葉 飛,李正焜,梁巧真

(安徽糧食工程職業(yè)學院 糧食工程系,安徽 合肥 230011)

制訂進度計劃是工程項目管理工作的第一步。當前很多工程項目還是采用傳統(tǒng)軟件,比如P6、Project等制訂有關進度計劃,并且通過它們對有關進度計劃進行控制。這些軟件大多數還是以文字加圖表的形式對計劃進行描述,此類軟件制訂出來的進度計劃不能很好地展現工程項目動態(tài)變化,更不能科學地解決項目在施工過程中的可視化問題。當前,BIM已經廣泛用于工程項目建設過程中,幾乎每個環(huán)節(jié)均實現了可視化,其中也包括進度管理。據有關文獻研究表明,在國外部分發(fā)達國家使用BIM的10個統(tǒng)計項目中,就有6個項目在進度管理過程中,使用BIM投資回報率在640%-32900%之間。由此可見加強BIM可視化進度管理研究對工程項目建設的成功具有非常重要的作用[1]220-222。

1 BIM可視化相關概念與管理特點

1.1 相關概念

BIM概念。BIM是其英文全名Building Information Modeling中每個單詞第一個英文字母大寫的組合,翻譯成中文的意思是“建筑信息模型”。是指從設計過程的三個基本維度,即資源、行為、交付,為設計企業(yè)制訂實施標準的具體措施[1]220-222。它不是把數字進行簡單地集成,而是將數字信息廣泛地應用到各種設計、制造，以及相關管理過程中的數字方法。此種數字方法能夠使得建筑工程管理進度效率得到大幅度提升,各種風險得以大大降低。

工程進度管理概念。工程進度管理簡言之就是一種工程在實施過程中的日、周、月計劃制訂與實施管理制度。其計劃主要內容包含各分包的每月的施工進度計劃、周施工進度計劃、日施工進度計劃編制與落實;還有每日進度計劃是否及時落實到位,相關部門負責人的碰頭會;以及與進度配套的其它有關進度計劃,比如物料進度計劃、勞動力計劃、設備計劃等[2]93-94。

1.2 BIM可視進度管理特點

應用軟件程序。BIM技術組織可視化工程進度計劃制訂過程中,同時將會貫穿沿用多元化的BIM軟件程序,其軟件主要包含3DA、REVTT、Revit等軟件類型。它們均需要在BIM構建模型的原則之上,對工程進度計劃有關任務進行交接、完成,最后形成可視化的進度計劃[2]94-95。

進度計劃制訂技術。通過BIM技術能夠對工程進度進行可視化監(jiān)控管理,這就需要運用4D技術相關要素對其進行多方面支持。只有如此,才能促使各種進度信息與靜態(tài)BIM模型進行快速交接,從而滋生出比較健全的4D化的工程進度計劃,為將來工程進度進行比較直觀而又真實的展現,同時還能為三維狀態(tài)下的工程進度有關信息進行真實評價、認證等目標執(zhí)行,打下夯實的基礎。

2 傳統(tǒng)管理與BIM可視化管理對比

2.1 傳統(tǒng)進度計劃制訂方法

圖1 傳統(tǒng)進度計劃制訂過程Fig.1 Traditional schedule development process

傳統(tǒng)進度計算編制很大程度還是依靠制訂者工作經驗進行編制,盡管有施工合同、相關設計資料等作為參考依據,但對于編制計劃的工作人員而言,其編制方法與有關管理工具還是比較抽象的。傳統(tǒng)進度計劃編制工作重點包括以下幾個方面工作內容,詳見圖1。

2.2 傳統(tǒng)進度管理方法

傳統(tǒng)進度管理方法主要包含進度數據整理與分析、進度監(jiān)控和制訂有關進度改進方法。進度監(jiān)控是進度管理的基礎,它的宗旨就是搜集實際施工有關數據,以便于對工程進度產生影響的各種因素進行了解與掌控,從而為后續(xù)進度分析與制訂各種進度管理措施做好充分準備。

