閆十一

在工程建設(shè)項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中，為確保工期和預(yù)算，須建立一套進(jìn)度測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行測(cè)量和管控，PPM（Physical Progress Measurement）應(yīng)運(yùn)而生。隨著B(niǎo)IM技術(shù)在水泥廠建設(shè)工程中的應(yīng)用和發(fā)展，在BIM數(shù)字化信息平臺(tái)中PPM的輸入輸出可實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全方位、全過(guò)程信息共享和協(xié)同，不僅可為項(xiàng)目管理者提供實(shí)時(shí)、更切實(shí)際、可視化的進(jìn)度結(jié)果和分析，而且對(duì)重要項(xiàng)目資源的投入進(jìn)度和效率也能進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量和監(jiān)控。PPM的功能在BIM平臺(tái)中得到了很大擴(kuò)展，PPM結(jié)果可以作為項(xiàng)目管理者重新排定計(jì)劃、調(diào)配項(xiàng)目資源、做出各種項(xiàng)目管理決策的重要依據(jù)。本文旨在對(duì)PPM在水泥廠建設(shè)工程BIM平臺(tái)中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 PPM的功能特點(diǎn)

PPM對(duì)子項(xiàng)任務(wù)進(jìn)行人工時(shí)量化，以工作量代替工程量，計(jì)算結(jié)果更切合實(shí)際進(jìn)度。

PPM的層次結(jié)構(gòu)引用3D設(shè)計(jì)輸出的工作分解結(jié)構(gòu)WBS（Work Breakdown Structure）和工程量清單BOQ（Bill of Quantity）。同時(shí)，在此基礎(chǔ)上，PPM還將進(jìn)一步對(duì)子項(xiàng)任務(wù)和里程碑進(jìn)行細(xì)分。BIM平臺(tái)中PPM子項(xiàng)任務(wù)細(xì)分程度更高，計(jì)算結(jié)果精度也更高。

PPM的輸入信息來(lái)自BIM平臺(tái)中的設(shè)計(jì)、采購(gòu)制作、物流、施工現(xiàn)場(chǎng)等各方面的數(shù)據(jù)共享和實(shí)時(shí)多端采集。PPM的輸出實(shí)現(xiàn)了多端實(shí)時(shí)輸出和可視化輸出。

在BIM平臺(tái)中PPM的功能得到了擴(kuò)展，PPM與項(xiàng)目人力資源以及其他關(guān)鍵資源和材料建立了連接，能夠?qū)Y源和材料投入進(jìn)度實(shí)時(shí)測(cè)量，PPM的結(jié)果能共享到BIM平臺(tái)，參與項(xiàng)目資源整體規(guī)劃和協(xié)同。

2 PPM的人工時(shí)量化

工作人工時(shí)量化就是根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施的具體條件，設(shè)定完成工作所需的人工時(shí)。以人工時(shí)作為進(jìn)度計(jì)量單位的PPM結(jié)果即為工作量進(jìn)度，這更能反映項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)度。嚴(yán)格意義上，相同工程量的子項(xiàng)任務(wù)由于技術(shù)要求、資源、材料、空間位置的不同可能導(dǎo)致實(shí)際工作量有所差異，需投入不同的人工時(shí)來(lái)完成，所以用工程量不能完全代表工作量。例如，同樣工程量的高空混凝土工程，由于高空需要搭建的腳手架和更多的安全措施，相比低空混凝土施工增加了額外的工作量。因此，用實(shí)際所需工作量代替工程量來(lái)計(jì)算項(xiàng)目進(jìn)度更加合理，但工作量進(jìn)度基于人工時(shí)量化的準(zhǔn)確程度，人工時(shí)量化不可避免會(huì)與實(shí)際情況存在偏差，從而導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果的偏差。

在BIM平臺(tái)中，通過(guò)大數(shù)據(jù)和不斷糾偏修訂，PPM的人工時(shí)量化準(zhǔn)確度大大提高。PPM工作人工時(shí)量化準(zhǔn)確性的提高，使人工時(shí)量化更合理、更切合實(shí)際。借助BIM平臺(tái)中的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)池，其中儲(chǔ)存了大量單位工程量的人工時(shí)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和項(xiàng)目實(shí)施環(huán)境條件，在BIM平臺(tái)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析、對(duì)比、條件篩選后，PPM選取和導(dǎo)入這些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并將WBS子項(xiàng)任務(wù)工程量轉(zhuǎn)化成工作量。

