引言

随着我国经济的持续增长和居民消费水平的不断提高，人们对于建筑产品的品质追求也已经由之前的仅仅满足基本使用的需求转变为更加重视居住的安全舒适性，能够美化建筑外观、保护内部结构的建筑装饰装修逐渐获得人们的喜爱。市场规模的持续扩大使建筑装饰装修市场进入全新的消费升级和服务升级的时代，但其“大行业、小企业”的行业格局仍然无法改变，不成熟的行业现状致使各企业采取不正当的低价竞争手段，装修质量无法得到有效保证。

BIM(Building Information Modeling)技术作为一种信息化技术被广泛应用于建筑设计、性能优化、协同作业、可视化管理等多个方面^[1]。陈远^[2]等基于专家系统和BIM技术构建了建筑设计规范规则库，分析了BIM模型信息提取与映射的基本方法，并开发设计了基于BIM模型的建筑设计合规性检查原型系统，对于正向设计过程中BIM模型的应用以及设计成果的递交具有重要意义。冯晓科^[3]以实际工程为例，从施工前期策划、场地布置、构件管控、进度管理以及成本管理等方面分析了BIM技术的优势，得出BIM技术在工程实践中的应用能够显著提高施工管理水平的结论。Park^[4]等提出了一种基于内容的图像检索方法，通过这种方法将施工现场照片和4D BIM模型进行关联，项目参与者可以快速从中检索出所需要的重要数据和信息。DENG^[5]等基于BIM技术和GIS技术搭建了建筑供应链管理平台，解决了建筑供应链中供应商选择、交付数量确定和物料分配三大常见问题，平台的建立为将来更加高效的建筑供应链管理提供了支持。叶俊伟^[6]等结合BIM技术建立了具有物料追踪、视频监控、质量检测等功能的建设项目检验批质量判定系统，该系统的建立大大地提升了建设工程质量验收的准确性。

从现有文献中不难发现，现阶段BIM技术的应用研究多集中于建筑设计的合规性自动检查以及施工过程中的现场管理等方面。而针对施工过程的质量符合性检查以及施工质量数据的集成方面研究不足。因此，本文以建筑装饰装修质量检查验收为背景，提出了将BIM技术应用于施工过程中的质量控制。

1.   建筑装修质量控制分析

质量控制是质量管理的重要组成部分，根据全过程质量管理的思想可将其分为事前控制、事中控制和事后控制三个基本环节。对于装饰装修工程来说，质量控制目标并不仅仅只是不倒、不塌、不漏，还应包括美观、经济、环保等要求。因此，事前控制阶段除了完成相关质量计划、质量管理体系等工作外，还应改变设计模式，通过客户参与设计的方式来满足不同客户的个性化需求。

在工程实践中，质量控制主要反映在两个方面：一方面是对建造过程的约束，该约束主要发生在事中控制阶段，即在施工过程中，保证按照质量要求规定的必要施工流程进行施工；另一方面是对建造结果的质量约束，该约束主要发生在事后控制阶段，即在施工质量形成后对建造结果的评价认定。

2.   装修质量信息模型构建

BIM技术强大的数据整合能力为建筑装饰装修质量控制提供了天然条件。在利用BIM技术构建建筑虚拟三维模型的过程中会赋予构件必要的信息数据，包括尺寸、规格等几何信息以及材质、功能等非几何信息，但对于建造过程中的质量数据并没有太多涉及。因此，本文提出了装修质量信息模型(Decoration Quality Information Model，D-QIM)的概念。

D-QIM具有信息集成共享、动态可视化的特点，其构建核心在于通过BIM技术将施工过程中的质量信息与模型中的构件单元建立联系，实现建筑装饰装修质量的可视化控制。它主要由质量需求信息模型、质量监控信息模型和质量验收信息模型三大基础信息模块组成，这三大信息模块与质量控制事前、事中、事后三大基本环节一一对应，构建框架如图 1所示。

图  1  质量信息模型构建框架

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2.1   质量要求信息模型

建筑施工不仅对建筑本体有质量要求，对构件、施工过程以及检验批等质量单元都有明确的质量要求^[7]。对于装饰装修的质量要求主要源于两方面，一方面是来自质量要求相关的法律法规，另一方面是来自客户的个性化需求。因此，本文提出质量需求信息模型来集成装修工程的质量需求信息，质量要求信息关联模型如图 2所示。通过BIM技术将客户要求、标准规范文件与具体构件单元建立关联是实现质量可视化管理的基础，后续施工过程中进行质量控制时可以通过信息模型直接调取需要的相关规范文件进行符合性检查。

