基于EBS構(gòu)件編碼的工程進(jìn)度可視化管控方法

張琪峰，袁 超，黃 杰

[悉地（蘇州）勘察設(shè)計(jì)顧問有限公司，江蘇 蘇州 215123]

0 引言

施工進(jìn)度管理是工程項(xiàng)目施工管控的重要組成部分[1]，也是業(yè)主、施工方最為關(guān)心的內(nèi)容之一。傳統(tǒng)的施工進(jìn)度管理，多采用基于任務(wù)的管理方法，即將工程內(nèi)容分解成各項(xiàng)任務(wù)：首先，編制施工進(jìn)度計(jì)劃，在編制過程中，通過工序銜接和經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化，達(dá)到施工組織計(jì)劃最優(yōu)；其次，在施工階段，根據(jù)實(shí)際施工進(jìn)展填報(bào)實(shí)際進(jìn)度，并將實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度對(duì)比，發(fā)現(xiàn)工期提前或滯后情況；接著，分析實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度不一致的原因，一方面調(diào)整資源配置，另一方面優(yōu)化原來的施工組織計(jì)劃；最后，不斷更新實(shí)際進(jìn)度數(shù)據(jù)，不斷動(dòng)態(tài)調(diào)整施工組織計(jì)劃，以滿足預(yù)定的工期計(jì)劃[2]。這種管理方法的缺陷是，管理的對(duì)象往往是處于同一任務(wù)的“1組”構(gòu)件，而隨著項(xiàng)目精細(xì)化管理的需要，有時(shí)項(xiàng)目上需要將管理對(duì)象精確到“構(gòu)件級(jí)”。

用軟件工具來配合實(shí)現(xiàn)進(jìn)度管理，具有高效、直觀、規(guī)范的特點(diǎn)，具有較強(qiáng)的應(yīng)用前景[3]。不同的進(jìn)度管理軟件，其底層邏輯是一致的，主要是任務(wù)拆分、計(jì)劃進(jìn)度、實(shí)際進(jìn)度、對(duì)比分析等內(nèi)容[4]，例如經(jīng)典的橫道圖進(jìn)度管理軟件Project。但隨著BIM技術(shù)的出現(xiàn)，人們很自然地聯(lián)想到將施工進(jìn)度管理用可視化的模型來表現(xiàn)，這種方法具有天然優(yōu)勢，能形象、生動(dòng)地展現(xiàn)施工全過程，輔助進(jìn)度管理決策[5-6]。

本文在對(duì)現(xiàn)有進(jìn)度管理方法和工具調(diào)研的基礎(chǔ)上，提出改進(jìn)和優(yōu)化方法，并用項(xiàng)目案例來驗(yàn)證所提方法的合理性和可靠性，以期對(duì)同類項(xiàng)目的實(shí)施起到參考和借鑒作用。

1 工程進(jìn)度可視化管控方法

1.1 一般流程

進(jìn)度管理一般流程見圖1。

圖1 進(jìn)度管理一般流程

本文所提進(jìn)度管理方法主要包括模型創(chuàng)建、EBS構(gòu)件編碼、EBS進(jìn)度計(jì)劃編制和平臺(tái)化進(jìn)度管理。其中，平臺(tái)化進(jìn)度管理又可細(xì)分為4項(xiàng)工作：網(wǎng)頁端BIM模型輕量化轉(zhuǎn)換與渲染、計(jì)劃進(jìn)度編制、實(shí)際進(jìn)度填報(bào)和施工進(jìn)度對(duì)比。

1.2 步驟1：模型創(chuàng)建

模型創(chuàng)建的基本原則是“一模多用”和滿足最小顆粒度。“一模多用”是指做進(jìn)度管理的模型盡量是對(duì)基礎(chǔ)BIM模型的沿用，構(gòu)件拆分、模型精度、構(gòu)件命名等能同時(shí)兼顧其他BIM應(yīng)用，如交底、算量、碰撞檢查、工藝模擬等。滿足最小顆粒度是指構(gòu)件拆分應(yīng)滿足計(jì)劃進(jìn)度編制和實(shí)際進(jìn)度填報(bào)時(shí)對(duì)構(gòu)件的拆分要求[7]，避免模型的可視化表達(dá)與實(shí)際的工程劃分不一致。

