機制方面，對于工程項目主要參與方以及針對裝配式建筑協(xié)同機制方面的研究較少。6萬方數(shù)據(jù)第一章

緒論1.2.4

研究現(xiàn)狀分析通過以上文獻分析，可以得出目前國內(nèi)外

BIM

技術在協(xié)同管理方面主要是在技術層面的

IFC

標準信息交互的研究，作為各專業(yè)之間數(shù)據(jù)傳遞的基礎支撐，這方面的研究也逐漸增多。BIM

協(xié)同方面的研究主要集中在

IPD

模式與協(xié)同云平臺、BIM實施應用方面。關于

IPD

模式的研究，主要關于各參與方合作方式、激勵機制、合同、組織關系的構建，確保

IPD

模式實施的研究。BIM

云平臺方面的研究主要講述了云平臺在項目管理中的優(yōu)勢，根據(jù)項目的實際特點與需求，結合云計算技術進行協(xié)同平臺的搭建。BIM

應用方面主要體現(xiàn)在運用

BIM

的模擬特性、可視化性、優(yōu)化性等特點進行項目的進度、質量、安全等方面的管理應用，目前與項目結合的效益結合得比較好，主要是管線綜合、可視化交底方面的應用。BIM

技術在裝配式建筑的方面的研究除了以上研究之外，主要是集中于

RFID

技術、二維碼技術與構件結合，對構件與物料進行跟蹤管理，以及對裝配式建筑的模塊化設計研究，提高構件的使用率，提高生產(chǎn)與施工效率。通過協(xié)同機制文獻分析，主要都是針對一般建筑項目的建設過程中各參與方間的協(xié)同，側重于信息共享與信息協(xié)同機制方面。通過對

BIM

協(xié)同方面、BIM

在裝配式建筑方面的研究發(fā)現(xiàn)，關于現(xiàn)澆結構的協(xié)同機制不多，同時缺少基于

BIM

技術的裝配式建筑各階段與各參與方之間的協(xié)同機制方面的研究，體系設計、協(xié)同流程仍然不足，以及對于如何進行系統(tǒng)性解決裝配式建筑中PC

構件的構件拆分問題與構件深化設計問題，怎樣協(xié)調(diào)好各參與方之間的受限因素。本研究將針對以上問題進行裝配式建筑設計與施工協(xié)同機制的研究研究，以期解決生產(chǎn)、運輸、施工等過程中的不協(xié)調(diào)的問題。1.3

研究目標與意義1.3.1

研究目標通過

BIM

技術與協(xié)同管理理論相結合，進行裝配式建筑設計施工的協(xié)同體系、流程與

BIM

的應用方案的設計，致力于解決裝配式建筑在構件設計受限、拆分與構件深化問題，協(xié)調(diào)各參與方在構件生產(chǎn)、構件運輸、構件現(xiàn)場安裝施工之間的矛盾。從理論和應用角度來說，本文的研究目標包括以下方面：（1）設計階段協(xié)同方案與

BIM

實現(xiàn)方法的設計。進行協(xié)同流程與

BIM

應用方7萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學學位論文案設計，解決構件在設計階段中的構件拆分、深化與構件的生產(chǎn)、運輸以及施工不協(xié)調(diào)的問題，實現(xiàn)各參與方信息共享，相互之間了解各自需求，使設計單位在設計過程中充分考慮生產(chǎn)、運輸、施工的限制要求，減少后期構件生產(chǎn)、運輸、施工等過程的沖突與返工，節(jié)約各參與方的時間。（2）施工階段協(xié)同方案與

BIM

應用方法的設計。進行協(xié)同方案的設計，解決裝配式建筑各參與方進度計劃間的沖突，實現(xiàn)各參與方計劃的聯(lián)動性。實時跟蹤各參與方間進度計劃與實際進度的動態(tài)，驗證計劃的合理性，以及預測未來計劃的變化，進行快速地調(diào)整計劃，避免出現(xiàn)產(chǎn)量不足或產(chǎn)量過剩的現(xiàn)象，提高產(chǎn)地的周轉效率。（3）提高現(xiàn)場的施工信息化水平。由于目前建筑項目的規(guī)模越來越大，現(xiàn)場的組織協(xié)調(diào)管理難度大，傳統(tǒng)的施工工地信息化管理水平較低、管理效率低、工作量大，難以滿足建筑發(fā)展的要求，急需提高施工現(xiàn)場的信息化管理水平。（4）實施方法與效果分析。通過案例分析驗證設計與施工協(xié)同方案與

