基于BIM技術(shù)的建筑工程施工進(jìn)度優(yōu)化研究

【摘要】隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，BIM技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。文章深入探討了基于BIM技術(shù)在建筑工程施工進(jìn)度方面的優(yōu)化應(yīng)用，通過對(duì)實(shí)際項(xiàng)目的全面分析，詳細(xì)闡述了BIM技術(shù)在施工進(jìn)度計(jì)劃編制、進(jìn)度監(jiān)控、資源管理優(yōu)化等環(huán)節(jié)的優(yōu)勢(shì)及成效，旨在為提升建筑工程施工進(jìn)度管理水平提供堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)和豐富的實(shí)踐參考，從而推動(dòng)建筑行業(yè)的信息化、智能化發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；建筑工程；施工進(jìn)度優(yōu)化

【中圖分類號(hào)】TU722 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2025）02-0190-03

0 引言

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，建筑工程的規(guī)模不斷擴(kuò)大，復(fù)雜性日益增加，對(duì)施工進(jìn)度管理提出了更高要求。傳統(tǒng)施工進(jìn)度管理方法存在信息流通受阻、可視化程度低、難以實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)控等問題。而BIM技術(shù)的出現(xiàn)，為建筑工程施工進(jìn)度管理帶來了全新的解決方案。BIM技術(shù)憑借其三維可視化、信息集成化、協(xié)同工作等特性，能有效提高管理水平，確保建筑工程按時(shí)完成。

1 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 三維可視化

BIM技術(shù)憑借其強(qiáng)大的三維建模能力，將建筑工程以三維形式生動(dòng)地展示出來。這不僅打破了傳統(tǒng)二維圖紙的局限，還使人們能更直觀地了解建筑的外觀與內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從整體輪廓到細(xì)微構(gòu)件均能在三維模型中清晰呈現(xiàn)。對(duì)設(shè)計(jì)師而言，三維可視化有助于更好地審視設(shè)計(jì)方案，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問題和不合理之處[1]。同時(shí)，施工人員能夠提前熟悉施工環(huán)境和工程結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確理解施工要求，從而大幅度降低因理解偏差而引發(fā)錯(cuò)誤施工的風(fēng)險(xiǎn)。例如，在復(fù)雜大型建筑項(xiàng)目中，管道布局通常錯(cuò)綜復(fù)雜，通過BIM的三維可視化功能，可以清晰地看到不同管道走向和交叉點(diǎn)，避免在施工過程中出現(xiàn)管道碰撞等問題。

1.2 信息集成化

BIM技術(shù)能夠?qū)⒔ㄖこ痰母鞣N信息高度集成在一個(gè)模型中。涵蓋幾何形狀、物理屬性、功能布局、材料信息、施工進(jìn)度信息等多方面內(nèi)容。實(shí)現(xiàn)信息的統(tǒng)一管理和共享，為建筑工程全生命周期管理提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[2]。在設(shè)計(jì)階段，不同專業(yè)的設(shè)計(jì)師將各自的設(shè)計(jì)信息整合到BIM中，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)專業(yè)間的沖突和矛盾，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。在施工階段，施工單位可以從模型中獲取準(zhǔn)確的工程量信息、材料需求信息等，進(jìn)行精細(xì)化施工管理。在運(yùn)營階段，管理人員可以利用模型中的設(shè)備信息、維護(hù)記錄進(jìn)行高效設(shè)施管理。

1.3 協(xié)同工作

BIM技術(shù)為建筑工程各參與方搭建了高效的協(xié)同工作平臺(tái)。不同專業(yè)設(shè)計(jì)師、施工人員、業(yè)主、監(jiān)理等參與方可在該平臺(tái)實(shí)時(shí)交流和共享信息，提高工作效率和質(zhì)量。在傳統(tǒng)建筑工程中，各參與方間通常存在信息壁壘、溝通不暢，易導(dǎo)致工程錯(cuò)誤和延誤[3]。而BIM技術(shù)打破了這些壁壘，使各方能在統(tǒng)一模型下協(xié)作。設(shè)計(jì)師可以及時(shí)了解施工過程中的實(shí)際情況，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。施工人員可以更好理解設(shè)計(jì)意圖，按設(shè)計(jì)要求施工。業(yè)主可以隨時(shí)掌握工程進(jìn)度和質(zhì)量，提出合理要求和建議。