按照上述原則，在實(shí)際操作過程中，做好構(gòu)件拆分的前提是對(duì)施工工序和步驟的準(zhǔn)確掌握。一般地，構(gòu)件拆分可參照相關(guān)行業(yè)制定的分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)，目前建筑行業(yè)已有國標(biāo)《建筑工程分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》（JG/T 151—2015），其他行業(yè)，如市政、公路、鐵路也有相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但是具體還需在標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

1.3 步驟2：EBS構(gòu)件編碼

EBS構(gòu)件編碼的目的，是給每個(gè)構(gòu)件賦予唯一的識(shí)別碼，作為信息傳遞的通用識(shí)別符號(hào)。傳統(tǒng)的分類編碼方式，只對(duì)不同工程類型、不同專業(yè)、不同分部、不同分項(xiàng)進(jìn)行區(qū)分，而難以區(qū)分到具體的構(gòu)件。因此，本文所說的EBS構(gòu)件編碼，是在結(jié)合工程實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，對(duì)原先構(gòu)件分類和編碼的深化。

1.3.1 構(gòu)件分類及其代碼

構(gòu)件分類是依附于工程類型的，其代碼示例有JZ（建筑工程）、DL（道路工程）、GL（管廊工程）等。針對(duì)某一工程類型進(jìn)行構(gòu)件分類，主要包括專業(yè)分類、分部工程和分項(xiàng)工程3級(jí)。以管廊工程為例，其代碼示例有JG（專業(yè)—結(jié)構(gòu)專業(yè)）、ZT（分部—主體工程）、TB（分項(xiàng)—頂板）。

1.3.2 編碼規(guī)則

本文提出“八段碼”編碼規(guī)則，由空間代碼、分類代碼和實(shí)例代碼3部分組成（見圖2）。其中空間代碼明確到某類工程的某個(gè)區(qū)段，與工程的空間組織有關(guān)；分類代碼是按照工程專業(yè)的分部分項(xiàng)進(jìn)行細(xì)分，是統(tǒng)一規(guī)定的，與具體項(xiàng)目無關(guān)；實(shí)例代碼是根據(jù)項(xiàng)目的具體構(gòu)造形式，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行準(zhǔn)確定位，比如按照里程段、樓層、排序等。

圖2 “八段碼”編碼規(guī)則

構(gòu)件編碼由項(xiàng)目代碼、工程代碼、區(qū)段代碼、專業(yè)代碼、分部代碼、分項(xiàng)代碼、位置代碼、序號(hào)代碼8段組成。

1.3.3 快速編碼

編碼的實(shí)質(zhì)是給構(gòu)件添加一個(gè)“構(gòu)件編碼”屬性，其屬性值是一個(gè)字符串。由于工程項(xiàng)目構(gòu)件數(shù)量多、編碼內(nèi)容長，如果對(duì)構(gòu)件逐個(gè)進(jìn)行完整的編碼信息添加，其工作量是巨大的，且極易出錯(cuò)。本文提出“分段定義、編程整合”的方法，即8段代碼分成8個(gè)屬性分別輸入，最后通過編程將8段代碼整合為1段完整的代碼。以Revit+Dynamo軟件為例，在Revit中建完模型后，在項(xiàng)目參數(shù)中添加8個(gè)分段代碼屬性，并分別輸入屬性值，用Dynamo可視化編程將8個(gè)屬性值（字符串）合成為1個(gè)屬性值，并賦給構(gòu)件的“構(gòu)件編碼”屬性。

根據(jù)編碼規(guī)則，8段代碼中，前面7段代碼都屬于批量構(gòu)件屬性，一般手動(dòng)輸入也比較方便。但是第8段“序號(hào)代碼”是要將每一個(gè)構(gòu)件按照序號(hào)區(qū)分開，這項(xiàng)工作量很大。為此，本文針對(duì)“序號(hào)代碼”開發(fā)了自動(dòng)輸入程序，其基本原理是：首先，按照“分項(xiàng)代碼”分類，比如管廊工程可以分為頂板、底板、圍護(hù)樁等；其次，按照一定規(guī)則對(duì)所有構(gòu)件進(jìn)行排序；最后，根據(jù)“位置代碼”進(jìn)行分組及組內(nèi)排序，并將排序值賦給“序號(hào)代碼”屬性。以樁基排序?yàn)槔?，首先篩選出模型中所有的樁基；其次按照坐標(biāo)先由西向東、后由北向南的順序進(jìn)行排序；最后根據(jù)“位置代碼”的分組分別排序，并將排序值賦給“序號(hào)代碼”。