BIM

實現(xiàn)方法的可行性，證明該協(xié)同機制能解決裝配式建筑構件拆分、深化以及各參與方間的計劃聯(lián)動性等問題，具有一定的工程價值。1.3.2

研究意義基于

BIM

技術的裝配式建筑設計施工協(xié)同機制的研究具有鮮明的時代特點，使得設計流程從根本上得到優(yōu)化，從設計就開始把影響生產(chǎn)施工過程的因素提前考慮進去，同時采用現(xiàn)代化、信息化的手段去解決傳統(tǒng)的設計施工問題，提高設計與施工的效率，節(jié)約成本，解決設計施工之間斷層、信息不流通的現(xiàn)象，具有以下幾點意義：（1）

優(yōu)化設計流程傳統(tǒng)的裝配式建筑項目各參與方在業(yè)主進行招標之后再進入到項目實施過程，當施工方、構件廠方、物流方進入到項目時，設計任務已完成，各參與方?jīng)]有加入到設計過程，導致設計與后期施工之間脫節(jié)，而本文在裝配式建筑項目在方案設計階段就讓構件廠加入到設計中，在初步設計階段施工方與物流方也加入到項目的設計中，給設計提供建議，從根本上改善了傳統(tǒng)過的設計流程。（2）提高設計的效率目前裝配式建筑的設計仍然是基于二維圖紙進行設計，信息之間難以進行貢獻，8萬方數(shù)據(jù)第一章

緒論設計效率低。利用

BIM

技術可讓不同的專業(yè)在同一個模型上進行協(xié)同工作，實現(xiàn)上下游之間信息的高效傳遞，減少了由于設計人員間協(xié)同不足所導致的設計變更，同時提高了設計的效率，避免后期的返工現(xiàn)象。（3）形成標準化協(xié)同流程在設計過程中建立標準化族庫，對于戶型的標準化設計具有重要的意義，而戶型的標準化有利后期的生產(chǎn)、運輸與施工，同時進行各參與方之間協(xié)同機制的設計，有利于各方之間信息的共享與傳遞，各方在彼此成果的基礎上進行展開工作，減少各方的重復性工作，從而降低裝配式建筑的總體造價，推動裝配式建筑的發(fā)展。（4）優(yōu)化各參與方的進度計劃通過建立施工階段的協(xié)同機制，確定協(xié)同過程中的主要參與方，對各參與方進度計劃信息需求分析，進而確定各參與方需求以及輸出信息，并形成協(xié)同機制，優(yōu)化了傳統(tǒng)各參與方的進度計劃，解決計劃間難以協(xié)同的問題，為后續(xù)的研究提供基礎。1.4

研究內(nèi)容與方法1.4.1

研究內(nèi)容本文通過對傳統(tǒng)裝配式建筑存在的問題進行了闡述，傳統(tǒng)的裝配式建筑設計施工之間是相割裂的，設計信息很難進行傳遞，導致了生產(chǎn)、運輸、施工過程中出現(xiàn)太多問題，導致工期延誤與裝配式建筑成本上升等問題。本文以

BIM

技術為信息傳遞溝通的手段，并新建各方之間在設計階段時的協(xié)同流程與工作任務，分清設計單位、施工單位、物流單位、構件廠的責任與義務，確保項目在設計階段，各方就參與設計過程，提前把問題解決，從而提高項目的整體效益。論文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面：第一章先介紹了本文的研究背景，其中包括目前推廣裝配式建筑的必要性、裝配式建筑發(fā)展障礙與運用

BIM

技術的必要性。同時對

BIM

在裝配式建筑方面、BIM在協(xié)同方面、工程領域的協(xié)同機制的國內(nèi)外研究的介紹，說明目前在裝配式建筑在設計施工過程中的協(xié)同機制研究不足，引出了本文研究目標、研究意義與研究內(nèi)容，同時對研究方法以及技術路線進行了說明。第二章主要介紹了

BIM

技術的理論與協(xié)同理論，其中

BIM

理論介紹包括

BIM9萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學學位論文的定義與

BIM

在裝配式建筑方面的優(yōu)勢與技術特點；協(xié)同理論的內(nèi)容主要包括協(xié)同理論以及協(xié)同機制的概述。最后基于

BIM

技術與協(xié)同理論，進行基于

BIM

技術的裝配式建筑設計施工整體框架設，分析了新的協(xié)同機制的優(yōu)勢，以及在協(xié)同的過程中包含哪些主要參與方與階段性內(nèi)容。第三章的內(nèi)容是對裝配式建筑的設計階段主要參與方及其主要任務進行分析，并指出其中與協(xié)同相關的主要工作，并進行基于

