BIM 5D在項(xiàng)目工程施工過程中的動(dòng)態(tài)管理研究

王玉娥

（蘭州博文科技學(xué)院（原蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院），甘肅 蘭州 730010）

BIM指的是建筑信息模型，其英文全稱是Building Information Model。而基于BIM技術(shù)的5D管理體系是施工作業(yè)過程中的一類新型的管理工具系統(tǒng)，當(dāng)中的3D指的是三維數(shù)字化模型，4D指的是在現(xiàn)有3D的前提下和時(shí)間維度相互關(guān)聯(lián)，5D指的是在4D的前提下更進(jìn)一步考慮建安成本的制約和影響。為此，基于BIM技術(shù)的5D管理體系能夠借助BIM技術(shù)數(shù)字模型對(duì)于工程造價(jià)預(yù)算、項(xiàng)目資源、施工作業(yè)管理、工程進(jìn)度規(guī)劃等等重要信息進(jìn)行管控[1]。

1 基于BIM技術(shù)的5D管理體系的作業(yè)進(jìn)度管理工作的動(dòng)態(tài)研究策略

基于BIM技術(shù)的5D管理體系實(shí)施施工作業(yè)進(jìn)度的動(dòng)態(tài)管理工作，Revit數(shù)字模型建立是重要的環(huán)節(jié)，而針對(duì)某些外觀造型相對(duì)復(fù)雜的建筑物，會(huì)關(guān)系到數(shù)量較多的族類構(gòu)件，因此初期的Revit族類構(gòu)件的生成是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。整體結(jié)構(gòu)的模型生成完畢以后：第一步必須導(dǎo)出所有的基于BIM技術(shù)的5D管理體系所必須的文件類型格式；第二步必須由整體工程項(xiàng)目的層面去思考和研究，根據(jù)施工作業(yè)的安排、施工作業(yè)的流程、施工作業(yè)的順序編寫相應(yīng)的施工作業(yè)進(jìn)度計(jì)劃書，把這個(gè)計(jì)劃書文件導(dǎo)入到基于BIM技術(shù)的5D管理體系之中；第三步還要應(yīng)用BIM 5D體系來(lái)實(shí)施動(dòng)態(tài)的全過程施工管理?；贐IM技術(shù)的5D管理體系如圖1所示。

圖1 基于BIM技術(shù)的5D管理體系

2 基于BIM技術(shù)的5D管理體系的工程施工項(xiàng)目進(jìn)度的動(dòng)態(tài)管理解決方案

本文以某地的某一住宅項(xiàng)目作為工程實(shí)際的案例，生成該項(xiàng)目Revit 3D數(shù)字模型，編寫工程進(jìn)度項(xiàng)目計(jì)劃，傳輸BIM 5D體系中，此時(shí)配合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工程進(jìn)度，應(yīng)用BIM 5D技術(shù)實(shí)施施工過程模擬仿真及物資數(shù)量動(dòng)態(tài)過程查找和提取。BIM 5D在工程項(xiàng)目施工進(jìn)度中的動(dòng)態(tài)管理研究路線如圖2所示。

圖2 BIM 5D在工程項(xiàng)目施工進(jìn)度中的動(dòng)態(tài)管理研究路線圖

2.1 基于BIM技術(shù)的5D管理體系的流水工作研究

相關(guān)工程技術(shù)人員在實(shí)施流水施工作業(yè)過程中，一般將施工作業(yè)的對(duì)象分成工程難度相當(dāng)或者大體相等的若干分段，相關(guān)分段也叫作施工分段。施工分段又分成特定施工分段與浮動(dòng)施工分段，當(dāng)中特定的施工分段的優(yōu)點(diǎn)是方便實(shí)施流水施工作業(yè)，實(shí)際應(yīng)用比較廣泛，然而浮動(dòng)的施工分段在實(shí)際施工作業(yè)過程中應(yīng)用較少。基于BIM技術(shù)的5D管理體系的流水工作管理突破的一個(gè)重大難點(diǎn)即為輔助生產(chǎn)負(fù)責(zé)人在BIM 5D體系中進(jìn)行流水作業(yè)分段的規(guī)劃，實(shí)施流水作業(yè)，便于相關(guān)工種協(xié)作施工作業(yè)，能夠發(fā)揮縮短工期及提升工作效率的效果。

