李勇 薛東升 鞠文杰 孫超 率鵬(海洋石油工程股份有限公司,天津 300461)
隨著近年信息化、數(shù)字化、大數(shù)據(jù)、云存儲等計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,給各個行業(yè)帶來了極大的便利,尤其是在工程建設(shè)行業(yè)受計算機(jī)影響較大。隨著海洋工程項目的施工工作量日趨擴(kuò)大化以及技術(shù)復(fù)雜化,對于項目管理也帶來巨大的挑戰(zhàn),為了能夠更好地應(yīng)對項目管理的工作,行業(yè)內(nèi)將工程建設(shè)行業(yè)和計算機(jī)專業(yè)相結(jié)合,從而引出了4D可視化管理技術(shù)。通過先進(jìn)的項目管理技術(shù),提高整個項目管理的水平,利用先進(jìn)的信息科技化技術(shù)進(jìn)步提升項目管理效率,降低項目成本。
最初的可視化項目管理是基于建筑信息模型BIM(Building Information Modeling)和項目實施過程相互融合,將整個項目開展的時間維度融入到建造信息模型中,形成了項目的施工計劃和項目的三維模型緊密銜接,將項目或者某一單體3D模型以動態(tài)形式展現(xiàn)出現(xiàn),形成動態(tài)的可視化模型。同時在3D單體模型的框架基礎(chǔ)上,附加設(shè)計、采辦、建造、后調(diào)試等階段過程中的相關(guān)參數(shù)信息,如物資、人力、資源、大型機(jī)械設(shè)備、施工機(jī)具、成本等相關(guān)信息,將形式復(fù)雜、標(biāo)準(zhǔn)極高的項目直觀展現(xiàn),為項目管理人員提供決策依據(jù),形成4D可視化管理(見圖1)[1、2]。
圖1 4D可視化模型建立
作為一項投資規(guī)模大,項目復(fù)雜度高的海洋工程項目,工程建設(shè)階段將是大范圍、多層次的系統(tǒng)工程,需要及時、準(zhǔn)確的信息交互、協(xié)調(diào)和溝通。本文旨在建立一套符合海洋工程項目管理需要的可視化管理系統(tǒng),將設(shè)計、采辦及材料、建造、調(diào)試等模塊施工階段與4D技術(shù)、計算機(jī)虛擬現(xiàn)實技術(shù)、工程數(shù)據(jù)庫等相結(jié)合,實現(xiàn)項目動態(tài)管理過程,并與分包商、業(yè)主方、監(jiān)督方協(xié)同工作,將進(jìn)一步促使海洋工程項目工作有序推進(jìn),使項目的工程建設(shè)水平和項目管理水平提高到一個新的高度。同時可以實現(xiàn)業(yè)務(wù)的動態(tài)、透明、可追溯管理。[1、3、5]
海洋工程項目是依靠信息最多的工程行業(yè)之一,項目施工的過程也比較長,一般的項目從設(shè)計開始到機(jī)械完工,通常需要兩三年的時間,需要項目信息各種各樣,且信息量比較大。對于公司決策方以及項目管理方都需要及時、直觀、準(zhǔn)確了解相關(guān)信息。以下從幾個方面闡述4D可視化管理在海洋工程項目的應(yīng)用。
