(重慶大學建筑城規(guī)學院 重慶 400000)

一、引言

BIM(Building Information Modeling)自 2002 年發(fā)布，迅速被國外建筑工程行業(yè)廣泛應(yīng)用。BIM技術(shù)，是在 CAD技術(shù)基礎(chǔ)上的應(yīng)用技術(shù)變革，將二維圖紙轉(zhuǎn)換為三維可視化的模型信息，使建筑的模型屬性信息貫穿于項目設(shè)計，施工和運行維護的整個工程周期。根據(jù)Autodesk的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，使用BIM技術(shù)可以將項目生產(chǎn)效率高79%，并且3D可視化更容易溝通。提高企業(yè)競爭力66%，使項目工期減少5%-10%，減少協(xié)同時間20%-25%[1]。隨著BIM效益被越來越多的從業(yè)人員認可，很多地標性工程項目開始引入BIM技術(shù)，如上海中心。為了加速推廣BIM技術(shù)，政府還出臺了各種政策。明確提出促進 BIM應(yīng)用的發(fā)展目標：到2020年底，筑行業(yè)甲級勘察、設(shè)計單位和一流的住房建設(shè)工程企業(yè)應(yīng)掌握并實現(xiàn)BIM與企業(yè)管理系統(tǒng)等信息技術(shù)的集成應(yīng)用[2]。

本文首先研究了BIM技術(shù)的相關(guān)理論，闡明了BIM的概念和功能。然后，研究傳統(tǒng)的項目進度管理理論，介紹傳統(tǒng)項目進度計劃和執(zhí)行的特點，并由此產(chǎn)生的各專業(yè)間溝通不暢、工期拖延等問題。最后，分析了BIM技術(shù)在項目進度管理中的應(yīng)用過程。研究了BIM技術(shù)施工進度管理的實施路線，以及基于BIM技術(shù)的工程進度編制方法。同時，在施工過程中，根據(jù)實際施工情況，將數(shù)據(jù)輸入BIM進度管理平臺，對項目進度進行相對準確的動態(tài)調(diào)整和優(yōu)化。

研究框架

二、BIM技術(shù)相關(guān)理論

(一)BIM概念及功能

美國 Chuck Eastman博士在三十年前率先發(fā)表建筑信息模型的構(gòu)想，認為在實際的工程項目中，要加入很多其它學科的成果，有必要將數(shù)學理論應(yīng)用于建筑工程領(lǐng)域，如需求函數(shù)的計算，并將建筑信息模型的綜合屬性應(yīng)用于項目管理。成本管理、進度控制都會做得更加精確，并且信息模型中的數(shù)據(jù)信息在建筑全生命周期，從監(jiān)護設(shè)計至建筑竣工后的運營維護，信息模型的信息可以被該階段的每個管理者運用[3]。隨著對BIM技術(shù)研究的不斷加深，學術(shù)界對BIM沒有形成統(tǒng)一的理解，BIM 有多種定義和解釋。2002年，Autodesk提出了“建筑信息模型”的概念，并認為建筑信息模型正處于設(shè)計和建造建筑的過程中。創(chuàng)建和使用的可計算數(shù)碼信息[4]。目前，更為權(quán)威的定義是國家標準“建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標準”中BIM(建筑信息模型)的定義：在整個工程建設(shè)階段，功能特征以數(shù)字化表達，是設(shè)計，施工，運行過程和結(jié)果的總稱。[5]

(二)BIM軟件體系分析

BIM 軟件并非單獨的一個軟件，而是多個技術(shù)軟件相互配合構(gòu)成的軟件體系。該軟件只是一種使用BIM技術(shù)的媒介，并且在項目施工管理階段的各個方面都有與不同功能相對應(yīng)的單獨軟件。BIM軟件通常分為BIM建模軟件和BIM管理應(yīng)用軟件。BIM 建模軟件通常運用于設(shè)計部門和施工管理部門的初始階段。市場上常用的大多數(shù)BIM軟件都是BIM建模軟件。

在國內(nèi)建筑行業(yè)中使用最廣泛的BIM建模軟件是Autodesk Revit系列軟件。Revit分為 Revit Architecture、Revit Structure 和 Revit MEP 三個板塊，三個板塊分別對應(yīng)建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和設(shè)備設(shè)計三個專業(yè)，通過Revit平臺將三個專業(yè)的設(shè)計成果整合。