BIM

的設計階段協(xié)同架構的設計。在此基礎上進行構件拆分與深化的協(xié)同流程設計，規(guī)定了各參與方的工作任務以及完成工作的質量要求，協(xié)同各參與方解決傳統(tǒng)設計過程中設計受限的問題，使其滿足生產(chǎn)、運輸與施工過程中的各方的需求，降低裝配式建筑的成本，提高各參與方的工作效率，推動建筑設計的發(fā)展。第四章的內(nèi)容是基于

BIM

的裝配式建筑的施工階段協(xié)同管理體系研究，首先施工階段主要參與方以及工作任務進行分析，并對與協(xié)同相關的工作進行了梳理，在這個基礎上進行協(xié)同流程框架設計，接著對施工過程中各參與方的計劃進行協(xié)同設計流程設計，流程設計主要涉及各參與的工作任務與流程，并對其中的

BIM

相關工作進行

BIM

應用方案的設計。同時進行施工階段的質量安全協(xié)同管理，設計相應的協(xié)同流程與

BIM

應用方案，本次方案設計對裝配式建筑進度管理采用穿插流水作業(yè)的方法以提高現(xiàn)場的施工效率，安全管理方面結合了物聯(lián)網(wǎng)技術、VR

技術、傳感器技術對現(xiàn)場的安全進行智能化管理。第五章是案例分析，主要是運用案例對之前的理論進行具體運用操作，并進行驗證分析，證明基于

BIM

技術的裝配式建筑的設計施工協(xié)同機制研究的可行性。1.4.2

研究方法與創(chuàng)新點（1）研究方法本文主要采用的研究方法有文獻研究法、調(diào)查法、模型方法、案例分析方法。①文獻研究；通過大量閱讀國內(nèi)外與

BIM

協(xié)同設計、裝配式建筑協(xié)同、BIM

標準方面有關的文獻，收集相關的資料進行知識梳理歸納和總結，為論文中模型的建模標準、交付標準、協(xié)同機制設計等進程打好基礎。②調(diào)查法；通過到實際施工場地、構件生產(chǎn)廠商里面進行調(diào)查相關生產(chǎn)設備的一些與研究相關的一些參數(shù)，生產(chǎn)構件的一些規(guī)格參數(shù)，設備的安全系數(shù)等參數(shù)，為論文協(xié)同研究，設計的方案的對比提供依據(jù)。10萬方數(shù)據(jù)第一章

緒論③模型方法；通過建立項目的三維模型，虛擬現(xiàn)場施工場地的施工情況，通過動態(tài)模擬的形式模擬某一時間段施工過程，為方案的選擇提供參考，以及論證方案的可行性。④案例分析方法；通過工程案例進行模擬協(xié)同的過程，分析和討論基于

BIM

的裝配式建筑設計施工協(xié)同機制，來展現(xiàn)

BIM

在裝配式建筑協(xié)同方面的價值和優(yōu)勢，以及發(fā)現(xiàn)其中的問題，為下一步的研究提供方向。（2）課題的創(chuàng)新性據(jù)國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)目前大部分論文主要集中于

BIM

在現(xiàn)澆建筑方面的協(xié)同研究、基于

BIM

云平臺的協(xié)同，或

BIM

的應用研究，而在裝配式建筑的

PC

構件的受限分析與拆分設計、穿插流水施工、智慧工地方面研究相對較少。本課題將建立新的裝配式建筑設計施工協(xié)同體系，把

BIM

技術運用到裝配式建筑的設計施工協(xié)同過程中，旨在提升設計單位、構件生產(chǎn)單位、物流單位、施工總承包單位之間的溝通效率與協(xié)同程度，解決由于以前設計階段各參與方不協(xié)同導致構件不滿足生產(chǎn)、運輸、施工的需要，進而造成制作成本高、廢品率高等現(xiàn)象。同時由于國內(nèi)還沒有裝配式建筑各參與方協(xié)同機制方面的研究，以及關于各參與方在設計、施工階段的協(xié)同流程設計。為加快工業(yè)化建筑在我國的發(fā)展，本文提出了新的裝配式建筑設計施工協(xié)同體系讓建筑業(yè)朝著工業(yè)化、信息化的方向發(fā)展，從傳統(tǒng)的勞動密集型往技術密集型進行轉化，往節(jié)約高效綠色的道路發(fā)展。11萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學學位論文1.4.3

