BIM技術(shù)在施工進(jìn)度管理中的應(yīng)用及評價(jià)

文｜中電建路橋集團(tuán)有限公司 霍曉科

1 引言

BIM 技術(shù)為建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位及施工單位等參建方提供了溝通交流、協(xié)同工作的平臺，解決了參建方之間存在的“信息孤島”的問題[1]。施工階段，利用BIM 技術(shù)進(jìn)行空間立體式布置，提高了臨時(shí)設(shè)施規(guī)劃的合理性；依據(jù)BIM 技術(shù)可視化的特點(diǎn)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，減少不同專業(yè)間的交錯(cuò)碰撞，更加高效的指導(dǎo)現(xiàn)場施工；基于BIM 的虛擬建造，實(shí)現(xiàn)可視化交底，同時(shí)通過對施工方案的動態(tài)模擬，提前發(fā)現(xiàn)實(shí)際建造過程中可能出現(xiàn)的問題，有效提高建造水平。隨著BIM 技術(shù)不斷成熟，將對施工過程產(chǎn)生巨大的影響，大幅度提高項(xiàng)目管理水平，為項(xiàng)目達(dá)到預(yù)期目標(biāo)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

進(jìn)度管理主要由進(jìn)度計(jì)劃編制、實(shí)施及控制等內(nèi)容組成。由于施工過程中存在“信息孤島”和進(jìn)度管理效率低下等原因，傳統(tǒng)進(jìn)度管理存在著無法有效發(fā)現(xiàn)施工進(jìn)度計(jì)劃中的潛在沖突、進(jìn)度跟蹤分析困難以及進(jìn)度調(diào)整缺乏整體性等[2]一系列問題，嚴(yán)重影響項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)的圓滿實(shí)現(xiàn)。與傳統(tǒng)的進(jìn)度管理模式相比，BIM 模型包含了豐富全面的施工信息，作為各參建方協(xié)同工作的統(tǒng)一模型，方便各參建方之間的溝通交流，有效提高了進(jìn)度管理效率。

2 BIM 技術(shù)在進(jìn)度管理的應(yīng)用

2.1 BIM 技術(shù)在進(jìn)度計(jì)劃中的應(yīng)用

基于BIM 的施工計(jì)劃是將三維模型和進(jìn)度計(jì)劃鏈接在一起，構(gòu)建4D-BIM 模型，使進(jìn)度計(jì)劃可以動態(tài)4D 模型展現(xiàn)，主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）利 用Revit、Bently 或ArchiCAD等軟件創(chuàng)建所需的BIM 三維模型，施工單位也可以使用業(yè)主單位或設(shè)計(jì)單位提供的設(shè)計(jì)BIM 模型，但一般要經(jīng)過必要的處理。

（2）依照單項(xiàng)工程、分部工程、分項(xiàng)工程的順序由粗到細(xì)的建立WBS 分解結(jié)構(gòu)，在建立工作分解結(jié)構(gòu)之后，依照施工合同的相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，合理設(shè)定工作單元的工期信息，形成工程施工的進(jìn)度計(jì)劃。

（3）將進(jìn)度信息與BIM 三維實(shí)體模型關(guān)聯(lián)，形成基于BIM 的施工項(xiàng)目4D 模型，實(shí)現(xiàn)4D 進(jìn)度計(jì)劃。基于BIM 的進(jìn)度計(jì)劃編制流程圖如圖1[3]所示：

圖1 基于BIM 的進(jìn)度計(jì)劃編制流程圖

基于BIM 技術(shù)可視化的特點(diǎn)，4D-BIM模型構(gòu)建成功，可以對整個(gè)項(xiàng)目施工計(jì)劃的進(jìn)行動態(tài)模擬，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度計(jì)劃的可視化展示，提高了進(jìn)度計(jì)劃編制的效率，同時(shí)依據(jù)4D 進(jìn)度計(jì)劃可以更加快速準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)計(jì)劃存在的問題，減少施工過程中計(jì)劃修改調(diào)整的次數(shù)，提高了施工計(jì)劃的合理性。

2.2 BIM 技術(shù)在進(jìn)度控制中的應(yīng)用

2.2.1 基于BIM 的施工進(jìn)度跟蹤分析

為了順利達(dá)到項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)，施工過程中需要進(jìn)行跟蹤管理，對比計(jì)劃進(jìn)度和實(shí)際進(jìn)度，分析是否存在偏差，并對已出現(xiàn)的偏差采取糾偏措施?；贐IM 的進(jìn)度跟蹤分析主要包含兩個(gè)核心內(nèi)容：

