張云蛟

BIM時代項目進(jìn)度管理之抉擇：甘特圖PK流線圖

張云蛟

近年來，隨著BIM工具和方法論的日臻完善，BIM理念已滲透到工程建筑行業(yè)的方方面面，日益成為一個行業(yè)熱點，整個行業(yè)正在急速跨入BIM時代。BIM絕不只是一個單純的建筑3D模型，它還是一個能承載諸多信息的載體。正因如此，借助BIM，可以極大地改善一些傳統(tǒng)工作的流程和效率，為這些傳統(tǒng)作業(yè)方式注入新的活力。這里，筆者僅就在項目施工階段的進(jìn)度管理的兩種方法，即甘特圖和流線圖，做一下簡單的闡述。從中可以看到，借助BIM這一手段來改善進(jìn)度管理的潛力、價值和機(jī)會。

甘特圖：活動順序與持續(xù)時間一目了然

甘特圖，俗稱橫道圖，是由 Henry·L·Gantt 于1910年左右發(fā)明。甘特圖是通過任務(wù)條目列表和時間刻度圖示出項目的活動順序與持續(xù)時間，比起單純的表格計劃，更加直觀形象，是目前項目進(jìn)度管理中最常用的方式，受到了大多數(shù)建筑業(yè)從業(yè)者的偏好。

微軟的Project計劃管理軟件，應(yīng)該是工程項目進(jìn)度管理中使用最廣的軟件。在Project中，項目計劃以非常典型的甘特圖形式呈現(xiàn)在一張二維圖表上，其中不僅包括任務(wù)條目和時間信息，同時也能標(biāo)識出任務(wù)之間邏輯關(guān)系。

即便甘特圖進(jìn)度計劃已經(jīng)很形象了，但要獲知某項任務(wù)條目所對應(yīng)的工程實體信息時，傳統(tǒng)上也只能從圖紙中去讀取和識別。這意味著項目參與者需要將圖紙和進(jìn)度計劃在頭腦中逐漸建立對應(yīng)關(guān)系，即便是非常有經(jīng)驗的人也需花費很多時間和精力去完成這一過程。不過隨著BIM這一載體的出現(xiàn)，這一情況大為改觀。通過將模型構(gòu)件與甘特圖中的任務(wù)條目逐一做好關(guān)聯(lián)，項目管理人員可以方便地看到項目的可視化進(jìn)展情況。如果在建模前就有比較好的規(guī)劃，即將任務(wù)條目與模型構(gòu)件類別建立了對應(yīng)關(guān)系，便可實現(xiàn)甘特圖和模型構(gòu)件的掛接。而且，由于各種突發(fā)情況，當(dāng)需要調(diào)整進(jìn)度計劃時，模型構(gòu)件與進(jìn)度計劃可以實現(xiàn)快速自動同步更新。

圖一 Navisworks中的甘特圖，體現(xiàn)了模型構(gòu)件和任務(wù)的關(guān)聯(lián)

現(xiàn)在，市場上幾乎所有能實現(xiàn)BIM模型與進(jìn)度計劃關(guān)聯(lián)的軟件都能生成甘特圖進(jìn)度計劃，并支持與Project之間的甘特圖雙向?qū)牖驅(qū)С?，這類軟件包括如Navisworks、Synchro 4D、Tekla、DP、Delmia等等。

總之，借助上述BIM工具，傳統(tǒng)甘特圖的可視化、可解讀性大大加強(qiáng)。一方面，可以將項目施工全流程進(jìn)行可視化虛擬演示，即展示各類構(gòu)件的先后安裝實施過程；另一方面，甘特圖中的任務(wù)“橫道”也可以和相應(yīng)的構(gòu)件同步更新展示，比如，這些“橫道”會隨著模型虛擬進(jìn)度演示時改變顏色和狀態(tài)，非常形象和清晰。

甘特圖的短板：難以量化和不確定性

雖然甘特圖有如此多的優(yōu)點，但是，它也有著一些不易克服的局限。

首先，隨著大型商業(yè)綜合體建筑、超高層建筑等的大量出現(xiàn)，建筑工程的功能日漸復(fù)雜和綜合，用甘特圖來精細(xì)化管理項目進(jìn)度時，任務(wù)條目數(shù)量會變得極其龐大，成百上千條任務(wù)形成了錯綜復(fù)雜的關(guān)系。即便借助于BIM這一可視化工具，去理解和閱讀這一進(jìn)度計劃仍然是非常困難的。更何況，在編制甘特圖時，主要還是以編制者的經(jīng)驗為依據(jù)，去手動編制。如何確保進(jìn)度計劃的合理性和可行性則是一個非常大的挑戰(zhàn)。