工程進度監(jiān)控各種數據要與工程進度計劃數據具有一定的可比性,所以對于現場搜集過來的數據一定要進行相關整理。通常是依照實物工作量、工程量和所花費的工時,轉化成百分率,對數據進行統(tǒng)一整理。再依據整理出來的數據,采用有關曲線圖對比法、表格比較法等方法將實際工程進度與計劃目標進度進行對比,最后得出有關工程進度情況。

依據進度延誤時間是否在總時間差異許可范圍之內,再運用不同的工程進度控制策略。倘若進度延誤的時間未超過總時差許可范圍,對整個工程交期不會產生影響,就不需要采取有效控制措施,還是依照以前施工方法進行施工。倘若不在許可范圍之內,而且會對工期產生影響,就務必需要通過有關組織、管理、技術等措施來對延誤的工期進行補救,同時還要對工程進度加強監(jiān)督管理[2]。

2.3 傳統(tǒng)進度管理與BIM可視化進度管理對比分析

傳統(tǒng)進度管理模式與BIM可視管理模式無論在進度計劃制訂,還是進度監(jiān)控過程等方面均存在不同。詳見表1所示。

表1 傳統(tǒng)模式與BIM模式進度管理比較Table 1 Comparison of progress management between traditional mode and BIM mode

工程進度管理主要包含進度計劃與進度監(jiān)控兩方面內容。進度計劃其職責就是工作結構的分解，進度計劃編制與改善;而進度監(jiān)控主要職責就是依照進度計劃具體落實、控制計劃的執(zhí)行,按時按量完成計劃任務,最終達成目標任務。

對于一部分比較復雜的工程進度管理模式,盡管采取傳統(tǒng)的管理模式流程(詳見圖2)，依照計劃編制、優(yōu)化與控制三大步驟有序展開,不過對一部分難度較大、工程結構較復雜的項目采用傳統(tǒng)進度管理模式明顯存在較大的弊端,還需要進一步優(yōu)化與完善。

圖2 傳統(tǒng)進度管理模式的步驟Fig.2 Steps of a traditional schedule management model

傳統(tǒng)進度管理模式流程存在的弊端主要表現在以下幾方面:

1)制訂進度計劃準確率不高。傳統(tǒng)進度計劃在編制過程中,其獲得信息來源以CAD所繪制的圖紙資料、相關合同和編制人員過去工作經驗為主。在工程正式施工之前就對各項進度計劃進行了定義,完成了進度計劃編制工作。然后再對WBS工作結構進行分解,對于它們工作邏輯關系與持續(xù)時間,通常還是憑借編制人員工作經驗進行確定。由于工程進度信息直觀性不強,再加上WBS工作結構分解不太全面與具體,持續(xù)時間通常是憑借估算，所以導致傳統(tǒng)進度管理方法所制訂出來的進度計劃通常不太準確,精準度較低[3]88-89。

2)指導實際施工能力不強。傳統(tǒng)進度管理模式下的進度計劃制訂之后,只能采用網絡技術對進度計劃進行改善,從而描繪出核心線路,產生月度、季度、年度等目標計劃導向,導致主觀意識比較明顯,對執(zhí)行過程中的難點問題不容易進行預測。進度計劃不能實現動態(tài)化,同時也沒有通過有關模擬對其進行論證,優(yōu)化結果也不夠徹底,所以傳統(tǒng)進度管理模式下進度計劃對現場實際施工指導性不強。

3)不具有前瞻性。傳統(tǒng)進度管理模式下的進度計劃監(jiān)控通常也是被動進行,未對計劃實施過程進行模擬,未對計劃實施難點、重點進行預測,因此不能提前做好應對策略。而且進度跟蹤與糾正,通常也是以發(fā)生錯誤結果為導向,即依據所發(fā)生結果再分析其原因[3]90-91。一旦施工進度發(fā)生了問題,有關參與方只能事后被動地采取有關應對措施,對進度進行補救或調整,這種被動控制方法,對于整個施工進度管理而言不具有前瞻性,而且效率也不高。