1.4 模擬分析

BIM技術(shù)具備強(qiáng)大的模擬分析功能，可以對(duì)建筑工程進(jìn)行多方面模擬分析，為工程決策提供科學(xué)依據(jù)。其中，施工模擬可以在施工前對(duì)建筑工程的施工過程進(jìn)行模擬，提前發(fā)現(xiàn)施工中可能出現(xiàn)的問題，及時(shí)調(diào)整優(yōu)化，避免施工過程中的返工和延誤。能耗分析可以模擬建筑能源消耗情況，為建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)提供參考。此外，BIM技術(shù)還可以進(jìn)行日照分析、通風(fēng)分析等，提高建筑舒適度和可持續(xù)性。

2 BIM技術(shù)在建筑工程施工進(jìn)度中的優(yōu)化應(yīng)用

2.1 施工進(jìn)度計(jì)劃編制

在建筑工程施工進(jìn)度計(jì)劃編制中，一系列關(guān)鍵步驟發(fā)揮著重要作用。首先是建立BIM，依據(jù)建筑工程的設(shè)計(jì)圖紙和施工方案，借助先進(jìn)的BIM軟件創(chuàng)建包含幾何、物理和功能信息的三維數(shù)字模型[4]。幾何信息涵蓋建筑形狀、尺寸和空間布局，為施工空間規(guī)劃與協(xié)調(diào)提供直觀依據(jù)。物理信息包括建筑材料屬性、強(qiáng)度和耐久性，有助于評(píng)估結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性。功能信息涉及建筑使用功能、設(shè)備設(shè)施布局和性能，為各階段功能實(shí)現(xiàn)提供指導(dǎo)。如大型商業(yè)綜合項(xiàng)目中，BIM可精確展示樓層空間布局、區(qū)域功能劃分及管道線路走向，提前發(fā)現(xiàn)潛在問題，避免施工變更和延誤。

其次，劃分施工段和工序。根據(jù)工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和施工工藝，將整個(gè)工程科學(xué)合理地劃分為若干施工段和工序，并在BIM中編號(hào)標(biāo)注。劃分時(shí)應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、施工先后順序和資源的合理分配。如高層住宅項(xiàng)目可將主體結(jié)構(gòu)分為基礎(chǔ)施工、地下室施工、標(biāo)準(zhǔn)層施工和屋面施工等，每段又可細(xì)分為鋼筋、模板、混凝土等工序。通過編號(hào)標(biāo)注，可直觀了解各施工段和工序位置及進(jìn)展，為進(jìn)度計(jì)劃的制定提供明確框架。

再次，確定施工時(shí)間參數(shù)。根據(jù)施工方案和資源配置情況，精確每個(gè)施工段和工序的持續(xù)時(shí)間、開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間。確定時(shí)間參數(shù)時(shí)要綜合考慮施工工藝復(fù)雜度、資源供應(yīng)情況及外部因素影響[5]。如混凝土工程需考慮澆筑量、速度和養(yǎng)護(hù)來確定持續(xù)時(shí)間，再結(jié)合其他工序進(jìn)展和資源調(diào)配確定開始與結(jié)束時(shí)間。在BIM中設(shè)置時(shí)間參數(shù)后，可通過模擬施工過程發(fā)現(xiàn)不合理處并及時(shí)調(diào)整優(yōu)化。

最后，利用BIM軟件的強(qiáng)大功能自動(dòng)生成施工進(jìn)度計(jì)劃。進(jìn)度計(jì)劃可通過橫道圖、網(wǎng)絡(luò)圖等多種形式展示，滿足不同項(xiàng)目管理人員需求。橫道圖可直觀顯示各施工段和工序時(shí)間信息，便于快速了解整體進(jìn)度安排。網(wǎng)絡(luò)圖注重施工邏輯關(guān)系和關(guān)鍵路徑，有助于管理人員進(jìn)度優(yōu)化和資源調(diào)配。大型基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目中，橫道圖可幫助管理人員調(diào)整資源分配，確保關(guān)鍵施工段順利進(jìn)行。網(wǎng)絡(luò)圖能識(shí)別關(guān)鍵路徑，集中資源保障關(guān)鍵工序按時(shí)完成，確保項(xiàng)目工期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2.2 施工進(jìn)度監(jiān)控

