建筑工程施工進(jìn)度管理及控制措施分析

摘要：本文針對建筑施工進(jìn)度管理問題進(jìn)行研究。采用案例分析法、文獻(xiàn)總結(jié)法，結(jié)合某建筑工程的實(shí)際情況，指出建筑施工進(jìn)度管理的重要意義，闡述了基于三維重建和BIM協(xié)同的施工進(jìn)度管理方法，總結(jié)了施工進(jìn)度管理要點(diǎn)并對管理效果進(jìn)行評價(jià)。結(jié)果表明：施工進(jìn)度管理是建筑工程管理的重要內(nèi)容，將三維重建和BIM協(xié)同技術(shù)應(yīng)用其中，能加快施工進(jìn)度，提升管理信息化水平，可在類似工程中推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：建筑工程；進(jìn)度管理；三維重建；BIM協(xié)同；施工監(jiān)測文章編號：2095-4085（2024）05-0183-03

0引言

施工進(jìn)度管理是根據(jù)合同中規(guī)定的工期要求，編制施工進(jìn)度計(jì)劃，對施工全過程進(jìn)行檢查，并針對偏差及時(shí)調(diào)整，在工期目標(biāo)內(nèi)完成所有施工活動(dòng)。施工進(jìn)度管理水平越高，對工期的要求越嚴(yán)格。在過去，施工進(jìn)度管理主要依靠人力，結(jié)合現(xiàn)場情況設(shè)置施工進(jìn)度計(jì)劃，并且動(dòng)態(tài)調(diào)整人、機(jī)、料等資源要素。隨著信息技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，將三維重建、BIM協(xié)同等技術(shù)應(yīng)用其中，為施工進(jìn)度管理工作提供了新思路。不僅提高了進(jìn)度管理的精準(zhǔn)度，而且能實(shí)現(xiàn)降本增效的目標(biāo)［1］。以下結(jié)合實(shí)踐，探討了三維重建和BIM協(xié)同在施工進(jìn)度管理中的具體應(yīng)用，以供同業(yè)人員參考借鑒。

1工程概況

某商業(yè)建筑工程項(xiàng)目，由2棟高層建筑、裙房和附屬用房組成，占地面積1.6萬m2，建筑面積約3.5萬m2。其中，1#高層建筑共計(jì)24層，總高度為76.5m，主體采用框架混凝土結(jié)構(gòu)，建筑面積為2.16萬m2，建安費(fèi)用為8 500萬元，工期為18個(gè)月。2#高層建筑共計(jì)11層，總高度為36.2m，建筑面積為1.28萬m2，外部圍護(hù)采用幕墻系統(tǒng)，建安費(fèi)用為9 200萬元，工期為12個(gè)月。本文對該工程項(xiàng)目進(jìn)行簡化，僅對混凝土主體結(jié)構(gòu)和幕墻系統(tǒng)的施工進(jìn)度管理進(jìn)行分析。

2建筑施工進(jìn)度管理的重要意義

2.1有利于控制施工成本

做好施工進(jìn)度管理工作，有利于控制施工成本。其一，通過合理安排工期，能夠優(yōu)化人力、機(jī)械、材料等資源的配置，確保在預(yù)定時(shí)間內(nèi)高效完成施工任務(wù)。反之，若盲目追求工期進(jìn)度，不僅會(huì)導(dǎo)致資源和資金的過度投入，增加施工成本，而且難以保障施工質(zhì)量。其二，按照預(yù)期進(jìn)度計(jì)劃施工，確保每一道工序順利通過驗(yàn)收，可避免出現(xiàn)返工現(xiàn)象。返工會(huì)明顯延誤工期，導(dǎo)致施工與管理成本超出預(yù)算，為后續(xù)施工作業(yè)增加了壓力。

2.2有利于保證施工質(zhì)量

做好施工進(jìn)度管理工作，有利于保證施工質(zhì)量。人們常說“質(zhì)量是企業(yè)的生命線”，保證施工質(zhì)量既是施工單位要完成的基本目標(biāo)，也會(huì)影響到市場競爭力和企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。進(jìn)度管理是施工管理的一環(huán)，和施工質(zhì)量密切關(guān)聯(lián)。只有遵循動(dòng)態(tài)化、系統(tǒng)性原則，加強(qiáng)進(jìn)度管理才能保證施工作業(yè)的有序性，避免出現(xiàn)盲目施工、質(zhì)量缺陷等問題，從而保證工程施工質(zhì)量［2］。

3基于三維重建和BIM協(xié)同的施工進(jìn)度管理方法

3.1信息化施工進(jìn)度監(jiān)測

3.1.1激光掃描技術(shù)