實際上，正是由于上述情況，導(dǎo)致在編制甘特圖時常常不可能將計劃編制得非常詳細(xì)，而是一邊施工一邊編制隨后一小段工期內(nèi)的詳細(xì)施工進(jìn)度計劃。計劃不可能起到統(tǒng)籌施工全流程的作用，導(dǎo)致計劃流于形式。

概括而言，甘特圖有如下幾點不足：

1.空間位置信息不易表達(dá)清楚

在建造活動中，某項任務(wù)是在哪個區(qū)域或樓層發(fā)生的，這是一個特別重要的信息。受制于甘特圖的特點，空間位置信息和建造活動只能寫在任務(wù)條目中，如：“地上二層樓板澆筑”，空間和活動不能拆分，導(dǎo)致在任務(wù)列表這一維度上要同時表達(dá)兩維的信息。如果以空間來組織任務(wù)條目，則會出現(xiàn)建造活動順序交錯的狀態(tài)，反之亦然；如果以建造活動的先后順序去組織任務(wù)條目，則會出現(xiàn)同一空間內(nèi)的建造活動條目分布零散，不便統(tǒng)籌。

2.任務(wù)橫道的長短難以量化

任務(wù)橫道的長度體現(xiàn)了該項任務(wù)完成速度，但是，某項任務(wù)的完成速度不僅與該任務(wù)的工程量有關(guān)，而且也需考慮到與其它任務(wù)的制約關(guān)系。也就是說，某項任務(wù)中間可能會有不連續(xù)的情況產(chǎn)生，這在甘特圖中是很難判斷的。而如果將該任務(wù)分解為數(shù)個任務(wù)，去適應(yīng)這種情況，則無疑又會增加任務(wù)條目的復(fù)雜性，帶來新的問題。

3.非強(qiáng)關(guān)聯(lián)性任務(wù)條目的開始時間不易把握

施工中有大量的任務(wù)，其間不存在強(qiáng)關(guān)聯(lián)性的關(guān)系，如機(jī)電安裝工程和裝修工程之間不存在特別嚴(yán)格的邏輯依存關(guān)系，這導(dǎo)致了在甘特圖編制計劃進(jìn)度時，安排這些任務(wù)的開始時間時會比較隨意。但客觀上這些非關(guān)鍵路線上的任務(wù)安排是存在優(yōu)劣之分的。實際工程中，則是通過經(jīng)驗判斷來編排這些任務(wù)的開始時間的，但這意味著會有很大的不確定性和風(fēng)險性。換言之，僅依靠甘特圖是難以判斷這些任務(wù)的進(jìn)度安排是否合理。

流線圖PK甘特圖

流線圖，是一種同時反映空間、時間和任務(wù)條目的進(jìn)度計劃管理方式，所以，該方法又被稱為時空進(jìn)度計劃方法或時空矩陣模型。早在1929～1931年，美國建造帝國大廈期間，就采用了此種進(jìn)度計劃方式，實現(xiàn)了一天一層的建造速度。

圖二 美國帝國大廈的進(jìn)度管理流線圖

流線圖的計劃體現(xiàn)了三個維度的信息，一般在橫軸也就是時間軸上，體現(xiàn)了進(jìn)度的時間信息，和甘特圖一樣。而縱軸，則體現(xiàn)了工程中各部位的空間位置信息，如區(qū)域、樓層、流水段等，對應(yīng)于甘特圖中的各項任務(wù)條目，則表示在相應(yīng)的時間軸和位置軸的交叉位置處，經(jīng)常會以一條斜線表達(dá)。也就是說，一條斜線表示一項施工任務(wù)，其對應(yīng)的時間軸上的投影區(qū)段，即是該項任務(wù)的持續(xù)時間。域，橫軸為時間，斜線代表施工任務(wù)，其中黃色區(qū)域表明兩個施工任務(wù)之間存在較大的閑置時間，任務(wù)安排不夠緊湊

圖三 典型的項目流線圖，縱軸表示施工位置區(qū)

比較甘特圖和流線圖，會發(fā)現(xiàn)，流線圖的信息傳達(dá)得更加豐富。如前所述，甘特圖中的任務(wù)條目同時要表達(dá)兩個維度（空間位置和活動）的局限，在流線圖方式下，被突破了，實現(xiàn)了空間位置和活動的獨立表達(dá)，相當(dāng)于在甘特圖的基礎(chǔ)上增加了一個信息維度。

