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BIM下的工業建筑信息集成系統范文

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BIM下的工業建筑信息集成系統

摘要:以bim信息技術為基礎,探討如何利用RFID、GIS等技術進行工業建筑測繪以及工業建筑信息集成的適用性分析.通過BIM模型實現工業建筑的信息集成,將其置于一個信息全面且可調節的建筑實體模型中進行整體對比和調節,從而實現信息集成管理.將該理論運用到工程實踐中,可實現產業鏈的信息集成、共享和協作,提高工業建筑的施工效率,促進工業建筑的可持續發展.

關鍵詞:工業建筑;信息集成;產業鏈;建筑信息模型;地理信息系統

近些年,隨著建筑信息化的發展,BIM技術能憑借其信息傳遞的高效性以及管理模式的優勢,彌補工業建筑傳統施工管理的缺失,加速構建符合現代化需求的工業建筑.所以,信息化是工業建筑的必然發展趨勢.工業建筑的信息集成,包含了對于工業建筑的歷史、社會、技術等信息的收集與管理,其工作內容主要包括對于工業建筑的實地調查與記錄、精密勘察與測繪、信息的歸類與管理等.我國對于工業建筑的信息采集等基礎性工作方面的研究較少,并考慮到我國目前建立整合各類信息的動態、開放型的工業建筑數據庫的迫切需要,本文以BIM技術為基礎信息集成系統在工業建筑方面的文獻入手,仔細研究了工業建筑信息集成的思想及方法,通過BIM及RFID、GIS等相關信息技術整合建筑行業產業鏈資源,為實現產業鏈協同作業相關研究奠定了基礎.本文梳理了近年來國內外在基于BIM技術在工業建筑方面以及基于BIM技術的信息集成方面的代表性文獻,研究了基于BIM的工業建筑信息協同系統的理論發展及方向,主要分為一下幾個部分.

1BIM技術在工業建筑的發展

目前,國內外許多學者在BIM技術在工業建筑方面進行了一些研究.趙東暉[1]介紹了工業民用建筑施工管理信息系統的建設思想和實現方法,提出組件式地理信息系統GIS軟件和可視化變成軟件Visual,以基于局域網的C/S(Client/Server)模式為系統集成方式,實現對施工三大指標的控制.寶琦[2]基于BIM的工業建筑協同設計對工業廠房設計影響的基本理念,闡述了全新的設計方式和設計流程,證明此先進理念在包括工業建筑設計的所有建筑工程設計中,相對差錯比之前的傳統設計流程要好,可以滿足現代工業建筑設計中的高效率、高質量和高要求.杜欣[3]從對建筑遺產測繪工作的研究入手,對BIM技術在工業建筑遺產測繪工作中的適用性進行了分析,并以實例進行基于BIM的測繪探索,并提出了以“信息”處理為重點,以“理想模型”、“階段化模型”、“分析模型”的逐級建立為過程的工作方式.王潤生等[4]結合工業建筑結構改造與BIM技術,借助數字信息對結構改造項目進行BIM(全生命周期管理)四維模擬,并進行全方位設計、管理與建造,顯著提升結構改造設計、施工及管理的效率,大幅度降低項目可能遇到的各種風險.石越[5]分析了BIM技術在工業建筑應用的優勢,利用BIM技術采集工業遺產信息,并將工業遺產信息進行分級,明確BIM在工業遺產信息工作中的使用范圍.并通過案例闡述BIM在工業遺產建筑物、構筑物、設備、生產工藝流程、工業環境的信息采集、建模及管理.肖寶存[6]通過分析傳統住宅的發展現狀,從而引入住宅工業化發展所面臨的阻礙因素,提出BIM技術在住宅工業化中的應用思路,即在住宅工業化設計階段、生產階段、施工階段及設施管理階段中BIM技術的應用將大大改進傳統建筑模式.MiroslavasP等[7]針對廢棄的舊工業建筑問題和建筑物重建的可能性,提出了BIM和多準則決策(MCDM)技術相結合的廢棄建筑再開發決策模型.以一個測量設備工廠為案例研究,提出了灰色屬性評分(WASPAS-G)加權總量和評估方法對建筑可能的重建方案進行排序,選擇最合理的方案.BIM技術支持有效的選擇過程,并允許實施一個項目的全壽命管理策略,實現一個真實的對象.AbandaFH等[8]講述了國外目前的研究主要集中在異地制造和BIM獨立應用于傳統建筑方法的影響.王偉[9]分析了工業建筑中BIM技術在成本控制、資源配置、碰撞檢測的應用,同時介紹了通過BIM模型中建立碳排量因子庫,計算施工過程中的人材機碳排放量,旨在促進資源合理利用,提高施工效率.基于以上學者的研究,國內學者運用BIM技術在工業建筑上可與地理信息系統(GIS)結合,可以進行工業建筑遺產的測繪、建模及管理,也可以對工業建筑中鋼結構進行改造和再利用以及可以在工業建筑中進行成本控制,如圖1、圖2所示,為某工廠施工現場和運用BIM技術在某工廠的應用圖例.國外學者提出BIM和多準則決策技術相結合,利用灰色屬性評分加權總量和評估方法選擇合理方案.這些學者基于BIM的研究進一步表明了BIM在工業建筑領域可進行信息集成的合理性與可行性.

