■ 孫中梁 馬海賢 胡偉

基于BIM可視化技術的施工進度管理

■ 孫中梁 馬海賢 胡偉

施工進度作為項目管理中一項至關重要的內(nèi)容，直接關系到項目的形象和經(jīng)濟效益，具有舉足輕重的地位。在傳統(tǒng)的項目進度管理中，諸多問題難以解決，隨著BIM技術的出現(xiàn)并不斷發(fā)展成熟，利用其可視化的特點可以大大提高項目管理水平，減少資源浪費，達到良好的經(jīng)濟與社會效益。將BIM可視化技術引入項目進度管理，有助于提高進度管理效率。以進度管理為研究對象，從建筑施工的角度入手，重點研究BIM技術在工程項目施工階段中的進度管理應用問題。首先，對施工行業(yè)進度管理存在的問題和BIM技術的優(yōu)點進行剖析； 其次，對基于達索系統(tǒng)的BIM技術應用于施工項目案例進行分析，闡述BIM可視化技術的優(yōu)點；最后，分析施工行業(yè)BIM技術推行工作的問題及對未來的展望。

施工進度管理；BIM；可視化

1 施工進度管理現(xiàn)狀

近年來，隨著施工規(guī)模不斷擴大、施工履約壓力不斷增大，企業(yè)雖然制定了一系列進度管理制度、管理辦法、管理流程，取得了一定的成效，但現(xiàn)有項目施工進度管理模式仍以調(diào)度人員逐級上報、逐級統(tǒng)計的傳統(tǒng)模式為主，信息上報周期長、效率低、統(tǒng)計工作量大，進度計劃的糾偏、動態(tài)調(diào)控手段不夠高效靈活，進度管理分析、考核及評價等工作方式跟不上企業(yè)發(fā)展及生產(chǎn)管理需要，缺乏高效的信息化手段。而隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，市場競爭越發(fā)激烈，如何通過企業(yè)管理體制的變革，做好進度管理的后臺管控，達到為企業(yè)創(chuàng)效增收的目的，是企業(yè)管理者需要面臨的挑戰(zhàn)。

1.1 管理不到位

項目部作為施工進度管理的執(zhí)行層，其自身管理水平是制約進度管理的主要因素。施工現(xiàn)場環(huán)境變化、勞動力配置狀況和資源調(diào)配等都會對施工進度產(chǎn)生影響，對這些問題如果沒有采取積極有效的管理措施，最終可能因為一個因素偏差產(chǎn)生“共振效應”，從而導致整個項目施工進度滯后。

傳統(tǒng)的施工過程管理，不同工序之間主要依靠人與人的溝通進行銜接，信息傳遞的及時性和準確性難以保證，且責任界定不明確，不利于工程進度的快速推進。

1.2 進度、成本和質(zhì)量難以權(quán)衡

從理論上講，加快進度就要增加成本，因為采取趕工措施要產(chǎn)生一定的費用，同時人和機械的高強度作業(yè)改變了施工條件，可能還會影響質(zhì)量。然而在實際的施工過程中，經(jīng)常遇到要么重質(zhì)量、要么抓成本、要么趕進度，沒有把三者綜合考慮［1］。對于一個企業(yè)來講，施工生產(chǎn)的目標是質(zhì)量好、進度快、成本低，三者之間既是相互關聯(lián)、相互制約的，又是統(tǒng)一而不可分割的。3項中缺少任何一項都無法完整地反映施工生產(chǎn)的目標，盡管在施工生產(chǎn)每個階段的側(cè)重點不同，但決不能偏側(cè)。

1.3 計劃與實際脫節(jié)

項目部對施工計劃都很重視，但會出現(xiàn)計劃進度與實際工作脫節(jié)的現(xiàn)象，甚至失去了進度計劃的指導作用。出現(xiàn)這種現(xiàn)象，可能是進度計劃管理水平問題，不能如實反映現(xiàn)場施工狀況；也可能認識上有誤區(qū)，導致計劃的施工順序與實際有一定差別，在具體的施工組織以及作業(yè)數(shù)據(jù)的反饋上沒有動態(tài)管理。

