■ 孫中梁 馬海賢 胡偉

基于BIM可視化技術(shù)的施工進(jìn)度管理

■ 孫中梁 馬海賢 胡偉

施工進(jìn)度作為項(xiàng)目管理中一項(xiàng)至關(guān)重要的內(nèi)容，直接關(guān)系到項(xiàng)目的形象和經(jīng)濟(jì)效益，具有舉足輕重的地位。在傳統(tǒng)的項(xiàng)目進(jìn)度管理中，諸多問題難以解決，隨著BIM技術(shù)的出現(xiàn)并不斷發(fā)展成熟，利用其可視化的特點(diǎn)可以大大提高項(xiàng)目管理水平，減少資源浪費(fèi)，達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。將BIM可視化技術(shù)引入項(xiàng)目進(jìn)度管理，有助于提高進(jìn)度管理效率。以進(jìn)度管理為研究對(duì)象，從建筑施工的角度入手，重點(diǎn)研究BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目施工階段中的進(jìn)度管理應(yīng)用問題。首先，對(duì)施工行業(yè)進(jìn)度管理存在的問題和BIM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行剖析； 其次，對(duì)基于達(dá)索系統(tǒng)的BIM技術(shù)應(yīng)用于施工項(xiàng)目案例進(jìn)行分析，闡述BIM可視化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)；最后，分析施工行業(yè)BIM技術(shù)推行工作的問題及對(duì)未來(lái)的展望。

施工進(jìn)度管理；BIM；可視化

1 施工進(jìn)度管理現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著施工規(guī)模不斷擴(kuò)大、施工履約壓力不斷增大，企業(yè)雖然制定了一系列進(jìn)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(xiàng)目施工進(jìn)度管理模式仍以調(diào)度人員逐級(jí)上報(bào)、逐級(jí)統(tǒng)計(jì)的傳統(tǒng)模式為主，信息上報(bào)周期長(zhǎng)、效率低、統(tǒng)計(jì)工作量大，進(jìn)度計(jì)劃的糾偏、動(dòng)態(tài)調(diào)控手段不夠高效靈活，進(jìn)度管理分析、考核及評(píng)價(jià)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越發(fā)激烈，如何通過(guò)企業(yè)管理體制的變革，做好進(jìn)度管理的后臺(tái)管控，達(dá)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(xiàng)目部作為施工進(jìn)度管理的執(zhí)行層，其自身管理水平是制約進(jìn)度管理的主要因素。施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境變化、勞動(dòng)力配置狀況和資源調(diào)配等都會(huì)對(duì)施工進(jìn)度產(chǎn)生影響，對(duì)這些問題如果沒有采取積極有效的管理措施，最終可能因?yàn)橐粋€(gè)因素偏差產(chǎn)生“共振效應(yīng)”，從而導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目施工進(jìn)度滯后。

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

1.2 進(jìn)度、成本和質(zhì)量難以權(quán)衡

從理論上講，加快進(jìn)度就要增加成本，因?yàn)椴扇≮s工措施要產(chǎn)生一定的費(fèi)用，同時(shí)人和機(jī)械的高強(qiáng)度作業(yè)改變了施工條件，可能還會(huì)影響質(zhì)量。然而在實(shí)際的施工過(guò)程中，經(jīng)常遇到要么重質(zhì)量、要么抓成本、要么趕進(jìn)度，沒有把三者綜合考慮［1］。對(duì)于一個(gè)企業(yè)來(lái)講，施工生產(chǎn)的目標(biāo)是質(zhì)量好、進(jìn)度快、成本低，三者之間既是相互關(guān)聯(lián)、相互制約的，又是統(tǒng)一而不可分割的。3項(xiàng)中缺少任何一項(xiàng)都無(wú)法完整地反映施工生產(chǎn)的目標(biāo)，盡管在施工生產(chǎn)每個(gè)階段的側(cè)重點(diǎn)不同，但決不能偏側(cè)。

1.3 計(jì)劃與實(shí)際脫節(jié)

項(xiàng)目部對(duì)施工計(jì)劃都很重視，但會(huì)出現(xiàn)計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際工作脫節(jié)的現(xiàn)象，甚至失去了進(jìn)度計(jì)劃的指導(dǎo)作用。出現(xiàn)這種現(xiàn)象，可能是進(jìn)度計(jì)劃管理水平問題，不能如實(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)施工狀況；也可能認(rèn)識(shí)上有誤區(qū)，導(dǎo)致計(jì)劃的施工順序與實(shí)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(dòng)態(tài)管理。

