基于BIM的可視化工程進(jìn)度管理優(yōu)化

葉 飛,李正焜,梁巧真

(安徽糧食工程職業(yè)學(xué)院 糧食工程系,安徽 合肥 230011)

制訂進(jìn)度計劃是工程項目管理工作的第一步。當(dāng)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(guān)進(jìn)度計劃,并且通過它們對有關(guān)進(jìn)度計劃進(jìn)行控制。這些軟件大多數(shù)還是以文字加圖表的形式對計劃進(jìn)行描述,此類軟件制訂出來的進(jìn)度計劃不能很好地展現(xiàn)工程項目動態(tài)變化,更不能科學(xué)地解決項目在施工過程中的可視化問題。當(dāng)前,BIM已經(jīng)廣泛用于工程項目建設(shè)過程中,幾乎每個環(huán)節(jié)均實(shí)現(xiàn)了可視化,其中也包括進(jìn)度管理。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)研究表明,在國外部分發(fā)達(dá)國家使用BIM的10個統(tǒng)計項目中,就有6個項目在進(jìn)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(qiáng)BIM可視化進(jìn)度管理研究對工程項目建設(shè)的成功具有非常重要的作用[1]220-222。

1 BIM可視化相關(guān)概念與管理特點(diǎn)

1.1 相關(guān)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(shè)計過程的三個基本維度,即資源、行為、交付,為設(shè)計企業(yè)制訂實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的具體措施[1]220-222。它不是把數(shù)字進(jìn)行簡單地集成,而是將數(shù)字信息廣泛地應(yīng)用到各種設(shè)計、制造，以及相關(guān)管理過程中的數(shù)字方法。此種數(shù)字方法能夠使得建筑工程管理進(jìn)度效率得到大幅度提升,各種風(fēng)險得以大大降低。

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

1.2 BIM可視進(jìn)度管理特點(diǎn)

應(yīng)用軟件程序。BIM技術(shù)組織可視化工程進(jìn)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(gòu)建模型的原則之上,對工程進(jìn)度計劃有關(guān)任務(wù)進(jìn)行交接、完成,最后形成可視化的進(jìn)度計劃[2]94-95。

進(jìn)度計劃制訂技術(shù)。通過BIM技術(shù)能夠?qū)こ踢M(jìn)度進(jìn)行可視化監(jiān)控管理,這就需要運(yùn)用4D技術(shù)相關(guān)要素對其進(jìn)行多方面支持。只有如此,才能促使各種進(jìn)度信息與靜態(tài)BIM模型進(jìn)行快速交接,從而滋生出比較健全的4D化的工程進(jìn)度計劃,為將來工程進(jìn)度進(jìn)行比較直觀而又真實(shí)的展現(xiàn),同時還能為三維狀態(tài)下的工程進(jìn)度有關(guān)信息進(jìn)行真實(shí)評價、認(rèn)證等目標(biāo)執(zhí)行,打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。

2 傳統(tǒng)管理與BIM可視化管理對比

2.1 傳統(tǒng)進(jìn)度計劃制訂方法

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

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

2.2 傳統(tǒng)進(jìn)度管理方法

傳統(tǒng)進(jìn)度管理方法主要包含進(jìn)度數(shù)據(jù)整理與分析、進(jìn)度監(jiān)控和制訂有關(guān)進(jìn)度改進(jìn)方法。進(jìn)度監(jiān)控是進(jìn)度管理的基礎(chǔ),它的宗旨就是搜集實(shí)際施工有關(guān)數(shù)據(jù),以便于對工程進(jìn)度產(chǎn)生影響的各種因素進(jìn)行了解與掌控,從而為后續(xù)進(jìn)度分析與制訂各種進(jìn)度管理措施做好充分準(zhǔn)備。

工程進(jìn)度監(jiān)控各種數(shù)據(jù)要與工程進(jìn)度計劃數(shù)據(jù)具有一定的可比性,所以對于現(xiàn)場搜集過來的數(shù)據(jù)一定要進(jìn)行相關(guān)整理。通常是依照實(shí)物工作量、工程量和所花費(fèi)的工時,轉(zhuǎn)化成百分率,對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一整理。再依據(jù)整理出來的數(shù)據(jù),采用有關(guān)曲線圖對比法、表格比較法等方法將實(shí)際工程進(jìn)度與計劃目標(biāo)進(jìn)度進(jìn)行對比,最后得出有關(guān)工程進(jìn)度情況。