以上分析的傳統(tǒng)進度管理每個方面的弊端對于稍復雜的工程結構的進度管理均會產生一定不良影響,這就迫切需要運用一種新技術、新方法對這種現狀進行改變。由于BIM可視化技術是一個可以將信息、參與人員、以及施工過程集成在一起,而且還可以通過BIM建模、4D模擬等形式來彌補傳統(tǒng)進度管理模式以上各方面的不足,具有顯著的優(yōu)越性,因此筆者后續(xù)將探討B(tài)IM可視化對工程進度管理的優(yōu)化策略[4]156-157。

3 BIM的可視化建設工程進度管理優(yōu)化

3.1 采用BIM可視化工程進度管理的主要措施

BIM可視化工程進度管理與質量控制非常類似,質量控制通常分為事前、事中、事后3個階段進行控制,而進度管理也分3個階段,即事前做好準備、事中進行跟蹤、事后進行調整。傳統(tǒng)進度管理一般對事中與事后兩個階段比較重視,而忽略了事前準備[4]156-157。主要表現在過分依靠應用性不廣的啟發(fā)式原則,只依據相關領導與管理者工作經驗制訂進度計劃,組織施工設計以及制訂趕工預案等上交給有關監(jiān)理,業(yè)主審核通過就可以進行實際施工。但由于工程項目大部分具有一定的復雜性,特別是一些大型工程項目,只憑項目領導、管理者個人經驗對進度管理過程可能發(fā)生的潛在問題進行判斷是非常困難的。因此使得進度計劃制訂不準確、不完整,以及資源調配不科學等現象時有發(fā)生。

BIM可視化屬于創(chuàng)建與組織有關動態(tài)行為信息模型,因此它能夠使用比較豐富的項目信息對各種進度管理活動的實施進行指導。BIM可視化具有比較明顯的優(yōu)勢，主要表現在可以利用BIM建模、BIM的4D虛擬施工、虛擬施工現場以及對設計進行深化等。在正式施工之前構建可視化信息模型,提前發(fā)現施工過程中出現的問題,以便提前做好預防。在施工過程中能夠跟蹤并進行相關控制,從而保障了比較重要的線路上的專項施工活動,能夠避免由于深度設計過程中出圖紙比較緩慢而導致等待時間相對減少的問題[4]157-158。除此之外,倘若在施工過程中出現了進度管理問題,可以及時通知有關部門負責人與管理者在BIM 集成管理平臺上進行溝通,并及時協(xié)商出處理措施。BIM可視化在工程進度處理工作應用的重點,詳見表2。

表2 BIM可視化工程項目進度管理的工作重點Table 2 Work priorities for BIM visualization project progress management

3.2 使用BIM可視化進度管理的基本框架

結合BIM平臺系統(tǒng)集成有關信息技術優(yōu)點,把其派生職能應用到進度管理中來,建立BIM進度管理應用基本框架,詳見圖3。

圖3 基于BIM可視化進度管理使用框架示意圖Fig.3 Schematic diagram of the use of BIM-based visual progress management

從圖3能夠清楚地看出,此框架是立足于BIM可視化平臺的基礎之上,系統(tǒng)化與集成化是其最為關鍵的理念。從系統(tǒng)化方面分析,該框架分為3大子系統(tǒng),分別是信息采集系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)，以及信息反饋系統(tǒng)。信息采集系統(tǒng)主要功能與職責就是對有關信息進行搜集與輸入,比如功能信息、物理信息、幾何信息等,之后再通過數據庫的方式依照特殊的標準與有關規(guī)則進行構建模型、分類、儲存。信息處理系統(tǒng)在對信息采集輸入完成之后,依照不同階段進度管理需求,對有關信息進行優(yōu)化處理,提前發(fā)現與解決信息有關問題,使得信息準確性、應用性得到保障。信息反饋系統(tǒng)就是立足于前兩個系統(tǒng)基礎之上,直接從系統(tǒng)內部輸出工程進度管理信息,輸入施工現場進度有關控制信息,以便于進度管理信息能夠得到及時反饋,從而使得施工現場進度得到動態(tài)控制[5]99-100。從應用層方面來分析,又可分為3大層,即信息層、執(zhí)行層、操作層。總之通過各大子系統(tǒng)之間的集成應用與各層共同解決工程上的難題,進而從客觀上使得進度管理難度間接降低。

