楊 旭

（福州市建總投資發(fā)展有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

在當(dāng)今建筑行業(yè)中，裝配式建筑工程以其高效、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)勢，逐漸成為發(fā)展趨勢。然而，裝配式建筑工程的施工進(jìn)度管控卻是一項(xiàng)復(fù)雜且富有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。傳統(tǒng)的施工管理方法已難以滿足現(xiàn)代建筑工程的需求，因此，尋求一種更為先進(jìn)、高效的技術(shù)手段來提升施工進(jìn)度管控能力顯得尤為重要。建筑信息模型（BIM）技術(shù)作為一種新興的數(shù)字化工具，在建筑行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。該技術(shù)通過三維數(shù)字化模型，將建筑工程的物理和功能特性進(jìn)行集成管理，為項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營等階段提供了強(qiáng)大的信息支持。近年來，隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，其在裝配式建筑工程施工進(jìn)度管控中的應(yīng)用也逐漸顯現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢。

近年來，眾多學(xué)者已經(jīng)對(duì)進(jìn)度管控方面進(jìn)行研究，并已經(jīng)取得一定研究成果。如張志偉等[1]基于BIM+智慧工地平臺(tái)開展樁基施工進(jìn)度管理方法的研究。再如白宇等[2]基于BIM 技術(shù)，提出了一種施工進(jìn)度精細(xì)化管控方法，并將其運(yùn)用于實(shí)際工程之中。尹欣等[3]亦提出并建立了一種基于BIM 技術(shù)的鋼結(jié)構(gòu)施工智能管控平臺(tái)。以上三種方法均可用于施工進(jìn)度管控，在一定程度上也證明了BIM 技術(shù)適用于裝配式建筑工程施工進(jìn)度管控，可提供豐富的數(shù)據(jù)支持，幫助施工單位制定更為科學(xué)合理的施工進(jìn)度計(jì)劃，提高施工效率。雖然該技術(shù)在裝配式建筑工程施工進(jìn)度管控中的應(yīng)用具有廣闊的前景，但目前在實(shí)際應(yīng)用過程中仍面臨一些挑戰(zhàn)和問題，為此提出BIM 技術(shù)在裝配式建筑工程施工進(jìn)度管控中的應(yīng)用研究。

1 裝配式建筑工程施工進(jìn)度管控方法設(shè)計(jì)

1.1 基于BIM 搭建裝配式建筑工程施工進(jìn)度模型

BIM 技術(shù)在裝配式建筑工程施工進(jìn)度管控中的應(yīng)用過程可以分為工程施工進(jìn)度模型搭建、施工進(jìn)度偏差分析以及施工進(jìn)度優(yōu)化三部分，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)工程施工進(jìn)度的管控，其架構(gòu)圖如圖1 所示。

圖1 基于BIM 技術(shù)的進(jìn)度管控架構(gòu)圖

為了借助BIM 技術(shù)對(duì)工程施工進(jìn)度進(jìn)行管控，首先選取BIM 軟件搭建工程進(jìn)度模型，收集裝配式建筑工程總進(jìn)度計(jì)劃編制以及被分解完成的二級(jí)進(jìn)度計(jì)劃信息，同時(shí)還需要收集建筑工程其他相關(guān)信息，包括建筑面積、高度、結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，將建筑的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到BIM 軟件中，建立建筑3D 模型。在使用BIM 軟件建立裝配式建筑工程3D 模型前，對(duì)裝配式建筑工程中各個(gè)階段的問題進(jìn)行詳細(xì)的檢查，以便能及時(shí)地找到問題并進(jìn)行改進(jìn)。

