基于“iS3”的綜合管廊施工進(jìn)度管理應(yīng)用★

陳 惠 劉曉東 賈新會(huì) 蘇 鋒

(中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710065)

0 引言

綜合管廊不僅具有整理和保護(hù)地下管線運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)，對解決反復(fù)開挖地面的“馬路拉鏈”問題和消除主要街道蜘蛛網(wǎng)式架空線問題效果顯著。綜合管廊建設(shè)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，綜合管廊納入管線種類多，空間斷面設(shè)計(jì)復(fù)雜，新建管廊需與城市地下工程、海綿城市、智慧城市等工程建設(shè)相結(jié)合，傳統(tǒng)建設(shè)管理手段無法滿足實(shí)際工程要求。并且，目前已建成的綜合管廊在建設(shè)過程中存在管理手段落后、信息化程度低等問題，如何高效實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的建設(shè)目標(biāo)，降低管廊建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)，有效進(jìn)行信息協(xié)同共享，實(shí)現(xiàn)管廊建設(shè)的精細(xì)化、可視化和信息化[1]管理，是綜合管廊建設(shè)管理目前需要解決的關(guān)鍵問題。基于iS3[10]進(jìn)度管理通過不斷分析、跟蹤、優(yōu)化、比選，提升綜合管廊施工管理的有效性、完整性、及時(shí)性和系統(tǒng)性，有利于項(xiàng)目管理者及時(shí)掌握項(xiàng)目進(jìn)度的最新動(dòng)態(tài)，做出正確的決策，及時(shí)采取相應(yīng)的管理措施。

1 城市綜合管廊施工進(jìn)度管理研究現(xiàn)狀

施工進(jìn)度的總目標(biāo)是完成工程項(xiàng)目的建設(shè)，在保證工程質(zhì)量且不增加工程建設(shè)成本的前提下，在最短的時(shí)間內(nèi)完成工程項(xiàng)目建設(shè)。在施工過程中受到人、材、機(jī)、環(huán)境等多種因素的影響，國內(nèi)清華大學(xué)土木工程系的課題組[5]開發(fā)實(shí)現(xiàn)了施工過程中可視化的模擬及資源、成本、進(jìn)度的動(dòng)態(tài)管理；基于BIM的4D虛擬建造技術(shù)進(jìn)行進(jìn)度管理的優(yōu)越性及可行性[6,7]；4D-BIM技術(shù)可以建造時(shí)利用工程的幾何特性、數(shù)據(jù)屬性、施工工藝、施工順序優(yōu)化施工進(jìn)度的管理，對施工物料、動(dòng)態(tài)施工信息、人員機(jī)械等資源進(jìn)行追蹤分析和把控，實(shí)現(xiàn)了4D施工進(jìn)度和物料的集成化管理[8,9]。

2 “iS3”理論基礎(chǔ)

“iS3”[10](infrastructure Smart Service System)是同濟(jì)大學(xué)提出的基礎(chǔ)設(shè)施智慧管理系統(tǒng)(如圖1所示)，可實(shí)現(xiàn)對基礎(chǔ)設(shè)施全壽命數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、清洗、挖掘、分析為一體的智能決策系統(tǒng)，對工程建設(shè)、運(yùn)維期的一體化分析與管理具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義，提高工程質(zhì)量，降低建設(shè)、運(yùn)維成本等，從而取得良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

3 “iS3”在綜合管廊施工管理系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 基于iS3的施工動(dòng)態(tài)管理解決方案

基于iS3平臺(tái)的綜合管廊施工全過程管理是通過智慧基礎(chǔ)設(shè)施的創(chuàng)新開發(fā)和應(yīng)用，以及面向施工和運(yùn)營服務(wù)的其他信息化支撐系統(tǒng)的同步整體規(guī)劃設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)信息共享，有利于管廊的安全施工與運(yùn)營；通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)分析和高效利用，實(shí)現(xiàn)綜合管廊施工過程中施工、進(jìn)度、安全、質(zhì)量、成本等信息的高度集成與綜合分析；提升了城市綜合管廊建設(shè)產(chǎn)業(yè)的智能化水平。通過iS3平臺(tái)可充分利用綜合管廊施工的信息化與數(shù)字化的優(yōu)勢，促進(jìn)建設(shè)管理過程標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，提高工程建設(shè)的管理信息化水平，使結(jié)構(gòu)及設(shè)施設(shè)備維護(hù)更加有據(jù)可依，施工動(dòng)態(tài)管理集成解決方案如圖2所示。

3.2 iS3標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模型

綜合管廊建設(shè)期數(shù)據(jù)能夠被合理化存儲(chǔ)和管理的一個(gè)重要前提是對綜合管廊的參數(shù)化和標(biāo)準(zhǔn)化描述。參數(shù)化是將綜合管廊施工轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓴?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，改變施工參數(shù)后iS3模型立即自動(dòng)更新，不再是簡單的將二維圖紙翻成三維模型；標(biāo)準(zhǔn)化則將綜合管廊iS3構(gòu)建提高到一個(gè)更加通用的層次，建立在不同內(nèi)外部軟件之間、不同的專業(yè)之間交換數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，將極大地提高iS3模型的應(yīng)用價(jià)值。

4 綜合管廊的施工進(jìn)度管理

4.1 管廊三維模型的建立

綜合管廊三維模型根據(jù)實(shí)際施工管理的需求，要考慮模型的組織結(jié)構(gòu)及編碼、建模軟件的選擇，以及對模型的精度要求，對綜合管廊BIM模型進(jìn)行建模以及必要的調(diào)整并數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入4D-iS3系統(tǒng)建立施工iS3模型。將BIM管廊模型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，導(dǎo)入到系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)管廊模型的三維可視化，將其與相關(guān)工程信息關(guān)聯(lián)，提供信息查詢檢索等功能。進(jìn)而通過創(chuàng)建WBS和Project進(jìn)度計(jì)劃，導(dǎo)入工程計(jì)價(jià)清單等資源信息，建立進(jìn)度、資源與模型的關(guān)聯(lián)關(guān)系，構(gòu)建5D信息模型，管廊BIM模型管理如圖3所示。