研究路線本文的研究路線如下圖

1-1

所示：圖

1-1

研究路線Figure

1-1

Research

route12萬方數(shù)據(jù)第二章

基于

BIM

技術的裝配式建筑的協(xié)同機制總體設計第二章

基于

BIM

技術的裝配式建筑的協(xié)同機制總體設計2.1

協(xié)同機制研究分析2.1.1

協(xié)同理論概述協(xié)同學是由德國哈肯教授作為協(xié)同科學的一個重要分支而提出的，它是一門以研究不同學科之間共同特征為目的的跨自然科學和社會科學的橫斷學科[38]。從廣義的角度出發(fā)，這門學科基于自然界或人類社會發(fā)展演變的研究基礎，為更好地支配系統(tǒng)間的彼此協(xié)同而對其原理有所總結[39]。從狹義的角度出發(fā)，協(xié)同學則是以不同學科間的共同特性作為研究對象，進而將所研究的協(xié)同本質等成果推廣到類似學科上。協(xié)同學是基于信息論、控制論、突變論等現(xiàn)代學科理論發(fā)展而來，并運用類比法廣泛應用于無序到有序的社會現(xiàn)象中，從而尋求有效的處理方法。通常情況下，系統(tǒng)在發(fā)生內(nèi)部結構變化時有兩種轉變類型：（1）自組織。所謂自組織是指系統(tǒng)在沒有外界因素驅使下所發(fā)生的由無序向有序或有序重組為新的狀態(tài)的轉變，在這種情形下，自然條件下產(chǎn)生的能量和信息交換并未有實質性的變化，這種自組織形式形成的理論即為自組織理論。該理論是基于研究系統(tǒng)與環(huán)境、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)、互補的關系,

進而揭示出在自組織系統(tǒng)中形成的進化的動力。（2）協(xié)同管理。所謂協(xié)同管理是基于各子系在空間、時間及功能結構上的重組，通常我們稱之為“競爭一合作一協(xié)調(diào)(Competition

Cooperation

Coordination)”效應，這種效應不是簡單的各子系統(tǒng)間的簡單加和，而是通過建立協(xié)同設計機制將虛擬企業(yè)系統(tǒng)中各要素緊密組合所形成的“自組織”體系，從而實現(xiàn)利益最大化。13萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學碩士學位論文2.1.2

協(xié)同機制的概述“機制”一詞主要指事物本體間的構造等相互關系，始于機械工程學，原指機器的構造和動作原理。后經(jīng)學科發(fā)展和概念演變而被廣泛使用。事物或生物體內(nèi)部通過建立機制以進行有序的運作，從而達到保障系統(tǒng)內(nèi)各部分的穩(wěn)定性并發(fā)揮整體效應的目的[40]。協(xié)同有廣義和狹義之分，狹義僅指各元素之間的合作關系，而廣義則指合作與競爭共存。在協(xié)同機制這一概念中，協(xié)同更偏重于廣義方面，意指協(xié)調(diào)系統(tǒng)的各個元素使其進行協(xié)同合作，在競爭合作中取得雙贏。孟琦詳細說明了協(xié)同機制的定義與特征，它是具備內(nèi)部生長機制的某種非對稱的選擇放大或衰減的線性形式，即系統(tǒng)以一定的規(guī)范來約制各子系統(tǒng)間的相互作用的工作方式[41]。不僅能夠選擇構成系統(tǒng)所需的材料、程序、步驟等，而且能夠設置一種內(nèi)部的正反饋激勵機制，以實現(xiàn)在系統(tǒng)進化上對內(nèi)外部關系與相關事物間的選擇、管控、協(xié)調(diào)的目的。2.2

BIM

技術概述2.1.2

BIM

定義BIM

即建筑信息模型，最開始是由美國教授伊斯曼提出。它把建筑工程項目的相關信息作為模型的基礎，建立

BIM

模型，把信息數(shù)據(jù)化，模擬建筑物所具備的真實信息。在

2015

年美國國家

BIM

標準

NBIMS

給

BIM

賦予的新的、完整的定義，主要有以下三部分組成：①BIM

是一個設施（建設項目）物理與功能性的數(shù)字化表達；②BIM

是一個共享的資源庫，分享有關這個設施的信息，為該設施提供了從建設到拆除階段整個壽命周期國有決策的依據(jù)。③在項目的各階段，不同的參與方、利益相關方通過在

BIM

中插入、更新提取和修改信息，以支持和反映各自職責的協(xié)同作業(yè)[42]。2.1.2

BIM

技術的特點BIM

不僅僅是一個或兩個軟件的組合，而是一種新的工作方式，同時也是一個功能強大的綜合性工具，它將改變建筑業(yè)現(xiàn)在的設計方式，建設手法，經(jīng)營和維護14萬方數(shù)據(jù)第二章

基于

BIM

技術的裝配式建筑的協(xié)同機制總體設計工程設施的理念，從工程項目的規(guī)劃設計到施工維護的一系列技術的創(chuàng)新與變革，它是未來建筑業(yè)信息化發(fā)展的趨勢，主要特征如圖