2 BIM可視化技術(shù)及其優(yōu)勢(shì)

2.1 國(guó)內(nèi)外BIM技術(shù)研究現(xiàn)狀

國(guó)外關(guān)于BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目進(jìn)度管理中的研究始于20世紀(jì)90年代初，多是基于CAD平臺(tái)進(jìn)行系統(tǒng)研發(fā)，然而基于CAD平臺(tái)的研發(fā)過(guò)程復(fù)雜，4D功能比較單一，相關(guān)三維模型不能實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全過(guò)程的信息承載、協(xié)同和傳遞。目前，國(guó)外通過(guò)第三方軟件（例如REVIT、CATIA）的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了BlM可視化技術(shù)在整個(gè)建筑生命周期信息的協(xié)同。

國(guó)內(nèi)關(guān)于BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目進(jìn)度管理中的研究主要集中在清華大學(xué)研究組，從1991年開始，該團(tuán)隊(duì)一直致力于建筑施工進(jìn)度與場(chǎng)地布置三維可視化模擬和動(dòng)態(tài)管理方面的研究。2006年，我國(guó)第一個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的4D施工管理系統(tǒng)誕生，不僅涵蓋了國(guó)外同類系統(tǒng)的主要功能，而且擴(kuò)展了管理功能和應(yīng)用范圍。2015年，中鐵四局集團(tuán)和清華大學(xué)精誠(chéng)合作，在既有的4D施工管理系統(tǒng)上開發(fā)了濟(jì)南黃河公鐵兩用橋工程施工安全監(jiān)測(cè)與4D動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)，進(jìn)一步深化了BIM技術(shù)在施工生產(chǎn)中的應(yīng)用，取得了業(yè)界的一致認(rèn)可。

2.2 BIM可視化技術(shù)

BIM可視化技術(shù)不同于傳統(tǒng)2D技術(shù)，可以通過(guò)可視化功能把工程從規(guī)劃到建成交付的整個(gè)過(guò)程提前模擬一遍，從中發(fā)現(xiàn)整個(gè)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(gè)過(guò)程中有可能出現(xiàn)的問題提早規(guī)劃，減少因?yàn)榭紤]不周導(dǎo)致的質(zhì)量進(jìn)度問題出現(xiàn)的頻次。施工前的準(zhǔn)備與計(jì)劃對(duì)整個(gè)工程影響甚巨，而BIM可視化技術(shù)的理念正是與該精神一致。

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

2.3 BIM可視化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

（1）提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的矛盾與盲點(diǎn)，可于施工前提出澄清，降低施工錯(cuò)誤，以提升施工質(zhì)量，降低施工成本，加快施工進(jìn)度。

（2）由于施工團(tuán)隊(duì)涵蓋不同專業(yè)的技術(shù)人員和專家，一直以來(lái)，施工者只能通過(guò)設(shè)計(jì)圖表進(jìn)行溝通與討論。BIM可視化技術(shù)可通過(guò)平臺(tái)協(xié)作方便施工團(tuán)隊(duì)的溝通和協(xié)調(diào)，減少了團(tuán)隊(duì)整體的溝通時(shí)間，大大提高了討論效率，從而為后續(xù)技術(shù)準(zhǔn)備等工作提供了充裕的時(shí)間。

（3）BIM可視化技術(shù)的特性是突破了傳統(tǒng)2D設(shè)計(jì)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(shù)的碰撞檢查等功能，輔助施工者更準(zhǔn)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(shù)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(guò)程中的問題，避免施工過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤導(dǎo)致的停工，有效節(jié)省時(shí)間人力成本。