依據(jù)進(jìn)度延誤時間是否在總時間差異許可范圍之內(nèi),再運(yùn)用不同的工程進(jìn)度控制策略。倘若進(jìn)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(chǎn)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(jìn)行施工。倘若不在許可范圍之內(nèi),而且會對工期產(chǎn)生影響,就務(wù)必需要通過有關(guān)組織、管理、技術(shù)等措施來對延誤的工期進(jìn)行補(bǔ)救,同時還要對工程進(jìn)度加強(qiáng)監(jiān)督管理[2]。

2.3 傳統(tǒng)進(jìn)度管理與BIM可視化進(jìn)度管理對比分析

傳統(tǒng)進(jìn)度管理模式與BIM可視管理模式無論在進(jìn)度計劃制訂,還是進(jìn)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(jìn)度管理比較Table 1 Comparison of progress management between traditional mode and BIM mode

工程進(jìn)度管理主要包含進(jìn)度計劃與進(jìn)度監(jiān)控兩方面內(nèi)容。進(jìn)度計劃其職責(zé)就是工作結(jié)構(gòu)的分解，進(jìn)度計劃編制與改善;而進(jìn)度監(jiān)控主要職責(zé)就是依照進(jìn)度計劃具體落實(shí)、控制計劃的執(zhí)行,按時按量完成計劃任務(wù),最終達(dá)成目標(biāo)任務(wù)。

對于一部分比較復(fù)雜的工程進(jìn)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(jié)構(gòu)較復(fù)雜的項目采用傳統(tǒng)進(jìn)度管理模式明顯存在較大的弊端,還需要進(jìn)一步優(yōu)化與完善。

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

傳統(tǒng)進(jìn)度管理模式流程存在的弊端主要表現(xiàn)在以下幾方面:

1)制訂進(jìn)度計劃準(zhǔn)確率不高。傳統(tǒng)進(jìn)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(guān)合同和編制人員過去工作經(jīng)驗為主。在工程正式施工之前就對各項進(jìn)度計劃進(jìn)行了定義,完成了進(jìn)度計劃編制工作。然后再對WBS工作結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解,對于它們工作邏輯關(guān)系與持續(xù)時間,通常還是憑借編制人員工作經(jīng)驗進(jìn)行確定。由于工程進(jìn)度信息直觀性不強(qiáng),再加上WBS工作結(jié)構(gòu)分解不太全面與具體,持續(xù)時間通常是憑借估算，所以導(dǎo)致傳統(tǒng)進(jìn)度管理方法所制訂出來的進(jìn)度計劃通常不太準(zhǔn)確,精準(zhǔn)度較低[3]88-89。

2)指導(dǎo)實(shí)際施工能力不強(qiáng)。傳統(tǒng)進(jìn)度管理模式下的進(jìn)度計劃制訂之后,只能采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對進(jìn)度計劃進(jìn)行改善,從而描繪出核心線路,產(chǎn)生月度、季度、年度等目標(biāo)計劃導(dǎo)向,導(dǎo)致主觀意識比較明顯,對執(zhí)行過程中的難點(diǎn)問題不容易進(jìn)行預(yù)測。進(jìn)度計劃不能實(shí)現(xiàn)動態(tài)化,同時也沒有通過有關(guān)模擬對其進(jìn)行論證,優(yōu)化結(jié)果也不夠徹底,所以傳統(tǒng)進(jìn)度管理模式下進(jìn)度計劃對現(xiàn)場實(shí)際施工指導(dǎo)性不強(qiáng)。

3)不具有前瞻性。傳統(tǒng)進(jìn)度管理模式下的進(jìn)度計劃監(jiān)控通常也是被動進(jìn)行,未對計劃實(shí)施過程進(jìn)行模擬,未對計劃實(shí)施難點(diǎn)、重點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測,因此不能提前做好應(yīng)對策略。而且進(jìn)度跟蹤與糾正,通常也是以發(fā)生錯誤結(jié)果為導(dǎo)向,即依據(jù)所發(fā)生結(jié)果再分析其原因[3]90-91。一旦施工進(jìn)度發(fā)生了問題,有關(guān)參與方只能事后被動地采取有關(guān)應(yīng)對措施,對進(jìn)度進(jìn)行補(bǔ)救或調(diào)整,這種被動控制方法,對于整個施工進(jìn)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(jìn)度管理每個方面的弊端對于稍復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu)的進(jìn)度管理均會產(chǎn)生一定不良影響,這就迫切需要運(yùn)用一種新技術(shù)、新方法對這種現(xiàn)狀進(jìn)行改變。由于BIM可視化技術(shù)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(bǔ)傳統(tǒng)進(jìn)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(jìn)度管理的優(yōu)化策略[4]156-157。

