摘要：為研究實(shí)用性強(qiáng)的施工進(jìn)度管理系統(tǒng)，文章在高速公路施工進(jìn)度管理中，以工作分解結(jié)構(gòu)（WBS）與形象量為載體，以工程量清單數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，結(jié)合二維形象圖形可視性和數(shù)據(jù)集成性等優(yōu)勢，彌補(bǔ)傳統(tǒng)進(jìn)度管理系統(tǒng)的不足，研發(fā)了基于WBS與形象量控制的公路施工進(jìn)度管理系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)的整體架構(gòu)、軟件架構(gòu)、硬件架構(gòu)和數(shù)據(jù)流等設(shè)計(jì)思路，并分析了該系統(tǒng)的應(yīng)用效果與價(jià)值。

關(guān)鍵詞：公路施工；WBS；形象量；二維形象圖

中圖分類號(hào)：U415.1 A 57 185 4

0 引言

隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，項(xiàng)目的復(fù)雜性給施工進(jìn)度管理帶來了巨大的挑戰(zhàn)，并對(duì)施工進(jìn)度管理的水平提出了更高的要求［1］。同時(shí)，項(xiàng)目的進(jìn)度管理已成為企業(yè)最重要的核心競爭力之一，合理有效的施工進(jìn)度管理有助于施工單位獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益［2］。

目前，在高速公路實(shí)施項(xiàng)目建設(shè)期間主要存在以下問題：項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃難以精確上報(bào)，統(tǒng)計(jì)工作繁瑣、數(shù)據(jù)不直觀、數(shù)據(jù)組合查詢困難，導(dǎo)致項(xiàng)目的進(jìn)度管控出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)。由于傳統(tǒng)手工報(bào)表存在報(bào)表多、工作量大、計(jì)劃執(zhí)行差、信息傳遞效率低等問題，高速公路施工項(xiàng)目使用手工報(bào)表管理進(jìn)度的模式已經(jīng)無法滿足公司及項(xiàng)目的管理需求，也不利于公司與項(xiàng)目對(duì)項(xiàng)目施工進(jìn)度的整體管控［3］。當(dāng)前高速公路項(xiàng)目應(yīng)用了一些進(jìn)度管理系統(tǒng)，但現(xiàn)有的進(jìn)度管理系統(tǒng)主要存在或部分存在信息化程度低、不支持可視化、數(shù)據(jù)溯源性差等缺點(diǎn)［4］。另外，施工進(jìn)度管理結(jié)合三維BIM技術(shù)的研究也有不少，在高速公路和水利等方面實(shí)現(xiàn)了可視化的施工進(jìn)度管理［5-11］，但其項(xiàng)目應(yīng)用體驗(yàn)感較差，尤其在三維模型瀏覽引擎方面。

為了解決以上問題，提高項(xiàng)目的施工進(jìn)度管理水平，本文基于工作分解結(jié)構(gòu)（Work Breakdown Structure，WBS）與形象量控制建立高速公路施工進(jìn)度管理系統(tǒng)，并結(jié)合二維形象圖可視化的特點(diǎn)，有效監(jiān)控高速公路的施工進(jìn)度，在提升一線工作效率前提下，幫助項(xiàng)目精細(xì)化過程管控。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

高速公路施工進(jìn)度管理系統(tǒng)在WBS和形象量的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，WBS是進(jìn)度分析的核心，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)中WBS節(jié)點(diǎn)與工程量清單與二維形象模型的雙向鏈接，是系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)度管理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)條件［12-15］。其主要包含整體架構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)、硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)等。具體內(nèi)容如下。

1.1 整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。系統(tǒng)主要由管理展示層、應(yīng)用功能層、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層、基礎(chǔ)設(shè)施層組成。

（1）管理展示層。為管理者提供圖表模式數(shù)據(jù)分析結(jié)果，包括Web端及APP端的數(shù)據(jù)分析看板。

（2）應(yīng)用功能層。主要為用戶提供業(yè)務(wù)填報(bào)窗口，包括基礎(chǔ)信息管理、WBS工程分解、生產(chǎn)計(jì)劃、進(jìn)度填報(bào)等。

（3）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層。主要為業(yè)務(wù)應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)支撐，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、圖片數(shù)據(jù)等。

（4）基礎(chǔ)設(shè)施層。主要為數(shù)據(jù)資源層提供網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、儲(chǔ)存系統(tǒng)等軟硬件支撐。

