廖軍華LIAO Jun-hua

（中國鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司，北京 100043）

0 引言

隨著我國建筑水平的提高，施工規(guī)模不斷增大，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)以及工藝要求不斷提高，建設(shè)速度逐漸加快，傳統(tǒng)進(jìn)度管理模式難以適應(yīng)鐵路工程建設(shè)信息化快速發(fā)展需求[1]。BIM可視化技術(shù)與傳統(tǒng)施工進(jìn)度管理技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，實現(xiàn)了工程進(jìn)度的可視化以及進(jìn)度管理的動態(tài)調(diào)控，滿足新時代背景下對精細(xì)化管理的要求，為鐵路四電工程項目進(jìn)度管理提供了新的思路。本文以新福廈鐵路四電工程為應(yīng)用背景，研究BIM技術(shù)在長距離、多工點、多專業(yè)，大規(guī)模施工的情況下，對施工進(jìn)度實時可視化監(jiān)控和進(jìn)度計劃糾偏優(yōu)化的應(yīng)用。

1 研究背景

建設(shè)工程項目中，施工進(jìn)度管理一直是重難點問題[2]?，F(xiàn)階段基于BIM的項目進(jìn)度管理方式主要是對三維模型進(jìn)行信息集成，借助基于BIM技術(shù)的施工管理平臺，將三維模型關(guān)聯(lián)進(jìn)度計劃進(jìn)行模擬演示，并通過周、月階段性的施工數(shù)據(jù)錄入對進(jìn)度計劃進(jìn)行檢查論證[3～6]。進(jìn)度計劃的可視化模擬可以在施工前發(fā)現(xiàn)可能存在或者將要發(fā)生的問題和風(fēng)險[7]，隨著工程的推進(jìn)，無法做到實時動態(tài)的進(jìn)度管理，對進(jìn)度計劃的糾偏、動態(tài)調(diào)控手段不夠高效靈活。階段性施工數(shù)據(jù)錄入時，仍然采用調(diào)度人員逐級上報、逐級統(tǒng)計的傳統(tǒng)模式為主，效率低、統(tǒng)計工作量大[8]，在施工規(guī)模大且施工專業(yè)種類多的工程項目中，極易造成數(shù)據(jù)更新不及時，或信息的漏報錯報等問題[9]。現(xiàn)階段BIM應(yīng)用主要存在的問題，主要是因為工程項目施工進(jìn)度管理主體信息獲取不足和處理效率低下所致[10]。

本文以新福廈鐵路四電工程項目為背景，利用自主研發(fā)的BIM+GIS平臺（以下簡稱管理平臺）將由Revit軟件建立的鐵路四電工程參數(shù)化模型與施工進(jìn)度計劃進(jìn)行關(guān)聯(lián)。通過管理平臺收集各工點現(xiàn)場的每日施工實時進(jìn)度數(shù)據(jù)，有效減少統(tǒng)計數(shù)據(jù)工作量及其他人為因素。將實際進(jìn)度通過模型與甘特圖結(jié)合進(jìn)行管理，通過模型的顏色顯示來直觀地判斷工作任務(wù)的提前及滯后狀態(tài)，為施工進(jìn)度計劃的調(diào)整優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 應(yīng)用思路

通過管理平臺將參數(shù)化模型與進(jìn)度計劃鏈接，實現(xiàn)參數(shù)化模型與時間維度的鏈接，轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)度模型。整合進(jìn)度模型以及每日施工數(shù)據(jù)，管理人員可在管理平臺上，通過進(jìn)度模型的顏色變化可實時查看當(dāng)日的施工進(jìn)度與計劃進(jìn)度的對比情況。應(yīng)用思路如圖1所示。

圖1 基于BIM技術(shù)的施工進(jìn)度可視化應(yīng)用思路

3 參數(shù)化模型創(chuàng)建

3.1 模型劃分及編碼標(biāo)準(zhǔn)

為了實現(xiàn)信息的無縫傳遞，需要對模型構(gòu)件進(jìn)行分類與編碼[11]。參考鐵路BIM聯(lián)盟的《鐵路工程實體結(jié)構(gòu)分解指南》中對鐵路四電工程各專業(yè)模型單元的劃分，并結(jié)合《鐵路工程WBS工項分解指南》以及項目部進(jìn)度管理實際的相關(guān)需求，采用線分類法對模型進(jìn)行構(gòu)件劃分。依托可擴(kuò)展的編碼體系，形成各專業(yè)的模型構(gòu)件劃分及編碼表（表1）。基于此表，對構(gòu)建代碼第三層級及之后層級的構(gòu)件進(jìn)行族文件建模，父級的構(gòu)件模型均為子級的構(gòu)件模型組成，例如第二層級構(gòu)件模型均采用第三層級之后的族文件拼接而成。