(三)我國BIM應(yīng)用現(xiàn)狀

在我國香港地區(qū)，房地產(chǎn)開發(fā)行業(yè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用了 BIM 技術(shù)，并在2009 年成立了香港 BIM 學會。我國大陸內(nèi)地，一些大型地標項目中也逐漸采用了 BIM技術(shù)，例如上海中心大廈項目，項目的設(shè)計、施工、運營全過程均利用了 BIM技術(shù)，成為我國內(nèi)地的第一個以 BIM建模思想主導的全生命周期的技術(shù)標桿[7]?，F(xiàn)在建筑行業(yè)的各個部門如科研機構(gòu)、設(shè)計企業(yè)、軟件公司等均采取適應(yīng)BIM技術(shù)體系的措施，如數(shù)量眾多的各類BIM咨詢公司。但是此類公司質(zhì)量良莠不齊，BIM從業(yè)人員的數(shù)量與素質(zhì)遠遠無法滿足日益龐大的建筑市場，雖然 BIM技術(shù)在我國內(nèi)地的發(fā)展仍比較滯后，然而，BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的普及已經(jīng)變得勢不可擋。但是，BIM技術(shù)在中國的建筑行業(yè)并不受歡迎。傳統(tǒng)的設(shè)計行業(yè)從設(shè)計到施工階段的技術(shù)媒介仍以傳統(tǒng)的二維 CAD圖紙為主。

三、傳統(tǒng)項目進度管理相關(guān)理論分析

(一)項目進度管理的概念

項目進度管理的過程主要包括：活動定義，活動排序，活動資源估計，活動時間估計，進度優(yōu)化和進度控制[8]。根據(jù)項目建設(shè)的主體，進度管理可分為建設(shè)單位的進度管理，施工單位的進度管理和監(jiān)理單位的進度管理。本文主要研究基于BIM技術(shù)的施工單位中的進度管理。

(二)施工項目進度計劃編制

施工項目進度計劃編制是指確定項目任務(wù)的定義及正確的工序后，考慮資源與效益的平衡，確定項目施工階段各個子任務(wù)的開始與結(jié)束時間，制定具體的施工項目解決方案，制定初始施工項目進度表。編制方法主要包括甘特圖法，關(guān)鍵線法和啟發(fā)式資源平衡法。具體采用哪一種方法，要根據(jù)項目的規(guī)模、緊急性、工期要求等因素決定。下圖是一般建筑項目進度計劃的流程圖。

(三)施工項目進度計劃控制

項目進度控制活動的必要性是因為盡管項目中的每項任務(wù)都完美地安排了施工項目進度表，但是，將施工過程項目的進度與計劃進行比較，可以發(fā)現(xiàn)施工過程中會出現(xiàn)意外情況。計劃的實施通常存在一些偏差，這要求項目經(jīng)理糾正偏差并重新調(diào)整項目進度。確保項目在指定時間內(nèi)按照既定要求完成。

項目施工進度的動態(tài)控制主要包括三項任務(wù)，一是對施工進度實際執(zhí)行情況的后續(xù)檢查;二、整理、統(tǒng)計和分析收集的數(shù)據(jù)；第三，將工程項目實際進度和原先制定的計劃進度進行對比。項目施工的實際進度和計劃進度可用于使用圖形語言(如甘特圖和網(wǎng)絡(luò)圖)直觀地反映兩者之間的差距。項目進度調(diào)整的過程包括：分析項目進度偏差形成的原因；偏差對項目工程進度的影響；調(diào)整原有的工程項目進度計劃；實施調(diào)整后的進度計劃。

根據(jù)項目管理的管理水平的差異，項目進度控制的準確性也不同。整個項目進度控制是項目經(jīng)理在項目中每個節(jié)點任務(wù)的進度控制。項目主計劃控制的含義時項目部門對項目中的關(guān)鍵事件節(jié)點的進度控制。項目的詳細進度控制是由各專業(yè)部門不同工作人員在項目實施過程中的進度控制[9]。

(四)傳統(tǒng)項目進度管理存在的問題

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，項目進度管理方法日益多樣化，BIM技術(shù)體系也越來越完善。但因為項目工程的復雜度隨之提高，工期延誤或進度滯后現(xiàn)象仍普遍存在，盡管有詳細的進度計劃橫道圖和網(wǎng)絡(luò)圖等做技術(shù)支撐，但是，大多數(shù)項目進度管理方法仍然落后，這對項目的經(jīng)濟效益和項目質(zhì)量產(chǎn)生了不利影響。通過分析傳統(tǒng)項目進度管理的現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)了以下問題：