將收集的進(jìn)度信息導(dǎo)入到BIM 軟件中，利用BIM 軟件中Project 對(duì)工程各個(gè)施工項(xiàng)目進(jìn)度任務(wù)錄入，不需要考慮施工的次序，直接添加施工項(xiàng)目進(jìn)度任務(wù)，創(chuàng)建完所有的施工進(jìn)度任務(wù)后，對(duì)其順序進(jìn)行重新統(tǒng)一調(diào)整[4]。而工程的裝配式構(gòu)件安裝施工項(xiàng)目進(jìn)度任務(wù)要按次序輸入，在對(duì)前期的工程資料進(jìn)行總結(jié)與分析之后，對(duì)施工工序進(jìn)行有秩序的安排，并根據(jù)施工次序?qū)χ饕ば蚝痛我ば蜻M(jìn)行排序添加，以此在BIM 軟件中生成了建筑工程施工進(jìn)度數(shù)據(jù)，并創(chuàng)建一個(gè)有序的施工列表，用于模擬施工進(jìn)度計(jì)劃[5]。將施工進(jìn)度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成DWF/DWFX文件，利用BIM 軟件中Naciswork 將文件集成到之前構(gòu)建的建筑3D 模型中，構(gòu)建了工程進(jìn)度BIM 模型，該模型將建筑三維立體空間與進(jìn)度時(shí)間融合[6]。在此基礎(chǔ)上，在BIM 模型上添加進(jìn)度影響因素，考慮到裝配式建筑施工進(jìn)度主要受到天氣條件、施工機(jī)械維修、施工物資供應(yīng)以及施工勘察設(shè)計(jì)影響，因此在BIM 模型中建立進(jìn)度影響因素集，用公式表示為：

式中，K表示建筑施工進(jìn)度影響因素集；C表示施工天氣條件；L表示施工物資供應(yīng)及時(shí)率；M表示施工機(jī)械維修率；E表示施工勘查設(shè)計(jì)準(zhǔn)確率[7]。以此形成一個(gè)系統(tǒng)的進(jìn)度信息模型，該模型采用正序模擬和逆序模擬方式，以月份、星期和天數(shù)為時(shí)間單位模擬建筑工程施工進(jìn)度，為后續(xù)進(jìn)度偏差分析奠定基礎(chǔ)。

1.2 施工進(jìn)度偏差量化

在建立的建筑工程進(jìn)度BIM 模型基礎(chǔ)上，通過模擬施工進(jìn)度，分析各個(gè)因素對(duì)建筑工程施工進(jìn)度的影響，評(píng)估建筑進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)，量化出建筑工程施工進(jìn)度偏差。建筑工程進(jìn)度BIM 模型對(duì)施工進(jìn)度的模擬分為計(jì)劃、執(zhí)行、檢查以及處理四個(gè)環(huán)節(jié)，具體如圖2 所示。

圖2 裝配式建筑工程施工進(jìn)度BIM 模擬示意圖

如圖2 所示，在施工進(jìn)度BIM 模型中對(duì)每個(gè)項(xiàng)目施工計(jì)劃（Plan）進(jìn)行模擬執(zhí)行（Do），采用賦權(quán)法對(duì)施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行檢查（Check），其用公式表示為：

式中，εi表示裝配式建筑工程第i個(gè)施工項(xiàng)目進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；j表示施工進(jìn)度BIM 模型中設(shè)置的影響因素?cái)?shù)量；ij?表示第i個(gè)施工項(xiàng)目第j個(gè)影響因素權(quán)重系數(shù)；Kij表示第j個(gè)影響因素值（天氣條件為惡劣天氣數(shù)量）[8]。在施工進(jìn)度BIM 模型中設(shè)置一個(gè)閾值，通常情況下該閾值取值為0.35，當(dāng)超出閾值則表示當(dāng)前執(zhí)行的施工進(jìn)度計(jì)劃存在較大的風(fēng)險(xiǎn)，需要對(duì)其進(jìn)行處理（Action）[9]。建筑工程施工進(jìn)度計(jì)劃處理的依據(jù)為進(jìn)度偏差，因此在進(jìn)度模型處理（Action）環(huán)節(jié)中對(duì)進(jìn)度偏差進(jìn)行量化。依據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃模擬時(shí)，需要對(duì)施工工期延長率、施工等待時(shí)差以及施工開始工期增加率進(jìn)行計(jì)算，其中施工工期延長率計(jì)算公式為：

