基于BIM的建筑工程進(jìn)度估計(jì)方法研究

武煒

摘 要： 現(xiàn)有施工進(jìn)度管理方法不能滿足復(fù)雜化、大型化的建設(shè)項(xiàng)目要求。為解決此問題，提出基于BIM的建筑工程進(jìn)度估計(jì)方法。通過估計(jì)進(jìn)度計(jì)劃編制、進(jìn)度估計(jì)動(dòng)態(tài)聯(lián)動(dòng)修改，完成基于BIM技術(shù)的進(jìn)度估計(jì)分析；通過建筑工程進(jìn)度估計(jì)計(jì)劃制定、估計(jì)方法運(yùn)行方式設(shè)計(jì)，完成基于BIM建筑工程進(jìn)度估計(jì)方法的構(gòu)建。設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)用基于BIM的建筑工程進(jìn)度估計(jì)方法，可提升建筑工程施工進(jìn)度，滿足復(fù)雜化、大型化建設(shè)項(xiàng)目要求。

關(guān)鍵詞： BIM； 建筑工程； 施工進(jìn)度； 模型； 估計(jì)方法； 研究分析

中圖分類號(hào)： TN03?34； TU473 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2018）17?0178?04

Abstract： The available construction schedule management method can′t meet the requirements of complex and large?scale construction project. Therefore， a BIM?based construction progress estimation method for building engineering is presented. The items of schedule planning and schedule estimation dynamic linkage modification are used to complete the construction schedule estimation analysis based on BIM technology. The construction schedule estimation planning of building engineering and operation mode design of estimation method are adopted to construct the BIM?based construction schedule estimation method of building engineering. The designed comparison experimental results show that the BIM?based construction schedule estimation method of building engineering can quicken the construction progress of construction engineering， and meet the requirements of the complex and large?scale construction projects.

Keywords： BIM； building engineering； construction schedule； model； estimation method； research and analysis

0 引 言

建筑工程進(jìn)度計(jì)劃以擬建的工程作為對(duì)象，對(duì)施工過程中各項(xiàng)內(nèi)容的施工順序及開、竣工時(shí)間進(jìn)行規(guī)劃。對(duì)于建筑施工來說，不僅要制定詳細(xì)的工程進(jìn)度計(jì)劃，還需根據(jù)已制定的計(jì)劃，估算各期工程的施工進(jìn)度。傳統(tǒng)建筑工程進(jìn)度估算方法在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用4D施工技術(shù)動(dòng)態(tài)模型，得出建筑工程施工前、中、后期的具體進(jìn)度[1?2]。這種工程進(jìn)度估計(jì)方法雖然實(shí)現(xiàn)在施工的各個(gè)階段，對(duì)人力、財(cái)力資源有較好的控制，但從施工進(jìn)度管理角度來看，這種估計(jì)方法在面對(duì)大型化建設(shè)項(xiàng)目時(shí)，得到的進(jìn)度估計(jì)結(jié)果與真實(shí)結(jié)果間存在較大差距。

BIM技術(shù)也叫建筑信息化管理、基于模型信息化管理，是一種以建筑工程數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用數(shù)字信息化技術(shù)，模擬建筑物真實(shí)信息的仿真技術(shù)[3]。BIM技術(shù)的出現(xiàn)為現(xiàn)有施工進(jìn)度估計(jì)方法提供了巨大的轉(zhuǎn)變契機(jī)。在現(xiàn)有技術(shù)手段支持下，本文提出基于BIM的建筑工程進(jìn)度估計(jì)方法，具體搭建步驟如下。

1 基于BIM技術(shù)的進(jìn)度估計(jì)分析

基于BIM技術(shù)的進(jìn)度估計(jì)分析是BIM建筑工程進(jìn)度估計(jì)方法搭建的基礎(chǔ)，具體分析過程由進(jìn)度計(jì)劃編制、聯(lián)動(dòng)修改兩部分組成。

1.1 進(jìn)度計(jì)劃編制

進(jìn)度計(jì)劃編制是基于BIM技術(shù)進(jìn)度估計(jì)分析的第一階段。BIM進(jìn)度計(jì)劃編制方法可分為關(guān)鍵日期法、進(jìn)度曲線法、橫道圖法、網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃法、里程碑事件法。

關(guān)鍵日期法是一種只標(biāo)注關(guān)鍵日期的進(jìn)度計(jì)劃編制方法；

進(jìn)度曲線法以工期和累計(jì)工程量分別作為[x，y]軸，根據(jù)已完成的工程量，計(jì)算施工速度，估計(jì)余下工期的完成時(shí)間；

橫道圖法適合對(duì)小型項(xiàng)目進(jìn)行估計(jì)進(jìn)度計(jì)劃編制，但此方法不能清晰地反映已完成的施工進(jìn)度；

網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃法適用于大型、復(fù)雜的施工項(xiàng)目，通過工期持續(xù)時(shí)間、時(shí)差參數(shù)等相關(guān)變量，完成進(jìn)度計(jì)劃編制；