图  2  质量要求信息关联模型

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(1) 标准质量要求

对于建筑装饰装修行业，国家、行业标准的要求是最基本的要求。近年来，新的标准不断出现在建筑领域，命名方式除了以标准命名外，还常以规范、规程、建议等名称出现，国外标准文献常以Standard(标准)、Specification(规格、规范)、Rules、Instruction(规则)、Practice(工艺)、Bulletin(公报)等命名^[8]。这些规范之间还存在着复杂的依赖关系。然而，目前处理这一复杂和不断增长的知识体系的方法仍然是人类认知和组织审查，随着标准规范数量的上涨，质量检查出错的可能性也大大增加^[9]。

因此，质量需求信息模型的构建要求在施工规划阶段将相关的质量标准进行录入，以关系型数据库构建质量标准规则库，实现对建筑装修质量要求的调取应用，为后续施工质量控制直接调取需要的相关信息文件奠定基础。

(2) 客户个性化需求

建筑装饰装修是为保护建筑物的主体结构，完善建筑物的使用功能和美化建筑物，采用装饰装修材料或饰物，对建筑物内外表面及空间进行的各种处理^[9]。因此，在设计过程中除了需要考虑装修工程的安全可靠，还需要考虑满足客户的个性化需求。我国传统住宅设计采用先进行建筑设计后进行室内设计的模式，这种流水线似的线性设计方式看起来高效快捷，实则工业化设计逻辑的缺乏使得各个产业环节彼此割裂，无法适应用户的需求。

为了满足客户个性化的需求，客户的不同需求信息在住宅设计过程就需要获得，通过室内设计前置和“客户参与”的方式来满足不同居住者的装饰装修需求，实现客户质量需求信息的可视化管理。

2.2   质量监控信息模型

建造过程是质量形成的过程，在质量形成过程中相关的质量要求必须得到满足，体现在工程实践中主要是施工工艺满足质量要求。施工工艺质量要求对施工活动具有指导作用，对施工过程中哪些活动应该进行、哪些程序应该遵守进行了约束。

传统施工质量检查通常采用人工质量符合性检查的方式，这种方式极大地依赖检查人员的专业能力，耗时且容易出错，尤其是隐蔽工程容易出现漏检的现象。因此，本文提出质量监控信息模型用于施工过程中的信息收集和质量控制。

(1) 隐蔽工程质量检查

隐蔽工程是指在施工完成后，建筑材料或构配件埋于物体之中很难或根本无法进行检查的工程，由于其具有遮盖性的特点，所以在隐蔽前必须严格遵守相关的标准规范进行检查验收。建筑装饰装修工程中包含有吊顶工程、地面工程等部分覆盖工程，所以对于龙骨的质量数量以及墙中的水电管道等隐蔽工程的验收需要在其覆盖前完成。若覆盖前未进行检查验收，则需要二次验收，这必然会消耗大量的人力物力，而且检验结果存在较大的局限性。

为了避免出现漏检误检的情况，减少建造过程中质量控制出错的可能性，在此提出清单式质量符合性检查方法，隐蔽工程质量检查流程如图 3所示。在每进行一个建造过程前提取对应范围内构件的质量控制要求，以清单方式交予管理人员形成质量要求清单，管理人员在施工过程中根据质量要求清单进行现场检查，并及时反馈现场情况形成质量检查资料。通过将建造对象的全部质量要求以清单的方式罗列出来，使得繁琐的质量规范、检查步骤化繁为简，大大改善了质量控制的效果。

图  3  隐蔽工程质量检查流程

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(2) 监控资料可视化管理

施工过程的质量监控资料不仅是施工过程监管的依据，也是施工过程的证明文件，因此，重要控制点的建造施工过程需要以文档、图片、影像等多种方式保存下来并上传到数据库，施工工艺信息的采集方法如图 4所示。如果由于质量问题的后期追溯需要对质量信息进行查看，则通过质量监控模型的资料查询，根据所选质量单元的编码信息在数据库中进行相关信息搜索即可。

图  4  工艺信息采集方法

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2.3   质量验收信息模型

与事中质量控制不同的是，事后质量控制的主要检查对象是建造成果，需要通过对检验批的检查验收来实现建造成果质量的验收。合理的检验批划分以及检查点确定在质量验收中是至关重要的，然而，在实际建设工程中，无论是前期的检验批划分还是后期的质量验收，由于相关人员的经验与工作能力的不同使得检测资料很难真实反映建筑产品的质量。因此，本文提出将建筑实体与虚拟三维模型进行关联，以BIM模型为载体进行质量合规性检查。