4.2 BIM模型的優(yōu)化

綜合管廊BIM模型要與實(shí)際工程的施工組織設(shè)計(jì)、施工組織計(jì)劃、施工詳細(xì)進(jìn)度計(jì)劃等進(jìn)度管理信息相關(guān)聯(lián)，還要解決Revit與4D-iS3系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口的問題，對模型按施工段、結(jié)構(gòu)構(gòu)件、建筑構(gòu)件、實(shí)際需求等因素進(jìn)行劃分、優(yōu)化處理后指導(dǎo)管廊施工。

4.3 施工進(jìn)度管理的實(shí)現(xiàn)

能夠?qū)IM模型與WBS進(jìn)度信息有效地進(jìn)行掛接，創(chuàng)建WBS和同步進(jìn)度計(jì)劃，提供動(dòng)態(tài)的施工過程的4D動(dòng)態(tài)模擬，進(jìn)行進(jìn)度分析，并將實(shí)際進(jìn)度狀態(tài)可視化顯示。對施工實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行錄入和跟蹤，進(jìn)行關(guān)鍵點(diǎn)的記錄，設(shè)定項(xiàng)目任務(wù)工期的時(shí)間目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息的查詢與提醒功能，通過BIM三維模型可直觀地了解到施工的進(jìn)度狀態(tài)，保證資源配置的合理性，有助于施工管理人員全面把握工程進(jìn)度的實(shí)施和進(jìn)展，施工進(jìn)度管理與BIM模型的掛接關(guān)系見圖4。

1)創(chuàng)建施工進(jìn)度計(jì)劃。

通過計(jì)劃創(chuàng)建子模塊，可創(chuàng)建某個(gè)區(qū)段的綜合管廊的施工進(jìn)度計(jì)劃。通過新建任務(wù)窗口，可輸入任務(wù)名稱、工期天數(shù)、施工開始時(shí)間、截至?xí)r間、施工中的人工費(fèi)、機(jī)械費(fèi)、分包費(fèi)和材料費(fèi)。

2)BIM模型關(guān)聯(lián)模塊。

通過模型關(guān)聯(lián)子模塊，可將BIM模型與WBS進(jìn)度信息有效地進(jìn)行掛接。通過WBS節(jié)點(diǎn)與三維模型關(guān)聯(lián)窗口，輸入相關(guān)的WBS編號(hào)、名稱和關(guān)聯(lián)模型。通過4D模擬設(shè)置窗口，設(shè)置模擬開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間，可調(diào)控模擬速度，可得到施工進(jìn)度模擬結(jié)果。

3)施工進(jìn)度管理。

施工進(jìn)度計(jì)劃文件可錄入/導(dǎo)入、導(dǎo)出、可生成進(jìn)度報(bào)表的功能，查詢統(tǒng)計(jì)子模塊具有根據(jù)錄入系統(tǒng)的進(jìn)度計(jì)劃信息，在二三維圖形中實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的施工進(jìn)度狀態(tài)功能，查看對應(yīng)的計(jì)劃、進(jìn)度信息，以及其相關(guān)的前置任務(wù)信息；根據(jù)施工對象、時(shí)間、資源信息等查詢條件查詢施工計(jì)劃、進(jìn)度信息；根據(jù)查詢條件，統(tǒng)計(jì)符合條件的施工對象功能,施工進(jìn)度管理如表1所示。

表1 施工進(jìn)度管理

通過進(jìn)度分析模塊，結(jié)合BIM技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)進(jìn)度計(jì)劃展示，及施工單位提交的進(jìn)度計(jì)劃，讓工程各參與方對施工關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、里程碑事件中存在的問題及時(shí)提出解決措施。根據(jù)施工中實(shí)際進(jìn)度和動(dòng)態(tài)模擬的進(jìn)度進(jìn)行對比分析，可得到超前、正常、滯后的任務(wù)數(shù)量及時(shí)間。通過更新資源調(diào)整、更新派工等手段，及時(shí)糾偏滯后的施工進(jìn)度，讓項(xiàng)目管理者及時(shí)掌握項(xiàng)目進(jìn)度的最新動(dòng)態(tài)，做出正確的決策，實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度管理動(dòng)態(tài)把控的目標(biāo)。

5 結(jié)語

依托iS3理念，綜合運(yùn)用3D/4D，BIM可視化技術(shù)，對綜合管廊的施工進(jìn)度進(jìn)行可視化展示，有助于項(xiàng)目參建各方全面把握工程的實(shí)施和進(jìn)展，使工程管理更加形象、直觀，信息獲取更加便捷。真實(shí)反映綜合管廊建設(shè)過程中的進(jìn)度情況，再結(jié)合綜合管廊施工中的質(zhì)量、安全、成本管理等模塊，可構(gòu)建一個(gè)精準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)、高效的綜合管廊全過程管理系統(tǒng)，結(jié)合綜合管廊建設(shè)期的整體設(shè)計(jì)方案、施工組織方案、周邊地質(zhì)環(huán)境等因素，可提高綜合管廊施工過程中的信息化水平，促進(jìn)建設(shè)管理過程的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，工程參建各方可全面掌握施工各階段的相關(guān)數(shù)據(jù)，為做出相應(yīng)智能決策提供數(shù)據(jù)支撐，從而使綜合管廊施工過程管理更加科學(xué)合理、動(dòng)態(tài)高效。