1.1.1 管理展示層

系統(tǒng)的管理展示層在服務(wù)層和數(shù)據(jù)層的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)，主要表現(xiàn)為Web和APP頁面，包括業(yè)務(wù)應(yīng)用和展示。應(yīng)用功能包括：工程分解、進(jìn)度計(jì)劃、生產(chǎn)計(jì)劃、形象進(jìn)度、預(yù)警提醒、報(bào)表導(dǎo)入導(dǎo)出、智能文字報(bào)告等，進(jìn)而通過報(bào)表系統(tǒng)把最底層數(shù)據(jù)呈現(xiàn)到報(bào)表中。最終展示層通過抓取管理者關(guān)注的數(shù)值，進(jìn)一步在BI看板中展現(xiàn)。另外，基于基礎(chǔ)填報(bào)的進(jìn)度計(jì)劃及工程形象進(jìn)度的填報(bào)數(shù)據(jù)源，通過WBS與二維圖構(gòu)建庫一一對(duì)應(yīng)，進(jìn)而最終實(shí)現(xiàn)施工實(shí)際進(jìn)度的模型展示。

1.1.2 服務(wù)層

系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，基于Browser/Application Server/Database Server應(yīng)用體系架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，并將復(fù)雜的后臺(tái)數(shù)據(jù)處理邏輯以獨(dú)立服務(wù)的形式發(fā)布，實(shí)現(xiàn)前后端分離，支持主流瀏覽器平穩(wěn)運(yùn)行。具體如圖2所示。

1.1.3 數(shù)據(jù)層

（1）基礎(chǔ)信息。主要包含組織機(jī)構(gòu)信息、管理參數(shù)以及配置項(xiàng)目基本信息中下拉列表的值，如項(xiàng)目的管理類型、承包方式、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)等。

（2）工程量及清單信息。主要包含不同工程類型的WBS字典、形象進(jìn)度模板（如WBS字典管理，形象進(jìn)度，解決隧道、橋涵、路基等構(gòu)筑物的形象進(jìn)度錄入、綜合形象進(jìn)度項(xiàng)）。

1.2 硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)

進(jìn)度管理系統(tǒng)硬件系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器集群、全文檢索服務(wù)器、文件應(yīng)用服務(wù)器等。硬件架構(gòu)如圖3所示。其中，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器用來提供數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)及管理服務(wù)，文件應(yīng)用服務(wù)器用于進(jìn)度管理系統(tǒng)的Web發(fā)布。

圖3 系統(tǒng)硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)圖

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器包括業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、配置文件、進(jìn)度管理系統(tǒng)。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫包括工程量、單位、單價(jià)以及單位WBS（分部分項(xiàng)工程），還包括二維形象進(jìn)度構(gòu)件庫，以及進(jìn)度維護(hù)對(duì)象、進(jìn)度、登錄密碼等信息。配置文件包括存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫連接字符串、數(shù)據(jù)恢復(fù)、靜動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的備份導(dǎo)出等配置信息。另外，文件服務(wù)器用于進(jìn)度管理系統(tǒng)的信息發(fā)布以及報(bào)表轉(zhuǎn)換等，全文檢索服務(wù)器用于對(duì)文件的檢索以及相關(guān)操作日志的保留等。

1.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)

系統(tǒng)數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)如圖4所示。在數(shù)據(jù)處理階段，將WBS、工程量清單與形象量三者進(jìn)行結(jié)合匹配，并于數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)，作為系統(tǒng)的基礎(chǔ)表單數(shù)據(jù)；將二維圖形構(gòu)件庫導(dǎo)入形象展示清單中，由用戶選擇項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的構(gòu)件；最后在進(jìn)度管理系統(tǒng)中通過Web和APP看板進(jìn)行形象進(jìn)度展示。

2 系統(tǒng)應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)具體功能模塊

進(jìn)度管理系統(tǒng)將以WBS與形象量指標(biāo)為基點(diǎn)，將工程量清單與二維形象圖相關(guān)聯(lián)，輔助高速公路的施工進(jìn)度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)匯總及形象展示，進(jìn)一步反映現(xiàn)場施工的實(shí)際情況。具體功能模塊如圖5所示。主要功能包含以下兩個(gè)方面：

（1）現(xiàn)場施工進(jìn)度基本信息。進(jìn)行實(shí)際進(jìn)度記錄，具有進(jìn)度的報(bào)表統(tǒng)計(jì)、BI數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)查詢等功能。