2 BIM可視化技術及其優(yōu)勢

2.1 國內(nèi)外BIM技術研究現(xiàn)狀

國外關于BIM技術在工程項目進度管理中的研究始于20世紀90年代初，多是基于CAD平臺進行系統(tǒng)研發(fā)，然而基于CAD平臺的研發(fā)過程復雜，4D功能比較單一，相關三維模型不能實現(xiàn)項目全過程的信息承載、協(xié)同和傳遞。目前，國外通過第三方軟件（例如REVIT、CATIA）的開發(fā)，實現(xiàn)了BlM可視化技術在整個建筑生命周期信息的協(xié)同。

國內(nèi)關于BIM技術在工程項目進度管理中的研究主要集中在清華大學研究組，從1991年開始，該團隊一直致力于建筑施工進度與場地布置三維可視化模擬和動態(tài)管理方面的研究。2006年，我國第一個具有自主知識產(chǎn)權(quán)的4D施工管理系統(tǒng)誕生，不僅涵蓋了國外同類系統(tǒng)的主要功能，而且擴展了管理功能和應用范圍。2015年，中鐵四局集團和清華大學精誠合作，在既有的4D施工管理系統(tǒng)上開發(fā)了濟南黃河公鐵兩用橋工程施工安全監(jiān)測與4D動態(tài)管理系統(tǒng)，進一步深化了BIM技術在施工生產(chǎn)中的應用，取得了業(yè)界的一致認可。

2.2 BIM可視化技術

BIM可視化技術不同于傳統(tǒng)2D技術，可以通過可視化功能把工程從規(guī)劃到建成交付的整個過程提前模擬一遍，從中發(fā)現(xiàn)整個生產(chǎn)周期中的問題，提早排除或者合理安排解決方案，將整個過程中有可能出現(xiàn)的問題提早規(guī)劃，減少因為考慮不周導致的質(zhì)量進度問題出現(xiàn)的頻次。施工前的準備與計劃對整個工程影響甚巨，而BIM可視化技術的理念正是與該精神一致。

BIM可視化技術基于某些軟件（CATIA、REVIT等）將原來的二維圖紙轉(zhuǎn)換為三維模型，并在模型上賦予其在整個建筑生產(chǎn)生命周期中的各種信息。通過施工過程中每個階段不同的信息模擬反饋并指導各階段的施工，對比確定每個工序的最優(yōu)方案。

2.3 BIM可視化技術的優(yōu)勢

（1）提前發(fā)現(xiàn)設計中的矛盾與盲點，可于施工前提出澄清，降低施工錯誤，以提升施工質(zhì)量，降低施工成本，加快施工進度。

（2）由于施工團隊涵蓋不同專業(yè)的技術人員和專家，一直以來，施工者只能通過設計圖表進行溝通與討論。BIM可視化技術可通過平臺協(xié)作方便施工團隊的溝通和協(xié)調(diào)，減少了團隊整體的溝通時間，大大提高了討論效率，從而為后續(xù)技術準備等工作提供了充裕的時間。

（3）BIM可視化技術的特性是突破了傳統(tǒng)2D設計圖的限制，提高施工圖檢查效率與精確度。此外，BIM可視化技術的碰撞檢查等功能，輔助施工者更準確地找到碰撞部位，確定最優(yōu)的施工方案。

（4）BIM可視化技術能提供4D施工模擬，于施工前模擬施工工序，提前發(fā)現(xiàn)施工過程中的問題，避免施工過程中出現(xiàn)錯誤導致的停工，有效節(jié)省時間人力成本。

（5）BIM可視化的系統(tǒng)協(xié)作平臺，進度計劃管理者可依托平臺，依據(jù)BIM模型的相關數(shù)據(jù)，編制工程進度表，分析、調(diào)整以確定最佳的進度規(guī)劃。

（6）BIM可視化技術的平臺可歸檔和抓取各種數(shù)據(jù)，達到大數(shù)據(jù)的共享與儲存。

3 BIM可視化技術在施工進度管理中的應用

京沈客專遼寧段5標位于遼寧省朝陽市境內(nèi)，管段全長45 km。2014年9月，中國鐵路總公司選擇本標段6.5 km（含路基、橋梁、隧道和預制梁場）作為BIM技術研究應用試驗段。依托京沈客專龍城區(qū)制梁場開展了基于BIM技術的可視化管理系統(tǒng)研究，本系統(tǒng)主要包含進度、質(zhì)量、成本管理3大模塊，其中進度管理為當前系統(tǒng)研發(fā)的核心，并已初見成效，實現(xiàn)了箱梁從預制到架設的可視化管理。通過集有信息的三維模型在各工序的無縫傳遞，減少了人為因素造成的差錯，大大提高了項目進度管理的效率和質(zhì)量［2］。