3 BIM的可視化建設(shè)工程進(jìn)度管理優(yōu)化

3.1 采用BIM可視化工程進(jìn)度管理的主要措施

BIM可視化工程進(jìn)度管理與質(zhì)量控制非常類似,質(zhì)量控制通常分為事前、事中、事后3個階段進(jìn)行控制,而進(jìn)度管理也分3個階段,即事前做好準(zhǔn)備、事中進(jìn)行跟蹤、事后進(jìn)行調(diào)整。傳統(tǒng)進(jìn)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(zhǔn)備[4]156-157。主要表現(xiàn)在過分依靠應(yīng)用性不廣的啟發(fā)式原則,只依據(jù)相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)與管理者工作經(jīng)驗制訂進(jìn)度計劃,組織施工設(shè)計以及制訂趕工預(yù)案等上交給有關(guān)監(jiān)理,業(yè)主審核通過就可以進(jìn)行實(shí)際施工。但由于工程項目大部分具有一定的復(fù)雜性,特別是一些大型工程項目,只憑項目領(lǐng)導(dǎo)、管理者個人經(jīng)驗對進(jìn)度管理過程可能發(fā)生的潛在問題進(jìn)行判斷是非常困難的。因此使得進(jìn)度計劃制訂不準(zhǔn)確、不完整,以及資源調(diào)配不科學(xué)等現(xiàn)象時有發(fā)生。

BIM可視化屬于創(chuàng)建與組織有關(guān)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(jìn)度管理活動的實(shí)施進(jìn)行指導(dǎo)。BIM可視化具有比較明顯的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在可以利用BIM建模、BIM的4D虛擬施工、虛擬施工現(xiàn)場以及對設(shè)計進(jìn)行深化等。在正式施工之前構(gòu)建可視化信息模型,提前發(fā)現(xiàn)施工過程中出現(xiàn)的問題,以便提前做好預(yù)防。在施工過程中能夠跟蹤并進(jìn)行相關(guān)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(shè)計過程中出圖紙比較緩慢而導(dǎo)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(xiàn)了進(jìn)度管理問題,可以及時通知有關(guān)部門負(fù)責(zé)人與管理者在BIM 集成管理平臺上進(jìn)行溝通,并及時協(xié)商出處理措施。BIM可視化在工程進(jìn)度處理工作應(yīng)用的重點(diǎn),詳見表2。

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

3.2 使用BIM可視化進(jìn)度管理的基本框架

結(jié)合BIM平臺系統(tǒng)集成有關(guān)信息技術(shù)優(yōu)點(diǎn),把其派生職能應(yīng)用到進(jìn)度管理中來,建立BIM進(jìn)度管理應(yīng)用基本框架,詳見圖3。

圖3 基于BIM可視化進(jìn)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(chǔ)之上,系統(tǒng)化與集成化是其最為關(guān)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(zé)就是對有關(guān)信息進(jìn)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(shù)據(jù)庫的方式依照特殊的標(biāo)準(zhǔn)與有關(guān)規(guī)則進(jìn)行構(gòu)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(jìn)度管理需求,對有關(guān)信息進(jìn)行優(yōu)化處理,提前發(fā)現(xiàn)與解決信息有關(guān)問題,使得信息準(zhǔn)確性、應(yīng)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(chǔ)之上,直接從系統(tǒng)內(nèi)部輸出工程進(jìn)度管理信息,輸入施工現(xiàn)場進(jìn)度有關(guān)控制信息,以便于進(jìn)度管理信息能夠得到及時反饋,從而使得施工現(xiàn)場進(jìn)度得到動態(tài)控制[5]99-100。從應(yīng)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?？傊ㄟ^各大子系統(tǒng)之間的集成應(yīng)用與各層共同解決工程上的難題,進(jìn)而從客觀上使得進(jìn)度管理難度間接降低。