雖然，流線圖完全也可以轉(zhuǎn)化為甘特圖，但流線圖之于甘特圖，不單單是一種表達(dá)形式上的變化，更帶來了進(jìn)度管理方法論上的飛躍。

流線圖完美解決空間沖突和時間閑置

進(jìn)度管理，說到底是對工程中各項任務(wù)進(jìn)行合理的時間和空間上的規(guī)劃，以及資源的配置，以實現(xiàn)施工時空間占滿、時間連續(xù)的目標(biāo)。在傳統(tǒng)甘特圖上難以發(fā)現(xiàn)的空間沖突（同一空間同一時段內(nèi)安排了多個彼此影響施工任務(wù)）和時間閑置（俗稱窩工），在流線圖方式下，卻變得非常直觀。

做個類比，在二維機(jī)電圖紙表達(dá)方式下，發(fā)現(xiàn)管線碰撞是比較困難的，但如果將機(jī)電系統(tǒng)改變?yōu)槿S表達(dá)，即建立BIM模型，管線碰撞檢測則變得非常易于完成，原因是BIM模型是比二維圖紙更高維度的呈現(xiàn)方式。同樣，流線圖是比甘特圖更高維度的表達(dá)方式，這就是為什么在流線圖方式下更容易發(fā)現(xiàn)空間沖突和時間閑置的原因所在。

判別方式很簡單，如果發(fā)現(xiàn)在流線圖上出現(xiàn)了兩段相交的斜線，則表明這兩個施工任務(wù)發(fā)生了空間沖突；如果發(fā)現(xiàn)均為同一類任務(wù)的兩個斜線間首尾間有較大空隙，則表明兩個施工任務(wù)間會有時間閑置的情況發(fā)生。

不僅如此，每條斜線的斜率實際上體現(xiàn)了完成此項任務(wù)的速度。如果多個同類施工任務(wù)的工程量很接近，而代表它們的斜線的斜率卻變化很大，則說明這些任務(wù)的工效變化很大，也就意味著相應(yīng)的資源配置不均衡。如現(xiàn)場班組或人數(shù)變化很大，這是施工管理非常忌諱的一點?？傊柚诹骶€圖的方式，可以更好地優(yōu)化進(jìn)度計劃和資源配置。

目前，市場上基于BIM的進(jìn)度管理軟件中，由美國Trimble公司出品的Vico Office軟件套裝擁有最為強(qiáng)大的流線圖方式的進(jìn)度管理功能，源自德國的RIB iTWO平臺也在最新的版本中引入了流線圖這一進(jìn)度管理功能。通過與可視化模型的關(guān)聯(lián)，流線圖這一方式變得更加直觀易懂。

這類軟件的工作流程為：先將一個項目的BIM模型自由切分為若干個區(qū)域，如按樓層、流水段等，這時，跨越了數(shù)個區(qū)域的一個施工任務(wù)就會被自動拆分到不同區(qū)域，生成多個分任務(wù)，對應(yīng)于各區(qū)域的分任務(wù)工程量可以從模型中自動讀取，輸入任務(wù)的工效數(shù)據(jù)，再定義好任務(wù)間的邏輯關(guān)系后，軟件就將自動繪制出（不是人工繪制）項目的進(jìn)度流線圖。之后，進(jìn)度計劃管理員可以直觀地分析流線的合理性，直接對任務(wù)流線進(jìn)行拖動、速度調(diào)整、資源配置等操作，從而完成對整個工程進(jìn)度計劃的優(yōu)化，實現(xiàn)更少的資源投入，更短的建設(shè)工期，更平穩(wěn)的資金流線。可以看到，其工作流程本質(zhì)上是以BIM模型為驅(qū)動，平衡多種變量的綜合控制。

圖四 由甘特圖編制的進(jìn)度計劃導(dǎo)入Vico Office后生成的流線圖

圖五 在Vico Office中經(jīng)過優(yōu)化的流線圖，總工期由未優(yōu)化前的55周縮短為49周

流線圖，是比甘特圖更加高級的進(jìn)度管理方式。它有效地克服了甘特圖的一些不足，在一些復(fù)雜的大型項目中，優(yōu)勢更為明顯。在我國現(xiàn)階段，建筑業(yè)經(jīng)過了多年粗放式的野蠻生長之后，行業(yè)逐漸趨冷，進(jìn)入了一個回歸平穩(wěn)的常態(tài)。工程行業(yè)在未來勢必走向更加節(jié)約和高效的精益建造方向。僅就進(jìn)度管理方面而言，流線圖方式無疑是非常順應(yīng)這一趨勢的。同時，借助于BIM這一工作模式，實現(xiàn)更加智慧和高效的工作提升，開辟更為廣闊的應(yīng)用前景。

（作者：北京建誼集團(tuán)虛擬建造研究員）