里程碑事件法在橫道圖法基礎(chǔ)上，通過工程日歷中日期的標(biāo)注，完成進(jìn)度計(jì)劃編輯[4?5]。

上述5種進(jìn)度計(jì)劃編制方法的具體優(yōu)缺點(diǎn)，如表1所示。

1.2 進(jìn)度估計(jì)動(dòng)態(tài)聯(lián)動(dòng)修改

動(dòng)態(tài)聯(lián)動(dòng)修改是在BIM信息平臺(tái)上，通過進(jìn)度管理模塊，根據(jù)現(xiàn)有施工速度，對(duì)已完成的進(jìn)度估計(jì)進(jìn)行實(shí)時(shí)修改。當(dāng)已完成的進(jìn)度估計(jì)與現(xiàn)有施工速度出入較大時(shí)，通過修改進(jìn)度模塊中相關(guān)四維模型的構(gòu)建數(shù)據(jù)，達(dá)到進(jìn)度估計(jì)動(dòng)態(tài)聯(lián)動(dòng)修改的目的[6]。在BIM技術(shù)支持下，修改四維模型中的構(gòu)建數(shù)據(jù)后，進(jìn)度模塊中相關(guān)的估計(jì)信息也會(huì)隨之更改。具體修改流程如圖1所示。

2 BIM建筑工程進(jìn)度估計(jì)方法構(gòu)建

完成基于BIM技術(shù)的進(jìn)度估計(jì)分析后，可按照如下步驟，繼續(xù)完成BIM建筑工程進(jìn)度估計(jì)方法構(gòu)建。

2.1 基于BIM的建筑工程進(jìn)度估計(jì)計(jì)劃制定

計(jì)劃制定是進(jìn)行建筑工程進(jìn)度估計(jì)的第一步，該步驟建立在工作結(jié)構(gòu)分解的基礎(chǔ)上。工作結(jié)構(gòu)分解可將項(xiàng)目按照層次劃分為多級(jí)樹狀結(jié)構(gòu)，層次越多代表劃分越細(xì)致，最終得到的工作包是包含所有BIM編碼的集合。根據(jù)工作包中的BIM編碼，制定工期安排及時(shí)間搭接，完成工程進(jìn)度估計(jì)計(jì)劃的制定[7]。該過程賦予工作包BIM編碼功能，是完成BIM建筑工程進(jìn)度估計(jì)方法構(gòu)建的關(guān)鍵步驟。具體計(jì)劃制定流程如圖2所示。

2.2 估計(jì)方法運(yùn)行方式

BIM建筑工程進(jìn)度估計(jì)方法運(yùn)行方式可以從數(shù)據(jù)層、模型層、平臺(tái)層、應(yīng)用層四個(gè)方面介紹。

數(shù)據(jù)層處于最低端，相當(dāng)于BIM基層數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)建筑工程進(jìn)度估計(jì)起到控制作用。數(shù)據(jù)層的所有數(shù)據(jù)可分為基本數(shù)據(jù)和擴(kuò)展數(shù)據(jù)兩種，且這些數(shù)據(jù)都保持半結(jié)構(gòu)化形式。

模型層中的BIM進(jìn)度控制結(jié)構(gòu)可對(duì)數(shù)據(jù)層中的零散估計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，且當(dāng)數(shù)據(jù)層中的估計(jì)信息發(fā)生改變時(shí)，模型層中的BIM進(jìn)度控制結(jié)構(gòu)也會(huì)隨之改變[8]。

平臺(tái)層主要負(fù)責(zé)連接模型層與應(yīng)用層，一方面支持模型層中BIM進(jìn)度控制結(jié)構(gòu)的建立，另一方面使應(yīng)用層用戶不必時(shí)時(shí)關(guān)注BIM估計(jì)方法的具體集成步驟。

應(yīng)用層可以接收平臺(tái)層的進(jìn)度估計(jì)結(jié)果，并根據(jù)該結(jié)果對(duì)整體工程進(jìn)度起到監(jiān)督管理作用。

上述四層結(jié)構(gòu)組成估計(jì)方法運(yùn)行方式的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，詳細(xì)架構(gòu)如圖3所示。