(1) 检查点质量验收

在检验批验收过程中关于检查点抽取数量以及具体质量要求在相关标准或专业规范中都进行了明确规定。抽取方式主要分为全数检查、固定值抽取、比例抽查三种方式，其中在固定值抽取和比例抽查过程中随机抽取是至关重要的，如果抽取方式不具备随机性，那么所抽取的样本也就不具备代表性，从而对质量检查结果的真实性造成影响。为了减少质量验收过程中误差的出现，在质量验收过程中，程序将自动调取对应构件的相关规范要求并生成检查清单，将检查内容清晰、直观地罗列出来。

检查点质量验收模型如图 5所示。用户选中需要检验的某一构件或输入构件编码后运行程序，程序会自动提取该构件所在检验批的其他构件，并根据检查点抽取方式生成检查点。同时程序会自动将检查点的相关质量规范要求以清单列表的方式呈现，检查人员只需要按照清单内容进行现场检查、量测并将相关数据进行输入即可完成检查工作。

图  5  检查点质量验收模型

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(2) 检验批质量验收

检验批中全部检查点的检查工作完成后，下一步需要对检验批中主控项目和一般项目的合格率做出判断。关于合格率相关规范做出如下要求：主控项目的质量均应合格，一般项目检验合格率应达到要求合格率，且不合格检查点的误差偏离程度不超过一定范围，该检验批方为合格。

式中，α表示主控项目合格率，β表示一般项目合格率，ε表示一般项目要求合格率，M表示实测数据，N表示要求标准值，θ表示允许误差的界限值。若图中三个判断条件都是真时检验批方为合格，反之则不合格。

2.4   D-QIM应用内涵

D-QIM以满足系统功能需求的标准BIM模型为基础，随着工程建设的进行将质量信息元素不断添加关联至模型中。其中，质量需求模型是D-QIM的基础，该阶段明确了质量需求和目标，完成了质量计划的建立，提供了质量控制需要的基础信息。质量监控模型和质量验收模型是D-QIM的核心，能够完成施工过程中信息数据的集成，是全过程质量控制的关键。因此，完成这三大基础模块的构建也就实现了D-QIM的整体功能需求。

在全过程质量控制的三阶段建立的三大基础模型并不是彼此孤立的，而是相互作用共同构成有机的整体。三大基础模型运行的本质其实就是PDCA的循环，以质量需求模型所提供的质量要求为基础和目标，质量监控模型和质量验收模型在工程建设过程中对产生的质量数据进行收集分析处理，从而实现对工程质量的不断修正，实现工程质量在每次动态循环中不断提高。

3.   装修质量信息模型实现

装修质量信息模型作为建筑装修过程中质量信息集成的载体，其自身的模型精细度要求应更加严格，而标准BIM模型作为装修质量信息模型构建的基础，所建模型应精确、完整，严格按照统一建模要求来规范。

3.1   事前控制与质量需求信息模型

建筑装修质量控制需要在质量要求的基础上进行，为使建筑装修质量控制拥有明确目标和具体要求，本文提出质量需求信息模型的构建。一方面，建立质量标准规则库，形成规则库中构建对象与质量信息模型中构件单元的映射关系；另一方面，装修设计前置，让客户参与设计，满足个性化需求。

质量标准规则库构建过程中的映射关系如图 6所示。在对规范条文进行转译分析后，运用C#编程的方法建立MySQL质量要求规则库，结构化存储装修质量要求规范条文，采用SELECT语句实现对象信息规范的查询。根据质量要求规则库中的构件对象与装修质量信息模型中的构件单元的直接对应关系，建立质量信息模型与规则库质量标准的映射关系后，可直接在装修质量信息模型中选取对应构件单元，然后遍历质量要求规则库中的约束对象，过滤相关数据实例，提取这些实例模型的质量要求信息，以表格的方式展示给管理人员。

图  6  质量信息模型与规则库的映射关系

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对于住户装修需求信息的录入，由于其个性化的特点，所以无法直接构建要求库，需要在设计过程中与客户进行交互。如图 7所示，客户选择模型构件的同时程序识别并提取质量属性，客户进行需求信息的录入后，需求信息与构件质量属性信息完成绑定，需求信息保存于数据库中。

