什么是自动BIM？基于BIM技术的建筑产业链自动化过程研究

01简介

BIM，GIS，大数据，物联网，云计算和人工智能技术的快速发展和成熟应用，为整个建筑产业链中信息，数据的集成，传输和共享创造了有利条件. 和生命周期. 它还为建筑自动化的整个产业链的建设提供了无限的可能性. 实现项目设计，生产，施工，运营和维护的自动化的前提是封闭的数字信息链. 整个建筑产业链的数字信息将集成到BIM系统中，为信息交互的提供基础数据支持，从而实现标准化. 通过标准化进行设计，工厂生产，装配施工，信息管理移动机器人及室内环境三维模型重建技术，智能应用和信息化，并推动建筑行业向自动化和智能化发展.

建筑行业的自动化不仅涉及预制构件的生产过程，而且还涉及建筑物生命周期的所有阶段. 针对中国信息化发展的不足，提出了一种基于BIM技术的过程框架，以完成整个建筑过程的自动化. 根据框架内容，总结了BIM系统的自动设计，自动化预制构件生产，装配式智能施工以及基于信息的运维. 该过程的具体应用点，以及使用云计算技术解决建筑数据信息传输问题，进而实现整个建筑产业链的自动化.

02自动化设计

创建用于自动化设计的集成云平台，有效识别Revit，GreenBuildingStudio，OnumaPlanningSystem等多种解决方案生成软件的融合，并利用人工智能机器学习和信息检索的功能实现平台数据的互操作性和自动化执行，并在此基础上实现多学科的综合设计优化. 设计自动化主要体现在三个方面: （1）智能概念设计； （2）数字协同设计； （3）标准集成设计.

智能概念设计

建筑环境规划可以基于BIM和GIS系统自动分析和分析场地空间数据，历史信息，照明和通风，景观视觉，声学色彩等，从而快速生成最佳解决方案. 此阶段的自动化设计可以提高成本效益和项目生命周期的价值，并实现项目生命周期信息和数据之间的互操作性. 因此，基于BIM的3D设计，建模分析和仿真技术为创建真正的集成自动化设计环境提供了绝佳的机会. 同时，虚拟现实（VR / AR）技术可以与BIM无缝连接​​，并支持模型的虚拟漫游以实现仿真效果； AR / VR技术基于BIM数据基础生成虚拟场景，用于解决方案优化和计算分析. 考虑到架构师在依赖任何仿真结果之前必须确保模型的准确性，因此可以使用基于事件的离散VR方法来测试用户交互功能，以验证复杂的仿真模型.

数字协作设计

由于互操作性不足，冗余数据输入以及不同角色之间的业务流程效率低下，工程建设效率低下，成本增加. 基于BIM的数字协作可以高度集成各种项目信息，并转向基于云的实时共享，以确保跨级别，不同时间和不同地理区域的人们可以通过信息共享和网络协作来访问最新状态信息. BIM为涉及应用程序之间的数据传输的信息系统的互操作性提供了基本支持，从而避免了重新创建或冗余输入的过程. 同时，在完成全模型后，可以快速使用MEP碰撞检测和工程量自动计算来生成最佳设计和施工计划，并且可以将实际零件与相应的3D模型进行协调以改善设计质量和效率，缩短项目周期. 降低项目成本.

自动MEP配置和冲突检测

MEP是机械，电气和管道系统的首字母缩写，用于调节内部环境，例如能量分配，废物转移，防火等. 架构师将MEP协调用作检测和消除错误的重要手段，以确保所有系统都符合设计，构造以及操作和维护标准. 来自各个学科的信息无法实时共享，很难发现和解决冲突，从而导致延迟和不必要的重建. 创建基于云的BIM协调系统后，参与者可以随时随地访问虚拟模型，并且可以将图纸集成到单个MEP模型中，从而轻松检测冲突并生成碰撞报告，从而大大提高了工作效率并节省了项目成本. BuildingSystemPlanning开发了一个基于Revit的插件（GenMEP），该插件使用机器学习来探索该问题的所有可能解决方案，并且可以在考虑设计规范和空间复杂性的情况下自动在建筑模型中配置电气系统.

工程统计自动化

在设计阶段，BIM度量统计的目标是创建一个成本动态分析系统，该系统可提供准确，透明的框架来进行早期成本决策. 动态成本分析必须能够被修改并与模型信息实时共享. 施工阶段模型将更加详细，项目成本统计，变更估价，变更单和进度付款流程将更加准确，并为运维管理奠定基础. 模型测量信息在概念设计阶段，成本计划阶段，详细估计/数量清单阶段和完成验收阶段之间会有很大差异. 使用自动测量软件将大大减少时间并减少不一致之处.