1.4 步驟3：施工組織計(jì)劃編制

如前所述，傳統(tǒng)的施工組織計(jì)劃是以工序、工區(qū)、類別為對(duì)象，進(jìn)行進(jìn)度計(jì)劃編制，其實(shí)質(zhì)是對(duì)“構(gòu)件組”的定義。但為了適應(yīng)“構(gòu)件級(jí)”進(jìn)度管理的需要，本文所提方法要求對(duì)每個(gè)構(gòu)件定義計(jì)劃進(jìn)度，同時(shí)所有的計(jì)劃進(jìn)度信息與EBS編碼唯一對(duì)應(yīng)，為后續(xù)實(shí)際進(jìn)度填報(bào)做準(zhǔn)備[8]。

本文方法——基于EBS構(gòu)件編碼的進(jìn)度管理，其本質(zhì)是將傳統(tǒng)基于任務(wù)的進(jìn)度管理轉(zhuǎn)變?yōu)榛诠こ虒?duì)象的進(jìn)度管理。具體的，計(jì)劃進(jìn)度編制的實(shí)現(xiàn)方式是以屬性信息的形式給工程構(gòu)件定義“計(jì)劃開始時(shí)間”和“計(jì)劃結(jié)束時(shí)間”。實(shí)際應(yīng)用中，如果存在給若干個(gè)構(gòu)件定義相同的計(jì)劃進(jìn)度的情況，那表現(xiàn)在模型上，就是這些構(gòu)件的計(jì)劃進(jìn)度屬性信息是相同的。這就說明，本文方法能適應(yīng)傳統(tǒng)的進(jìn)度計(jì)劃編制方法，只不過變換了表達(dá)方式。

1.5 平臺(tái)化進(jìn)度管理

網(wǎng)頁端進(jìn)度管理平臺(tái)的核心是將進(jìn)度管理的業(yè)務(wù)流程與BIM模型相關(guān)聯(lián)，主要工作一是模型輕量化引擎開發(fā)；二是進(jìn)度管理功能實(shí)現(xiàn)。

模型輕量化引擎的基本目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁端對(duì)BIM模型的幾何實(shí)體顯示和屬性查詢，主要從幾何轉(zhuǎn)換、渲染2個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。本平臺(tái)在基于Webgl的three.js技術(shù)上進(jìn)行開發(fā)，通過解析BIM模型中的幾何數(shù)據(jù)、幾何材質(zhì)和屬性信息，同時(shí)利用幾何參數(shù)化表達(dá)、圖元相似性算法等輕量化技術(shù)來減小數(shù)據(jù)量，以便快速、高效地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁端模型渲染和屬性查詢。

為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)度管理與BIM模型的關(guān)聯(lián)，平臺(tái)需要對(duì)模型構(gòu)件進(jìn)行集中管理。本文采用基于EBS構(gòu)件編碼的模型目錄樹，其本質(zhì)是用“EBS構(gòu)件編碼”作為平臺(tái)上該構(gòu)件的名稱，用于查詢和關(guān)聯(lián)信息[9]。