2.2 基于BIM技術(shù)的5D管理體系的項(xiàng)目進(jìn)度管理

施工進(jìn)度是一個(gè)項(xiàng)目管理過程中最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，項(xiàng)目進(jìn)度管理的目的是為了完成初始設(shè)計(jì)規(guī)劃目標(biāo)，確保項(xiàng)目如期完成。BIM 5D技術(shù)在項(xiàng)目工程施工作業(yè)過程中的動(dòng)態(tài)管理工作中應(yīng)對(duì)的難點(diǎn)表現(xiàn)在：項(xiàng)目負(fù)責(zé)部門的生產(chǎn)責(zé)任人可以依據(jù)技術(shù)部門編寫的Project項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃書，配合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際發(fā)生的流水作業(yè)，研究該計(jì)劃的可行性并且實(shí)施對(duì)比研究，依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況迅速優(yōu)化3D數(shù)據(jù)模型及生產(chǎn)計(jì)劃任務(wù)書，協(xié)調(diào)各相關(guān)部門及工種對(duì)于項(xiàng)目工程的施工進(jìn)度實(shí)現(xiàn)精細(xì)化及標(biāo)準(zhǔn)化管理[2]。

2.3 基于BIM技術(shù)的5D管理體系的模擬施工過程

施工過程模擬是把施工作業(yè)進(jìn)度計(jì)劃文件傳輸至BIM數(shù)字信息三維模型系統(tǒng)，并且把空間層面的數(shù)據(jù)信息以及時(shí)間參數(shù)信息合成到可視的4D數(shù)字參數(shù)模型中，該4D數(shù)據(jù)信息集成模型原理如圖3所示。

圖3 4D數(shù)據(jù)信息模型集成圖

當(dāng)中，WBS是核心部分的數(shù)據(jù)信息3D模型，WBS實(shí)質(zhì)上為施工任務(wù)拆解的簡(jiǎn)稱。由圖3可以看出，WBS能夠同步3D數(shù)字模型及項(xiàng)目工程進(jìn)度相關(guān)信息，把3D數(shù)字模型同步到相關(guān)工程進(jìn)度信息以后，相關(guān)工程技術(shù)人員能夠清晰、精確地對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的整個(gè)施工流程步驟進(jìn)行模擬仿真。而且BIM 5D技術(shù)施工過程模擬一般整合全部專門的相關(guān)資源及參數(shù)信息，應(yīng)用動(dòng)態(tài)及靜態(tài)模式表示項(xiàng)目工程的時(shí)間節(jié)點(diǎn)及工作狀態(tài)，并且用視頻模式再現(xiàn)重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)，事先評(píng)估項(xiàng)目工程的關(guān)鍵施工作業(yè)把控方案及項(xiàng)目工作量是否合理，整體規(guī)劃及現(xiàn)場(chǎng)布局是否符合相關(guān)施工作業(yè)法律法規(guī)，施工順序是否合理及是否能夠迅速升級(jí)改造。為此，技術(shù)及生產(chǎn)部門的相關(guān)工程技術(shù)人員能夠?qū)嵤┕こ淌┕ぬ摂M工作，實(shí)施施工現(xiàn)場(chǎng)三維圖形可視化技術(shù)交底，與此同時(shí)能夠便捷掌握作業(yè)工藝及施工技術(shù)的要求，使用相關(guān)圖像模擬的模式能夠?qū)τ诩追较嚓P(guān)工程技術(shù)人員實(shí)施及時(shí)工作匯報(bào)，比較現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工程進(jìn)度及施工計(jì)劃進(jìn)度文件的差別，實(shí)施項(xiàng)目工程進(jìn)度計(jì)劃校正，達(dá)到項(xiàng)目工程動(dòng)態(tài)管理的目的。

