劉 昭 曲 徑

(建研科技股份有限公司，北京 100013)

1 引言

對工程進度進行有效地控制，使其順利達到預定目標，是業(yè)主、監(jiān)理工程師和承包單位進行項目管理的中心任務(wù)，同時也是項目實施過程中一項必不可少的重要環(huán)節(jié)。［1］

但是，由于項目進行中客觀影響因素很多，工程項目進度管理過程也人為影響因素也很多，并在不同項目中重復出現(xiàn)。究其原因，是由于傳統(tǒng)管理方法局限性造成的，為此，探索進度管理方法的先進技術(shù)創(chuàng)新顯得尤為重要。

2 傳統(tǒng)進度管理的局限性

2.1 二維圖紙

三視圖作為一種基本表現(xiàn)手法，將真實建筑的三維空間用二維的平、立、剖三視圖表達。CAD 技術(shù)的應(yīng)用，將繁重的手工工作用計算機代替，大大提高了出圖效率。

盡管如此，由于二維圖紙的表達形式與三維空間在人為理解上存在偏差，所以要看懂二維圖紙需要通過專業(yè)的學習和長時間的訓練才能讀懂。同時，隨著人們對建筑外觀審美要求逐步提高以及建筑設(shè)計行業(yè)自身的發(fā)展，異形曲面的應(yīng)用更加頻繁，SOHO、國家大劇院、鳥巢等外觀流線型、結(jié)構(gòu)復雜的建筑物越來越多。不但設(shè)計師很難準確把握圖紙表達方式，而且其他各方對圖紙的理解也很難準確。另外，二維CAD 設(shè)計可視性不強，對設(shè)計師與現(xiàn)場管理者之間的溝通形成障礙。

2.2 網(wǎng)絡(luò)計劃抽象，往往難以理解和執(zhí)行

網(wǎng)絡(luò)計劃圖是工程項目進度管理的主要工具，但也有其缺陷和局限性。首先，網(wǎng)絡(luò)計劃圖計算復雜，理解困難，只適合于專業(yè)的管理人員使用，不利于與施工企業(yè)各部門和施工現(xiàn)場各方之間溝通和交流;其次，網(wǎng)絡(luò)計劃圖表達抽象，不能直觀地展示項目的計劃進度過程，也不方便進行項目實際進度的跟蹤;最后，網(wǎng)絡(luò)計劃圖要求項目工作分解細致，邏輯關(guān)系準確，這些都與人為的管理經(jīng)驗有關(guān)，實際操作中往往會出現(xiàn)各種問題，很難與實際情況結(jié)合。

2.3 二維圖紙不方便各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)溝通

二維圖紙由于受專業(yè)知識程度的限制，使得各專業(yè)之間的工作相對獨立。無論是在設(shè)計階段還是在施工階段，都很難對工程項目進行完整性表達。各專業(yè)內(nèi)部各自為政，問題相對較少，但是各專業(yè)之間很難做到協(xié)調(diào)一致，相對問題較多，給整個項目的順利完成帶來困難。

2.4 傳統(tǒng)方法不利于規(guī)范化和精細化管理

隨著項目管理技術(shù)的不斷發(fā)展，規(guī)范化和精細化管理是形勢所趨。但是傳統(tǒng)的進度管理方法很大程度上依賴于項目管理者的經(jīng)驗，很難形成一種易于執(zhí)行的標準化和規(guī)范化的管理模式。這種經(jīng)驗化的管理方法受人為因素的影響大，而且對于大型的工程，不能做到全面細致，因此精細化也無從談起。

綜上所述，現(xiàn)有的進度管理主要存在或部分存在信息化程度低、不支持可視化、循環(huán)周期長、不利于目標優(yōu)化和協(xié)同等特點，引進新的管理技術(shù)，更新傳統(tǒng)的進度管理方法已勢在必行。［2］