基于EBS構(gòu)件編碼，開發(fā)進(jìn)度管理功能模塊，主要包括計(jì)劃進(jìn)度編制、實(shí)際進(jìn)度填報(bào)和施工進(jìn)度對(duì)比。“計(jì)劃進(jìn)度編制”是根據(jù)施工組織計(jì)劃，在平臺(tái)上給每個(gè)EBS構(gòu)件定義“計(jì)劃開始時(shí)間”和“計(jì)劃結(jié)束時(shí)間”；“實(shí)際進(jìn)度填報(bào)”是根據(jù)施工臺(tái)賬，給相應(yīng)的BIM構(gòu)件定義“實(shí)際開始時(shí)間”和“實(shí)際結(jié)束時(shí)間”，已經(jīng)實(shí)際填報(bào)過的BIM構(gòu)件，會(huì)自動(dòng)顯示完成狀態(tài)，有“完成-提前”、“完成-滯后”、“完成-正?！钡葼顟B(tài)；“施工進(jìn)度對(duì)比”是將實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度數(shù)據(jù)作對(duì)比，得到BIM構(gòu)件的不同狀態(tài)，有“進(jìn)行中”、“已完成”、“提前完成”、“延期完成”等狀態(tài)，并用不同顏色加以區(qū)分，直觀查看進(jìn)度狀態(tài)，便于作出應(yīng)對(duì)之策。

1.6 小結(jié)

本文方法較之傳統(tǒng)基于任務(wù)的進(jìn)度管理方法，或者是橫道圖進(jìn)度管理軟件來說，主要優(yōu)點(diǎn)在于：首先，進(jìn)度管理顆粒度由“構(gòu)件組”變?yōu)椤皢蝹€(gè)構(gòu)件”，適應(yīng)當(dāng)前工程精細(xì)化管理的需要；其次，借助于網(wǎng)頁端可視化平臺(tái)，將工程進(jìn)度的表達(dá)、分析可視化，提升工作效率和場景體驗(yàn)；最后，是本文方法與BIM技術(shù)結(jié)合緊密，因BIM建模天然就是構(gòu)件化的，基于構(gòu)件化的BIM模型進(jìn)行進(jìn)度管理，是本文方法的順勢而為。

2 案例實(shí)踐

河北省雄安站樞紐片區(qū)市政道路、綜合管廊、排水管網(wǎng)系統(tǒng)（一期）工程位于雄安昝崗片區(qū)，包括管廊、給排水、道路、隧道、橋梁等工程內(nèi)容，地下管廊和環(huán)隧合建，結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，進(jìn)度管控非常精細(xì)。為此，本項(xiàng)目采用BIM技術(shù)，基于構(gòu)件編碼進(jìn)行施工進(jìn)度管理。

2.1 模型創(chuàng)建與編碼

模型創(chuàng)建幾何表達(dá)精度要求：模型按頂板、底板、中板、側(cè)墻、中墻、框架梁、框架柱等拆分；按變形縫拆分；墻體須表達(dá)加腋等細(xì)部，標(biāo)高與管廊施工圖縱斷面保持一致。

主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件某一側(cè)墻的完整編碼為：SNSZ-2_N1_GL_JG_ZT_CQ_N1-51_B3-01，具體含義為：“SNSZ-2”是項(xiàng)目簡稱，表示樞紐片區(qū)市政二標(biāo)段；“N1”是區(qū)段代碼，表示編號(hào)為N1的管廊；“GL”是工程代碼，代表管廊；“JG”是專業(yè)代碼，代表結(jié)構(gòu)專業(yè)；“ZT”是分部工程代碼，代表主體結(jié)構(gòu)分部工程；“CQ”是分項(xiàng)工程代碼，代表側(cè)墻分項(xiàng)工程；“N1-51”是位置代碼，表示編號(hào)為N1-51的里程段；“B3-01”是序號(hào)代碼，表示地下3層編號(hào)為01的側(cè)墻。

2.2 進(jìn)度計(jì)劃編制

基于EBS構(gòu)件編碼的施工進(jìn)度計(jì)劃編制，要求進(jìn)度定義的基本對(duì)象為“構(gòu)件”，且具有唯一的識(shí)別碼——EBS編碼，以此實(shí)現(xiàn)屬性信息與網(wǎng)頁端平臺(tái)模型的聯(lián)動(dòng)，為高效、自動(dòng)化處理進(jìn)度數(shù)據(jù)提供可能?；跇?gòu)件編碼的主體結(jié)構(gòu)計(jì)劃進(jìn)度編制見表1。根據(jù)定義好的EBS編碼，分別定義“計(jì)劃開始時(shí)間”和“計(jì)劃結(jié)束時(shí)間”，即形成基于EBS編碼的進(jìn)度計(jì)劃編制。在網(wǎng)頁端管理平臺(tái)上，通過接口可以自動(dòng)讀取該表信息，生成網(wǎng)頁端的計(jì)劃進(jìn)度。