2-1

所示。圖

2-1

BIM

的技術特點Figure

2-1

Technical

features

of

BIM（1）可視化對建筑行業(yè)來說，可視化將給項目的設計施工過程帶來非常大的影響。如在傳統(tǒng)的建設過程中，施工人員看到的施工圖紙只是構件的信息在圖紙上線性化表達，其實際的構造形式則需要他們?nèi)プ孕邢胂?。在這種方式下，對于較為簡單的構件則可行，但目前的建筑形式不一，造型獨特，僅僅靠人腦去想象將變得不現(xiàn)實。而目前

BIM

則提供的可視化功能，可以讓原本只是用現(xiàn)行表達的方式呈現(xiàn)的構件，以一種三維立體圖形展現(xiàn)在人們面前[43]。（2）協(xié)調(diào)性協(xié)調(diào)在建筑業(yè)當中是非常重要的，因為不論是業(yè)主、施工單位還是設計單位，均在做協(xié)調(diào)與配合的工作。一旦在項目實施過程中遇到問題，需要召集相關人員開協(xié)調(diào)會議，找出原因與解決方案，通過變更及相應技術或管理措施來解決問題，但這種協(xié)調(diào)往往是在問題之后，才采取的補救措施。在設計過程中，當各專業(yè)設計師之間的溝通不充分，將可能出現(xiàn)各類碰撞問題。例如結構設計中梁等構件會影響給排水、暖通等專業(yè)的管道布置，但這類問題往往在施工時才能發(fā)現(xiàn)。應用

BIM

能進行有效地協(xié)調(diào)，將減少設計與方案的變更。在項目管線綜合的周期里，利用

BIM

的三維設計軟件，能夠高效、清晰地與各專業(yè)人員進行溝通。（3）模擬性在設計階段，BIM

可以進行性能化分析，如綠色節(jié)能分析、光照分析、熱能分15萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學碩士學位論文析，風環(huán)境分析，噪聲模擬，對方案階段進行設計優(yōu)化。在施工階段，通過

4D

技術網(wǎng)施工模擬與施工組織方案進行結合，能夠使現(xiàn)場的各類資源進行有效地整合，如材料設備的進場、勞動力分配、施工機械的排班；同時

BIM

還可以對現(xiàn)場進行數(shù)字化監(jiān)控，將大大提高施工現(xiàn)場的管理效率。在運營階段，BIM

可以對日常緊急情況進行模擬，如地震過程中人員逃生模擬以及火災過程中人員的疏散模擬等[44]。（4）優(yōu)化性在項目的整個設計、施工運營過程是一個不斷優(yōu)化的過程，主要受三種因素的影響：信息、時間與復雜程度?；?/p>

BIM

技術可進行以下優(yōu)化工作：1）項目方案的優(yōu)化。在方案設計階段，把項目的設計與投資回報進行結合起來，利用

BIM

技術可以把設計變化對投資匯報的影響實時計算出來。在這種形式下，業(yè)主對設計方案就不單單是停留在對樣式形狀的評價上，更多地從自身的需求，去選擇合適的項目設計方案。2）項目方案的優(yōu)化。例如裙樓、屋頂、幕墻到處都可以看到很多異型設計，這些部分看起來占整個建筑的建筑面積比例不大，但卻占據(jù)著工程投資與工作量的比例比較大，而且通常也是施工技術難度大和施工問題較多的地方，對這部分內(nèi)容的設計施工方案進行優(yōu)化，將顯著地縮短項目工期與降低工程造價。（5）可出圖性通過對建筑物進行可視化展示、模擬、協(xié)調(diào)、優(yōu)化以后，BIM

技術可以形成綜合施工圖，如綜合管線圖、碰撞檢測報告、與建議改進方案等使用的施工圖。（6）協(xié)同作業(yè)傳統(tǒng)的信息交換是一種分散的信息傳遞模式，各參與方需進行相互交換信息才能獲取自己所需的信息，同時也能把信息傳遞出去。而

BIM

技術聯(lián)合了項目各參與方的信息，強調(diào)多專業(yè)、多工種協(xié)同進行建模工作，為提高建筑業(yè)各環(huán)節(jié)質量與效率提供了保障和方向。同時

BIM

具有強大的信息整合能力，各參與方只需將數(shù)據(jù)信息上傳至

BIM

信息數(shù)據(jù)庫中，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享，這種信息交換方式提高了信息傳遞的效率，簡化了信息傳遞的路徑，從而實現(xiàn)協(xié)同作業(yè)[45]。16萬方數(shù)據(jù)第二章

基于

BIM

技術的裝配式建筑的協(xié)同機制總體設計2.3

基于

BIM

技術的裝配式建筑設計施工協(xié)同機制的整體設計2.3.1

協(xié)同的對象分析本文的協(xié)同對象主要從三個方面進行闡述，其中包括過程的協(xié)同、職能部門的協(xié)同以及信息數(shù)據(jù)之間的協(xié)同。（1）過程協(xié)同本文根據(jù)國際通用的建設工程項目階段劃分為概念設計、初步設計、深化設計、施工圖設計、機構審查、施工與施工管理階段

