基于BIM技术提高装配式建筑企业核心竞争力的方法研究

作者：张贤超

作者单位：中民筑友科技集团有限公司

摘要

通过分析装配式建筑企业信息化建设过程中存在的企业信息化规范问题、信息化管理问题、人才问题等，阐述了基于BIM的信息化管理系统对提升建筑企业的技术、管理、运营等核心竞争力要素的关键作用。提出了应用基于BIM的信息化管理系统充分发挥协同效应，提升装配式建筑企业核心竞争力，打造企业品牌战略的基本思路。

关键词：装配式建筑；BIM技术；信息管理系统；核心竞争力

前言

在国家大力推进建筑产业转型升级的背景下，装配式建筑迎来了新的发展契机。装配式建筑以现代工业化的生产方式替代传统建筑业中粗放的、分散的、低水平的、低效率的手工业生产方式，促进了集成和集约。建筑工业化的企业理念已经颠覆了传统的企业模式，推动了生产方式的重大变革[1]。

然而，在装配式建筑技术推广应用的过程中，还存在着诸多制约因素，如技术基础薄弱，管理不科学，信息不共享，相关企业不能耦合共同发挥协同效应等。然而，产业链的合理构建既是决定装配式建筑业长期稳定发展的重要前提，也是提升产业链上各节点企业间的整体核心竞争力，推动装配式建筑发展的重要手段。基于此，本文结合装配式建筑相关企业的特点，以传统建筑的产业链构成作为参考，探讨了利用BIM技术构建装配式建筑产业链的条件和方法，并为产业链上各相关企业如何应用BIM技术，提升核心竞争力提出了相应的对策及方法，旨在为促进我国装配式建筑企业的核心竞争力提供参考。

2．信息化对提升建筑企业核心竞争力的关键性分析

核心竞争力(core competence)又被称为核心能力、特有竞争力，是企业或个人相较于竞争对手而言所具备的竞争优势与核心能力差异。核心竞争力是在企业长期的发展过程中形成的，蕴涵于企业文化中，具有特异性；是支撑企业过去、现在和未来的竞争优势，并使企业在竞争环境中能够长时间取得主动的核心能力。核心竞争力的构成要素包括技术能力、管理能力和整合能力，可用以下数学函数式来描述：核心竞争力=F(技术能力，管理能力，整合能力)[2]。

BIM (Building Information Modeling)技术即建筑信息模型技术,是在计算机辅助设计技术的基础上发展起来的三维模型信息集成,在三维技术的支持下进行建筑数据收录与展示。应用BIM技术可以使企业组织整体高效运行。从核心竞争力的构成要素分析，基于BIM的信息化对提升建筑企业核心竞争力的关键作用主要体现在以下三个方面。

2.1 在技术能力方面，可较大提高企业的技术水平和科技含量

劳动密集、科技含量低是传统建筑企业的典型特点之一，随着信息化社会的到来，施工难度逐渐提高，建筑产品逐渐步入以装配式预制构件为代表的精细生产阶段。装配式建筑产品的精细化要求，促使建筑业生产技术水平不断提高。但是对于装配式建筑企业而言，因其产业链流程过长，各部门之间信息不对称，沟通不及时，建筑设计与工厂生产、现场安装相分离，设计阶段没有充分考虑下游专业的作业要求，导致工厂生产和现场装配过程出现加工困难、构件干涉等各种问题；从而造成频繁的设计变更和建造成本大幅度增加。而基于BIM技术的信息化管理系统将企业的设计、生产及施工等各环节用计算机进行及时信息处理，可充分提高建筑企业的技术水平和科技含量。

2.2 在管理能力方面，能较大提高企业的管理水平和效率，降低企业成本

BIM技术将设计、采购、生产、物流、施工、装修和管理等各过程串联起来，通过建筑模型的协同化设计、可视化装配等整合建筑全产业链，并且将OA办公系统、ERP系统与设计阶段的BIM系统及iTWO系统等相融合，实现全过程、全方位的信息集成。信息化可以帮助企业规范了理流程，实现标准化工作，减少大量重复劳动，降低“因人而异”的风险。所以BIM技术做为“集成”的主线，在提高企业的管理水平方面具有重要意义。

2.3 在整合能力方面，能够形成企业的超强核心能力

装配式建筑产业链上各企业部门相互联合形成彼此依存、相互影响的整体，BIM技术在该产业链中可以突破技术壁垒，构建一整套适应整体共同发展的技术和管理体系，以整个集团的利益作为共同追求的目标，进行整条产业链和各节点企业内部的业务重组，全面提高企业的核心竞争力，实现技术共享、资源互补、信息共通，不断提高业务的承揽率和企业集团的利润率。同时企业之间的战略伙伴关系以及产业链的纵向一体化可以实现优势互补，依靠信息管理系统，提供互相学习和交流的平台，为装配式建筑相关企业的共同发展奠定基础，引领建筑业的转型升级。