在建筑工程施工進(jìn)度監(jiān)控中，充分利用BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合優(yōu)勢(shì)，建立高效施工進(jìn)度監(jiān)控系統(tǒng)至關(guān)重要。在施工現(xiàn)場(chǎng)安裝傳感器和攝像頭等設(shè)備，可實(shí)時(shí)采集施工人員位置、工作狀態(tài)與材料的庫存、使用情況及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和位置等數(shù)據(jù)[6]。如在橋梁建設(shè)項(xiàng)目中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)變形、施工人員安全狀況及設(shè)備運(yùn)行效率。在地鐵隧道施工項(xiàng)目中，傳感器可監(jiān)測(cè)隧道壁的變形和地下水位變化，攝像頭能拍攝施工人員工作及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，數(shù)據(jù)經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)傳至監(jiān)控系統(tǒng)，為施工進(jìn)度管理提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)支持。

BIM可以詳細(xì)對(duì)比實(shí)際施工進(jìn)度與計(jì)劃施工進(jìn)度，并直觀展示進(jìn)度偏差情況，便于項(xiàng)目管理人員了解實(shí)際進(jìn)展與計(jì)劃間的差距。如在工業(yè)廠房建設(shè)項(xiàng)目中，對(duì)比發(fā)現(xiàn)施工段進(jìn)度滯后，可在BIM中查看具體情況，分析原因可能是材料供應(yīng)不及時(shí)、施工人員不足或施工工藝等問題，進(jìn)而調(diào)整措施，加快材料采購、增加施工人員或優(yōu)化施工工藝。

根據(jù)進(jìn)度偏差分析結(jié)果，采取調(diào)整施工順序、增加資源投入、優(yōu)化施工方案等措施進(jìn)行進(jìn)度調(diào)整和控制[7]。例如，在道路建設(shè)項(xiàng)目中，某路段進(jìn)度滯后則須調(diào)整施工順序，優(yōu)先完成關(guān)鍵路段施工，增加人員和設(shè)備投入加快進(jìn)度，同時(shí)利用監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)整后的進(jìn)度，確保調(diào)整措施有效，項(xiàng)目能夠按時(shí)完成。

2.3 資源優(yōu)化管理

在建筑工程資源優(yōu)化管理中，BIM技術(shù)發(fā)揮了重要作用。利用BIM技術(shù)的數(shù)據(jù)分析功能，可全面分析建筑工程的資源需求，包括施工人員、材料和設(shè)備等。在BIM中，依據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃和工藝，能夠精準(zhǔn)確定每個(gè)施工段和工序的資源需求情況[8]。在大型體育場(chǎng)館建設(shè)項(xiàng)目中，BIM技術(shù)可分析不同施工階段對(duì)施工人員技能和數(shù)量的要求，以及確定各施工段所需材料種類、數(shù)量和設(shè)備類型、數(shù)量與使用時(shí)間，為資源優(yōu)化提供基礎(chǔ)。

根據(jù)資源需求分析結(jié)果進(jìn)行資源優(yōu)化配置。合理安排施工人員工作任務(wù)和時(shí)間，避免閑置與過度勞累。優(yōu)化材料采購和供應(yīng)計(jì)劃，確保及時(shí)供應(yīng)并降低庫存成本。提高設(shè)備利用率，合理安排使用時(shí)間和維護(hù)計(jì)劃，降低使用成本。如在高層建筑項(xiàng)目中，可根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃和人員技能特點(diǎn)安排工作任務(wù)，不同工種按工序合理調(diào)配，提高效率。制訂材料合理采購計(jì)劃避免積壓浪費(fèi)，優(yōu)化大型設(shè)備的使用和維護(hù)。

此外，結(jié)合BIM與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行資源動(dòng)態(tài)管理。在施工現(xiàn)場(chǎng)安裝傳感器和攝像頭等設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)控資源使用和庫存情況，及時(shí)調(diào)整配置計(jì)劃。如在市政工程建設(shè)項(xiàng)目中，實(shí)時(shí)監(jiān)控材料庫存和使用情況，庫存不足時(shí)自動(dòng)預(yù)警，同時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，合理安排使用和維護(hù)時(shí)間。這樣能提高資源利用率，降低施工成本，保證施工順利進(jìn)行。

3 項(xiàng)目分析

3.1 工程概況

某高層公寓住宅項(xiàng)目，建筑面積5 800 m2，地下1層，地上12層。該項(xiàng)目采用框架－核心筒結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形式在提供較大室內(nèi)空間和良好抗震性能的同時(shí)，也給施工帶來了較大難度。施工過程需精確控制框架與核心筒的施工進(jìn)度，確保二者協(xié)同工作，以保證建筑的整體穩(wěn)定性。為確保項(xiàng)目按時(shí)完成，施工單位采用了BIM技術(shù)進(jìn)行施工進(jìn)度管理優(yōu)化。