7

個階段。同時在各階段對項目的工程角色進行任務分配，確保各參與方在不同階段

BIM

加入到工程項目后，清楚地了解自己需要完成的任務以及協(xié)同路徑。（2）職能部門的協(xié)同職能部門間的協(xié)同以及人員間的協(xié)同，包括各參與方之間與各專業(yè)間的協(xié)同。讓他們進行協(xié)同合作，將減少很多設計施工過程中的矛盾與沖突。在裝配式工程項目中主要設計到的參與方主要有以下主體，業(yè)主、設計單位、施工總承包單位、構件生產(chǎn)廠、物流單位等，各參與方之間應共享與傳遞信息。（3）信息數(shù)據(jù)之間的協(xié)同在項目都設計與施工過程中，通過云平臺的方式進行數(shù)據(jù)信息共享，使各參與方能夠獲得其他參與方的成果，減少各參與方的重復建模工作，同時通過協(xié)同流程的設計，規(guī)定了信息傳遞的方向有利于各參與方對方案成果的充分利用，提高項目的整體效益。2.3.2

傳統(tǒng)設計模式的缺陷傳統(tǒng)的裝配式建筑設計模式主要采用

DBB

模式進行設計，各參與方按照招投標的順序依次進入到項目實施過程中，先是業(yè)主進行招投標確定設計單位，在設計完圖紙后，再通過招投標的方式確定總包方，緊接確定構件廠、物流單位、監(jiān)理單位，分別與他們簽訂合同，規(guī)定雙方的權利與義務。在傳統(tǒng)的設計中，構件廠、物流單位、施工并沒有提前參與設計的工作，導致設計單位在設計過程中并沒有充分考慮后期的設計、生產(chǎn)與施工，導致設計與后期的工作脫節(jié)，生產(chǎn)與運輸成本的增加，后期施工進度與質量等難以進行保證。17萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學碩士學位論文2.3.3

協(xié)同管理框架設計1.主要協(xié)同參與方在設計施工協(xié)同過程中，主要涉及到設計單位、業(yè)主、物流單位、構件廠、施工總承包單位，各參與方在設計階段就加入到項目中，為項目的決策與設計提供意見，下面是各參與方的職責。（1）業(yè)主業(yè)主需要根據(jù)項目特點制定

BIM

應用的總體目標，同時還要確定

BIM

的階段性目標、組織流程、建模規(guī)范標準、協(xié)同機制與平臺，并針對項目進展實際情況隨時調(diào)整

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規(guī)劃與信息內(nèi)容。對于業(yè)主來說，在項目設計階段，BIM

的應用關鍵在于結合項目的具體特征制定

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應用的總體目標，同時還要協(xié)調(diào)各團隊之間的信息溝通，從而達到管控整體目標。為使項目能有效地進行，業(yè)主還需以合同的形式對各參建方的

BIM

應用能力進行規(guī)定，以便各參建單位都能站在業(yè)主立場上看問題，有利于推動

BIM

的應用。該模式下對業(yè)主的

BIM

綜合運用能力要求較高，同時也面臨著前期成本投入成本高的問題，對業(yè)主來說既是技術問題，又是經(jīng)濟問題。（2）設計單位設計單位需要準確理解業(yè)主的需求，以及熟悉政府的規(guī)范標準。在設計過程中，設計單位需要根據(jù)業(yè)主新要求進行修改，以及需要綜合構件廠與物流單位的建議與反饋意見，使設計工作在規(guī)定的約束作用下進行，提高設計工作的有效性。設計單位的工作具有反復性，需要綜合各參與方的需求，直到大家都達成一致的意見[46]。（3）施工總承包施工總承包方要在建設項目初期就進入，同時還需要聯(lián)合分包商與構件廠。傳統(tǒng)的

DBB

模式使施工方無法在設計階段就貢獻他們的知識，尤其是他們有時候可以顯著增加項目的價值。在設計階段完成后，承包商再提出自己的建議，顯然已經(jīng)會失去很多潛在的價值，但利用

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技術來支持各項施工工作，依然能為建設項目帶來顯著的價值。模型中信息的詳細精度取決于模型的功能需求，施工總承包方應根據(jù)項目的需求建立相應詳細程度的模型。例如，為了達到精確的成本估算，相應的模型必須要足夠地細化，才能為成本估算提高準確的材料工程量。（4）構件廠18萬方數(shù)據(jù)第二章