2.4 基于BIM技術(shù)的5D管理體系的進(jìn)度對(duì)比研究管理

相關(guān)工程項(xiàng)目技術(shù)人員能夠依據(jù)視頻模擬的結(jié)果，在BIM技術(shù)系統(tǒng)中借助理論上的勞動(dòng)力校核、施工任務(wù)的分配及可視化的視頻模擬仿真，特別是工程實(shí)際進(jìn)度與規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)度的全周期圖像模擬實(shí)施時(shí)間方面的比較，查找施工周期的拖延或者超前，實(shí)施資源優(yōu)化的調(diào)整，行之有效提升施工作業(yè)管理的工作效率。與此同時(shí)，相關(guān)工程技術(shù)管理人員能夠依據(jù)BIM 5D系統(tǒng)產(chǎn)生的函數(shù)曲線，更方便地對(duì)相關(guān)資源實(shí)施管理與把控，用以實(shí)施動(dòng)態(tài)化的項(xiàng)目進(jìn)度管理工作。該系統(tǒng)所有窗口視頻動(dòng)畫模擬效果如圖4所示。

圖4中，三個(gè)視口都把其規(guī)定成全周期動(dòng)畫圖像模擬。其中，主視口是計(jì)劃時(shí)間全周期動(dòng)畫圖像模擬仿真視頻，中間視口設(shè)計(jì)成實(shí)際施工作業(yè)時(shí)間全周期動(dòng)畫視頻模擬仿真，最右邊是規(guī)劃設(shè)計(jì)-實(shí)際施工作業(yè)時(shí)間全周期動(dòng)畫視頻模擬仿真。

圖4 所有視口全周期動(dòng)畫模擬圖像

2.5 基于BIM技術(shù)的5D管理體系的施工狀況模擬管理

施工狀模擬過程是把作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的土建階段變更以及施工作業(yè)用工程機(jī)械綜合到施工作業(yè)模擬仿真過程中，對(duì)于施工場(chǎng)地、垂直方向運(yùn)載機(jī)械以及巨型工程機(jī)械實(shí)施模擬仿真研究，用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工作業(yè)。此時(shí)，BIM 5D技術(shù)還能夠生成模擬仿真過程的視頻進(jìn)而更為直觀化地指揮施工場(chǎng)地的工程機(jī)械進(jìn)場(chǎng)及出場(chǎng)活動(dòng)、統(tǒng)計(jì)施工作業(yè)工程機(jī)械進(jìn)場(chǎng)及出場(chǎng)時(shí)間等數(shù)據(jù)，生產(chǎn)部門相關(guān)工程技術(shù)人員基于項(xiàng)目工程實(shí)施實(shí)際施工狀況的模擬過程，可定時(shí)舉行進(jìn)度例會(huì)，使得項(xiàng)目工程管理者以及每個(gè)工種更加明確當(dāng)前的施工作業(yè)狀況[3]。

3 應(yīng)用BIM 5D管理體系的原因及其優(yōu)勢(shì)

根據(jù)上述介紹，相較于常規(guī)的項(xiàng)目施工作業(yè)管理過程，應(yīng)用BIM 5D相關(guān)技術(shù)的主要原因及其優(yōu)勢(shì)可以歸納為如下幾條。

3.1 具有直觀效果的可視化有效交流平臺(tái)