3.1 審圖核量，盡在掌握

通常在項目開工前，會組織工程技術人員審核圖紙、核算工程量。由于鐵路施工工期緊、節(jié)奏快，技術人員用在審圖核量方面的時間很少，很難及時發(fā)現(xiàn)設計圖紙和工程數(shù)量方面的出入，當后續(xù)施工過程出現(xiàn)紕漏時，就會打亂項目原先制定的施工計劃，影響施工進度的合理推進。同時由于施工計劃調(diào)整頻繁，導致物資供應難度加大，若庫存過于富余，占用場地周期加長；庫存過于緊縮，則易造成斷供停工現(xiàn)象。在管理平臺端，資源配置計劃與工程進度實時關聯(lián)，庫存不足能夠自動預警，方便業(yè)務部門及時調(diào)整采購計劃，避免了極端現(xiàn)象的出現(xiàn)，有力地保證了施工生產(chǎn)的順利進行。工程數(shù)量界面見圖1。

3.2 虛擬建造，預知未來

目前，大多數(shù)施工過程是二維圖紙指導施工作業(yè)，很難發(fā)現(xiàn)設計中出現(xiàn)的差、錯、漏、碰，同時技術交底采用紙質(zhì)版文字稿，不能直觀闡述過程中的施工細節(jié)和注意事項，容易造成理解上的偏差。

圖1 工程數(shù)量界面

基于CATIA建立的參數(shù)化箱梁模型，可以提前檢查出設計圖紙中的預埋件、鋼筋、預留孔洞等構(gòu)件之間的碰撞及干涉問題，在實際施工中直接對該部位的部件進行適當調(diào)整，有效地縮短了各工序的作業(yè)時間，使施工任務能夠按計劃進行。

通過3DVia Composer制作的后張法簡支箱梁工序作業(yè)指導書，涵蓋工序的每一個細節(jié)，從理論計算、施工準備、設備檢定、施工工藝到數(shù)據(jù)處理等整個過程進行可視化表達。通過BIM技術結(jié)合施工作業(yè)指導書、施工模擬和現(xiàn)場標準視頻進行BIM可視化交底，可大大減少誤讀，避免質(zhì)量問題、安全問題，減少返工和整改，一定程度上保證了進度計劃的正常實施［3］。碰撞檢查截圖見圖2。

圖2 碰撞檢查截圖

3.3 信息傳遞，一“碼”當先

在可視化信息管理系統(tǒng)中，現(xiàn)場管理人員通過手機掃描當前構(gòu)件的二維碼，向平臺提交完成或開始的指令，系統(tǒng)接收后，會根據(jù)預先設置的角色分配自動推送下階段任務至相關責任人，實現(xiàn)了施工任務的快速流轉(zhuǎn)，保證了工序之間的順暢銜接，減少了因人為溝通造成的工序滯后，縮短了整個產(chǎn)品生產(chǎn)過程的持續(xù)時間。手機APP推送截圖見圖3。

圖3 手機APP推送截圖

3.4 場地漫游，身臨其境

進度信息通過手機APP實時回傳，保證了虛擬模型和現(xiàn)場進度完全一致。在三維場地中漫游，可以看到整個場區(qū)內(nèi)的箱梁存放位置及狀態(tài)，點擊任意箱梁模型，可以查看當前箱梁的工序進度。與傳統(tǒng)的報表式調(diào)度管理相比，基于BIM可視化技術的進度管理更加直觀、形象，真正達到了“所見即所得”的效果。整體實時進度場景見圖4。

圖4 整體實時進度場景

3.5 對比分析，有理有據(jù)