3.3 使用BIM可視化使得工程進度管理流程得到優(yōu)化

BIM基于模型的智能流程,由于工程項目進度管理的復雜性,比如技術難度比較大,信息量大等特征,BIM可視化進度管理流程,能夠發(fā)揮多種優(yōu)勢的條件下,比如具有海量數據統(tǒng)計與計算、資源共享以及各項技術集成應用等優(yōu)點,再對各方面進度信息實現時刻互動,從而使得工程項目進度動態(tài)控制任務得到保障。BIM可視化使得工程進度管理流程得到優(yōu)化,詳見圖4所示。

圖4 BIM的進度管理流程Fig.4 BIM’s progress management process

對于BIM進度管理有關流程,重點分為計劃制訂、計劃實施、檢查調整、總結報告等過程。BIM是信息平臺構建的基石。依據一部分大型工程項目,在進度計劃制訂之前,應該依據有關資料,比如圖紙、文件說明等建立BIM信息庫。這種BIM信息平臺不但具有較好的三維虛擬現實的表達能力,而且還包含了比較豐富的信息,比如技術信息、空間信息等，同時還對與模型組件有關聯(lián)的進度、質量、安全數據等方面進行支持。所以相關工作人員在制訂進度計劃過程中,應該依據相關合同工期與BIM數據中快速獲得有關工程數量,再使用有關軟件對總進度計劃進行制訂,之后再采用WBS技術依照專業(yè)把相關工作任務進行細化。依據已有時間定額制訂更為詳細的二級計劃[6]197-198。然后,施工方依據二級進度計劃,與分包方和施工各工序的負責人進行共同協(xié)商,在系統(tǒng)中輸入詳細目標任務有關施工進度信息,再采用BIM模型對工程項目中工序復雜、技術難度大的施工活動進行虛擬構造,通過4D進行施工模擬,使得有關問題提前得到反饋。通過不斷地反復模擬優(yōu)化之后,更加有利于編制出具有合理性、準確性,而且還具可行性的動態(tài)作業(yè)計劃,此計劃是否順利實施是對總進度計劃目標任務能否達成的重要保障,同時它還是相關部門與各工序負責人日常工作安排的重要指導依據[6]198-199。

在后續(xù)工程進度計劃的相關工作中,比如調控控制、計劃落實、總結報告等,均能通過BIM進行場地規(guī)劃與相關資源配置模擬,以及進度管理表現得更為形象、直觀,更加有利于施工方科學、合理地安排機械設備、材料以及人員等,從而預防由于資源配置因素不合理給工程進度管理帶來的不良影響。另一方面由于施工進度與模型構件、工序任務等關系比較密切,在現場施工跟蹤過程中,對進度計劃執(zhí)行狀況進行檢查時,能夠對項目施工過程實現四維跟蹤模擬,構建模擬視圖,從而實現了計劃進度模擬與實際進度模型的形象可視化對比。所以在BIM管理平臺上,只要把施工現場實際進度狀況反饋到BIM平臺上,相關進度管理人員便能夠對項目總體進度狀況進行了解,以便于做出及時對比分析。如果工程進度發(fā)生了偏差,相關負責人共同協(xié)商采取改正措施,保障總目標順利完成,使得管理過程得到優(yōu)化,管理水平得到提升。

4 結論

文章首先闡述了BIM可視化進度管理的概念與特點;接著通過與傳統(tǒng)進度管理方法對比,指出傳統(tǒng)方法的弊端,總結BIM進度管理的優(yōu)越性;最后從方法、框架、流程等方面詳細分析采用BIM可視化方法對工程項目進度管理優(yōu)化的效果，對推行與實現數字化工程管理具有重要的借鑒與指導意義。