與其他工程項目不同,海洋工程項目對場地的布置要求極為嚴(yán)格,海洋工程石油平臺的規(guī)模基本上都在一萬噸左右,并且在同一塊施工場地和滑道上存在幾個同時施工的模塊。鑒于大型單體模塊后期需要進(jìn)行拖拉裝船以及海上安裝,存在模塊施工順序問題,對于場地的布置需要統(tǒng)籌提前進(jìn)行布置規(guī)劃。在進(jìn)行施工場地3D布置,需要利用詳設(shè)設(shè)計階段的3D實體模型,同時考慮后續(xù)施工方案和施工計劃、工序,在施工現(xiàn)場平面和空間進(jìn)行周密規(guī)劃和合理布局。除了考慮到單體模型3D的布置,還需要考慮到單體建造過程中配套設(shè)施布置,比如油漆間、預(yù)制間、組裝間的布置,大型履帶吊機(jī)具的運(yùn)輸路線,后續(xù)拖拉裝船和調(diào)試的施工機(jī)具擺放位置,模塊上大型設(shè)備吊裝路徑等。施工場地3D模型的布置合理,可以確保后續(xù)4D可視化管理系統(tǒng)的建立,同時根據(jù)后續(xù)施工進(jìn)展的變化調(diào)整,隨時對場地3D布置進(jìn)行更新,保證對模塊單體和設(shè)施規(guī)劃的合理性,為項目前期決策提供有力支持。
4D可視化管理體系建立的基礎(chǔ)就是3D模型和項目計劃。4D可視化系統(tǒng)管理中的3D模型,不同于傳統(tǒng)的模型,需要將將模型中的桿件進(jìn)行細(xì)化并制定一定的編碼規(guī)則,賦予桿件相對于的屬性,比如海洋石油工程中石油平臺結(jié)構(gòu)片,需要將其中一個組合梁細(xì)化成上翼板、腹板、下翼板,同時賦予對應(yīng)的編碼,這樣從項目最初設(shè)計圖紙、物資料單生成、料單采辦、后續(xù)建造施工、質(zhì)檢跟蹤均可以跟蹤到該編碼,并且該組合梁相對應(yīng)的設(shè)計計劃、采辦計劃、建造計劃、質(zhì)檢計劃均可以進(jìn)行編制。當(dāng)項目管理人員在3D模型中輸入編碼,對應(yīng)的圖紙、料單來源、項目計劃均可以體現(xiàn)出來。通過研究3D模型與施工進(jìn)度、施工機(jī)具資源、材料的供給和需要,并制定時間-空間-數(shù)量的關(guān)系和規(guī)則以及動態(tài)規(guī)律,從而將3D模型和項目計劃融合起來,建立起4D模型。在這個4D模型平臺上,不同專業(yè)模型設(shè)計工程與項目參與方、各階段計劃工程可以利用該平臺進(jìn)行推演項目實施過程,更加直觀、有效地發(fā)現(xiàn)項目實施過程中可能存在的交叉沖突問題,避免了傳統(tǒng)項目管理過程中的各專業(yè)施工干涉、項目組織和管理不健全帶來的認(rèn)識偏差、計劃編制不直觀、抽象的缺點(diǎn)。
4D動態(tài)模擬是將3D模型附加在時間維度上,4D動態(tài)模擬形象地反映了施工過程和場地狀況 ,而且模擬過程是可逆的,既可以按照項目計劃正順序模擬,又可以按照項目計劃倒序模擬。而4D實時動態(tài)模擬的模型與4D模擬不同在于,前者需要建立在項目實際施工過程中數(shù)據(jù)收集。根據(jù)項目前期相關(guān)建模信息要求,通過協(xié)同項目不同階段作業(yè)方,將設(shè)計、采辦、建造等施工現(xiàn)場已完成的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集,錄入4D可視化實時模型中去,數(shù)據(jù)采集主要是依靠現(xiàn)場的施工日報、周報、月報、采辦進(jìn)展跟蹤等。通過對4D模型實時查看,可以很容易的發(fā)現(xiàn)單體模塊已經(jīng)完成的作業(yè)內(nèi)容。同時并將相關(guān)施工作業(yè)劃分WBS和權(quán)重,直接技術(shù)算出項目的實際進(jìn)度。在單體模型中將計劃完成作業(yè)、實際完成作業(yè)、未按計劃完成作業(yè)標(biāo)記不同顏色,較為直觀的展現(xiàn)項目的施工進(jìn)展?fàn)顟B(tài)。同時,根據(jù)模型中未按照計劃完成作業(yè)的桿件附件的相關(guān)參數(shù)信息,查看導(dǎo)致施工作業(yè)落后的原因,是因為圖紙未按計劃出圖,還是因為物資未按時到貨或者建造施工現(xiàn)場缺少人力、機(jī)具等原因。結(jié)合查找出來的原因,及時進(jìn)行反饋到各階段作業(yè)方(如圖2)。