式中，H表示建筑工程第i個(gè)項(xiàng)目施工工期延長率；Wi表示第i個(gè)項(xiàng)目原計(jì)劃施工工期天數(shù)。每個(gè)施工項(xiàng)目完成后需要等施工設(shè)備、材料、勘查等準(zhǔn)備工作完成后再進(jìn)行下一步項(xiàng)目施工，因此根據(jù)兩個(gè)項(xiàng)目搭接關(guān)系系數(shù)計(jì)算出施工等待時(shí)差：

式中，T表示建筑工程第i個(gè)項(xiàng)目施工等待時(shí)差；γ表示兩個(gè)項(xiàng)目搭接關(guān)系系數(shù)；F表示原進(jìn)度計(jì)劃中第i個(gè)項(xiàng)目施工等待時(shí)差。對(duì)于施工開始工期增加率可以根據(jù)原計(jì)劃施工開始工期和BIM 模擬施工開始工期計(jì)算，其計(jì)算公式為：

式中，N表示建筑工程第i個(gè)項(xiàng)目施工開始工期增加率；ν0表示BIM 模擬施工開始工期[10]。根據(jù)以上計(jì)算得到的數(shù)據(jù)，計(jì)算出裝配式建筑工程第i個(gè)項(xiàng)目施工進(jìn)度偏差，計(jì)算公式為：

式中，α表示裝配式建筑工程第i個(gè)項(xiàng)目施工進(jìn)度偏差；ρ表示第i個(gè)項(xiàng)目計(jì)劃施工進(jìn)度時(shí)長，以此完成對(duì)建筑工程施工進(jìn)度偏差的量化。

1.3 施工進(jìn)度管控

根據(jù)量化到的建筑工程施工進(jìn)度偏差，對(duì)建筑工程施工進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，在裝配式建筑工程施工進(jìn)度BIM 模型中設(shè)定施工工期延長率、施工等待時(shí)差以及施工開始工期增加率均為零，將其代入到公式（3）（4）（5）中，求出不延長施工工期、不增加施工開始工期以及沒有施工等待時(shí)差情況下，第i個(gè)項(xiàng)目施工工期天數(shù)、施工開始工期以及兩個(gè)項(xiàng)目搭接時(shí)長等進(jìn)度參數(shù)[11]。通過在BIM 模型中設(shè)計(jì)施工進(jìn)度計(jì)劃調(diào)整規(guī)則，對(duì)進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)施工進(jìn)度管控需求，此次設(shè)計(jì)四個(gè)調(diào)整規(guī)則：

規(guī)則1：最大限度地降低天氣風(fēng)險(xiǎn)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)施工過程中的不良天氣情況進(jìn)行精細(xì)辨識(shí)與預(yù)報(bào)，根據(jù)不利的氣象條件，制定出相應(yīng)的對(duì)策，并對(duì)具體的施工計(jì)劃與方案進(jìn)行優(yōu)化。

規(guī)則2：調(diào)整材料供給計(jì)劃。根據(jù)裝配式建筑工程施工需求，對(duì)工程施工所需材料進(jìn)行重新整理，儲(chǔ)備足夠的施工材料，合理地設(shè)計(jì)出物流計(jì)劃，提前將施工材料運(yùn)到工地，并對(duì)其進(jìn)行有效管理。

規(guī)則3：調(diào)整建筑工程施工機(jī)械設(shè)備管理計(jì)劃。對(duì)工程建設(shè)中需要的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行重新核算，對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行定期維護(hù)和檢查，以保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

規(guī)則4：調(diào)整工程勘查設(shè)計(jì)，采用科學(xué)合理的方法和技術(shù)，對(duì)建筑工程施工現(xiàn)場進(jìn)行綜合勘探，及時(shí)調(diào)整勘查設(shè)計(jì)方案，降低勘查設(shè)計(jì)不合理引起的進(jìn)度設(shè)計(jì)變更的可能性，為建筑工程施工提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

綜上，根據(jù)BIM 模型中識(shí)別到的風(fēng)險(xiǎn)比較高的進(jìn)度影響因素，選擇相應(yīng)的規(guī)則，以此降低進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程進(jìn)度計(jì)劃的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)裝配式建筑工程施工進(jìn)度管控。