3.2 BIM技術(shù)在該項(xiàng)目中的應(yīng)用

3.2.1 進(jìn)度計(jì)劃編制

施工單位充分利用BIM技術(shù)，建立了該高層公寓住宅項(xiàng)目的三維模型。將進(jìn)度計(jì)劃與這一模型緊密關(guān)聯(lián)，在編制進(jìn)度計(jì)劃時(shí)，依據(jù)三維模型中清晰呈現(xiàn)的構(gòu)件及精細(xì)劃分的施工工序，科學(xué)合理地安排施工順序與時(shí)間節(jié)點(diǎn)。從地下1層的基礎(chǔ)施工到地上12層的主體結(jié)構(gòu)建設(shè)，對(duì)框架與核心筒這一關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部分制定詳細(xì)精準(zhǔn)的施工進(jìn)度計(jì)劃，確保各施工階段緊密銜接地推進(jìn)。

3.2.2 施工模擬

在施工正式開始前，施工單位利用BIM技術(shù)對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行全面深入模擬。通過模擬，發(fā)現(xiàn)諸多在實(shí)際施工中可能出現(xiàn)的問題，針對(duì)這些潛在隱患，施工單位迅速反應(yīng)，及時(shí)進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整和優(yōu)化。例如，對(duì)不同專業(yè)管道、設(shè)備與結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間可能出現(xiàn)的碰撞問題，在虛擬環(huán)境中進(jìn)行精確調(diào)整，確保在實(shí)際施工中能完美配合。通過這些舉措，有效避免了施工過程中的返工現(xiàn)象以及可能出現(xiàn)的延誤。

3.2.3 進(jìn)度監(jiān)控

施工單位在施工現(xiàn)場(chǎng)安裝先進(jìn)的傳感器和監(jiān)控設(shè)備，將施工進(jìn)度信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)紹IM中。通過這一強(qiáng)大功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度的動(dòng)態(tài)化、全方位監(jiān)控。在項(xiàng)目推進(jìn)過程中，當(dāng)施工進(jìn)度出現(xiàn)偏差時(shí)，BIM技術(shù)能夠及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)。相關(guān)人員收到預(yù)警后，能夠迅速采取有效措施進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，分析BIM中的數(shù)據(jù)，可以快速準(zhǔn)確地找出進(jìn)度偏差的根本原因，制定切實(shí)可行的調(diào)整措施，確保項(xiàng)目按計(jì)劃順利進(jìn)行。

3.3 應(yīng)用效果分析

通過對(duì)某高層公寓住宅項(xiàng)目中BIM技術(shù)應(yīng)用效果的分析及數(shù)據(jù)表格對(duì)比，可看出BIM技術(shù)在施工進(jìn)度管理方面成效顯著。采用BIM技術(shù)進(jìn)行施工進(jìn)度管理后，施工進(jìn)度得到有效控制，主體結(jié)構(gòu)施工按時(shí)完成且比原計(jì)劃提前15 d。BIM技術(shù)加快了施工進(jìn)度管理的效率和準(zhǔn)確性。三維可視化進(jìn)度計(jì)劃編制和施工模擬使施工人員能直觀了解施工進(jìn)度和過程，減少了項(xiàng)目施工錯(cuò)誤和返工現(xiàn)象。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)施工進(jìn)度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題，確保施工順利進(jìn)行。采用BIM技術(shù)的施工進(jìn)度效果如表1所示。

從表1數(shù)據(jù)可以看出，采用BIM技術(shù)后，該商業(yè)綜合體項(xiàng)目的主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)間、裝修工程施工時(shí)間以及總工期均有所縮短，施工進(jìn)度偏差率和施工返工率也顯著降低。這充分說明BIM技術(shù)在建筑工程施工進(jìn)度管理中的優(yōu)化應(yīng)用效果顯著。

4 結(jié)語

文中對(duì)進(jìn)度計(jì)劃編制、進(jìn)度監(jiān)控和資源管理優(yōu)化等方面的應(yīng)用研究證明，BIM技術(shù)可以有效加快施工進(jìn)度管理的效率和準(zhǔn)確性，確保建筑工程按時(shí)完成。在實(shí)際應(yīng)用中，施工單位應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，積極推廣和應(yīng)用BIM技術(shù)，不斷提高建筑工程施工進(jìn)度管理水平。隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，其在建筑工程施工進(jìn)度管理中的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛，從而為建筑行業(yè)的發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。

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[作者簡(jiǎn)介]李陽（1987—），男，山東海陽人，本科，工程師，研究方向：建筑工程。