3 PKPM 施工管理平臺的虛擬建造方法及應(yīng)用

3.1 4D 虛擬建造概述

PKPM 施工管理平臺是BIM 技術(shù)和施工技術(shù)相融合的成果。該平臺基于BIM 理念，將BIM 模型與施工進度計劃、工程造價、質(zhì)量安全以及施工資料等信息相融合，實現(xiàn)施工管理的信息化、智能化、集成化和可視化。其4D 虛擬建造功能是基于BIM 將設(shè)計階段所完成的3D 建筑信息模型附加時間的維度，構(gòu)成4D 模擬動畫，通過在計算機上建立模型并借助于各種可視化設(shè)備對項目進行虛擬建造的演示和管理。其主要目的是按照工程項目的施工計劃模擬現(xiàn)實的建造過程，在虛擬的環(huán)境下發(fā)現(xiàn)施工過程中可能存在的問題和風險，并采取有效的措施對問題和風險進行管控，進而優(yōu)化施工計劃。即使發(fā)生了設(shè)計變更、施工圖更改等情況，也可以快速地對進度計劃進行更新。此外，在項目評標階段，三維模型和虛擬動畫可以使評標專家形象地了解投標單位對工程施工資源的安排及主要的施工方法、總體計劃等，從而對投標單位的施工經(jīng)驗和實力做出初步評估。

3.2 4D 虛擬建造的方法

3.2.1 工程精細化管理

WBS 是Work Breakdown Structures 的縮寫，譯為工作分解結(jié)構(gòu)。在一般的項目中，由于目標和范圍可以確定，項目實施工作和管理工作也可以確定。WBS 就是通過樹型結(jié)構(gòu)分解工作，以便確定項目所有工作。WBS 是項目信息溝通的共同基礎(chǔ)，是系統(tǒng)綜合與控制的對象，是項目管理的最重要的工具。

PKPM 施工管理平臺初始化的時候，引入WBS分解概念，對大型項目進行精細化管理。根據(jù)不同項目的規(guī)模、不同企業(yè)的管理方法、不同專業(yè)的管理模式，可以自由、規(guī)范、清晰地管理，將不同的模型和進度計劃有序地整合到統(tǒng)一的平臺下，根據(jù)不同權(quán)限控制查看和修改的操作，充分體現(xiàn)了BIM 平臺的協(xié)同工作機制。

圖1 項目WBS 分解圖

3.2.2 工程項目的直觀展示

與傳統(tǒng)二維圖紙相比，BIM 平臺下的施工管理中的三維模型展示功能，更有利于項目管理者直觀的感受建筑物本身，降低了管理者對圖紙理解偏差的可能性。通過對項目的清晰認識，進一步減少溝通成本和人為誤差，在施工方案定制、進度安排、施工場地布置等方面，盡最大可能實現(xiàn)“零碰撞、零沖突、零返工”，從而大大降低施工成本，減少資源浪費與安全問題，指導真實的施工。

在BIM 平臺中，可以方便地瀏覽模型，進行多種方式的三維漫游，快速地顯示和隱藏構(gòu)件，快速定位某一構(gòu)件位置。這樣可以使項目管理人員根據(jù)不同權(quán)限，定制符合自身需要的模型顯示內(nèi)容;可以進入到建筑物內(nèi)部，對建筑進行細部檢查;可以細化到對某個建筑構(gòu)件的空間位置、三維尺寸和材質(zhì)顏色等特征進行精細化地修改，降低因為設(shè)計錯誤對施工進度造成的影響;可以將三維模型放置在虛擬的周圍環(huán)境之中，環(huán)視整個建筑所在區(qū)域，評估環(huán)境可能對項目施工進度產(chǎn)生的影響，從而制定應(yīng)對措施，優(yōu)化施工方案。

3.2.3 進度模擬

傳統(tǒng)的進度計劃編制方法雖然可以對工程項目前期階段所制定的進度計劃進行優(yōu)化，但是由于自身存在著缺陷，所以項目管理者對進度計劃的優(yōu)化只能停留在一定程度上，即優(yōu)化不充分，這就使得進度計劃中可能存在某些沒有被發(fā)現(xiàn)的問題，當這些問題在項目的施工階段表現(xiàn)出來時，項目施工就會相當被動，甚至產(chǎn)生嚴重影響。

基于PKPM 施工管理平臺的4D 虛擬建造技術(shù)的進度管理，可以在工程建設(shè)的初期、中期、后期對整個項目的進度進行全面地控制。

在工程建設(shè)初期，管理者可以通過反復的施工過程模擬，讓那些在施工階段可能出現(xiàn)的問題在模擬的環(huán)境中提前發(fā)生，逐一修改，并提前制定應(yīng)對措施，使進度計劃和施工方案最優(yōu)，再用來指導實際的項目施工，從而保證項目施工的順利完成。