常規(guī)模式中使用的是CAD工程圖紙，針對(duì)一名過去未能進(jìn)行專門練習(xí)或三維立體形式的空間思維能力較差的工作人員來(lái)講，平面圖形、立面圖形、剖面圖形均比較晦澀，并且難以理解相關(guān)概念，然而借助BIM的相應(yīng)技術(shù)能夠體現(xiàn)其三維立體的數(shù)學(xué)模型，能夠輔助有關(guān)人員更容易理解和掌握工程的相關(guān)信息。特別是BIM 5D體系的信息數(shù)據(jù)模型，全部模擬過程均為透明可視化圖形界面，同步可以生成相應(yīng)的工程效果圖和材料參數(shù)的報(bào)表，能夠更方便輔助項(xiàng)目工程的設(shè)計(jì)、施工作業(yè)、項(xiàng)目進(jìn)度過程管理、成本核算及相關(guān)決策等等工作。

3.2 構(gòu)建多部門可以協(xié)同操作的平臺(tái)

在常規(guī)施工作業(yè)進(jìn)程中，規(guī)劃設(shè)計(jì)企業(yè)、業(yè)主及施工作業(yè)企業(yè)經(jīng)常會(huì)由于對(duì)接的狀況而產(chǎn)生矛盾甚至沖突，合理應(yīng)用BIM技術(shù)能夠在線上發(fā)起內(nèi)部協(xié)調(diào)大會(huì)，可以把相關(guān)的參與者聚集在一起進(jìn)行合理協(xié)商，隨后針對(duì)工程中出現(xiàn)的問題或者變更，在線上商討出相應(yīng)的意見和適當(dāng)?shù)难a(bǔ)救方案。特別是結(jié)合BIM 5D管理體系，BIM 5D系統(tǒng)中引入相關(guān)的項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃文件，依據(jù)分區(qū)劃定流水段之后和對(duì)應(yīng)的任務(wù)文件相互關(guān)聯(lián)，依據(jù)工程實(shí)際的要求確定關(guān)聯(lián)的關(guān)系，隨后實(shí)施模擬，驗(yàn)證該計(jì)劃是否可行，如果發(fā)現(xiàn)存在進(jìn)度問題，則需要針對(duì)問題進(jìn)行有計(jì)劃的調(diào)整。

3.3 計(jì)算機(jī)模擬仿真過程的逼真特性

設(shè)計(jì)時(shí)，BIM技術(shù)能夠針對(duì)設(shè)計(jì)需要實(shí)施模擬仿真實(shí)驗(yàn)，在Revit設(shè)計(jì)時(shí)段，可實(shí)施動(dòng)畫視頻模擬，把生成的三維模型導(dǎo)入BIM 5D系統(tǒng)，也可對(duì)總體施工作業(yè)過程實(shí)施作業(yè)過程動(dòng)畫仿真，可及時(shí)作出相應(yīng)的調(diào)整。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，把Revit及廣聯(lián)達(dá)開發(fā)的BIM 5D體系及工程項(xiàng)目管理系統(tǒng)實(shí)施有效融合，使用BIM 5D系統(tǒng)的管理平臺(tái)由編寫工程項(xiàng)目Project施工進(jìn)度文件、作業(yè)過程模擬、工況、各類物資管理等多層面實(shí)施全方位應(yīng)用。其強(qiáng)大的功能可以輔助工程技術(shù)人員提前找出設(shè)計(jì)問題，預(yù)防返工，合理利用預(yù)算，提高作業(yè)效率，各類物料的周轉(zhuǎn)運(yùn)行及使用也能夠?qū)嵤﹫D像化的管理過程，降低了物料的不必要浪費(fèi)，大幅度壓縮了工程成本，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目進(jìn)度的動(dòng)態(tài)化管理的目的，各相關(guān)參與者也能夠進(jìn)行便捷的技術(shù)層面的溝通。未來(lái)的建筑領(lǐng)域必將朝智能化、智慧化的趨勢(shì)發(fā)展，BIM相關(guān)的技術(shù)發(fā)展必將是未來(lái)建設(shè)領(lǐng)域的必由之路。