（1）施工單位、監(jiān)理單位等各參建方對于實(shí)際進(jìn)度信息的收集以及更新工作。參建方可以安排專職人員根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況對進(jìn)度信息進(jìn)行實(shí)時(shí)收集，并定期更新；利用視頻監(jiān)控、三維激光掃描設(shè)備對現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行全方位掃描，然后將掃描數(shù)據(jù)上傳，實(shí)現(xiàn)自動化收集進(jìn)度信息[4]；隨著裝配式建筑的興起，利用射頻識別技術(shù)（RFID）可以獲取從設(shè)計(jì)到施工實(shí)施時(shí)，動態(tài)的施工進(jìn)度信息，從而實(shí)現(xiàn)對施工進(jìn)度的跟蹤分析[5]。

（2）將現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度進(jìn)行對比并統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)偏差和問題?；贐IM 技術(shù)的施工進(jìn)度對比一般以表格、橫道圖以及模型等多種視圖進(jìn)行展示，對比結(jié)果形式更加多樣化。與傳統(tǒng)的進(jìn)度跟蹤分析不同，基于BIM 技術(shù)的進(jìn)度跟蹤分析將進(jìn)度對比結(jié)果可視化，幫助施工管理人員更加清楚直觀地掌握偏差情況，同時(shí)根據(jù)BIM 模型中工程量、成本等信息，可以更加快速準(zhǔn)確計(jì)算工程量、工程成本之間的偏差，實(shí)現(xiàn)工程進(jìn)度全方位分析。

2.2.2 施工進(jìn)度計(jì)劃調(diào)整

當(dāng)現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度偏差偏大時(shí)，需要對局部甚至整體的施工進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。傳統(tǒng)的進(jìn)度計(jì)劃一般采用Microsoft Project 中的橫道圖表示，關(guān)鍵線路不明確，計(jì)劃調(diào)整工作量大。而基于BIM 技術(shù)的施工計(jì)劃調(diào)整有著以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：

（1）基于BIM 技術(shù)操作可視化、數(shù)據(jù)集成等特點(diǎn)，結(jié)合CPM 等成熟計(jì)算方法將關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)在模型中直觀展示出來，為后期進(jìn)度計(jì)劃調(diào)整提供了依據(jù)。

（2）基于BIM 技術(shù)對進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，更新的數(shù)據(jù)將直接刷新BIM 模型，以更加直觀的方式展現(xiàn)計(jì)劃調(diào)整的結(jié)果，提高管理效率。

（3）依據(jù)BIM 模型中關(guān)聯(lián)的工程量、工程造價(jià)等信息，可以為進(jìn)度計(jì)劃所需的人員、材料、機(jī)械提供依據(jù)，使得采取的糾偏措施更加有效。

3 基于BIM 的進(jìn)度管理效益評價(jià)

近年來，隨著BIM 技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)用的范圍越來越廣，產(chǎn)生的成果也是越來越多，如何對BIM 的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行有效的評價(jià)，成為了一個(gè)值得關(guān)注的問題。部分文獻(xiàn)對應(yīng)用BIM 產(chǎn)生的效益做了定性的評價(jià)，但是定性的評價(jià)不足以引起各參建方對BIM 的重視。為解決BIM 應(yīng)用效益衡量的難題，本文建立基于BIM 的工程項(xiàng)目進(jìn)度管理效益評價(jià)指標(biāo)體系，采用專家打分法確定各指標(biāo)權(quán)重，最終明確基于BIM技術(shù)的進(jìn)度管理產(chǎn)生的效益。

3.1 基于BIM 的進(jìn)度管理效益評價(jià)指標(biāo)體系

項(xiàng)目評價(jià)的首要工作是明確評價(jià)指標(biāo)，評價(jià)指標(biāo)是BIM 進(jìn)度管理效益評價(jià)的前提與核心。工期管理是進(jìn)度管理中的核心內(nèi)容，工期長短直接反映了進(jìn)度管理的好壞，本文將縮短工期作為應(yīng)用BIM 技術(shù)的項(xiàng)目進(jìn)度管理的衡量標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)施工過程中影響工期的因素劃分，將效益評價(jià)指標(biāo)分為如下幾類[6]：

（1）返工次數(shù)

傳統(tǒng)的施工圖設(shè)計(jì)中各專業(yè)之間存在“信息孤島”，而且二維圖紙直觀性較差，對設(shè)計(jì)人員的空間立體感要求很高，在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特別是在管線密集的地方，不可避免的發(fā)生沖突和碰撞，極有可能導(dǎo)致返工，延長工期。然而在施工中應(yīng)用BIM 技術(shù)后，通過管線碰撞、凈高控制檢查等可以有效減少返工次數(shù)。BIM 的應(yīng)用價(jià)值可以用如下公式來表示：