2BIM技術的信息集成

目前,BIM技術的發展逐漸成熟.BIM技術主要通過對項目全壽命周期不同階段的信息集成、管理、存儲、交換、共享,支持各階段不同參與方之間的信息交流和共享,從而實現項目設計、施工、運營、維護效率及質量的提升.BIM技術在建筑業中的應用并不是單獨進行的,需要解決各方面軟硬件的配套問題.ShahryarH[10]引入了建筑模擬工具和優化方法相結合的策略,并強調了將這些策略與BIM相結合可以改進施工過程,而且可以探索替代方法,目的為了提升BIM在提高能源效率和舒適度方面的作用.MohammadN等[11]將BIM與生命周期評估(LCA)相結合,并提出評估建筑領域建筑材料環境影響的一體化結果.應用多層辦公樓的案例來驗證設計概念的發展,并討論BIM和LCA工具產生的結果.研究表明,BIM-LCA整合是實現可持續發展和環境保護的最佳程序,并概述了大部分的負面環境影響是在制造和運營階段發生的.AliGhaffarianH等[12]講述了應用相關的建筑管理系統來實現整個建筑生命周期中檢查可持續性.BIM能夠在建筑生命周期階段實施潛在的實踐,但設計師、承包商主要側重于BIM在設計施工管理階段的應用,并且知識管理系統的整合使得在建筑生命周期內處理和共享建筑維護信息成為可能.本文以建筑節能為重點,提出了在建筑后期建筑生命周期中使用nDBIM應用BIM-IKBMS的綜合知識型建筑管理系統,以促進可持續建筑性能的成功實施.MaZL等[13]對2017年創意施工會議進行BIM與GIS的綜合應用研究綜述,介紹了BIM和GIS綜合應用領域的先前工作、應用程序對象、應用程序階段、集成模式和平臺突出顯示每項工作.結果表明,BIM和GIS的集成主要用于建設P&D和O&M活動.從BIM系統提取數據到GIS是BIM和GIS集成的主流方式,其中ArcGIS是最常用的平臺.研究人員使用Au-todeskRevit或開發自己的應用案例系統.BIM和GIS在基礎設施和城市地區的綜合應用存在明顯的差距,尤其是在P&D階段.為了今后的發展方向,建議在整個生命周期中研究一個統一的模型和一個多用途的平臺.MehmetS[14]介紹了建筑行業3D打印的實例簡要,建立一個適合3D打印機的3D建模模型是可能的許多建模軟件程序,并提到了建筑信息建模與3D打印建筑技術的結合,并表明BIM技術與3D打印建模的集成將有效地提高能源效率、改善設計、降低成本和隔離結構.LukmanAA[15]研究開發一個基于BIM的全壽命性能估算器(BWPE),用于從設計階段評估建筑結構部件的搶救性能,采用數學建模方法,使用已確定的威布爾可靠性分布的因素和原理、概念來制造BWPE,該模型在BIM環境中實現,并使用案例研究設計進行測試.研究表明,BWPE是一種客觀的手段,用于確定建筑物中可回收材料在其使用壽命結束時可重復使用和可回收利用的程度,BWPE也將為建筑師和設計師提供一個決策支持機制,分析設計決策對建筑物搶救性能的影響,當建筑物倒塌時,拆除工程師和顧問也可以進行拆除前的審計.鑒于此,本文要做出基于BIM的工業建筑信息集成系統的應用研究,構建基于BIM的工業建筑信息集成系統.在對工業建筑信息數據有效獲取的基礎上,利用BIM、RFID、GIS等技術進行工業建筑測繪以及通過BIM技術對于工業建筑信息集成的適用性分析,通過理論分析與實踐應用相結合,研究并構建工業建筑信息集協同平臺,以提高工業建筑的施工效率.