為使工作量的賦予更加符合實(shí)際實(shí)施條件，必須考慮影響工作完成的所有因素，除了前述因素外，還可能有當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境、社會(huì)環(huán)境、法律、人員的專業(yè)化程度、人員工作效率、設(shè)備交貨狀態(tài)和組裝集成度、施工工藝技術(shù)、施工材料、施工機(jī)具等。為此，PPM中設(shè)定了一個(gè)修正系數(shù)，來(lái)修訂這些因素對(duì)當(dāng)前項(xiàng)目的影響，使項(xiàng)目工作量更加接近實(shí)際工作量。在項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中還要不斷研究量化影響因素，找出原有量化工時(shí)與實(shí)際所需的偏差，及時(shí)進(jìn)行人工時(shí)修正，使得工時(shí)量化與項(xiàng)目實(shí)際趨于一致。項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中，對(duì)工作量的修正會(huì)引起子項(xiàng)之間的進(jìn)度發(fā)生相對(duì)變化，如何賦予任務(wù)子項(xiàng)切合實(shí)際的工作量是PPM的重要任務(wù)。

3 PPM的層次結(jié)構(gòu)和進(jìn)度計(jì)算

3.1 PPM的層次結(jié)構(gòu)

在某種程度上，對(duì)工作子項(xiàng)細(xì)分的程度決定了進(jìn)度測(cè)量的精度。BIM平臺(tái)中3D設(shè)計(jì)輸出的WBS和BOQ可以對(duì)項(xiàng)目任務(wù)做出更深層次的細(xì)分，實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目實(shí)物化子項(xiàng)能分盡分。水泥建設(shè)項(xiàng)目PPM的層次結(jié)構(gòu)一般在6層或以上，每層PPM又是由多個(gè)工作量子項(xiàng)PPM組成。PPM層次結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 PPM層次結(jié)構(gòu)示意圖1

圖2 PPM層次結(jié)構(gòu)示意圖2

第1層：項(xiàng)目總進(jìn)度，包括項(xiàng)目重要里程碑PPM。

第2層：項(xiàng)目工作范圍，項(xiàng)目實(shí)施的重要工作節(jié)點(diǎn)和里程碑，例如：設(shè)計(jì)、采購(gòu)制造、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)施工、試車、調(diào)試、驗(yàn)收等PPM。

第3層：一般是項(xiàng)目工作范圍內(nèi)的不同專業(yè)（Discipline），以現(xiàn)場(chǎng)施工為例，子項(xiàng)通常是指從進(jìn)場(chǎng)開(kāi)始到PAC結(jié)束的各個(gè)專業(yè)，如：土建、機(jī)械設(shè)備安裝、電氣設(shè)備安裝等。

第4層：項(xiàng)目任務(wù)的不同區(qū)域和車間。

第5層：各個(gè)車間子項(xiàng)任務(wù)，WBS子項(xiàng)主要引用BIM 3D設(shè)計(jì)的BOQ。第5層子項(xiàng)大部分是實(shí)物子項(xiàng)，以現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械安裝為例，同一車間的所有機(jī)械設(shè)備安裝是第5層任務(wù)子項(xiàng)。

第6層：一般是完成第5層子項(xiàng)任務(wù)的里程碑和程序步驟。

對(duì)第6層子項(xiàng)進(jìn)行細(xì)分是為了進(jìn)一步提高測(cè)量精度，第6層是對(duì)3D設(shè)計(jì)輸出WBS和BOQ中工作量較大的子項(xiàng)任務(wù)細(xì)分成更小的子項(xiàng)。例如將設(shè)備的不同部分或分系統(tǒng)作為設(shè)備安裝任務(wù)子項(xiàng)。再比如，設(shè)備某一部分（底座）安裝就位之前的勘測(cè)、基礎(chǔ)劃線、沙堆準(zhǔn)備工作這些程序步驟并不在WBS或BOQ中的實(shí)物子項(xiàng)（底座）中，將這些程序步驟作為底座安裝任務(wù)的子項(xiàng)任務(wù)，它們都是非實(shí)物的子項(xiàng)任務(wù)。這些非實(shí)物子項(xiàng)在BIM平臺(tái)都將被賦予虛擬二維碼，在設(shè)備安裝過(guò)程中，通過(guò)掃描里程碑虛擬二維碼將完成的工作上傳至BIM平臺(tái)，安裝工作量逐步計(jì)入PPM進(jìn)度計(jì)算。非實(shí)物子項(xiàng)還有高空安裝作業(yè)前的腳手架的搭設(shè)，單機(jī)設(shè)備安裝后通過(guò)業(yè)主、監(jiān)理的檢驗(yàn)等。將這些程序性非實(shí)物化工作子項(xiàng)納入人工時(shí)量計(jì)算，PPM的結(jié)果相比傳統(tǒng)工程量進(jìn)度更加客觀準(zhǔn)確。