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

（6）BIM可視化技術(shù)的平臺(tái)可歸檔和抓取各種數(shù)據(jù)，達(dá)到大數(shù)據(jù)的共享與儲(chǔ)存。

3 BIM可視化技術(shù)在施工進(jìn)度管理中的應(yīng)用

京沈客專遼寧段5標(biāo)位于遼寧省朝陽(yáng)市境內(nèi)，管段全長(zhǎng)45 km。2014年9月，中國(guó)鐵路總公司選擇本標(biāo)段6.5 km（含路基、橋梁、隧道和預(yù)制梁場(chǎng)）作為BIM技術(shù)研究應(yīng)用試驗(yàn)段。依托京沈客專龍城區(qū)制梁場(chǎng)開展了基于BIM技術(shù)的可視化管理系統(tǒng)研究，本系統(tǒng)主要包含進(jìn)度、質(zhì)量、成本管理3大模塊，其中進(jìn)度管理為當(dāng)前系統(tǒng)研發(fā)的核心，并已初見成效，實(shí)現(xiàn)了箱梁從預(yù)制到架設(shè)的可視化管理。通過(guò)集有信息的三維模型在各工序的無(wú)縫傳遞，減少了人為因素造成的差錯(cuò)，大大提高了項(xiàng)目進(jìn)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(xiàng)目開工前，會(huì)組織工程技術(shù)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(shù)人員用在審圖核量方面的時(shí)間很少，很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙和工程數(shù)量方面的出入，當(dāng)后續(xù)施工過(guò)程出現(xiàn)紕漏時(shí)，就會(huì)打亂項(xiàng)目原先制定的施工計(jì)劃，影響施工進(jìn)度的合理推進(jìn)。同時(shí)由于施工計(jì)劃調(diào)整頻繁，導(dǎo)致物資供應(yīng)難度加大，若庫(kù)存過(guò)于富余，占用場(chǎng)地周期加長(zhǎng)；庫(kù)存過(guò)于緊縮，則易造成斷供停工現(xiàn)象。在管理平臺(tái)端，資源配置計(jì)劃與工程進(jìn)度實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)，庫(kù)存不足能夠自動(dòng)預(yù)警，方便業(yè)務(wù)部門及時(shí)調(diào)整采購(gòu)計(jì)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(jìn)行。工程數(shù)量界面見圖1。

3.2 虛擬建造，預(yù)知未來(lái)

目前，大多數(shù)施工過(guò)程是二維圖紙指導(dǎo)施工作業(yè)，很難發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的差、錯(cuò)、漏、碰，同時(shí)技術(shù)交底采用紙質(zhì)版文字稿，不能直觀闡述過(guò)程中的施工細(xì)節(jié)和注意事項(xiàng)，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(shè)計(jì)圖紙中的預(yù)埋件、鋼筋、預(yù)留孔洞等構(gòu)件之間的碰撞及干涉問題，在實(shí)際施工中直接對(duì)該部位的部件進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，有效地縮短了各工序的作業(yè)時(shí)間，使施工任務(wù)能夠按計(jì)劃進(jìn)行。

通過(guò)3DVia Composer制作的后張法簡(jiǎn)支箱梁工序作業(yè)指導(dǎo)書，涵蓋工序的每一個(gè)細(xì)節(jié)，從理論計(jì)算、施工準(zhǔn)備、設(shè)備檢定、施工工藝到數(shù)據(jù)處理等整個(gè)過(guò)程進(jìn)行可視化表達(dá)。通過(guò)BIM技術(shù)結(jié)合施工作業(yè)指導(dǎo)書、施工模擬和現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)視頻進(jìn)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(jìn)度計(jì)劃的正常實(shí)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(dāng)先

在可視化信息管理系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)管理人員通過(guò)手機(jī)掃描當(dāng)前構(gòu)件的二維碼，向平臺(tái)提交完成或開始的指令，系統(tǒng)接收后，會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)置的角色分配自動(dòng)推送下階段任務(wù)至相關(guān)責(zé)任人，實(shí)現(xiàn)了施工任務(wù)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(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的持續(xù)時(shí)間。手機(jī)APP推送截圖見圖3。

圖3 手機(jī)APP推送截圖

3.4 場(chǎng)地漫游，身臨其境

進(jìn)度信息通過(guò)手機(jī)APP實(shí)時(shí)回傳，保證了虛擬模型和現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度完全一致。在三維場(chǎng)地中漫游，可以看到整個(gè)場(chǎng)區(qū)內(nèi)的箱梁存放位置及狀態(tài)，點(diǎn)擊任意箱梁模型，可以查看當(dāng)前箱梁的工序進(jìn)度。與傳統(tǒng)的報(bào)表式調(diào)度管理相比，基于BIM可視化技術(shù)的進(jìn)度管理更加直觀、形象，真正達(dá)到了“所見即所得”的效果。整體實(shí)時(shí)進(jìn)度場(chǎng)景見圖4。

圖4 整體實(shí)時(shí)進(jìn)度場(chǎng)景

3.5 對(duì)比分析，有理有據(jù)

在整體進(jìn)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(jì)劃，也可以根據(jù)需要查詢到各工序的詳細(xì)生產(chǎn)計(jì)劃。通過(guò)對(duì)比分析，可以生成單片梁計(jì)劃與實(shí)際的對(duì)比差異圖，直觀形象，易于分析。當(dāng)生產(chǎn)工序滯后時(shí)，管理者還能夠通過(guò)數(shù)據(jù)分析，得出影響施工進(jìn)度的關(guān)鍵因素，及時(shí)調(diào)整資源配置、優(yōu)化施工組織。施工進(jìn)度影響因素分析見圖5。