表1 牽引變電專業(yè)模型構(gòu)件劃分及編碼表（示例）

圖2 模型劃分示意

為保證模型分類編碼的唯一性和表意性[12]，每一個模型構(gòu)件都將賦予唯一的編碼。模型構(gòu)件編碼共由5層結(jié)構(gòu)組成（圖3），第一層為項目代碼，為固定名稱代碼；第二層為專業(yè)代碼，對應(yīng)構(gòu)件劃分及編碼表的第一層級構(gòu)件代碼；第三層為工點代碼，從“0001”開始，施工里程從小到大依次增加；第四層為構(gòu)件分類代碼，對應(yīng)構(gòu)件劃分及編碼表的第二層級之后的構(gòu)件代碼；第五層為構(gòu)件編號，采用不定長字符，依據(jù)相關(guān)構(gòu)件的使用而定，例如接觸網(wǎng)支柱編號、變電設(shè)備編號等可直接使用設(shè)計編號，接觸網(wǎng)吊弦構(gòu)件編號可以按跨距內(nèi)順序編號結(jié)合支柱編號和錨段編號，以方便人員查看辨認(rèn)。

圖3 模型編碼結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 模型創(chuàng)建

采用Autodesk Revit系列軟件對本項目的各專業(yè)工程進(jìn)行參數(shù)化模型創(chuàng)建。模型創(chuàng)建后，通過自研的二次插件導(dǎo)出輕量化模型（JIN格式文件），然后上傳至系統(tǒng)工點標(biāo)簽之下進(jìn)行模型統(tǒng)一管理。鑒于四電專業(yè)工程的特點，本項目的參數(shù)化建模還需依托站前單位的道路、橋梁、隧道模型進(jìn)行創(chuàng)建。各專業(yè)工程的建模范圍包含線路內(nèi)所有工點，與現(xiàn)場保持高度一致。

圖4 基于BIM的參數(shù)化建模流程

4 模型與進(jìn)度計劃鏈接

4.1 WBS工項分解編碼表的編制

按照單位工程、分部工程、分項工程、檢驗批的質(zhì)量驗收體系以及施工深化應(yīng)用需求進(jìn)行施工作業(yè)分解，得到標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的WBS工項分解表。結(jié)合各專業(yè)的模型構(gòu)件劃分及編碼表，將工項任務(wù)與相關(guān)模型構(gòu)件名稱及編碼對應(yīng)，形成一套適合鐵路四電項目管理的WBS工項分解編碼表（表2）。

表2 WBS工項分解編碼表（示例）

4.2 參數(shù)化模型與進(jìn)度計劃的鏈接

參數(shù)化模型的構(gòu)件層級與分部分項工程均為一一對應(yīng)，且包含有相同的編碼。施工進(jìn)度計劃按照分部分項工程進(jìn)行編制時，所有施工進(jìn)度計劃內(nèi)的項目和模型已經(jīng)進(jìn)行了鏈接。將參數(shù)化模型與進(jìn)度計劃導(dǎo)入BIM管理平臺，即可實現(xiàn)自動關(guān)聯(lián)。

5 系統(tǒng)設(shè)計及創(chuàng)建

管理平臺進(jìn)度管理模塊系統(tǒng)側(cè)重對現(xiàn)場施工日志、工作項進(jìn)度計劃、調(diào)度報表進(jìn)行管理。結(jié)合進(jìn)度模型，實現(xiàn)施工數(shù)據(jù)驅(qū)動進(jìn)度模型形象變化，并通過模型顏色變化區(qū)分進(jìn)度計劃的實施情況。

5.1 硬件架構(gòu)

管理平臺進(jìn)度管理模塊系統(tǒng)包括，工作站1臺，后臺服務(wù)器2臺。服務(wù)器通過交換機(jī)實現(xiàn)與工作站的數(shù)據(jù)互聯(lián)，1臺服務(wù)器用于進(jìn)度的Web發(fā)布，另1臺服務(wù)器安裝標(biāo)準(zhǔn)版SqlServer數(shù)據(jù)庫軟件，用來提供數(shù)據(jù)庫存儲及管理服務(wù)。

①數(shù)據(jù)庫服務(wù)器包括中心數(shù)據(jù)庫、配置文件、BIM模型數(shù)據(jù)庫、編碼數(shù)據(jù)庫、日志文件和進(jìn)度管理系統(tǒng)。

②進(jìn)度管理Web服務(wù)器用于進(jìn)度管理的Web發(fā)布。

③工作站，操作人員通過工作站登陸服務(wù)器，進(jìn)入進(jìn)度管理系統(tǒng)。

5.2 軟件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計示例圖

5.2.1 數(shù)據(jù)層

管理平臺進(jìn)度管理模塊系統(tǒng)數(shù)據(jù)層主要由模型數(shù)據(jù)庫、編碼數(shù)據(jù)庫、配置文件和日志文件組成。

5.2.2 服務(wù)層

主要由DAL數(shù)據(jù)訪問層、WebService和編碼映射關(guān)系構(gòu)成。其中：DAL數(shù)據(jù)訪問層：B/S數(shù)據(jù)處理程序的基礎(chǔ)。主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的增改、查閱，以及配置文件的讀取等基本操作。WebService為應(yīng)用層的B/S頁面提供RESTful Web API接口服務(wù)。編碼映射關(guān)系：BIM模型通過構(gòu)件編碼同施工日志工作項編碼進(jìn)行關(guān)聯(lián)，達(dá)到日志數(shù)據(jù)可驅(qū)動模型數(shù)據(jù)。