3．BIM技术作为核心技术在装配式建筑产业链中的应用

BIM技术建立了装配式建筑全产业链共享的平台，从全产业链的高度上实现技术、信息、管理共享，大幅度提高效率，成为提高企业核心竞争力的关键驱动力。BIM技术不仅支持数据共用、实现室内外可视化、减少信息损失，还能进行碰撞检查和施工模拟，甚至在一定程度上控制成本、抵御风险、保证质量。通过操作和调控生产流水线，深化PC构件的自动化生产，成功地将技术积累转化为产值，具体项目流程如图1所示。

图1 装配式建筑信息技术业务流程

3.1 BIM技术在装配式建筑设计中的应用

BIM技术是贯穿于建设生命全过程的技术模式，是将建设项目规划设计变成现实的关键环节。建立以BIM应用为载体的信息管理系统，能够提升施工建设水平，保证施工质量，得到更多的经济效益。预制构件模型如图2所示。

图2 预制构件模型

基于BIM技术能够有效建立参数化的预制构件模型库，并且将预埋件及设施设备库与设计软件无缝对接，使设计人员可以在不同的项目中，依据不同的结构体系、连接方式等，制定不同的预制构件深化设计方案。同时，构件模型库、预埋件及设施设备库作为装配式建筑设计的基本单元，为设计人员能够顺利的开展设计工作奠定了基础。

装配式建筑设计的精髓在于预见项目实现过程中可能会出现的各种问题，并提前解决。而BIM技术基于三维模型的特性，不仅是在平面视图中工作，也可以通过实时查看三维模型，在虚拟建筑空间中检查体验各项设计性能参数，把可能发生在现场的冲突与碰撞在BIM模型中进行事先消除。深化设计人员用BIM软件对建筑模型进行碰撞检测，不仅可以发现构件之间是否存在干涉和碰撞，还可以检测构件的预埋钢筋之间是否会冲突和碰撞，根据碰撞检测的结果，可以调整和修改构件的设计并完成深化设计图纸。使所有的钢筋水泥、预留预埋都是精准到位的，精度从厘米级上升到毫米级，这是传统方式生产的模板无法比拟的。

同时， BIM的设计成果，不仅仅指图形文件，它还包含了可视化的实体对象以及大量的原始数据。这些数据可以以一对一模式被自动分析并链接到物流管理和成本结算上，实现整个项目的仿真模拟，对提高各部门的工作效率，降低项目成本具有重要作用。

3.2 BIM技术在预制构件生产阶段的应用

工艺人员将设计阶段完成后的设计成果（图纸、表格、文件等信息），以数据的形式传输到服务器，转换成机械能够识别的读懂的格式后进入生产阶段。并通过MES系统进行预制构件生产计划、建筑材料进出库等工作的科学管理，减少人工及出错的可能性。从而使预制构件的质量和生产进度都是有保证。

由于预制件生产的流水线采用了信息化的控制系统，从源头就开始运用数字化的控制方式。所以在生产时机械设备读取的是数据格式文件，在精确程度控制方面可以达到毫米级以内的同时，某种程度上来说生产构件自由变化的程度也能够以毫米为单位变化。这就突破了个性化设计与工业化生产之间的矛盾，最终达到尽管生产的构件形状不同，但效率不低，让生产同样有序。通过控制系统进行有效的监控，及时反映给管理人员作出判断，避免人为原因造成失误等问题。

在生产过程中控制系统会记录每一块构件的信息，包括流水节拍、构件尺寸、预留洞口及预埋件、消耗工时数等，并且按照不同项目、不同日期、不同构件种类进行分类统计，自动总结各种产品的生产效率与人工，便于管理人员后期有针对性的分析改进。

3.3 BIM技术在物流运输阶段的应用

科学的物流管理系统可以可靠地将正确的数量和类型规格的预制构件或部品件运送到项目工地现场。要实现这一点，就需要信息控制系统与ERP进行联动，实现信息共享。ERP把项目现场的待安装的预制构件需求反应给信息控制系统，以便管理人员能够及时做好准备工作，了解自己的库存能力，并且实时反映到系统中，提前完成堆放等作业，然后准时完成直接送达项目现场的任务。

项目施工管理人员根据项目总体进度要求和现场施工条件安排工厂发货时间，生产管理人员根据布置图的安装施工顺序以及堆放设计开始发货。项目现场安装时每一块预制构件都有独一无二的标签代码，信息控制系统会记录现场安装的每一块预制件，提供关于进度的信息，能马上以虚拟化模型或表格的形式将内容可视化 。甚至运输和安装计划也能图像化运行。项目安装完毕后信息控制系统与ERP进行联动，实现信息共享财务开票。

3.4 BIM技术在现场装配阶段的应用

在BIM模型数据库的基础上，借助RIB的ITWO系统，可以实现基于WEB的施工信息化管理。现场技术人员将BIM模型与项目施工进度计划连接起来，以动态的三维模式模拟整个施工装配过程，产生具有时间属性的4D模型和具有成本属性的5D模型，对施工工序的可操作性进行检验。同时分析、对比不同方案的优缺点，及时发现潜在问题，并为优化施工方案 (包括场地的平面布置、起重机的位置及作用范围、构件碰撞、空间冲突等)，调整施工进度计划提供了数据支持，见图3、图4。