基于

BIM

技術的裝配式建筑的協(xié)同機制總體設計構件廠在設計階段應給設計單位提供設計建議，并根據(jù)設計單位的設計圖紙，提出反饋意見，確保設計單位的設計圖紙具有可生產(chǎn)性，減少設計變更的發(fā)生。如設計單位可能考慮到鋼筋的經(jīng)濟性問題，會選擇多種小規(guī)格的鋼筋，但該情況會給施工單位造成施工困難、鋼筋打架的現(xiàn)象。同時也應告知設計單位生產(chǎn)車間的模具的類型及生產(chǎn)設備的信息，給設計單位提供預制構件拆分的依據(jù)，整合上下游資源，提高生產(chǎn)設施的重復使用率，降低生產(chǎn)成本。（5）物流單位物流單位也要在設計階段參與整個設計過程，在這個過程中也要對設計圖紙?zhí)岢鲎约旱姆答佉庖?。應提前與貨車司機共同勘察運輸路線，觀察是否有過街橋梁、隧道等對高度的限制；制訂預制構件的運輸方案、時間、路線；提供車輛運輸承載力的信息，需要與構件的重量與尺寸進行匹配，給設計單位進行構件拆分提供依據(jù)；運輸前需對駕駛員進行交底，不得急剎車、提速、急轉彎等。2.協(xié)同階段與內(nèi)容本次協(xié)同機制的設計把設計與施工階段根據(jù)國際通用的工程項目建設階段劃分為方案設計、初步設計、施工圖設計、深化設計、機構審查、施工和運營管理

7

個階段。設計階段包括方案設計階段、初步設計階段、施工圖設計階段、深化設計階段，其中方案設計與初步設計階段需要進行初步建筑方案設計，涉及到構件庫的建立、戶型模塊化設計、經(jīng)濟可行性分析等內(nèi)容；在施工圖設計階段主要涉及拆分設計內(nèi)容；在深化設計階段進行碰撞與優(yōu)化分析與構件深化設計的內(nèi)容。在設計階段完成構件的拆分與深化設計，以滿足各參與方的受限需求，提高構件的精確度，滿足生產(chǎn)與施工的要求。施工階段在構件深化的基礎上，運用

BIM

技術進行進度、質量、安全的管理。各階段的內(nèi)容如圖

2-2

所示。19萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學碩士學位論文圖

2-2

各階段內(nèi)容Figure

2-2

Content

of

each

stage3.基本架構通過上文協(xié)同對象、協(xié)同階段內(nèi)容分析，根據(jù)各階段的工作內(nèi)容，對各參與方進入設計階段的時間進行不同的安排，從整體上對基于

BIM

技術的裝配式建筑設計施工管理進行初步總結，同時建立相應的設計施工管理架構，如表

2-1

所示。表

2-1

基于

BIM

裝配式建筑設計施工的基本架構Table

2-1

Basic

architecture

based

on

BIM

prefabricated

building

design

andconstruction階段與內(nèi)容業(yè)主設計單位施工總承包

構件廠

物流單位概念設計：性能分析、經(jīng)濟性分析√√√×√×√×√初步設計：戶型模塊化設計、族庫設計√施工圖設計：構件拆分深化設計：碰撞檢測與構件深化優(yōu)化√√√√√√√√√√20萬方數(shù)據(jù)第二章

基于

BIM

技術的裝配式建筑的協(xié)同機制總體設計機構審查：圖紙審查√√√√√施工階段：進度管理、質量安全管控√√√×√×√×√×運營階段注：√代表著參加，×代表著不參加4.協(xié)同內(nèi)容與流程設計通過對裝配式建筑設計施工階段的主要協(xié)同參與方、協(xié)同過程與協(xié)同內(nèi)容的分析，提出了基于

BIM

的裝配式建筑設計施工過程的協(xié)同機制，提前讓施工方、構件廠方以及物流方進入到項目的設計過程，提高設計的質量，保證施工的質量，基于BIM

的裝配式建筑設計施工過程的協(xié)同機制整體設計如圖

2-3

所示。21萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學碩士學位論文圖

2-3

設計施工協(xié)同管理機制的整體設計Figure

2-3

Overall

design

of

design

and

construction

collaborative

managementmechanism22萬方數(shù)據(jù)第二章

基于

BIM

技術的裝配式建筑的協(xié)同機制總體設計本文通過建立組織協(xié)同關系、流程與方法使各參與方之間相互配合與協(xié)調(diào)，整合設計施工階段的問題，項目參與方由于相互協(xié)同與競爭，在共同實現(xiàn)項目總體目標和各種項目目標，使業(yè)主與各參與方達到利益最大化。各參與方在設計與施工過程中，由于各階段工作重心不同，因此需要建立兩種不同的組織關系。如設計階段主要是要解決各參與方的需求與實際設計相協(xié)調(diào)，以及解決在施工中將會遇到的碰撞和沖突的問題；而施工階段需要控制現(xiàn)場施工質量、進度、安全，協(xié)調(diào)好各參建單位的進出場時間與控制好各方的計劃，做好質量與安全的管控。設計與施工階段的組織結構圖如圖