2 實(shí)驗(yàn)論證

2.1 工程案例概況

以某商業(yè)綜合體項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目工程類型為商業(yè)建筑，使用裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，是典型的裝配式建筑工程，工程占地面積為11 523.14m2，建筑面積為11 267.84m2，工程由1棟主樓和2 棟副樓組成，建筑高度分別為56、34m，建筑樓層分別為10 和8 層，建筑整體使用年限均為50 年，耐火等級(jí)為一級(jí)。該工程合同設(shè)計(jì)工期為510d。以此為基礎(chǔ)，開展后續(xù)研究。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

利用本文設(shè)計(jì)方法對(duì)該裝配式建筑工程施工進(jìn)度管控，為了保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有一定的說明性，將本文方法與文獻(xiàn)[1]方法、文獻(xiàn)[2]方法對(duì)比分析。該工程施工項(xiàng)目共8 個(gè)，表1 統(tǒng)計(jì)了8 個(gè)施工項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度對(duì)比數(shù)據(jù)，通過對(duì)比實(shí)際施工進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度，分析三種方法應(yīng)用下施工進(jìn)度提前與延誤情況。為了進(jìn)一步檢驗(yàn)方法的適用性，對(duì)建筑工程成本降低率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。施工進(jìn)度管控的主要目的是降低施工成本，提高工程經(jīng)濟(jì)效益，而成本降低率可以反映出施工進(jìn)度管控的經(jīng)濟(jì)性能，成本降低率計(jì)算公式為：

表1 工程計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際施工進(jìn)度對(duì)比（單位：d）

式中，YRK表示建筑工程施工成本降低率；YH表示實(shí)際施工成本；YH0表示施工成本預(yù)算值。三種方法應(yīng)用下工程施工成本降低率結(jié)果如表2 所示。

表2 裝配式建筑工程成本降低率

對(duì)比表1 中數(shù)據(jù)可以看出，在設(shè)計(jì)方法應(yīng)用下該裝配式建筑工程施工進(jìn)度比計(jì)劃進(jìn)度提前了37d，每個(gè)項(xiàng)目施工進(jìn)度都在計(jì)劃進(jìn)度內(nèi)完成，而文獻(xiàn)[1]方法施工進(jìn)度僅比計(jì)劃進(jìn)度提前3d，而且項(xiàng)目2、3、8 出現(xiàn)了施工進(jìn)度延誤情況，文獻(xiàn)[2]方法施工進(jìn)度僅比計(jì)劃進(jìn)度提前9d，部分項(xiàng)目也出現(xiàn)了施工進(jìn)度延誤情況，因此在工期縮短情況來看，本文設(shè)計(jì)方法優(yōu)勢更大一些。對(duì)比表2 中數(shù)據(jù)可以看出，該裝配式建筑工程施工成本降低率綜合值為14.15%，文獻(xiàn)[1]方法、文獻(xiàn)[2]方法分別為1.46%、1.75%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于本文方法，因此從經(jīng)濟(jì)性方面本文設(shè)計(jì)方法也具有良好的優(yōu)勢。通過以上對(duì)比和分析證明了，本文方法更適用于裝配式建筑工程施工進(jìn)度管控。

3 結(jié)論

本文詳細(xì)探討了BIM 技術(shù)在裝配式建筑工程施工進(jìn)度管控中的優(yōu)勢和作用，分析了其在施工進(jìn)度計(jì)劃制定、施工過程監(jiān)控和施工進(jìn)度優(yōu)化等方面的具體應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：

（1）應(yīng)用所提方法進(jìn)行施工進(jìn)度管控，施工進(jìn)度比計(jì)劃進(jìn)度提前了37d，優(yōu)于對(duì)比方法，管控效果較好。

（2）應(yīng)用所提方法進(jìn)行施工進(jìn)度管控，該裝配式建筑工程施工成本降低率綜合值為14.15%，管控效果優(yōu)于對(duì)比方法。