如前所述，某些WBS中子項(xiàng)的不同部位的單位工程量人工時(shí)有很大差異，例如，同一設(shè)備10m以下的保溫工程與10m以上的保溫工程分成不同子項(xiàng)，這些子項(xiàng)須再細(xì)分成不同子項(xiàng)。類似的子項(xiàng)再細(xì)分原則是，比較實(shí)際人工時(shí)和其他資源成本是否有較大差異。

3.2 PPM的計(jì)算

每一層PPM的進(jìn)度就是所有子項(xiàng)任務(wù)的進(jìn)度與其所在層次中的權(quán)重的乘積后求和。子項(xiàng)任務(wù)的權(quán)重可以是同層次的工作量權(quán)重，也可以是合同金額權(quán)重（贏得值）或者是WBS中的工程量權(quán)重，這取決于項(xiàng)目管理計(jì)算的目的，換句話說(shuō)，進(jìn)度要與相關(guān)資源建立連接。

第6層子項(xiàng)大部分是工作里程碑，它們的權(quán)重就是在第6層PPM最底層終極子項(xiàng)進(jìn)度。第6層子項(xiàng)任務(wù)的權(quán)重可以從BIM大數(shù)據(jù)池中類似項(xiàng)目數(shù)據(jù)的選取，例如表2中電氣控制柜安裝里程碑：支座安裝20%—盤(pán)柜就位45%—接地5%—外觀檢查5%—調(diào)整15%—上電5%—試運(yùn)轉(zhuǎn)5%。第6層里程碑工作量的權(quán)重可以隨時(shí)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修正，如果某一個(gè)里程碑工作量過(guò)大，可以對(duì)該里程碑工作量進(jìn)一步細(xì)分，再對(duì)細(xì)分后的第7層子項(xiàng)里程碑賦予工作量權(quán)重。表1、表2是某水泥廠項(xiàng)目電氣盤(pán)柜安裝子項(xiàng)進(jìn)度計(jì)算示例。

4 PPM的信息輸入和輸出

表1 第5層進(jìn)度計(jì)算

表2 第6層進(jìn)度計(jì)算

PPM計(jì)算文件和數(shù)據(jù)可以方便地在BIM平臺(tái)中導(dǎo)入和提取，導(dǎo)入BIM平臺(tái)的PPM數(shù)據(jù)信息將與各方面信息共享協(xié)同。

4.1 PPM信息的輸入

在子項(xiàng)任務(wù)完成或達(dá)到里程碑后，子項(xiàng)任務(wù)完成的信息可以通過(guò)掃描對(duì)應(yīng)的子項(xiàng)實(shí)物二維碼或虛擬二維碼自動(dòng)上傳至BIM平臺(tái)報(bào)告進(jìn)度。掃碼時(shí)，可以設(shè)定實(shí)際完成工作量的估算百分比（1%～100%）。在實(shí)際中，可以通過(guò)掃描上一級(jí)子項(xiàng)二維碼代表完成其全部子項(xiàng)，這樣可以避免過(guò)于頻繁的掃碼。項(xiàng)目管理者可以通過(guò)在BIM后臺(tái)掃碼對(duì)分包商進(jìn)行監(jiān)督和修正。通過(guò)掃描二維碼，PPM在BIM平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)和實(shí)時(shí)測(cè)量，改變了傳統(tǒng)PPM按周、月由計(jì)劃工程師目視手動(dòng)測(cè)量模式。

4.2 PPM信息的輸出

（1）客戶端可視化

PPM的結(jié)果可以通過(guò)BIM平臺(tái)的多個(gè)客戶端以多種形式輸出，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目進(jìn)度管理的可視化、自動(dòng)化。BIM 4D平臺(tái)可以根據(jù)PPM計(jì)算的數(shù)據(jù)，通過(guò)四個(gè)維度模擬項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)度情況和未來(lái)計(jì)劃進(jìn)度，也可以對(duì)項(xiàng)目子項(xiàng)進(jìn)度關(guān)鍵路徑進(jìn)行重點(diǎn)管理。BIM的可視化客戶端可以多種方式為管理者提供所需信息。如不同顏色顯示子項(xiàng)工作不同階段：進(jìn)行中、滯后、完成、停滯待料、超前等，也可用顏色深淺度或不同亮度表示子項(xiàng)進(jìn)度。鼠標(biāo)點(diǎn)擊3D圖中子項(xiàng)可獲得進(jìn)度特性數(shù)據(jù)等關(guān)注的信息等（見(jiàn)圖3）。