2-4

與

2-5

所示。圖

2-4

設計階段的組織結構圖Figure

2-4

Organizational

structure

of

the

design

phase圖

2-5

施工階段的組織結構圖Figure

2-5

Organizational

structure

of

the

construction

phase2.4

本章小結本章前面在對協(xié)同理論與

BIM

技術理論研究的基礎上，利用協(xié)同與

BIM

技術優(yōu)勢解決裝配式建筑設計、生產(chǎn)、施工過程中不協(xié)調(diào)的問題。通過對裝配式建筑項目的協(xié)同對象分析，建立設計施工階段的整體協(xié)同框架，使各參與方在設計初始階段就貢獻自己的智慧，在設計各階段都給出相應的意見與建議，讓最后的設計成果滿足后期的生產(chǎn)、運輸與施工要求，減少設計變更。23萬方數(shù)據(jù)廣東工業(yè)大學碩士學位論文第三章

基于

BIM

的裝配式建筑設計階段協(xié)同設計管理體系研究3.1

設計階段總體協(xié)同流程設計3.1.2

設計階段協(xié)同的主要參與方及其任務在設計階段主要涉及到構件廠、設計單位、物流單位、施工總承包方，其中業(yè)主在方案設計階段就參與到設計中；在施工圖設計階段主要涉及構件廠、設計單位、物流單位與施工總承包方；在深化設計階段主要涉及構件廠、設計單位、物流單位與施工總承包方。各參與方在設計階段的任務如下：（1）業(yè)主業(yè)主主要在方案設計階段對設計單位提出建筑項目成本與建筑的性能與功能要求，并在設計單位方案設計完成后，進行審核并給出相應的意見。（2）構件廠構件廠需要在初步設計階段輔助設計單位進行初步方案的建立，為設計單位提供構件廠常用的構件尺寸規(guī)格，在施工圖設計階段進行構件的受限分析，輔助設計單位的構件拆分工作。構件廠在深化設計階段提供給設計單位與生產(chǎn)相關的預埋需求，設計單位根據(jù)其需求進行構件深化設計。（3）設計單位設計單位在方案設計階段，需要根據(jù)業(yè)主對建筑成本的要求與性能要求進行方案設計，即需要對建筑的性能與經(jīng)濟性進行分析，把設計成果與方案交付給業(yè)主，供業(yè)主進行方案的選擇與審核。在初步設計階段需要初步方案的設計，即進行構件標準化與戶型標準化設計形成初步方案。在施工圖設計階段，需要進行拆分設計，需收集各參與方的受限因素，進行初步拆分，拆分完畢后，各參與方進行審核分析，把修改意見反饋回設計單位，設計單位進行進一步拆分。在深化設計階段，設計單位根據(jù)各參與方的預埋需求進行構件深化設計，同時還應組織各設計專業(yè)進行碰撞檢查與優(yōu)化。（4）物流單位24萬方數(shù)據(jù)第三章

基于

BIM

的裝配式建筑設計階段協(xié)同設計管理體系研究物流單位在施工圖設計階段加入到設計工作中，需對本單位的運輸車輛的數(shù)量、尺寸大小、寬度限制、高度限制等因素進行調(diào)查分析，把調(diào)查結果提供給設計單位，設計單位根據(jù)物流單位的受限因素進行拆分設計，設計單位進行拆分設計后，物流單位需進行拆分結果的審查，并把審查報告反饋回設計單位。在深化設計階段，需給設計單位提供運輸所需的預埋件需求。（5）施工總承包方施工方在施工圖設計階段參與項目的設計工作，在設計單位進行構件拆分前，需進行塔吊限重調(diào)查，給予設計單位拆分設計的依據(jù)，設計單位拆分完后，施工方需進行塔吊的吊裝驗算分析，把發(fā)現(xiàn)的問題反饋回設計單位[47]。在深化設計階段，施工總包方需向設計單位提供關于吊裝與施工的預埋件需求，最后在設計單位進行深化設計后，需進行檢驗分析。3.1.2

與協(xié)同相關的關鍵性任務通過前文對裝配式建筑設計階段的主要參與方以及其工作任務分析，可得出設計階段主要涉及到設計初步方案的形成、構件的拆分、構件的深化這三個方面工作，其中構件的拆分設計與構件的深