BIM：开启智慧建造新时代

    BIM与数字化加工的集成可通过信息系统，将BIM 模型导入到自动化生产系统中，实现在工厂中生产建筑部品部件。保证住宅建设质量，提高施工效率，减轻劳动强度，改善施工环境，避免安全事故，减少资源浪费和提高经济效益。

    近年来，工厂化预制加工和现场拼装组合的施工方式，获得了很大进步，在保证施工质量的同时，也大大提高了施工效率和安全性。在未来的5-10年内，BIM技术与数字化加工集成的技术将成为建筑产业现代化的关键应用技术之一，推动我国的建筑行业向精细化、批量定制化、信息化生产方向发展。

    将BIM模型用于数字化加工，可以通过工厂精密机械自动完成建筑物构件的预制加工，制造出来的构件误差小，预制构件制造的生产率也可大幅度提高。同时，建筑中的许多构件可以异地加工，然后运到建筑施工现场，装配到建筑中，如门窗、整体卫浴、预制混凝土结构和钢结构等构件。这样的应用过程使得整个建造的工期缩短并且容易掌控。

    数字化是将不同类型的信息转变为可以度量的数字，然后将这些数字保存在适当的模型中，再将模型引入计算机进行处理的过程。数字化加工则是在应用已经建立的数字模型基础上，利用生产设备完成对产品的加工。制造业的生产效率和质量在近半个世纪得到突飞猛进的发展，生产成本大大降低，其中重要原因之一就是利用了数字化加工技术。

    BIM+数字化加工 保质提效

    BIM与数字化加工集成意味着将BIM模型中的数据转换成数字化加工所需的数字模型，使设备根据该模型进行数字化加工。为此，一般需要通过特定的步骤，从BIM模型中提取加工作业所需要的尺寸、数量等参数，并转换成规定的格式后直接传输到加工设备。当加工设备接收到相关数据后，会按照设定的工序和工步组合和排序，自动选择材料、模具、配件和用料数量，计算每个工序的机动时间和辅助时间，形成加工计划，并按计划进行加工。

    BIM与数字化加工的集成应用不仅贯穿建筑部品部件设计和生产过程，而且涉及企业的设备布置、生产计划、成本分析等多个方面，目前已经形成一些特定的集成模式。在传统的建筑工程中，建筑部品部件在露天环境下人工操作完成。这种模式暴露出一些问题：一方面现场施工条件差、管理难度大、产生大量的建筑垃圾，钢材、混凝土、木材等建筑材料浪费严重，为防止工程质量和安全事故等问题，需要付出相当大的精力进行管理；另一方面人工成本逐年增大，熟练和半熟练技术工人越来越缺乏，“用工荒”的出现导致工人工资大幅提高，人员流动性大，迫使工程成本增大。

    采用BIM与数字化加工的集成方法，则可通过信息系统，即BIM与自动化生产线集成应用系统，将BIM 模型导入到自动化生产系统中，实现在工厂中生产建筑部品部件。其原理是BIM模型中包含了尺寸信息，通过开发软件即可从中自动提取这些信息，以规定格式的数据文件输出，再将其导入数字化加工设备，即可实现数字化加工。

    传统的现场施工在工程项目竣工后，还有大量的后期维护、保修工程等工作，同时，一些北方地区的施工周期短，施工效率低。这些问题都要求建筑业思考和探索如何改变传统施工方法，采用工业化生产流水线方式，保证住宅建设质量，提高施工效率，减轻劳动强度，改善施工环境，避免安全事故，减少资源浪费和提高经济效益。

    中民筑友有限公司长沙产业园就采用先进的信息技术和自动化技术设计PC预制构件生产流水线设备并用于生产PC预制件，此生产线包含了两条循环流水线布置在24米的厂房内，内墙板与外墙板混合生产，生产线上台模尺寸为9米×3.5米，养护窑含有90 个库位，可放置90块台模。单条线的生产节拍时间为15分钟（以后最快达10分钟），合线部分生产节拍时间为7.5分钟（以后最快达5分钟）。

    生产数据通过BIM系统和MES系统在生产过程的传输，预设生产数据或者现场反馈数据汇集到BIM设计模型，然后生成相关的工程量清单（清单包括各种参数，如产品类型、种类、数量及原材料数目、种类和生产节拍等）通过MES系统转换格式并输出到现场控制的各个单元，生产完成后的实际参数会通过固定的接口重新返回到BIM模型中并重新设计调整，至此开始下一个周期循环。

    单个运行周期可细分以下几个阶段，一是BIM软件建模和拆模 ，在使用BIM软件进行建模之前，设计师会先做两部分工作：首先是设计框架，即依据工程CAD图纸或者三维模型搭建框架，读取这些通常为DXF/DWG/IFC格式的设计文件，并可以智能分析预制构件。其次是设置参数，即根据不同的产品类型和其元素关系进行具体参数设置。完成上述工作后，便可以生成相关模型并为下一步拆模做好相应的准备。

    二是MES系统的过程处理。首先是产品数据导入和优化，以建筑信息模型图纸为基础，以产品结构为核心组织产品的工程数据，管理与产品相关的静态信息（包括零部件信息、CAD文件）和工艺路线。产品结构管理以物料清单（BOM,Bill of Material）为管理手段，系统提供产品结构的分级维护功能。为了让应用层的现场设备能够识别设计软件预设的数据，MES系统对数据进行格式转换，输出相对应的文件格式到现场控制系统。其次是实时监控，过程监控实现对生产订单、生产计划执行情况从粗到细的实时监控，主要划分为产品订单监控、综合计划监控、生产作业监控三个逻辑层面，为管理人员提供所需的生产过程信息，从而实现生产过程的透明管理。再次是生产控制，通过可配置的生产方案和路径优化来控制循环过程，主控计算机会监控工厂的实际状况并根据生产方案状态来将托模从一个工位送至下一个工位，直至该托模的预设工序全部正常完成。

    三是中控系统对整个自动化生产过程控制及现场管理。中控系统是一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使用户能够及时有效地获取信息，及时地做出反应，以获得最优化的结果。系统可以对生产线上的设备状态、工艺参数等情况进行实时监视并且可以用图表格式显示到主屏幕，根据现场所采集到的各种生产数据，用多种方式列表对这些数据提供保存、查询等并上传到MES系统进行分析处理。

    建成后的生产线适用于平面混凝土预制品，比如实心墙板、实心楼板、叠合墙板、叠合楼板、三明治板、外挂板等。目前此生产线已经进入试生产阶段，主要生产内墙板和外墙板这两个混凝土预制产品。