基于BIM技術(shù)4D進(jìn)度計(jì)劃控制在國際油氣儲(chǔ)運(yùn)工程項(xiàng)目中應(yīng)用啟示

姚 猛，李貽浩，周雅哲

中國石油管道局工程有限公司國際事業(yè)部，河北 廊坊

1. 引言

建筑信息模型化技術(shù)(Building Information Modeling)簡稱BIM 技術(shù)，是對(duì)傳統(tǒng)建筑行業(yè)的第二次技術(shù)革命，從初期的“甩圖板”到CAD 跨越，再到如今BIM，每一次技術(shù)突破都能大幅度提高工程建設(shè)領(lǐng)域效率與便捷度。BIM 以其獨(dú)特的模型模擬、各專業(yè)碰撞、實(shí)時(shí)進(jìn)度反饋等強(qiáng)大優(yōu)勢和全壽命周期集成化信息管理理念對(duì)以往項(xiàng)目管理模式、管理流程以及精細(xì)化管理產(chǎn)生巨大沖擊，將為建筑工程提供愈發(fā)高效、嚴(yán)謹(jǐn)、可執(zhí)行性高的方案抉擇、優(yōu)化，對(duì)推動(dòng)行業(yè)發(fā)展、提升企業(yè)競爭力等都具有十分正面的意義[1] [2] [3] [4] [5]。

由于油氣本身的易燃、易爆、易于揮發(fā)等屬性，以及其獨(dú)特的國民經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略地位，決定了油氣儲(chǔ)運(yùn)建設(shè)工程對(duì)質(zhì)量和安全高標(biāo)準(zhǔn)要求，以及高效建設(shè)和安全運(yùn)行目標(biāo)。鑒于BIM 技術(shù)在提升施工效率、降低成本、質(zhì)量管理、進(jìn)度控制等方面的優(yōu)異表現(xiàn)，非常切合油氣儲(chǔ)運(yùn)工程項(xiàng)目對(duì)初期規(guī)劃、設(shè)計(jì)優(yōu)化、施工方案精細(xì)化管理、后期信息集成化等要求。BIM 技術(shù)將對(duì)傳統(tǒng)工程管理和油氣儲(chǔ)運(yùn)工程項(xiàng)目建設(shè)帶來顛覆性的轉(zhuǎn)變，前景應(yīng)用廣泛，其影響也將對(duì)油氣工程建設(shè)板塊公司造成一次技術(shù)洗牌。4D 進(jìn)度計(jì)劃控制作為BIM 技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)分支部分，引領(lǐng)著現(xiàn)代項(xiàng)目進(jìn)度控制理論的發(fā)展方向，研究意義重大[6]-[14]。

2. BIM 技術(shù)發(fā)展概況

BIM 技術(shù)是結(jié)合數(shù)據(jù)庫與3D 模型進(jìn)行建筑全壽命周期模擬演算、信息共享、方案優(yōu)化、維護(hù)運(yùn)營等功能的一種創(chuàng)新性、革命性建筑項(xiàng)目管理技術(shù)。BIM 技術(shù)于1975 年由美國查克·伊斯曼教授最先提出，起初設(shè)想是把建筑工程各方面信息耦合進(jìn)入其模型中，方便所有項(xiàng)目參與方及時(shí)準(zhǔn)確獲取信息。但受限于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)處理能力、數(shù)據(jù)庫以及互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展技術(shù)，其研究僅停留在基礎(chǔ)理論層面。隨后進(jìn)入21世紀(jì)，受益于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，BIM 技術(shù)相關(guān)應(yīng)用軟件取得了大量的開發(fā)與突破，其高效仿真模擬和管理理念也得到眾多企業(yè)和管理人員認(rèn)可(如圖1)。

目前，BIM 技術(shù)已經(jīng)在美國、韓國、新加坡、英國、挪威等發(fā)達(dá)國家建筑行業(yè)推廣應(yīng)用，其中不乏國家出臺(tái)強(qiáng)制BIM 的使用措施。隨著BIM 技術(shù)的普及，相關(guān)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)、理論也在不斷出臺(tái)和規(guī)范化。我國早在2002 年就開始引入BIM 技術(shù)，且在“十五”和“十一五”期間在重點(diǎn)示范工程中開始應(yīng)用，國內(nèi)也已有不少成功應(yīng)用的案例，如武漢中心、鳥巢、上海中心大廈、文化演藝中心等工程，但依然存在不少問題，主要表現(xiàn)在國內(nèi)設(shè)計(jì)與施工單位在BIM 技術(shù)應(yīng)用廣度、深度、水平不夠，管理團(tuán)隊(duì)管理理念落后、推行力度不強(qiáng)、人員素養(yǎng)水平參差不齊，且嚴(yán)重缺乏自主研發(fā)的3D 建模基礎(chǔ)軟件。為此，在未來BIM 技術(shù)應(yīng)用上，要結(jié)合自身現(xiàn)實(shí)情況，借鑒國外先進(jìn)項(xiàng)目管理思想和研究成果，積極擁抱和適應(yīng)這一技術(shù)革命。