(1)二維圖紙信息抽象且各專業(yè)圖紙之間可能信息矛盾。實際工程中，建筑信息均是以二維的圖紙形式在工程管理人員之間傳遞的，造成了沒有建筑工程相關(guān)專業(yè)背景和長時間未接觸圖紙的人員無法及時將建筑模型信息及時落實的現(xiàn)象。隨著工程的功能越來越復雜，建筑信息數(shù)據(jù)量越來越龐雜，單純的圖紙二維信息已無法準確表達建筑模型信息，這也使現(xiàn)場施工人員無法完全解讀施工項目的圖紙信息，難以保證項目質(zhì)量。在設(shè)計階段，建筑專業(yè)是工程項目的龍頭專業(yè)。保證各專業(yè)的設(shè)計可以落實到建筑項目中。建筑師需要憑經(jīng)驗與自身素養(yǎng)完成各專業(yè)在工程中的碰撞問題，根據(jù)項目的復雜情況，這需要付出難以估量的工作量，造成人力的浪費，且無法從設(shè)計根源上保證工程設(shè)計圖紙的準確無誤；

(2)項目資源，項目成本和項目進度無法及時調(diào)整。在整個建設(shè)項目的建設(shè)階段，進度，質(zhì)量和成本三個方面是對立的關(guān)系。例如，如果項目進度加快，項目質(zhì)量可能達不到預期目標，人力資源成本和建筑材料成本將增加。因此，在建設(shè)項目的進度管理中，各種因素的及時動態(tài)控制非常重要。

四、BIM技術(shù)在工程進度管理中的應(yīng)用過程

(一)BIM模型建立及進度數(shù)據(jù)生成

1.BIM模型建立

目前，我國建筑行業(yè)建立BIM模型有兩種主要方式：一是在三維建模軟件環(huán)境中直接建模，以 Autodesk Revit 為例，Revit 建模分為三個部分，建筑模型、結(jié)構(gòu)模型和建筑設(shè)備模型。Revit 是將三個部分整合的平臺。將三個建筑設(shè)計方向的元素通過三維模型的方式直觀地組合，使建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、設(shè)備設(shè)計的配合更加緊密。在建筑設(shè)計單位提供的建筑信息模型的基礎(chǔ)上，加入建筑建材的采購信息，施工工序等，即實現(xiàn)了設(shè)計單位和施工單位的無縫連接。這種方式設(shè)計方與施工方都是在同一種軟件環(huán)境下工作，所以工作效率較高，減少施工管理單位二次建模的失誤。但是由于 BIM技術(shù)在我國的建筑行業(yè)尚不普及，尤其在我國的民用建筑設(shè)計市場，傳統(tǒng)的施工圖交底還是以二維 CAD圖紙為主，同時 Revit等建模軟件對建筑設(shè)計人員的使用有待優(yōu)化，傳統(tǒng)施工圖設(shè)計人員習慣于二維圖紙的簡便表達，還未對 BIM技術(shù)的便捷性足夠重視，同時，BIM技術(shù)的運用是成體系的，由于我國建筑行業(yè)的 BIM從業(yè)人員較少，成熟的 BIM技術(shù)團隊更少，因此，這種建模方式大量存在于國有建筑企業(yè)的大型項目。

另一種方式是在設(shè)計單位提供的二維 CAD 圖紙的基礎(chǔ)上，將二維圖紙信息導入到 BIM建模軟件當中，建立三維建筑信息模型。這一部分工作目前通常由外包的BIM團隊完成。解決現(xiàn)有的建筑設(shè)計人員對BIM軟件無法熟練運用的現(xiàn)狀，同時由于現(xiàn)在建筑設(shè)計的周期較短，運用BIM建模會增加額外的人力成本。這種方式是BIM技術(shù)在我國普及階段的一種過渡方式。由于專業(yè)的 BIM三維建模人員對圖紙設(shè)計意圖的不明確，使得部分建筑信息在此階段會丟失或發(fā)生失誤，它阻礙了設(shè)計方與施工方之間的溝通。而后，施工方在通過二維圖紙信息生成的建筑信息模型中加入建筑施工信息，完成三維的建筑信息模型在施工管理中的運用。隨著BIM技術(shù)的日益普及，這種BIM模型的建立方式將越來越少。

2.施工工程進度管理數(shù)據(jù)生成

3D建筑信息模型建立后，在信息模型中加入施工時間等工程管理信息，此為施工進度計劃制定的準備工作，完成工程進度基本數(shù)據(jù)的生成。應(yīng)用傳統(tǒng)的WBS方法，確定各個階段的任務(wù)。根據(jù)施工任務(wù)和施工時間確定初步施工進度表，以生成甘特圖。此類操作在Microsoft Project 等項目管理軟件中完成。