激光掃描是一種新型的測量技術(shù)，在獲得目標(biāo)場景的數(shù)據(jù)后，可將其轉(zhuǎn)化為三維模型。在施工進(jìn)度監(jiān)測上，激光掃描技術(shù)應(yīng)用步驟如下：（1）使用Revit軟件建立BIM模型，然后匹配施工進(jìn)度計(jì)劃，形成具有進(jìn)度信息的建筑模型。（2）使用激光掃描儀獲取3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)。以飛行時(shí)間掃描儀為例，儀器發(fā)出光脈沖，測量從掃描儀到物體及返回所需的時(shí)間，根據(jù)時(shí)間計(jì)算距離，適用于室外大規(guī)模測量［3］。（3）對BIM模型和3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配。操作方法是轉(zhuǎn)化BIM 模型中數(shù)據(jù)的格式，滿足處理點(diǎn)云數(shù)據(jù)軟件的兼容性要求，然后與點(diǎn)云坐標(biāo)系對應(yīng)疊加即可。（4）計(jì)算點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的點(diǎn)數(shù)，判斷任務(wù)完成進(jìn)度。

3.1.2RFID技術(shù)

RFID系統(tǒng)由天線、閱讀器和標(biāo)簽組成，其中標(biāo)簽可用于庫存管理、人員跟蹤、現(xiàn)場檢查、供應(yīng)鏈管理等。將RFID技術(shù)應(yīng)用在施工進(jìn)度監(jiān)測中，主要以鋼結(jié)構(gòu)、混凝土梁柱、幕墻板等構(gòu)件為對象。以材料配置與使用管理為例：材料進(jìn)場后整批通過閱讀器，可自行采集材料信息，并且錄入系統(tǒng)；或在單個(gè)構(gòu)件貼上電子標(biāo)簽，使用讀卡器讀取數(shù)據(jù)，即可得到材料的生產(chǎn)廠家、批次、現(xiàn)場安裝位置等信息。材料或構(gòu)件用于施工后，收發(fā)器會(huì)檢查到信號，將信號傳輸至系統(tǒng)，顯示該材料或構(gòu)件已完成安裝，從而監(jiān)測施工進(jìn)度。

3.2施工進(jìn)度管理優(yōu)化

3.2.1施工進(jìn)度動(dòng)態(tài)預(yù)警

施工進(jìn)度管理中，進(jìn)度計(jì)劃并不是固定不變的?？赏ㄟ^對比計(jì)劃進(jìn)度和實(shí)際進(jìn)度的偏差，采取相應(yīng)的管理措施［4］。施工進(jìn)度動(dòng)態(tài)預(yù)警有兩個(gè)目標(biāo)；一是監(jiān)測現(xiàn)場施工進(jìn)度變化；二是當(dāng)實(shí)際進(jìn)度滯后于計(jì)劃進(jìn)度時(shí)，可及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息。在信息化施工進(jìn)度監(jiān)測的基礎(chǔ)上，建立進(jìn)度動(dòng)態(tài)預(yù)警模型，需要設(shè)定預(yù)警限值（見圖1）。施工進(jìn)度動(dòng)態(tài)預(yù)警的關(guān)鍵，是對現(xiàn)場施工進(jìn)度進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，把進(jìn)度預(yù)警信息發(fā)送給各參與方，從而及時(shí)調(diào)整管理行為、優(yōu)化資源配置，將進(jìn)度偏差帶來的損失降至最低，以助力工期目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

圖1施工進(jìn)度動(dòng)態(tài)預(yù)警流程

3.2.2施工進(jìn)度及資源協(xié)同

施工進(jìn)度需要充足的施工資源作為保障，為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)度及資源協(xié)同管理，不僅要對比計(jì)劃進(jìn)度和實(shí)際進(jìn)度，還要對比施工資源的計(jì)劃使用量和實(shí)際使用量，進(jìn)而對進(jìn)度、資源兩個(gè)要素進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。施工進(jìn)度及資源協(xié)同管理工作是由信息模塊、系統(tǒng)管理后臺、優(yōu)化模塊和調(diào)整模塊組成。在系統(tǒng)管理后臺，各參與方可了解實(shí)際施工進(jìn)度和實(shí)際資源耗用信息；在信息模塊，可獲得BIM模型、施工進(jìn)度計(jì)劃、施工資源計(jì)劃信息。通過兩者的對比分析，計(jì)算施工進(jìn)度差值，可以了解施工資源的供應(yīng)是否滿足施工需求。經(jīng)調(diào)整模塊和優(yōu)化模塊，對進(jìn)度及資源實(shí)時(shí)控制、協(xié)同優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)施工過程中各工序的高效管理［5］。

4施工進(jìn)度管理要點(diǎn)及效果評價(jià)

運(yùn)用三維重建與BIM技術(shù)，對施工進(jìn)度實(shí)施協(xié)同管理展現(xiàn)出了極高的可行性。（1）技術(shù)層面。三維重建技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、醫(yī)療診斷、環(huán)境感知、對象識別等多個(gè)領(lǐng)域。在建筑行業(yè)中，通過精確的構(gòu)件識別，該技術(shù)能夠有效判斷施工進(jìn)度。（2）組織層面。信息技術(shù)的發(fā)展、智能設(shè)備的使用，為工程信息化管理提供了基礎(chǔ)平臺，實(shí)現(xiàn)了信息采集、處理與交互的一體化。在BIM技術(shù)的支持下，相較于傳統(tǒng)進(jìn)度管理模式，能有效解決效率低下、費(fèi)用超支、工期延誤等問題［6］。因此，本工程采用基于三維重建和BIM協(xié)同的施工進(jìn)度管理系統(tǒng)（RBP-C），對施工進(jìn)度進(jìn)行管理與控制。