标准集成

标准集成设计旨在协调时间表和技术节点中的设计，生产和施工阶段. 通过设计标准化，可以实现预制构件的批量生产和有效的结构组装. 从预制建筑物的设计阶段开始，您可以考虑建筑物的模块化划分，内部精细装饰等，并自动将设计元素（墙，柱，门，窗户等）属性与预制构件关联零件生产，组装和施工过程. 在建设项目的实施过程中，BIM提供了一个集成的信息集成平台. 在设计阶段，将空间参考规则，标准化的模块化协调规则，标准化的接口规则统一起来，并输入准确的组件属性和制造参数信息（尺寸，材料，防火等级）. ，编号等），将制造参数与工厂自动化生产设备连接以实现模块的批量生产，然后完成建筑，结构，机械和电子，装饰的集成组装.

03组件预制自动化（自动存储）

制造商可以结合BIM，AI和其他技术使用制造业的革命性概念来开发高性能，低成本和完全集成的BIM自动化仓库管理系统. 系统功能包括订单和生产管理，AI组件生产，数据转换，智能物流等；它还可以计算生产数据，卡车自动装载和运输，识别和跟踪以及监视物料的确切位置和状态. BIM包含建筑组件的所有数字信息. 在组件处理之前，将BIM模型信息存档并传递给组件制造商. 制造商通过自动仓库管理系统处理订单，使用机器人生产设备完成产品处理，最后通过组件条形码统计验收. p>

04施工和装配自动化（数字化施工）

BIM和数字建筑系统的结合将使建筑施工过程自动化. BIM数字化施工系统可以智能地分析和装配数据，包括测量数据，设计数据和施工数据的收集，整理，量化，协调，组合和再生，从而实现了建材管理，进度管理，组织管理，和安全管理智能化.

基于RFID技术的物料管理

射频识别（RFID）是一种使用波自动识别人或物体的技术. 施工人员可以使用RFID跟踪组件位置，获取材料数据并改善施工现场的材料管理. 施工现场通常环境复杂，收集和输入的材料信息可能随施工进度而变化. RFID无线传输系统可以动态地发送和接收信息，并且即使在没有“光”的情况下也可以识别物体，并且可以修改存储在标签中的信息以便于管理. RFID材料状态信息和BIM信息的结合是收集和传输组件和设备数据的最佳方法. 在完成BIM加深设计后，将预制组件模块化拆分，并使用预制组件编码系统原理对每个预制单元进行RFID编码. 利用基于“ BIM + RFID”的现场物料管理动态模型来优化采购物料的数量，时间和位置，为施工模拟和进度管理奠定基础.

施工进度模拟（4D-BIM）

建筑施工涉及许多要素，进度难以控制，管理复杂；二维（2D）静态信息通常无法完全解决施工问题. 将BIM组件和时间集成到第四维的四维（4D）模型可以评估施工问题，并进一步促进施工的时空管理. 将BIM模型与项目时间表（代表时间的第四维度）结合起来，形成一个动态4D模型，该模型可以输入施工条件，激活仿真激活并输出仿真结果；系统根据结果生成施工进度表，并将其与BIM组件模拟相关联. 将施工进度的可视化用于建筑物检查，工地布局优化，工作区拥堵分析，进度差异监控，结构安全问题检测，发现与空间有关的危害以及生成施工进度表；从而准确掌握施工进度，优化施工管理.

施工组织模拟

基于BIM的施工管理系统可以根据现场条件执行施工模拟，包括物料管理，人员配备和到达顺序. 同时，使用BIM仿真模型来仿真复杂组件接口的组装并优化站点布局，从而解决了施工难题并提高了效率和安全性. BIM为站点布局规划提供了虚拟环境，以增强对站点设施及其相互关系的识别. 该系统实时监控现场物料，人员和设备的移动，以确保安全高效的工作环境. 建筑施工模拟是预测移动机器人及室内环境三维模型重建技术，规划和安排施工计划的过程. 通过提供虚拟的综合信息，例如建筑模型，工程量清单，框架计划和交付日期，BIM信息库可用于估算和组织不同的建筑计划，以提高施工可行性. 为了降低风险和成本.

建筑风险控制

建筑安全是全球性问题. 建筑安全的失败不仅会导致施工进度的延迟，还会造员伤亡和财产损失. BIM，传感器和物联网的应用将有助于降低工地风险. 施工单位可以开发基于BIM的风险管理和控制系统，该系统连接到施工设备终端以识别并防止潜在的安全问题，从而提高施工现场的安全性. 例如，远程控制无人机和探测机器人来代替工人进入危险区域进行扫描操作；使用图像识别系统随时检测潜在危险；系统连接可穿戴设备，以监控建筑工人的位置，心率和体温；远程获取，传输和处理建筑设备损失信息；同时，可以创建基于BIM的防坠落计划，以提高工地安全性. 美国建筑技术公司PillarTechnologies开发了一种基于传感器的数据处理软件，该软件可以实现对各种事故的实时预警，并可以垂直分析场地的风险等级.