（2）數(shù)據(jù)文件輸出

PPM的文件輸出構(gòu)成了項(xiàng)目進(jìn)度報(bào)告的主要內(nèi)容和管理者數(shù)據(jù)包，包括數(shù)字報(bào)告和各種曲線、圖表等形式。報(bào)告內(nèi)容可根據(jù)項(xiàng)目管理需要進(jìn)行設(shè)置，諸多重點(diǎn)關(guān)注的指標(biāo)和數(shù)據(jù)均可按周或按月生成報(bào)告。進(jìn)度曲線和進(jìn)度直方圖橫軸最小單位可以是天、周、月，時(shí)間軸隨時(shí)可以在三者之間切換、伸縮。圖4是進(jìn)度曲線圖，表3是某水泥廠項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)施工月度報(bào)告主要指標(biāo)內(nèi)容。

表3中，項(xiàng)目子項(xiàng)PPM的輸出可提供不同時(shí)間的數(shù)據(jù)：當(dāng)月累計(jì)，當(dāng)月內(nèi)；下月累計(jì)，下月內(nèi)；上月累計(jì)，上月內(nèi)。其中，進(jìn)度絕對(duì)偏差=實(shí)際進(jìn)度-計(jì)劃進(jìn)度；計(jì)劃執(zhí)行指數(shù)=贏得值/計(jì)劃值；效率=完成工時(shí)/投入工時(shí)；生產(chǎn)力=投入工時(shí)/完成工時(shí)；工時(shí)投入進(jìn)度=投入工時(shí)/工時(shí)預(yù)算。

圖3 項(xiàng)目施工進(jìn)度

5 擴(kuò)展應(yīng)用

在BIM平臺(tái)中，子項(xiàng)任務(wù)PPM結(jié)果將與其人力、機(jī)具、耗材等資源信息相協(xié)同，PPM將進(jìn)度和資源連接后，可以對(duì)實(shí)際資源投入和效率進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算和分析，對(duì)項(xiàng)目管理者排定下一步項(xiàng)目計(jì)劃和調(diào)配項(xiàng)目資源具有指導(dǎo)意義。同樣，PPM將子項(xiàng)進(jìn)度和相關(guān)成本建立連接，可為BIM平臺(tái)中成本計(jì)算分析提供數(shù)據(jù)。

圖4 進(jìn)度曲線示例

表3 水泥廠項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)施工月度報(bào)告主要指標(biāo)內(nèi)容

5.1 PPM與人力資源建立聯(lián)系

工作子項(xiàng)被賦予人工時(shí)量后，通過(guò)單位時(shí)間段內(nèi)的絕對(duì)進(jìn)度可以計(jì)算出該時(shí)段所需要的人力數(shù)量。這為項(xiàng)目管理者在BIM平臺(tái)中協(xié)同資源和制定人力計(jì)劃（Manpower Planning）、后續(xù)人力調(diào)配（Manning）提供了數(shù)據(jù)支撐。通過(guò)單位時(shí)間內(nèi)人力投入和實(shí)際取得的進(jìn)度對(duì)比，項(xiàng)目管理者可以計(jì)算和分析人力工作效率。人力分布的異常也可以檢驗(yàn)出進(jìn)度計(jì)劃安排是否合理。BIM平臺(tái)中PPM可以統(tǒng)計(jì)實(shí)際發(fā)生的人工成本，并和實(shí)際進(jìn)度的比對(duì)，項(xiàng)目管理者可以判斷人工成本是否存在超出預(yù)算的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)項(xiàng)目人工成本起到管控作用。

5.2 PPM與項(xiàng)目其他資源和材料建立聯(lián)系

除了人力資源，PPM在BIM平臺(tái)中還可以與項(xiàng)目特別重要的資源建立聯(lián)系，這些資源對(duì)項(xiàng)目影響較大，可以是大型機(jī)具，如起重設(shè)備、車輛等，也可以是某些重要的耗材如水泥、骨料等，通過(guò)項(xiàng)目進(jìn)度與項(xiàng)目的資源投入和資源預(yù)算的對(duì)比，實(shí)時(shí)監(jiān)管資源和材料成本。