在工程建設(shè)中期，管理者可以隨時根據(jù)現(xiàn)場情況填寫現(xiàn)場進度，并與計劃進度作對比，評價當前現(xiàn)場進度對整個項目的影響，快速定位關(guān)鍵工序，有針對性的調(diào)整后續(xù)計劃進度，最大可能保證整體項目的工期。

在模型中滯后工序相關(guān)構(gòu)件和提前工序相關(guān)構(gòu)件用不同顏色加以區(qū)分，是管理者可以更直觀地查看工程建設(shè)中，影響工期的具體工序和位置，對這些工序和相關(guān)構(gòu)件采取相應(yīng)的施工措施，以保證整體項目的總工期順利完成。

在工程建設(shè)后期，管理者可以收集所有進度的相關(guān)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)分類匯總，進行數(shù)據(jù)分析，為今后同類項目提供相應(yīng)的管理經(jīng)驗，提升企業(yè)行業(yè)競爭力，形成自主知識庫，規(guī)范企業(yè)管理和人才培養(yǎng)機制。

3.2.4 工程量分析

傳統(tǒng)的工程量分析是通過人工匯總、統(tǒng)計和分析，不僅工作量巨大，信息不能實時更新，而且受人為因素影響較大，造成分析數(shù)據(jù)的誤差。這就使得工程量分析數(shù)據(jù)不能被及時地運用到工程建設(shè)中，無法對項目本身起到指導作用，而且分析數(shù)據(jù)的維護成本相對較高，投入和產(chǎn)出不成比例。

基于PKPM 施工管理平臺的4D 虛擬建造技術(shù)的工程量管理，可以對工程建設(shè)中人材機的計劃用量和實際用量進行記錄、比對、分析，使管理者實時地接收現(xiàn)場材料用量變化，調(diào)整相應(yīng)物資計劃，保證資金、場地、機械和人員的合理周轉(zhuǎn)。

實時對現(xiàn)場發(fā)生的人材機用量進行錄入，是保證工程量分析的根本，在平臺中可以方便快捷地依據(jù)進度計劃，輸入相應(yīng)的人材機信息，保證信息的及時性。管理者也可通過記錄查詢到相應(yīng)的歷史記錄，真正做到施工數(shù)據(jù)的可追溯性，減少數(shù)據(jù)查詢成本，給工程結(jié)算提供數(shù)據(jù)支持。

圖4 項目進度糾偏

基于PKPM 施工管理平臺的4D 虛擬建造技術(shù)的工程量管理，可以進行計劃模型量、實際模型量和實際現(xiàn)場量的三量對比，形成相應(yīng)的對比曲線，使管理者直觀地看到材料用量的變化趨勢，有效控制現(xiàn)場材料的使用周期、利用率、周轉(zhuǎn)率、損耗率等，對于偏離標準值過多的材料，可及時調(diào)整現(xiàn)場施工工藝，維持整體項目的技術(shù)、經(jīng)濟和質(zhì)量指標的平衡。同時，可以對模型量、現(xiàn)場量(人材機)在任意時間段內(nèi)，以不同時間維度進行分類統(tǒng)計，省去了大量的重復計算工作，可以便捷地形成多形式的報表，方便管理者隨時把握現(xiàn)場人材機進場使用情況，及時調(diào)整物資計劃。

3 小結(jié)

從上述分析與工程實踐的檢驗中發(fā)現(xiàn)，基于PKPM 施工管理平臺的4D 虛擬建造技術(shù)可以從根本上解決傳統(tǒng)項目管理方法的缺陷，在工程進度管理中展示了優(yōu)越性。盡管BIM 技術(shù)在施工領(lǐng)域的應(yīng)用還處在初期階段，仍然需要積極探索與實踐，但是可以認為，基于BIM 的虛擬建造技術(shù)不僅是可行的，而且會對我國工程項目管理的發(fā)展產(chǎn)生積極的影響。

［1］徐偉，李建偉.土木工程項目管理［M］.上海:同濟大學出版社，2000:447-516.

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