图3 基于ITOW的5D工程进度管理

图4 项目施工进度分析

此外，我们在ITWO系统中将BIM模型与企业定额相关联，将不同构件、不同工作子项所需要的人工、材料、机械设备进行分类统计，以实时反映不同阶段的，人工、材料的需要量，及机械设备的进场时间，动态比较多个可能方案之间的成本差别，通过分析和优化，选择成本最优的方案进行实施。使项目在节约工程成本的同时，为优化整体施工进度提供了帮助，见图5。

图5 项目成本统计分析

随着BIM技术的不断发展，在以后的项目中，还将会采用BIM先进质量技术方法和管理经验，降低信息传递过程中的衰减，提高施工质量，加强施工过程中的安全管理。利用手持终端（如手机、平板电脑等）开发施工管理系统，指导施工人员吊装定位，实现构件参数属性查询，施工质量指标提示等，将竣工信息上传到数据库，做到施工质量记录可追溯。

4 基于BIM技术建立完善的信息化管理系统

通过基于BIM技术的信息化管理系统把设计、采购、生产、物流、施工、财务、运营、管理等各个环节集成起来，以实现全流程信息化管理,即，我们所说的两化融合—“工业化+信息化”。信息化进程和工业化进程不再独立进行，不再是单方的带动和促进关系，而是两者在技术、产品、管理等各个层面相互交融，彼此不可分割。基于此，信息化系统通过OA办公系统、ERP系统与设计阶段的BIM系统及iTWO系统等集成，建立一套完整的企业信息化管理平台，以实现全方位的企业管理。

图6 基于BIM的信息化管理系统网络图

5 提高企业核心竞争力的相应策略

5.1 提升企业品牌效应

BIM技术作为装配式建筑企业核心技术，具有与其他企业相竞争的独特优势。企业应该不断进行研发和技术创新，大力培养和完善自身核心技术，力求在激烈的市场竞争环境中争得一席之地。同时，以BIM技术为支撑，深度融入现代建筑产业化的进程中。为原料研发的新型绿色建材以及科技含量高的模块化建筑技术，在住宅产业现代化建设进程中发挥着重要作用，广泛应用于建筑领域，具有良好的经济效益、生态效益和社会效益。

5.2 培养综合性人才队伍

我国建筑业是一个劳动密集型行业，工人知识储备不足，技能水平低下，难以适应行业的转型升级。在这样的背景下，装配式建筑相关企业应大力培养产业化工人，建立人才高地，发展人才管理与培养机制，整合知识与技能的共同提升。改变基层工人的发展模式，培养农民工向产业化员工发展，不断充实产业化研发人员、工厂技术工人、现场施工人员的人才储备，建立适应企业发展要求的高效集成管理机制，合理调配和集中相关人员。

5.3 提升企业品牌效应

企业品牌效应是产品价值所带来的效益延续，是企业可持续发展的重要条件。装配式建筑相关企业应大力发挥主导能动性，打造以BIM技术的品牌效应为基础的发展战略，真正实现BIM技术的实用价值，并扩大其辐射能力，塑造企业文化的良好形象，打造企业品牌工程，实现品牌效益、经济效益和其他效益的高度整合。

5.4 建立产学研用一体化

产、学、研、用一体化为装配式建筑相关企业提供了相互交流、相互借鉴的合作平台，促进了企业之间有效技术对接。产、学、研、用一体化是以与装配式建筑相关的建设单位、设计院、施工单位、高等院校、研究机构为主体，构建协同合作机制，深化装配式建筑研究机构、企业、院校之间的合作互动，促进企业的产业结构调整和技术升级，是促进装配式建筑发展的重要载体。装配式建筑还处于发展阶段，BIM技术在应用过程中也会遇到一些不可遇见的问题，通过建立住宅产业化产学研基地，大力开展装配式建筑体系的技术研发，以BIM技术引领技术革新，注重产学研用一体化融合，大力提升集团的核心竞争力，促进集团的可持续发展和建筑业生产方式的转型升级。

结语

整合装配式建筑产业链、提升相关企业的核心竞争力是促进装配式建筑发展的重要手段。装配式建筑产业链上各节点企业应大力研发核心技术，打造企业品牌战略，发挥行业引领能力，建立人才高地，提升自身核心竞争力。更重要的是节点企业之间应耦合一体化共同发挥协同效应，打造企业集团，进行产业链高效整合，实现资金流、信息流、物流于一体，同时结合基于BIM技术信息管理系统，实现技术积累转化为产值，并建立产学研用合作平台，大力提升企业核心竞争力，力争在产业转型升级的发展潮流中拥有一席之地。

参考文献

[1]齐宝库,朱娅,刘帅.基于产业链的装配式建筑相关企业核心竞争力研究[J].建筑经济 2015.08.

[2]祝连波;任宏.论信息化与建筑企业核心竞争力[J].重庆大学学报 2006.02.

作者简介：张贤超（1985-）中民筑友建筑设计院副所长，长期从事装配式建筑结构设计及研究。