節(jié)約工期天數(shù)=Σ（BIM 應(yīng)用前返工天數(shù)-BIM 應(yīng)用后返工天數(shù)）

（2）施工圖交底、消化時(shí)間

現(xiàn)場施工技術(shù)交底一般以書面形式進(jìn)行，大多采用二維圖紙，交底的整個(gè)過程以及接受交底的人員消化圖紙的時(shí)間較長?；贐IM 技術(shù)的可視化的特點(diǎn)，以三維模型的形式，并結(jié)合施工方案的動態(tài)模擬進(jìn)行綜合交底，大大提高了交底效率。BIM的應(yīng)用價(jià)值可以用如下公式來表示：

節(jié)約工期天數(shù)=Σ（BIM 應(yīng)用前施工圖交底、消化時(shí)間-BIM 應(yīng)用后施工圖交底、消化時(shí)間）

（3）工程變更影響時(shí)間

工程變更貫穿于項(xiàng)目實(shí)施的整個(gè)過程，主要分為設(shè)計(jì)變更、進(jìn)度計(jì)劃變更等。施工過程中發(fā)生設(shè)計(jì)變更，需要經(jīng)過設(shè)計(jì)單位修改圖紙、建設(shè)單位確認(rèn)、監(jiān)理單位下發(fā)、施工單位施工等多個(gè)環(huán)節(jié)，流程較長，對工期影響較大，利用BIM 技術(shù)可以有效減少設(shè)計(jì)修改圖紙以及施工單位技術(shù)核定時(shí)間，減小由于設(shè)計(jì)變更對工期的影響；不可抗力等原因?qū)е碌墓て谕涎?，需要對原進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，對比工程中廣泛使用的橫道圖，利用BIM 技術(shù)可以更加快速準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)計(jì)劃存在的問題，減少施工過程中計(jì)劃修改調(diào)整的次數(shù)，提高了施工效率。BIM 的應(yīng)用價(jià)值可以用如下公式來表示：

節(jié)約工期天數(shù)=Σ（BIM 應(yīng)用前工程變更影響天數(shù)-BIM 應(yīng)用后工程變更影響天數(shù)）

（4）施工糾紛、協(xié)調(diào)時(shí)間

施工過程涉及業(yè)主、監(jiān)理、供應(yīng)方以及總包、分包等多家單位，不可避免的會出現(xiàn)各種矛盾和糾紛，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。BIM 技術(shù)的應(yīng)用解決了參建方之間存在的信息孤島的問題，有效提高了進(jìn)度管理效率。BIM 的應(yīng)用價(jià)值可以用如下公式來表示：

節(jié)約工期天數(shù)=Σ（BIM 應(yīng)用前施工糾紛、協(xié)調(diào)時(shí)間-BIM 應(yīng)用后糾紛、協(xié)調(diào)時(shí)間）

3.2 基于BIM 的工程項(xiàng)目進(jìn)度管理效益評價(jià)指標(biāo)權(quán)重

指標(biāo)的權(quán)重賦予是綜合評價(jià)的關(guān)鍵。本文采用專家打分法對各個(gè)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行賦值[7]，現(xiàn)假定邀請了i 位專家對評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行打分，為方便統(tǒng)計(jì)，i 個(gè)專家采用A-I進(jìn)行編號，返工次數(shù)、施工圖交底消化時(shí)間、工程變更影響時(shí)間以及施工糾紛協(xié)調(diào)時(shí)間分別采用“Ⅰ”、“Ⅱ”、“Ⅲ”及“Ⅳ”表示。

表示：A Ⅰ、B Ⅰ....I Ⅰ---各個(gè)專家給指標(biāo)Ⅰ的打的分?jǐn)?shù)。

最后，經(jīng)過加權(quán)得出工期減少的天數(shù)，從而得到基于BIM 的工程項(xiàng)目進(jìn)度管理效益。

4 結(jié)語

本文從進(jìn)度計(jì)劃編制及進(jìn)度計(jì)劃控制兩個(gè)方面分析了BIM 技術(shù)在施工項(xiàng)目進(jìn)度管理中的應(yīng)用[8]。通過將進(jìn)度計(jì)劃與BIM模型進(jìn)行鏈接，構(gòu)建4D-BIM 模型，實(shí)現(xiàn)4D 施工進(jìn)度計(jì)劃的編制；從進(jìn)度偏差分析、進(jìn)度計(jì)劃調(diào)整兩個(gè)方面闡述了BIM 技術(shù)在進(jìn)度控制中的應(yīng)用，使得項(xiàng)目總體進(jìn)度與總體計(jì)劃趨于一致。本文還詳細(xì)闡述了如何確定應(yīng)用BIM 技術(shù)產(chǎn)生的效益，通過確定相關(guān)指標(biāo)以及權(quán)重，從而量化應(yīng)用BIM技術(shù)產(chǎn)生的效益，使得BIM 的應(yīng)用價(jià)值評價(jià)更加清晰明確，有助于BIM 技術(shù)的發(fā)展、推廣。