3.3 使用BIM可視化使得工程進(jìn)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(jìn)度管理的復(fù)雜性,比如技術(shù)難度比較大,信息量大等特征,BIM可視化進(jìn)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(shù)據(jù)統(tǒng)計與計算、資源共享以及各項技術(shù)集成應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn),再對各方面進(jìn)度信息實(shí)現(xiàn)時刻互動,從而使得工程項目進(jìn)度動態(tài)控制任務(wù)得到保障。BIM可視化使得工程進(jìn)度管理流程得到優(yōu)化,詳見圖4所示。

圖4 BIM的進(jìn)度管理流程Fig.4 BIM’s progress management process

對于BIM進(jìn)度管理有關(guān)流程,重點(diǎn)分為計劃制訂、計劃實(shí)施、檢查調(diào)整、總結(jié)報告等過程。BIM是信息平臺構(gòu)建的基石。依據(jù)一部分大型工程項目,在進(jìn)度計劃制訂之前,應(yīng)該依據(jù)有關(guān)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(xiàn)實(shí)的表達(dá)能力,而且還包含了比較豐富的信息,比如技術(shù)信息、空間信息等，同時還對與模型組件有關(guān)聯(lián)的進(jìn)度、質(zhì)量、安全數(shù)據(jù)等方面進(jìn)行支持。所以相關(guān)工作人員在制訂進(jìn)度計劃過程中,應(yīng)該依據(jù)相關(guān)合同工期與BIM數(shù)據(jù)中快速獲得有關(guān)工程數(shù)量,再使用有關(guān)軟件對總進(jìn)度計劃進(jìn)行制訂,之后再采用WBS技術(shù)依照專業(yè)把相關(guān)工作任務(wù)進(jìn)行細(xì)化。依據(jù)已有時間定額制訂更為詳細(xì)的二級計劃[6]197-198。然后,施工方依據(jù)二級進(jìn)度計劃,與分包方和施工各工序的負(fù)責(zé)人進(jìn)行共同協(xié)商,在系統(tǒng)中輸入詳細(xì)目標(biāo)任務(wù)有關(guān)施工進(jìn)度信息,再采用BIM模型對工程項目中工序復(fù)雜、技術(shù)難度大的施工活動進(jìn)行虛擬構(gòu)造,通過4D進(jìn)行施工模擬,使得有關(guān)問題提前得到反饋。通過不斷地反復(fù)模擬優(yōu)化之后,更加有利于編制出具有合理性、準(zhǔn)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(shí)施是對總進(jìn)度計劃目標(biāo)任務(wù)能否達(dá)成的重要保障,同時它還是相關(guān)部門與各工序負(fù)責(zé)人日常工作安排的重要指導(dǎo)依據(jù)[6]198-199。

在后續(xù)工程進(jìn)度計劃的相關(guān)工作中,比如調(diào)控控制、計劃落實(shí)、總結(jié)報告等,均能通過BIM進(jìn)行場地規(guī)劃與相關(guān)資源配置模擬,以及進(jìn)度管理表現(xiàn)得更為形象、直觀,更加有利于施工方科學(xué)、合理地安排機(jī)械設(shè)備、材料以及人員等,從而預(yù)防由于資源配置因素不合理給工程進(jìn)度管理帶來的不良影響。另一方面由于施工進(jìn)度與模型構(gòu)件、工序任務(wù)等關(guān)系比較密切,在現(xiàn)場施工跟蹤過程中,對進(jìn)度計劃執(zhí)行狀況進(jìn)行檢查時,能夠?qū)椖渴┕み^程實(shí)現(xiàn)四維跟蹤模擬,構(gòu)建模擬視圖,從而實(shí)現(xiàn)了計劃進(jìn)度模擬與實(shí)際進(jìn)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(xiàn)場實(shí)際進(jìn)度狀況反饋到BIM平臺上,相關(guān)進(jìn)度管理人員便能夠?qū)椖靠傮w進(jìn)度狀況進(jìn)行了解,以便于做出及時對比分析。如果工程進(jìn)度發(fā)生了偏差,相關(guān)負(fù)責(zé)人共同協(xié)商采取改正措施,保障總目標(biāo)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(jié)論

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