表1 基于構(gòu)件編碼的主體結(jié)構(gòu)計(jì)劃進(jìn)度編制

2.3 實(shí)際進(jìn)度填報(bào)

“實(shí)際進(jìn)度填報(bào)”是每天進(jìn)行平臺(tái)數(shù)據(jù)更新的重要內(nèi)容，根據(jù)當(dāng)天的施工臺(tái)賬信息，進(jìn)行實(shí)際進(jìn)度填報(bào)。其實(shí)質(zhì)是根據(jù)臺(tái)賬內(nèi)容，找到相應(yīng)的EBS編碼構(gòu)件，然后定義“實(shí)際開始時(shí)間”和“實(shí)際結(jié)束時(shí)間”；填報(bào)過的BIM構(gòu)件，會(huì)自動(dòng)顯示完成狀態(tài)，有“完成-提前”、“完成-滯后”、“完成-正?！钡?。填寫完成后，會(huì)自動(dòng)生成“形象進(jìn)度展示”視圖，同時(shí)為施工進(jìn)度對(duì)比提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.4 施工進(jìn)度對(duì)比

本項(xiàng)目進(jìn)度管理模塊，基于“計(jì)劃進(jìn)度編制”和“實(shí)際進(jìn)度填報(bào)”，自動(dòng)生成“施工進(jìn)度對(duì)比”視圖，可查看每個(gè)構(gòu)件不同時(shí)間段的進(jìn)度分析情況，結(jié)果有“進(jìn)行中”、“已完成”、“提前完成”、“延期完成”等狀態(tài)。

管廊主體結(jié)構(gòu)進(jìn)度對(duì)比見圖3。由圖3可知某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的總體進(jìn)度對(duì)比情況，均呈現(xiàn)墨綠色，即表示“已完成”狀態(tài)，且未發(fā)現(xiàn)進(jìn)度滯后。該項(xiàng)目工期非常緊張，施工組織計(jì)劃精確到“天”，在本文方法的指導(dǎo)下，通過實(shí)時(shí)追蹤項(xiàng)目進(jìn)度、發(fā)現(xiàn)問題、及時(shí)調(diào)整，最后按期竣工。

圖3 管廊主體結(jié)構(gòu)進(jìn)度對(duì)比

實(shí)踐表明，本文方法將進(jìn)度管理的精細(xì)度從模型組細(xì)分到單個(gè)構(gòu)件，可以滿足任意進(jìn)度管理的需要，同時(shí)用構(gòu)件編碼作為模型唯一識(shí)別碼，作為模型和信息關(guān)聯(lián)的媒介，實(shí)現(xiàn)了各種信息錄入、數(shù)據(jù)填報(bào)更新的高效、便捷。

3 結(jié)語

（1）本文方法是對(duì)傳統(tǒng)基于任務(wù)進(jìn)度管理的升級(jí)改造，可以適應(yīng)傳統(tǒng)的進(jìn)度計(jì)劃編制方法，同時(shí)又能滿足精細(xì)化管理的需求，實(shí)現(xiàn)“構(gòu)件級(jí)”的進(jìn)度管理。

（2）構(gòu)件編碼是進(jìn)行BIM模型管理的基本要求，作為唯一身份識(shí)別碼，有助于通過程序自動(dòng)處理模型實(shí)體和屬性信息。

（3）本文提出基于構(gòu)件編碼的工程進(jìn)度管理一般流程，對(duì)編碼規(guī)則和手段提供解決方法，對(duì)建模方法、計(jì)劃進(jìn)度編制、實(shí)際進(jìn)度填報(bào)給出合理可操作的方案。

（4）基于自主研發(fā)的Webgl輕量化平臺(tái)，將整個(gè)進(jìn)度管控流程基于網(wǎng)頁端平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。經(jīng)雄安新區(qū)綜合管廊項(xiàng)目驗(yàn)證，本文所提方法流程合理、操作簡捷高效、實(shí)際運(yùn)行效果良好，對(duì)現(xiàn)場進(jìn)度管理起到了有效的管控和優(yōu)化作用。