Figure 1. Autodesk Navisworks 4D progress control plan for platform 圖1. Autodesk Navisworks 軟件站場4D 進(jìn)度控制計(jì)劃

3. 國際油氣儲(chǔ)運(yùn)項(xiàng)目4D 進(jìn)度計(jì)劃控制管理價(jià)值

我國石油行業(yè)工程建設(shè)板塊經(jīng)過25 年海外油氣儲(chǔ)運(yùn)建設(shè)項(xiàng)目的磨礪，鍛煉出了一大批優(yōu)秀的建設(shè)和管理隊(duì)伍，也積累了寶貴豐富的建設(shè)和管理經(jīng)驗(yàn)，但相較于世界上優(yōu)秀的ENR 項(xiàng)目管理企業(yè)不論在項(xiàng)目管理理念還是整體人員素質(zhì)都存在著不小差距。且油氣儲(chǔ)運(yùn)工程建設(shè)項(xiàng)目是以油氣和城市燃?xì)獯鎯?chǔ)、運(yùn)輸及管理為建設(shè)的綜合性工程，關(guān)聯(lián)到油氣生產(chǎn)、提煉、運(yùn)輸、銷售等眾多環(huán)節(jié)，涉及到土建、機(jī)械、電儀、房建、通訊、陰保、暖通、給排水等繁多專業(yè)，這決定了油氣儲(chǔ)運(yùn)項(xiàng)目計(jì)劃控制管理特異性。

4D 進(jìn)度計(jì)劃控制既是基于BIM 技術(shù)的三維模型 + Time 可視施工控制管理，相較于傳統(tǒng)的2D、3D計(jì)劃展現(xiàn)出的時(shí)間、平面坐標(biāo)等粗項(xiàng)信息，4D 計(jì)劃控制能在3D 模型中直觀的進(jìn)行施工工序模擬排序，且能基于軟件云端數(shù)據(jù)庫服務(wù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)進(jìn)度跟蹤反饋、信息共享等特點(diǎn)，對(duì)各專業(yè)碰撞、施工方案優(yōu)化、解決決策能前瞻性預(yù)演，對(duì)于索賠分析與爭議解決也能利用動(dòng)畫方式判定各方所造成的延誤責(zé)任和影響，在安全管理和計(jì)劃方面，能視頻動(dòng)態(tài)展示施工方案風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)以及應(yīng)對(duì)措施，可對(duì)于場地機(jī)器設(shè)備布局進(jìn)行模擬和規(guī)劃，且4D 模型本身已積累大量數(shù)據(jù)方便對(duì)前期數(shù)據(jù)進(jìn)行追溯、后期進(jìn)展進(jìn)行預(yù)測。

受益于IT 技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、項(xiàng)目管理理論的發(fā)展，使得4D 進(jìn)度計(jì)劃管理控制構(gòu)想得以實(shí)現(xiàn)，其在項(xiàng)目管理中的應(yīng)用也取得了成效性的效果。針對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)建設(shè)項(xiàng)目大型化、復(fù)雜化、集成化發(fā)展方向，以及項(xiàng)目業(yè)主對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度、質(zhì)量、安全等管理要求的逐漸提高，4D 進(jìn)度計(jì)劃控制管理能有效的彌補(bǔ)傳統(tǒng)進(jìn)度控制計(jì)劃的不足，特別在油氣儲(chǔ)運(yùn)建設(shè)項(xiàng)目全壽命周期管理上，展現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)勢，主要呈現(xiàn)在借助現(xiàn)代化工具手段，先進(jìn)的管理方式，進(jìn)行集約化、精細(xì)化、智能化、信息化管理，是對(duì)傳統(tǒng)項(xiàng)目管理的一次革命性突破，詳細(xì)見下表1。

Table 1. System resulting data of standard experiment 表1. 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)果數(shù)據(jù)