05智能运维管理

在运营和维护阶段使用的时间，能耗和成本在建筑物的整个生命周期中所占比例最大. 为了提高运维效率，必须使用数据来设计，构造和运行建筑物的运维过程. BIM可以为所有运维系统提供可靠的设施信息和全面的视图，以实现空间管理和资产管理的信息化，并为防灾和能源分析提供数据基础和技术支持.

空间管理系统

空间管理是所有者对建筑物空间的管理，以节省空间成本，有效利用空间并为最终用户提供良好的工作和生活环境. 基于BIM的空间管理系统的开发不仅可以有效地管理建筑设施和资产等资源，而且所有者还可以直接了解建筑资产内发生的业务运营. 该系统通过网络将施工设备的工作图像，现场照片和建筑设备（照明，HVAC，防火）的状态信息链接到运维控制中心系统，然后将BIM映射并与空间名称和空间性能进行匹配. 使用BIM -VR的交互环境在建筑区域中实现每个空间的实时和历史性能可视化. 管理人员可以基于BIM进行适当的空间分类和空间标准的调整，以便空间规划人员可以使用其可视化和协调功能来预测空间需求并执行空间分析，以确保最大程度地利用空间资源.

资产管理系统

BIM有效地整合了建筑信息，提供了有效的管理基础，并形成了可视资产管理云平台. 基于知识辅助和BIM视觉分析的检测系统可以通过嵌入式RFID标签芯片定位和跟踪所有组件信息. 同时，管理员可以在云中查看设备信息，并直接在3D视图中单击设备. 系统将自动显示设备的详细属性，包括合同，文件，图纸和其他信息；可以随时随地通过云检索和添加设备文档信息. 云计算平台提供的报告功能可以比较设备管理标准，以检测设备操作是否在正常范围内，从而更直观，更有效地反映建筑物资产的运行状态. 该系统可以自动计算设备备件的使用情况，为以后的设备购买和维护计划提供指导.

能源分析和能源管理

建筑物运行和维护阶段的能耗在整个生命周期中占能耗的最大比例，因此建立有效的建筑物能源和能源管理系统很重要. 建立基于BIM的可持续能源分析系统，将与能源相关的信息整合到建筑资产的生命周期中，监控和分析有关各种能源消耗的实时详细数据，例如建筑照明，采暖，通风，碳排放，热舒适度，并自动生成设备能耗评估报告，根据评估结果和用户需求自动调整为最佳运行状态，从而提高了整个建筑能源的可持续性，降低了能源消耗和运营成本. 例如，将包含材料特性和热舒适性定义的BIM模型导入Ecotect（能源分析软件），然后加载本地天气数据（温度，湿度等），并针对不同条件执行能源模拟. Ecotect模拟制冷和制热负荷，然后将负荷转换为电能消耗，然后转换为能源消耗.

智能防灾系统

在紧急情况下，管理人员的首要责任是减少威胁生命的风险并与有关部门的紧急工作配合. 使用BIM和相应的灾难分析模拟软件，您可以模拟灾难发生过程，分析潜在的灾难发生因素，并事先制定保护措施和灾难后撤离和救援的应急计划. 创建一个基于BIM的应急系统，该系统可提供实时双向信息流，并根据用户的位置创建疏散路线. 基于BIM的智能防火和救灾系统包括五个模块: （a）环保意识； （b）火灾预警； （c）撤离； （d）进行消防救援； （e）. 该系统可用于人机交互的早期检测和预警，疏散救援路线的实时计划和指导以及与火灾事件相关的动态3D视图，以进行人机交互，从而提高整体疏散救援工作的效率.

06基于云计算技术的数据共享

云计算可以被视为计算网络资源的共享池. 它可以以最少的工作远程远程读取，存储，配置和发布信息. 云计算是BIM数据传输和处理的最佳技术解决方案. 为了实现建筑物数据的共享，需要将基于网络的集成BIM存储在云中. 集成的模型使项目参与者可以通过BIM服务器进行实时协作，并可以在各种和固定设备软件上实时访问BIM模型. 云中的BIM数据信息可以脱机使用. 如果发生任何更改，它将自动上载较新的更新文件并用它替换旧文件，从而实现BIM状态的实时同步和BIM数据的快速检索. 基于云的BIM共享模型将项目设计，生产，施工，运营和维护联系起来，实现建筑信息和过程自动化的数字化.

07结论

建筑产业链自动化的最终目标是降低项目成本并提高的生产率. 自动化技术的类型（BIM，机器人，预制件，云计算，物联网等）紧密围绕建筑的整个产业链，包括设计，生产，制造以及运营和维护的整个生命周期. 与其他行业一样，数字技术正在迅速重新定义基础设施和建筑行业，并加速了该行业缓慢而稳定的现代化进程. 将来，建筑商将使用日趋成熟的信息和自动化技术来提高生产力，并实现真正的智能建筑和智能城市.

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