3建立工業建筑信息協同平臺

眾所周知保溫層的厚度不同,室內的溫度也有很大的區別.本文提出3D掃描技術、RFID、GIS技術和BIM技術集成的理念,建立基于BIM的工業建筑信息協同平臺.運用BIM設計理念并結合使用Revit系列軟件,可做到多專業團隊的高效協同設計,如圖3、圖4所示,均為在工業建筑中使用Re-vit系列軟件的建模圖.BIM技術可以提高工業建筑工程的集成化程度和各參與方的工作效率,使項目各管理方快速、準確的獲取工程所需的數據,實現項目信息化管理,構建BIM在工業建筑施工階段的信息平臺框架示意圖如圖5所示.在工業建筑中,將BIM技術用于現場管理需要集成有效的技術手段作為輔助,在信息管理系統中,BIM、RFID與3D激光掃描分為三個系統———施工控制、材料監管和安裝糾偏[16-17].將三者相結合,建立一個以BIM為基礎的信息集成平臺,為工業建筑的質量管理提供信息支持.

4結語

工業建筑的信息協同,是將項目在全壽命周期中各個不同階段的工程信息、過程和資源集成在一個模型中,方便工程各參與方使用.通過模擬工業建筑所具有的真實信息,使該模型達到設計施工的一體化,各專業協同工作,從而降低了工程生產成本,保障工程按時按質完成.在基于BIM的工業建筑的信息協同方面,現有文獻中較少出現.通過文獻研究,本文提出了首先利用3D掃描儀進行工業建筑的信息采集,然后可根據測繪所得的點云在BIM軟件中建立建筑信息模型,通過BIM模型實現工業建筑的信息集成,將其置于一個信息全面且可調節的建筑實體模型中進行整體對比和調節,從而實現信息集成管理.基于以上成果,將該理論運用到工程實踐中,可實現產業鏈的信息集成、共享和協作,為工業建筑建設提供更多便利.

參考文獻:

[1]趙東暉.GIS在工業民用建筑施工管理中的應用研究[D].大連:大連理工大學,2006.

[2]寶琦.基于BIM的工業建筑協同設計[J].工業建筑,2018(S1):84-86.

[3]杜欣.基于BIM的工業建筑遺產測繪[D].天津:天津大學,2013.

[4]王潤生,王泉,徐靜.BIM技術在鋼結構工業建筑改造中的應用[J].青島理工大學學報,2014,35(5):33-36.

[5]石越.BIM在工業遺產信息采集與管理中的應用[D].天津:天津大學,2014.

[6]肖寶存.基于BIM技術的住宅工業化應用研究[D].青島:青島理工大學,2015.

[9]王偉.BIM技術在工業建筑施工管理中的應用研究[J].玻璃,2017(5):20-22.

[16]彭爭,唐東明.基于文本分類的農業種植信息集成推薦方法研究[J].西南民族大學學報(自然科學版),2018,44(1):69-74.

[17]張愛琳,張秀英,李璐,等.基于BIM技術的裝配式建筑施工階段信息集成動態管理系統的應用研究[J].制造業自動化,2017,39(10):152-156.

作者:張愛琳 惠之瑤 王琨 閆澤文 單位:內蒙古科技大學

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