2.3 BIM建筑工程進(jìn)度估計(jì)方法的實(shí)現(xiàn)

通過進(jìn)度計(jì)劃編制、進(jìn)度估計(jì)動(dòng)態(tài)聯(lián)合修改、估計(jì)計(jì)劃定制、估計(jì)方法運(yùn)行方式架構(gòu)確定4個(gè)步驟，可以完成BIM建筑工程進(jìn)度估計(jì)方法的構(gòu)建。為保證該方法的正常運(yùn)行，還需以SQL Server作為數(shù)據(jù)庫(kù)載體，對(duì)已完成的工程進(jìn)度估計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)載體負(fù)責(zé)記錄所有進(jìn)程估計(jì)過程中產(chǎn)生的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。當(dāng)進(jìn)度估計(jì)發(fā)生變化時(shí)，下一階段的施工計(jì)劃將被重新編制。當(dāng)工程項(xiàng)目管理人員需要查看已完成進(jìn)度情況或預(yù)期進(jìn)度估計(jì)時(shí)，SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)載體可直接提供實(shí)時(shí)信息，但該信息不可被直接修改[9?10]。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

按照上述流程，可完成基于BIM的建筑工程進(jìn)度估計(jì)方法的搭建。為驗(yàn)證該方法的實(shí)用性價(jià)值，以某兩幢20層大樓的建筑施工過程作為研究對(duì)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)正式開始前，對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

3.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置

實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置如表2所示。參數(shù)名稱項(xiàng)從上至下依次為樓層高度、預(yù)期施工速度、預(yù)期完工時(shí)間、最小估計(jì)偏差、進(jìn)度估計(jì)準(zhǔn)確率、工程進(jìn)度評(píng)估等級(jí)。其中，工程進(jìn)度評(píng)估等級(jí)為Ⅴ級(jí)，代表本次工程進(jìn)度估計(jì)可行性極高。為保證本次實(shí)驗(yàn)的公平性，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置均保持一致。

3.2 建筑工程施工進(jìn)度對(duì)比

建筑工程施工進(jìn)度依靠UPW指標(biāo)衡量，UPW指標(biāo)是估計(jì)建筑工程進(jìn)度過程中產(chǎn)生的重要變量。UPW指標(biāo)與建筑工程施工進(jìn)度成反比，該項(xiàng)指標(biāo)越低，則施工進(jìn)度越快，反之則越慢。完成參數(shù)設(shè)置后，令實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組同時(shí)開始大樓施工。其中，實(shí)驗(yàn)組在施工前應(yīng)用基于BIM的建筑工程進(jìn)度估計(jì)方法估計(jì)完成時(shí)間；對(duì)照組在施工前應(yīng)用普通方法估計(jì)完成時(shí)間。兩組UPW指標(biāo)變化情況如圖5所示。

分析圖5可知，本次實(shí)驗(yàn)施工共分為4個(gè)階段，每個(gè)階段實(shí)驗(yàn)組的UPW指標(biāo)均低于對(duì)照組，且UPW指標(biāo)與建筑工程施工進(jìn)度成反比，即實(shí)驗(yàn)組建筑工程施工進(jìn)度始終大于對(duì)照組。所以可證明應(yīng)用基于BIM的建筑工程進(jìn)度估計(jì)方法確實(shí)可提升建筑工程施工進(jìn)度。

3.3 大型化建設(shè)項(xiàng)目估計(jì)匹配度對(duì)比

大型化建設(shè)項(xiàng)目估計(jì)匹配度依靠UPW指標(biāo)與UPD指標(biāo)共同判定。根據(jù)過往施工經(jīng)驗(yàn)，隨著施工進(jìn)程的推進(jìn)，UPW，UPD兩項(xiàng)指標(biāo)的變化幅度越大，代表與建設(shè)項(xiàng)目估計(jì)匹配度越高。本次實(shí)驗(yàn)中，UPW，UPD兩項(xiàng)指標(biāo)變化趨勢(shì)如圖6所示。

圖6中圓黑點(diǎn)代表施工的4個(gè)階段，根據(jù)實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組曲線變化幅度可知，實(shí)驗(yàn)組UPW指標(biāo)與UPD指標(biāo)變化幅度明顯大于對(duì)照組。根據(jù)UPW，UPD兩項(xiàng)指標(biāo)的變化幅度越大，建設(shè)項(xiàng)目估計(jì)匹配度越高可知，應(yīng)用基于BIM的建筑工程進(jìn)度估計(jì)方法可提升大型化建設(shè)項(xiàng)目估計(jì)匹配度。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文提出基于BIM的建筑工程進(jìn)度估計(jì)方法，以兩幢20層待建大樓作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象證明，應(yīng)用基于BIM的建筑工程進(jìn)度估計(jì)方法確實(shí)更符合大型建設(shè)項(xiàng)目要求，且很大程度上提升了施工進(jìn)度。

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