4. BIM 技術(shù)在國際油氣儲(chǔ)運(yùn)工程項(xiàng)目中應(yīng)用啟示

任何一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)的革新，都經(jīng)歷了早期理論提出，實(shí)踐驗(yàn)證，再到普及推廣的過程，每一個(gè)階段都凝結(jié)著大量科技工作者的智慧和心血。BIM 技術(shù)也是順應(yīng)信息科技浪潮，在信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)工程建設(shè)行業(yè)沖擊背景下，借用信息技術(shù)來改變傳統(tǒng)建作業(yè)粗放式管理，通過整合分析建筑工程過程中數(shù)據(jù)，從紛繁龐雜的數(shù)據(jù)中挖掘出其中關(guān)聯(lián)規(guī)律，以低成本計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真模擬進(jìn)行項(xiàng)目集約化管理。

以往的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖、甘特圖等項(xiàng)目控制工具只是根據(jù)計(jì)劃工程師個(gè)人能力和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)評(píng)估工作任務(wù)，導(dǎo)致對(duì)項(xiàng)目各項(xiàng)任務(wù)銜接、工期預(yù)估等結(jié)果判斷因人而異，難以滿足油氣儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)自動(dòng)化、數(shù)據(jù)化、智能化建設(shè)精細(xì)化管理要求。4D 進(jìn)度計(jì)劃控制彌補(bǔ)了其可視性弱、協(xié)同性差的弱勢，可對(duì)施工環(huán)境條件工序反復(fù)模擬，且計(jì)劃控制工程師職能也從重復(fù)單調(diào)的量化分析整理中解脫出來，更多注意力放在進(jìn)度計(jì)劃的本質(zhì)研究，具有更多自由度進(jìn)行項(xiàng)目管理思考，為項(xiàng)目路徑中重點(diǎn)難點(diǎn)問題提供清晰的解決思路、備用策略和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案，為此基于BIM 技術(shù)4D 進(jìn)度計(jì)劃控制管理顯示出無法比擬的優(yōu)勢，必將引導(dǎo)現(xiàn)代項(xiàng)目控制領(lǐng)域全新探索。

當(dāng)前國際油氣儲(chǔ)運(yùn)工程處于深度變革中，集中表現(xiàn)在國際油氣儲(chǔ)運(yùn)工程項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模大、復(fù)雜性強(qiáng)、周期長、投資高等特點(diǎn)，這些因素給油氣儲(chǔ)運(yùn)工程承包商帶來了巨大風(fēng)險(xiǎn)，相較于傳統(tǒng)項(xiàng)目控制管理工具，BIM 技術(shù)可通過3D 建模、整合項(xiàng)目信息，模擬工程建設(shè)各個(gè)環(huán)節(jié)，提高了設(shè)計(jì)精準(zhǔn)度、簡化了施工方案、降低了采辦富余量。鑒于其顯著優(yōu)勢，BIM 技術(shù)將對(duì)國際油氣儲(chǔ)運(yùn)工程上至國際油氣儲(chǔ)運(yùn)工程企業(yè)管理模式、下至項(xiàng)目現(xiàn)場建設(shè)管理末節(jié)帶來全方位的深刻影響，可實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目進(jìn)度高效監(jiān)控的同時(shí)，提供決策依據(jù)，并規(guī)劃最為高效的人、材、機(jī)配置，將來借助于互聯(lián)網(wǎng)5G 的推廣，為項(xiàng)目設(shè)備遠(yuǎn)程操作與管理提供模型基礎(chǔ)，可有效的提升企業(yè)行業(yè)壁壘和競爭優(yōu)勢。

5. 結(jié)束語

基于BIM 技術(shù)的4D 進(jìn)度控制管理日漸興起，將為項(xiàng)目控制理論與實(shí)踐帶來嶄新的篇章。油氣儲(chǔ)運(yùn)工程建設(shè)項(xiàng)目作為多專業(yè)交互式程度高、信息集成復(fù)雜的綜合性項(xiàng)目，4D 進(jìn)度管理理念能為油氣儲(chǔ)運(yùn)工程建設(shè)項(xiàng)目全壽命周期提供技術(shù)支撐，具有廣闊的應(yīng)用前景，應(yīng)引起石油行業(yè)工程建設(shè)板塊企業(yè)重視，特別是具備一體化建設(shè)、一站式服務(wù)的綜合總承包商，要加強(qiáng)技術(shù)和人才儲(chǔ)備，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和管理能力，為應(yīng)對(duì)技術(shù)革命沖擊做好準(zhǔn)備。