（2）二維構(gòu)件庫更新。將二維模型與WBS建立映射關(guān)聯(lián)，直觀展示二維形象圖等。

2.2 案例應(yīng)用

2.2.1 工程概況

某高速公路某標(biāo)段全線長24.8 km，建安費(fèi)為22.61億元。本項(xiàng)目主線全線按四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)：設(shè)計(jì)速度為100 km/h；整體式路基寬度為26 m，分離式路基寬度為13 m；汽車荷載等級(jí)為公路-Ⅰ級(jí)；設(shè)計(jì)洪水頻率特大橋?yàn)?00年一遇，大、中、小橋，涵洞及路基為100年一遇。

本項(xiàng)目路基寬度為13.8 km，包含路基挖方378萬m3，填方408萬m3，涵洞1 419 m/25道，蓋板通道1121/27道；橋梁6座/2.8 km，其中特大橋2座，為某40 m×40 m后張法先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)應(yīng)力混凝土小箱梁特大橋和某計(jì)算跨徑280 m鋼管拱橋；隧道5座/8.2 km，設(shè)馬山停車區(qū)1處，金釵互通1處/1.3 km。

2.2.2 計(jì)劃編制

由于工程量清單已與形象工程量關(guān)聯(lián)，項(xiàng)目可快速編制與設(shè)置總工期及節(jié)點(diǎn)進(jìn)度計(jì)劃。在項(xiàng)目施工前期通過勾選或錄入擬施工的工程實(shí)體的計(jì)劃占比、計(jì)劃達(dá)到樁號(hào)、計(jì)劃完成長度等方式，自動(dòng)計(jì)算計(jì)劃形象工程量及產(chǎn)值。如年計(jì)劃可以按照產(chǎn)值和實(shí)物量的方式編制，并且支持聯(lián)動(dòng)，錄入實(shí)物量后自動(dòng)計(jì)算該部分實(shí)物量對(duì)應(yīng)的產(chǎn)值，在減少項(xiàng)目編制年計(jì)劃時(shí)的產(chǎn)值計(jì)算工作同時(shí)，還可查看節(jié)點(diǎn)工期（里程碑）的施工進(jìn)展情況，通過計(jì)劃工效、實(shí)際工效預(yù)測工期滯后情況，以便更有效地控制項(xiàng)目進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)并對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)測預(yù)警。

2.2.3 生產(chǎn)報(bào)表

在進(jìn)度完成方面，可在系統(tǒng)直接計(jì)劃上報(bào)及下達(dá)報(bào)表，實(shí)現(xiàn)管理內(nèi)部流轉(zhuǎn)；支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)入及導(dǎo)出，自動(dòng)生成各種維度的進(jìn)度報(bào)表，以替代傳統(tǒng)手工表單，進(jìn)一步減輕業(yè)務(wù)人員的工作量，實(shí)現(xiàn)無紙化辦公。同時(shí)，項(xiàng)目進(jìn)度完成情況自動(dòng)采集生產(chǎn)信息跟蹤計(jì)劃執(zhí)行情況，不需要人員填寫完成時(shí)間，避免出現(xiàn)填寫不及時(shí)、不準(zhǔn)確以及難以反饋實(shí)際情況的問題。

2.2.4 二維形象進(jìn)度展示

在進(jìn)度管理系統(tǒng)中，內(nèi)置千余個(gè)橋梁構(gòu)件模型，項(xiàng)目僅需設(shè)置構(gòu)造物參數(shù)，匹配構(gòu)造物模型，掛接工程實(shí)體部位，即可生成二維形象模型?，F(xiàn)場每完成一個(gè)部位，即進(jìn)行自動(dòng)填充，并標(biāo)注顏色，便于項(xiàng)目管理者可視化、高效地獲取工程進(jìn)度信息。通過點(diǎn)擊具體部位，數(shù)據(jù)穿透到具體每一天、每一條施工記錄上，便于進(jìn)行問題追溯及原因分析（如圖6所示）。

2.2.5 手機(jī)APP施工記錄填報(bào)

施工現(xiàn)場每完成一個(gè)施工部位，施工技術(shù)員可通過手機(jī)APP采集現(xiàn)場生產(chǎn)信息，自動(dòng)形成現(xiàn)場施工進(jìn)度實(shí)物量與產(chǎn)值統(tǒng)計(jì)，替代現(xiàn)場管理人員的施工記錄以及項(xiàng)目調(diào)度的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)匯總工作（自動(dòng)生成項(xiàng)目日?qǐng)?bào)、周報(bào)、月報(bào)等進(jìn)度報(bào)告），為公司層數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐。