圖5 施工進(jìn)度影響因素分析

4 施工行業(yè)BIM技術(shù)推行的問題和愿景

業(yè)內(nèi)人士對(duì)BIM的了解處于較初級(jí)階段，使用者呈現(xiàn)不均衡狀態(tài)，一些設(shè)計(jì)單位逐步開始接受BIM理念，但應(yīng)用仍不廣泛，更多情況是對(duì)使用BIM未來(lái)的前景仍持觀望態(tài)度。對(duì)于目前BIM技術(shù)推廣應(yīng)用方面存在的問題，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行簡(jiǎn)要分析：

（1）業(yè)主對(duì)BIM技術(shù)缺乏認(rèn)識(shí)。業(yè)主是推動(dòng)施工行業(yè)進(jìn)步的主要?jiǎng)恿Γ彩荁IM技術(shù)的應(yīng)用受益最大的一方。而由于BIM技術(shù)在我國(guó)還未得到廣泛應(yīng)用和推廣，很多業(yè)主單位對(duì)BIM技術(shù)缺乏認(rèn)識(shí)，不能給予有效地政策引導(dǎo)和資金支持，一定程度上影響到BIM技術(shù)的推廣應(yīng)用。

（2）軟件制約。一方面大型軟件受國(guó)外控制，缺少應(yīng)有的主動(dòng)權(quán)，過(guò)分依賴國(guó)外軟件也會(huì)給數(shù)據(jù)安全帶來(lái)較大隱患；另一方面國(guó)內(nèi)軟件林立、系統(tǒng)較多，互聯(lián)互通整合難度大，嚴(yán)重阻礙了BIM技術(shù)的推廣應(yīng)用。

（3）人員素質(zhì)有待加強(qiáng)。施工單位資質(zhì)不一以及整體認(rèn)識(shí)不均衡，造成整個(gè)施工行業(yè)的下游推行難度大，加之BIM技術(shù)對(duì)人才綜合要求相對(duì)較高，而國(guó)內(nèi)掌握BIM技術(shù)的高精尖人才大多集中在大型國(guó)有或者外企單位，增加了推廣的難度。

（4）政策標(biāo)準(zhǔn)亟需完善。政策導(dǎo)向是技術(shù)進(jìn)步的重要手段，目前各方政策對(duì)BIM技術(shù)已給予了大力支持，但與國(guó)外相比，仍顯得較為粗放，缺乏有效地指導(dǎo)性政策。另外，由于我國(guó)在BIM技術(shù)應(yīng)用方面整體起步較晚，基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)尚不完善，一定程度上限制了BIM技術(shù)的應(yīng)用范圍［4］。

大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，對(duì)建筑業(yè)來(lái)說(shuō)是一次具有里程碑意義的革命，BIM技術(shù)的推廣和應(yīng)用勢(shì)在必行，BIM技術(shù)的應(yīng)用將從整個(gè)建筑行業(yè)的上游設(shè)計(jì)單位開始逐漸延伸到業(yè)主、監(jiān)理、施工和運(yùn)維等單位。盡管BIM技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)還處在起步階段，但是其理念已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可，正以燎原之勢(shì)推廣開來(lái)。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)施工進(jìn)度管理現(xiàn)狀進(jìn)行深入細(xì)致的調(diào)研和探索，結(jié)合BIM可視化技術(shù)研發(fā)的進(jìn)度管理信息化工具，提高了進(jìn)度信息傳遞的及時(shí)性、準(zhǔn)確性及全面性，提高了進(jìn)度計(jì)劃動(dòng)態(tài)調(diào)控的靈活性、可操作性，強(qiáng)化了進(jìn)度管理考核、評(píng)價(jià)的科學(xué)性、權(quán)威性，從而系統(tǒng)地提高了進(jìn)度管理的效率，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)度管理工作標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化、科學(xué)化的目標(biāo)。

［1］ 孟慶菊，盛朋. 建筑施工進(jìn)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(shè)管理中的應(yīng)用探討［J］. 中國(guó)鐵路，2015（7）：62-65.

［3］ 劉延宏. BIM技術(shù)在鐵路橋梁建設(shè)中的應(yīng)用［J］. 鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2015（3）：47-50.

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

孫中梁：中國(guó)中鐵四局集團(tuán)第四工程有限公司，助理工程師，安徽 合肥，230000
馬海賢：中國(guó)中鐵四局集團(tuán)第四工程有限公司，高級(jí)工程師，安徽 合肥，230000
胡 偉：中國(guó)中鐵四局集團(tuán)第四工程有限公司，工程師，安徽 合肥，230000

責(zé)任編輯 盧敏

U212；TP391

A

1672-061X（2016）03-0027-04