在整體進度管理中，依托BIM模型，系統(tǒng)可以按照年、季、月顯示施工生產(chǎn)總計劃，也可以根據(jù)需要查詢到各工序的詳細生產(chǎn)計劃。通過對比分析，可以生成單片梁計劃與實際的對比差異圖，直觀形象，易于分析。當生產(chǎn)工序滯后時，管理者還能夠通過數(shù)據(jù)分析，得出影響施工進度的關鍵因素，及時調(diào)整資源配置、優(yōu)化施工組織。施工進度影響因素分析見圖5。

圖5 施工進度影響因素分析

4 施工行業(yè)BIM技術推行的問題和愿景

業(yè)內(nèi)人士對BIM的了解處于較初級階段，使用者呈現(xiàn)不均衡狀態(tài)，一些設計單位逐步開始接受BIM理念，但應用仍不廣泛，更多情況是對使用BIM未來的前景仍持觀望態(tài)度。對于目前BIM技術推廣應用方面存在的問題，從以下幾個方面進行簡要分析：

（1）業(yè)主對BIM技術缺乏認識。業(yè)主是推動施工行業(yè)進步的主要動力，也是BIM技術的應用受益最大的一方。而由于BIM技術在我國還未得到廣泛應用和推廣，很多業(yè)主單位對BIM技術缺乏認識，不能給予有效地政策引導和資金支持，一定程度上影響到BIM技術的推廣應用。

（2）軟件制約。一方面大型軟件受國外控制，缺少應有的主動權(quán)，過分依賴國外軟件也會給數(shù)據(jù)安全帶來較大隱患；另一方面國內(nèi)軟件林立、系統(tǒng)較多，互聯(lián)互通整合難度大，嚴重阻礙了BIM技術的推廣應用。

（3）人員素質(zhì)有待加強。施工單位資質(zhì)不一以及整體認識不均衡，造成整個施工行業(yè)的下游推行難度大，加之BIM技術對人才綜合要求相對較高，而國內(nèi)掌握BIM技術的高精尖人才大多集中在大型國有或者外企單位，增加了推廣的難度。

（4）政策標準亟需完善。政策導向是技術進步的重要手段，目前各方政策對BIM技術已給予了大力支持，但與國外相比，仍顯得較為粗放，缺乏有效地指導性政策。另外，由于我國在BIM技術應用方面整體起步較晚，基礎標準尚不完善，一定程度上限制了BIM技術的應用范圍［4］。

大數(shù)據(jù)時代的到來，對建筑業(yè)來說是一次具有里程碑意義的革命，BIM技術的推廣和應用勢在必行，BIM技術的應用將從整個建筑行業(yè)的上游設計單位開始逐漸延伸到業(yè)主、監(jiān)理、施工和運維等單位。盡管BIM技術目前在國內(nèi)還處在起步階段，但是其理念已經(jīng)得到廣泛認可，正以燎原之勢推廣開來。

5 結(jié)束語

通過對施工進度管理現(xiàn)狀進行深入細致的調(diào)研和探索，結(jié)合BIM可視化技術研發(fā)的進度管理信息化工具，提高了進度信息傳遞的及時性、準確性及全面性，提高了進度計劃動態(tài)調(diào)控的靈活性、可操作性，強化了進度管理考核、評價的科學性、權(quán)威性，從而系統(tǒng)地提高了進度管理的效率，實現(xiàn)了進度管理工作標準化、精細化、科學化的目標。

［1］ 孟慶菊，盛朋. 建筑施工進度管理與控制研究［J］. 現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2011，23（19）：279-280.

［2］ 劉延宏. EBS在鐵路工程建設管理中的應用探討［J］. 中國鐵路，2015（7）：62-65.

［3］ 劉延宏. BIM技術在鐵路橋梁建設中的應用［J］. 鐵路技術創(chuàng)新，2015（3）：47-50.

［4］ 陳花軍. BIM在我國建筑行業(yè)的應用現(xiàn)狀及發(fā)展對策研究［J］. 黑龍江科技信息，2013（23）：278-279.

孫中梁：中國中鐵四局集團第四工程有限公司，助理工程師，安徽 合肥，230000
馬海賢：中國中鐵四局集團第四工程有限公司，高級工程師，安徽 合肥，230000
胡 偉：中國中鐵四局集團第四工程有限公司，工程師，安徽 合肥，230000

責任編輯 盧敏

U212；TP391

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1672-061X（2016）03-0027-04