(二)BIM技術(shù)工程進度計劃編制

1.基于BIM技術(shù)的工程進度管理軟件

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，建設(shè)項目進度不再基于傳統(tǒng)的手工繪圖，而是項目進度由計算機直接生成。當前管理軟件廣泛用于建設(shè)項目進度表的制作，如Microsoft Project。根據(jù)項目工作的工作時間和施工過程的要求，直接生成施工項目的施工進度。

2.工程進度計劃編制

首先應(yīng)收集工程項目的基礎(chǔ)信息，明確每一項子項目的具體要求。根據(jù)項目要求，建立項目任務(wù)列表。確定項目任務(wù)的過程是在WBS 的指導下完成的?；趯嶋H工程項目的要求，分解工作結(jié)構(gòu)，建立相關(guān)的任務(wù)列表。向 Project 輸入任務(wù)的建立的方法有以下幾種：第一，工程項目整體考慮，基于任務(wù)計劃的先后次序建立任務(wù)列表；第二，直接添加任務(wù)，先列出重大任務(wù)，忽略工序的安排和相關(guān)的任務(wù)項目的分類等，隨后，再對項目進行歸類和工序的調(diào)整，生成任務(wù)列表；第三，首先對項目任務(wù)進行分類，然后根據(jù)項目的主要和次要關(guān)系生成項目任務(wù)列表。

在上一步驟的基礎(chǔ)上就可建立任務(wù)大綱。隨后定義項目 WBS 編碼，定義WBS也可以與創(chuàng)建任務(wù)列表同時進行。制定建設(shè)項目進度表。將每個任務(wù)需要的人力、設(shè)備等資源導入到任務(wù)列表中。這一項工作在Project中完成。編制全面的施工項目進度表。這一項任務(wù)的主要作用是將工期、工序之間的關(guān)系明確，有益于加快項目進度、提高項目施工效率。

(三)BIM技術(shù)進度計劃在施工階段的優(yōu)化及調(diào)整

1.進度信息采集平臺的建立

項目施工過程，為實現(xiàn)建設(shè)單位在施工各個階段、各個部門均可以及時信息交流，在施工過程初始階段建立進度信息采集平臺：該平臺使用建筑信息模型來集成和更新建筑數(shù)據(jù)信息，協(xié)助項目經(jīng)理進行有效的項目管理。平臺基于施工前和施工實施過程中分為BIM模擬系統(tǒng)和BIM真實系統(tǒng)2個部分；根據(jù)建筑信息的層次，分為模型層，控制層和應(yīng)用層。

2.BIM真實模型的應(yīng)用

將BIM模擬信息模型中建筑構(gòu)件的屬性和材料數(shù)據(jù)與實際項目購買的建筑構(gòu)件信息進行比較。將 BIM模擬模型中的建筑構(gòu)件與真實建筑構(gòu)件進行一一對應(yīng)，并把 BIM模擬模型中的建筑構(gòu)件基于實際工程構(gòu)件信息進行替換，便得到實際項目的構(gòu)件，最終生成 BIM真實模型。通過BIM真實模型的視圖板塊，可以直接顯示實際工程項目的施工進度，在項目技術(shù)交底與工程管理人員會議時進行高效直接的溝通；同時，利用BIM真實模型與BIM模擬模型進行對比，對工程進展的方向更好把控，對項目的預期、定位會更加準確。項目完成后，修改 BIM真實模型中的數(shù)據(jù)信息使其可以表達實際工程項目中的的所有工程信息，并刪除在設(shè)計階段和施工階段輸入的額外更改數(shù)據(jù)。保存運行和維護階段所需的必要建筑設(shè)備數(shù)據(jù)，生成項目竣工模型?？梢允褂每⒐つＰ蜕身椖靠⒐D紙等。

五、結(jié)論

傳統(tǒng)的施工進度管理方法難以滿足日益復雜的項目工程管理的需要。由于BIM技術(shù)具有對項目模型數(shù)據(jù)與管理數(shù)據(jù)的整合的特點，符合了現(xiàn)在建筑行業(yè)面對復雜超高層等高新技術(shù)項目的建設(shè)需求。BIM技術(shù)在我國尚未普及，無法形成專業(yè)，成熟的BIM技術(shù)應(yīng)用體系。相信隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，BIM技術(shù)在施工進度管理方面的應(yīng)用會更深入更廣泛，助力施工企業(yè)實現(xiàn)精細化的項目管理，提高其獲利水平。