另外，由于項(xiàng)目工程量與清單關(guān)聯(lián)，自動(dòng)計(jì)算出每個(gè)部位完成的產(chǎn)值，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度管理貨幣化，項(xiàng)目管理者通過系統(tǒng)首頁更加實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地掌握項(xiàng)目年度、月度以及每日產(chǎn)值完成情況，過程中實(shí)時(shí)監(jiān)管，及時(shí)調(diào)整資源，保障產(chǎn)值任務(wù)完成。

2.2.6 應(yīng)用效果

使用進(jìn)度管理系統(tǒng)后，替代了原有的進(jìn)度統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)，由傳統(tǒng)的手工記錄統(tǒng)計(jì)變?yōu)樽詣?dòng)匯總統(tǒng)計(jì)，減輕了一線人員的工作量，進(jìn)度統(tǒng)計(jì)效率提升了70%～80%。同時(shí)，能夠從產(chǎn)值任務(wù)維度、二維形象維度、時(shí)間節(jié)點(diǎn)維度實(shí)現(xiàn)全面精細(xì)化進(jìn)度管控，保障項(xiàng)目合同履約。

2.3 系統(tǒng)特點(diǎn)及價(jià)值

2.3.1 功能模塊可擴(kuò)展靈活

系統(tǒng)是由單個(gè)微服務(wù)構(gòu)成，每個(gè)微服務(wù)運(yùn)行在一個(gè)單獨(dú)的docker中，使用kubernetes進(jìn)行docker的調(diào)度，隨著系統(tǒng)訪問量的增加，只需啟動(dòng)更多的docker，即可實(shí)現(xiàn)平滑的橫向擴(kuò)展能力。

2.3.2 進(jìn)度信息自動(dòng)統(tǒng)計(jì)匯總

現(xiàn)場施工技術(shù)員通過手機(jī)APP填報(bào)施工記錄后，系統(tǒng)自動(dòng)匯總現(xiàn)場施工進(jìn)度實(shí)物量與產(chǎn)值的完成情況，并支持按單位工程、生產(chǎn)隊(duì)伍、時(shí)間周期多維查看，減輕項(xiàng)目調(diào)度匯總統(tǒng)計(jì)工作。

2.3.3 進(jìn)度可動(dòng)態(tài)監(jiān)控，指導(dǎo)及時(shí)糾偏

實(shí)時(shí)將項(xiàng)目進(jìn)度完成情況與項(xiàng)目總進(jìn)度計(jì)劃、年計(jì)劃、月計(jì)劃、周計(jì)劃進(jìn)行對(duì)比，幫助進(jìn)行進(jìn)度預(yù)測預(yù)警與完成情況分析追溯，輔助管理層決策。

2.3.4 計(jì)劃下達(dá)快速，產(chǎn)值統(tǒng)計(jì)匯總多維度

實(shí)現(xiàn)從公司層級(jí)到項(xiàng)目部的年、季、月度計(jì)劃的快速下達(dá)，以及實(shí)物量與產(chǎn)值完成情況從項(xiàng)目部到公司層級(jí)的自動(dòng)匯總與多維分析，提高項(xiàng)目與公司之間的信息傳遞效率。

3 結(jié)語

本文結(jié)合高速公路建設(shè)項(xiàng)目現(xiàn)場管理的難點(diǎn)與實(shí)際情況，以WBS與形象量為載體，以工程圖紙算量數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，以APP為采集手段，研發(fā)出高速公路施工進(jìn)度管理系統(tǒng)，自動(dòng)生成進(jìn)度報(bào)告，并結(jié)合進(jìn)度計(jì)劃管理，實(shí)現(xiàn)時(shí)間維度、產(chǎn)值維度、形象量維度全方位進(jìn)度管控及預(yù)測預(yù)警，提高了進(jìn)度統(tǒng)計(jì)效率，有助于管理者進(jìn)行決策。同時(shí)，該系統(tǒng)以二維模型作為項(xiàng)目進(jìn)度信息形象展示的載體，方便不同專業(yè)人員之間的信息溝通，可減少因信息不對(duì)稱帶來的損失。

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收稿日期：2023-01-10