圖2 基于實時施工動態(tài)4D模型
通過將4D模型中完成作業(yè)作為后續(xù)項目施工作業(yè)以及計劃的基礎(chǔ),及時更新施工計劃,并將制定的項目施工計劃與3D模型相結(jié)合,形成新的4D模型,作為指導(dǎo)后續(xù)施工作業(yè)的依據(jù)。同時4D實時動態(tài)模擬模型可以實現(xiàn)設(shè)計、采辦、建造、調(diào)試等各個施工階段信息共享平臺,只需點(diǎn)擊4D可視化管理平臺上相關(guān)桿件信息,對應(yīng)的設(shè)計圖紙編號、設(shè)計料單、出圖時間、采辦進(jìn)展?fàn)顟B(tài)、到貨狀態(tài)、現(xiàn)場施工狀態(tài)均可呈現(xiàn)出來,以便業(yè)主房、總包方、分包商以及第三方及時查看了解項目信息。
在4D可視化管理系統(tǒng)中,除了可以實現(xiàn)場地的3D布置、3D模型和計劃的雙向融合、4D的實時 動態(tài)模擬,還可以根據(jù)桿件附屬的參數(shù)信息,建立起其他管理信息系統(tǒng),比如材料管理系統(tǒng)、建造跟蹤系統(tǒng)、焊接跟蹤系統(tǒng)、完工調(diào)試系統(tǒng),通過建立這些4D衍生管理信息系統(tǒng),使用4D可視化平臺共享的信息更加全面的涵蓋項目的施工信息。下文將對衍生的管理系統(tǒng)依次進(jìn)行介紹。
(1)提高項目管理水平,該系統(tǒng)需項目所有部門參與合作,數(shù)據(jù)統(tǒng)一整合匯總,對管理人員提出了更高的要求,有利于提高整體水平。
(2)提高數(shù)據(jù)的真實可靠性,數(shù)據(jù)每天由基層填報,管理部門核實或抽查,避免了以前憑空編造的情況。
(3)數(shù)據(jù)匯總分析快捷,系統(tǒng)運(yùn)算可靠安全,避免了手工計算經(jīng)常出錯的情況。
(4)方便數(shù)據(jù)積累,通過一定時間的積累,通過整理分析,可以編制出切合實際的工時定額。
(5)集成三維模型和P6、采辦、材料跟蹤、建造跟蹤、完工調(diào)試等系統(tǒng) ,建立可視化智能生產(chǎn)管理平臺,在項目執(zhí)行過程中基于現(xiàn)有項目狀況推演不同項目執(zhí)行方案選擇最優(yōu)執(zhí)行。
通過本文中4D可視化管理模式的介紹,可以發(fā)現(xiàn)可視化技術(shù)在海洋工程項目具有較大的優(yōu)勢,其不僅可以進(jìn)行施工場地3D布置,還可以進(jìn)行4D模型實時動態(tài)模擬,將項目整個施工進(jìn)行精準(zhǔn)的呈現(xiàn)出來,項目管理人員可是直觀的了解項目在某一時間的進(jìn)展?fàn)顟B(tài)。同時借助4D可視化衍生的管理系統(tǒng),能極大地收集項目信息,建立信息共享平臺,提高各方溝通效率和決策水平,縮短項目施工工期,降低項目運(yùn)行成本。這是企業(yè)走向國際化的一種重要途徑,也是海洋工程EPCI總包模式下必備的管理模式。