图  7  客户参与设计流程图

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3.2   事中控制与质量监控信息模型

为减少质量控制过程中出错的可能性，提出基于质量要求标准的清单式施工质量符合性检查。如图 8所示的算法流程，以质量要求信息模型为基础提取下一施工阶段的质量要求，以此形成质量要求清单。管理人员根据清单进行施工现场质量检查，并返回检查数据，质量监控信息模型根据检查数据得到检查结果。上述质量监控信息模型应用过程中，信息输入包括质量要求和检查数据，信息输出包括质量要求清单和检查结果，二者的映射关系如下：

图  8  质量监控信息模型运行流程图

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式中，IQR为检查质量要求，ID为检查数据，IC为检查清单，IR为检查结果。

3.3   事后控制与质量验收信息模型

为使建筑装修质量验收具有一定的科学性，避免过分依靠人员经验造成质量风险。本文提出根据质量要求模型所关联的质量要求生成检查点以及对应检查点的验收质量要求清单，检查点生成算法流程如图 9所示，管理人员根据质量要求清单进行质量验收，并将验收数据返回至信息模型，模型对验收数据进行符合性对比确定验收结果，验收合格判断算法流程如图 10所示。质量验收信息模型应用过程中，信息输入包括验收质量要求和验收数据，信息输出包括验收检查点、验收清单和验收结果，信息输入和信息输出二者的映射关系如下：

图  9  检查点生成算法流程图

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图  10  检验批验收记录检查算法流程图

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式中，AQR为验收质量要求，AD为验收数据，AP生成检查点，AC为验收清单，AR为验收结果。

4.   实例应用

为了验证D-QIM的质量控制效果，本文以陕西能源绿色建筑产业园-4#宿舍楼项目为例，该项目装修采用全装修方式，包括一般抹灰工程、门窗工程、吊顶工程、轻质隔墙工程等；项目共有房间98间，包括套间宿舍、标准独立宿舍、四人间宿舍等。在此选择抹灰工程为例对其施工过程中的质量控制进行简单说明。

Autodesk Revit作为目前国内应用范围最广的BIM软件，具有非常强大和方便的建模功能，而且还提供了丰富的API(Application Programming Interface)接口，可以让不同用户根据自己的实际需求进行外部应用的开发^[11]。因此，在此选择将D-QIM内嵌于Revit平台对该项目的建筑装修质量进行控制，功能面板如图 11所示。

图  11  产业园项目PD-QIM功能面板

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在建筑装修施工开始前，一方面需要考虑客户个性化需求，住户可以选择构件录入个人需求；另一方面，需要完成建筑装修质量要求规则库的构建，管理人员可以选择构件来导出该构件的质量要求信息，也可以直接打开质量规则库进行查询，在此选择《建筑装饰装修工程质量验收标准》(GB50200-2018)为例，如图 12所示。

图  12  建筑装修工程质量验收标准

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在施工过程中，运用质量监控模型的监控清单功能，根据下一阶段要进行的工作提取对应过程的相关监控信息生成监控清单。选择相应构件后导出质量监控清单，尤其需要注意龙骨、填充物等隐蔽工程的检查验收。这些信息将以清单的方式递交给管理人员用于施工过程的监控。检查人员需要按照清单内容进行现场检查、量测并将相关数据进行及时反馈，如图 13所示。

图  13  D-QIM质量监控清单生成

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接着，在安装施工完成后运用质量验收模型随机生成检查点，自动生成检检查点并高亮显示如图 14所示。再根据具体检验项目调取质量要求生成检查点质量清单。管理人员只需以该清单为依据进行检查验收，并对相关验收内容进行及时反馈即可。如图 15所示。

图  14  自动生成检查点高亮显示

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图  15  一般抹灰验收清单

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D-QIM在建筑装修过程中所集成的质量信息关联存储于数据库内，为质量信息的管理提取创造了条件。质量信息查询如图 16所示，能够快速实现质量信息数据的查询提取。

图  16  质量信息查询

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5.   结语

本文在建筑装饰装修质量控制现状分析的基础上提出D-QIM的概念，设计了需求信息模型、监控信息模型和验收信息模型三大基础信息模型，分析了各基础信息模型的功能需求及实现算法，并利用案例验证了其可行性。通过研究发现，D-QIM的构建加强了建筑装饰装修质量控制，完善了BIM模型中的所集成信息，对于提升质量控制的准确性和效率具有重要意义，并为施工过程中的精细化管理奠定了基础。但由于施工过程中的数据是动态的，而模型中所集成的是静态数据，那么如何提高数据的录入修改效率是接下来需要思考的问题。