4.1獲取進(jìn)度信息

結(jié)合本工程的特點(diǎn)，在施工現(xiàn)場布置高速攝像頭傳感器，調(diào)試RBP-C系統(tǒng)總控制臺和處理后臺，獲取施工進(jìn)度信息。施工進(jìn)度協(xié)同管理步驟如下：（1）創(chuàng)建BIM模型和三維點(diǎn)云模型，使用開發(fā)的點(diǎn)云插件，選中項(xiàng)目、點(diǎn)擊屬性，即可輸出格式為.obj的點(diǎn)云文件。（2）施工現(xiàn)場采集到的圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)無線網(wǎng)傳入系統(tǒng)后臺，利用Colmap軟件進(jìn)行稀疏重建，計(jì)算相機(jī)位置、匹配信息等數(shù)據(jù)，輸出dfu標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式相機(jī)參數(shù)和稀疏點(diǎn)云。（3）把采集到的施工進(jìn)度圖像放在img文件夾下，把Colmap輸出的相機(jī)參數(shù)、稀疏點(diǎn)云等數(shù)據(jù)存放在sparse下，開啟MVSNet_eval.py腳本進(jìn)行深度圖提取和稠密重建。（4）對比施工實(shí)時(shí)進(jìn)度點(diǎn)云和BIM計(jì)劃點(diǎn)云，根據(jù)面積、體積的重疊程度，判斷點(diǎn)云所在施工部位是否完成施工，并計(jì)算進(jìn)度差，超過設(shè)定閾值就發(fā)出警報(bào)。（5）根據(jù)施工進(jìn)度差，協(xié)調(diào)工程質(zhì)量、成本等目標(biāo)，調(diào)整施工進(jìn)度，協(xié)調(diào)現(xiàn)場人、機(jī)、料等資源，以達(dá)到協(xié)同管理的效果。并將調(diào)整優(yōu)化后的計(jì)劃反饋給系統(tǒng)，形成管理上的閉環(huán)。

4.2施工進(jìn)度監(jiān)測

施工進(jìn)度監(jiān)測由布置在現(xiàn)場的高速攝像頭傳感器完成，獲取多角度的施工圖像數(shù)據(jù)。為了測試RBP-C系統(tǒng)的運(yùn)行速度，從施工現(xiàn)場高速攝像頭傳感器獲取圖像開始，到重建出三維點(diǎn)云模型為止，記錄三維點(diǎn)云重建時(shí)間（見表1）。從下表中可見，混凝土結(jié)構(gòu)施工中，面對不同圖像數(shù)量、不同分辨率，該系統(tǒng)三維重建的平均運(yùn)行速度為70.75s；幕墻施工中，該系統(tǒng)的平均運(yùn)行速度為61s。

4.3進(jìn)度及資源優(yōu)化控制

在施工進(jìn)度及資源控制方面，RBP-C系統(tǒng)具有自動(dòng)高效、成本經(jīng)濟(jì)、應(yīng)用方便等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)運(yùn)行期間，可對實(shí)際施工進(jìn)度進(jìn)行有效監(jiān)測，根據(jù)預(yù)警信息對該部位的施工進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化（見表2）。表中可見，混凝土結(jié)構(gòu)施工中，實(shí)際進(jìn)度比計(jì)劃進(jìn)度落后1層，需改變進(jìn)度計(jì)劃，增加人、機(jī)、料等資源，盡快追趕上進(jìn)度計(jì)劃。而幕墻施工中，超額完成施工任務(wù)，因此進(jìn)度計(jì)劃和資源暫不調(diào)整。應(yīng)用RBP-C系統(tǒng)能對多個(gè)施工工序進(jìn)行監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)進(jìn)度偏差并進(jìn)行調(diào)整，從而形成進(jìn)度及資源協(xié)同效應(yīng)。

注：進(jìn)度差異中“+”表示快于計(jì)劃進(jìn)度，“-”表示滯后于計(jì)劃進(jìn)度；計(jì)劃調(diào)整和資源響應(yīng)中“+”表示加快進(jìn)度、增加資源投入，“-”表示放緩進(jìn)度、減少資源投入，“0”表示按照原計(jì)劃執(zhí)行。

5結(jié)語

綜上所述，加強(qiáng)建筑施工進(jìn)度管理工作，有利于控制施工成本，保證施工質(zhì)量。本文基于三維重建和BIM協(xié)同技術(shù)下，結(jié)合工程案例介紹了RBP-C系統(tǒng)在施工進(jìn)度管理控制中的應(yīng)用，取得了滿意的效果。希望通過本文，為工程進(jìn)度管理工作提供參考，實(shí)現(xiàn)降本增效的目標(biāo)。

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