5.2.3 應(yīng)用層

應(yīng)用層表現(xiàn)為Web頁面，基于服務(wù)層和數(shù)據(jù)層實現(xiàn)，應(yīng)用功能包括：模型管理、編碼管理、工點管理、計劃管理、日志填報、日志查看、三位回溯、甘特圖和數(shù)據(jù)維護(hù)功能。

6 實時進(jìn)度可視化

6.1 實時進(jìn)度數(shù)據(jù)的收集

進(jìn)度數(shù)據(jù)的收集方法主要依靠現(xiàn)場工點施工作業(yè)人員手動更新?，F(xiàn)場各工點的施工作業(yè)人員通過智能移動端或網(wǎng)頁瀏覽器登錄管理平臺選取相應(yīng)工點，實時填報上傳施工進(jìn)度日志（圖6）。日志內(nèi)容包含現(xiàn)場當(dāng)日進(jìn)度數(shù)據(jù)以及施工情況的照片、工作人員、機(jī)具等。管理平臺對每日的進(jìn)度日志進(jìn)行匯總可輸出進(jìn)度報表，也可選取某工點對相關(guān)的施工進(jìn)度日志進(jìn)行查閱，提高了數(shù)據(jù)處理的效率以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確率。

圖6 施工日志填報數(shù)據(jù)界面

6.2 實時進(jìn)度可視化應(yīng)用

6.2.1 實時進(jìn)度可視化

管理平臺依據(jù)每日進(jìn)度數(shù)據(jù)，結(jié)合三維模型與甘特圖，直觀表達(dá)每日實際施工進(jìn)度情況，并將實際量與計劃量進(jìn)行顏色區(qū)分，通過工作量、累計百分比等指標(biāo)數(shù)據(jù)，顯示當(dāng)前施工進(jìn)度計劃滯后的工點或者施工部位。

6.2.2 進(jìn)度可視化動態(tài)控制

管理平臺依據(jù)選定的進(jìn)度計劃可實現(xiàn)三維動態(tài)模擬展示，選定計劃時間軸對施工過程按進(jìn)度計劃時間軸進(jìn)行模擬，實現(xiàn)施工方案可視化交底。隨著工程項目施工實施的逐步推進(jìn)，在管理平臺可隨時對工程任務(wù)的計劃開始和結(jié)束時間進(jìn)行調(diào)整。管理平臺進(jìn)度管理模塊界面分為模型顯示區(qū)與計劃調(diào)整區(qū)，上部分為工點選擇，模型顯示區(qū)域，下部分為進(jìn)度計劃顯示與調(diào)整區(qū)域（圖7）。

圖7 進(jìn)度可視化管理示例圖

6.2.3 進(jìn)度形象化與物資管理的結(jié)合

通過進(jìn)度模型對物資二維碼安裝后的掃描填報數(shù)據(jù)（圖8）以及每日的進(jìn)度數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)集成，將相關(guān)物資的安裝信息與進(jìn)度報表的進(jìn)度量對比，實現(xiàn)進(jìn)度與物資管理的聯(lián)動，保障進(jìn)度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

圖8 模型信息示例圖

7 應(yīng)用效果

管理平臺對每日的進(jìn)度數(shù)據(jù)進(jìn)行實時匯總處理，可視化展示，提高進(jìn)度管理效率。通過管理平臺遠(yuǎn)程監(jiān)管，減少了管理人員去現(xiàn)場驗證進(jìn)度情況的頻次。對于長距離，工點多且分散的鐵路四電工程項目，有利于提高施工進(jìn)度監(jiān)管效率。通過數(shù)據(jù)集成、模型與實體對比、無紙化辦公、云端傳輸?shù)仁侄渭涌炝藬?shù)據(jù)與施工安排的效率。如，在泉港10kV配電所的施工中提前對進(jìn)度計劃進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整5處，對電力專業(yè)與房建專業(yè)的施工計劃進(jìn)行調(diào)整，穿插進(jìn)行施工，相較于原施工進(jìn)度計劃減少施工人員投入3人，節(jié)約工期8天，在準(zhǔn)確實現(xiàn)進(jìn)度目標(biāo)的同時，有效的節(jié)約了人工成本。

8 結(jié)束語

工程進(jìn)度的有效管理是進(jìn)度目標(biāo)實現(xiàn)的關(guān)鍵。通過應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行二次開發(fā)及實時數(shù)據(jù)整合，開拓了BIM技術(shù)在施工進(jìn)度管理中的應(yīng)用新思路，對于BIM技術(shù)在實時過程控制的可視化進(jìn)度預(yù)警和糾偏方面有很大的應(yīng)用價值。