基于BIM的工程進度計劃編制

［摘要］建筑信息模型（Building Information Modeling， BIM）技術，正引領建筑業信息技術走向更高層次。本文分析了BIM技術應用于工程項目進度計劃與控制的現狀，并基于集成管理的思想，探討了應用BIM技術編制進度計劃和實施進度控制的可行性。最后以某大型機場項目為例，提出基于BIM的進度計劃編制構想。

［關鍵詞］BIM技術大型項目進度計劃編制

工程項目的進度計劃編制與管理在項目管理的三大控制—投資控制、進度控制和質量控制中，占有非常重要的地位。良好的施工進度計劃可以使項目各參與方達到“協調一致”。因此，不管是從業主方還是從施工方，在工程項目管理中做好施工進度計劃編制與管理工作是非常重要的。目前大多數項目進度計劃多是對設計方設計出的圖紙用專門的進度計劃軟件編制，在這個過程中項目的相關信息隨著項目的進展不斷增多，但是由于項目各方不能很好的傳遞信息，以及相關的設計變更，致使進度計劃編制的工作量加大。

為了解決這一問題，在2002年Autodesk公司首先提出將所有建設工程信息放在一個平臺上，這樣，建設項目中的所有相關人員都可以從這個平臺中獲取信息，保證協同工作，增強工作效率。這個平臺就是BIM，自2002年后，Autodesk公司一直致力于在全球范圍內推廣BIM。在其發布的《Autodesk BIM白皮書》對BIM進行了如下定義：BIM是一種用于設計、施工、管理的方法，運用這種方法可以及時并持久地獲得高質量、可靠性好、集成度高、協作充分的項目信息（Building information modeling is an approach to building design， construction， and management. It supports the continuous and immediate availability of project design scope， schedule， and cost information that is high quality， reliable， integrated， and fully coordinated.）。

本文結合大型機場項目進度計劃的編制，對BIM應用于進度計劃編制的貢獻上進行了分析，提出了基于BIM的進度計劃編制過程，構建了基于BIM的進度計劃編制模型。

一、建筑信息模型及應用現狀分析

BIM是“建筑信息模型”（Building Information Modeling）的簡稱，這項被眾多國內外設計師稱之為“革命性”的技術，最早是由美國喬治亞技術學院（Georgia Tech College）建筑與計算機專業的查克#8226;伊斯曼（Chuck Eastman）博士于30年前提出的一個概念：“建筑信息模型綜合了所有的幾何模型信息、功能要求和構件性能，將一個建筑項目整個生命周期內的所有信息整合到一個單獨的建筑模型中，而且還包括施工進度、建造過程、維護管理等的過程信息。”

自2002年BIM被提出以來，BIM的涉及面已十分廣。目前來說主要被應用于設計階段。除此之外還被人們應用到建筑業的多個方面，包括：建筑結構設計、文檔管理、成本估算、施工管理、項目管理、可視化等（如圖1所示）。

從眾多相關資料的研究中可以發現，建筑信息模型一般具有以下幾個方面的特點：第一，BIM是對建筑構件數據化或智能數字化的表述；第二，BIM是一種協作過程，它包含自動化的處理能力，和維護信息的關聯性和一致性；第三，BIM可用于信息交換，可為建筑全生命周期提供可重復、可驗證、可維持的明晰的信息環境；第四，可以產生完整的非圖形數據的報告，可以持續、即時地提供可靠、高質的項目設計規模、進度和成本信息。同時，BIM能夠在綜合數字環境中保持信息不斷更新并可提供訪問，使建筑師、工程師、施工人員以及業主可以清楚全面地了解項目。這些信息在建筑設計、施工和管理的過程中能促使加快決策進度、提高決策質量，從而使項目質量提高，收益增加。

在BIM中涉及了多個專業的多個數據，為此，建立了開放的建筑產品數據表達與交換的國際標準IFC(工業基礎類別，IndustryFoundation Class)。最新的IFC標準包含了以下9個方面的建筑實務：建筑、結構分析、結構構件、電氣、管道與消防、暖通空調、建筑控制、施工管理、物業管理。將來，IFC還會擴充到施工圖審批、GIS等的領域。

二、應用BIM編制施工進度計劃的可行性

BIM從3D模型發展出4D(3D+時間或進度)建造模擬功能[3]，讓項目相關人員都能夠更加輕松地預見到施工建設的進度計劃。Innovaya是最早推出BIM施工進度軟件的公司之一，支持Autodesk公司的Primavera及Microsoft Project施工進度軟件[4]。Visual Simulation這個新型的進度計劃和施工分析工具可將MS Project或者Primavera的施工計劃與3D BIM模型關聯起來。那么，項目進度計劃便通過3D構件在進度計劃安排下的施工過程表現出來——這便是4D(3D+時間) 施工模擬的含義（如圖2所示）。由此方式產生的相關任務可以自動地關聯到BIM軟件上，調整施工進度圖后，進度安排也會自動變化，并在4D施工模擬時體現。該模型在項目建設的前期可以形成可視化的進度信息、可視化的施工組織方案、以及可視化的施工過程模擬，在建設過程中可將工程變更結果及風險事件結果進行模擬。類似軟件還有Navisworks公司的Timeliner。

對比建設行業編制施工進度計劃的橫道圖、網絡圖，4D模型的優點顯而易見。傳統的施工進度計劃的編制和應用多適用于技術人員和管理層人員，不能被參與工程的各級各類人員廣泛理解和接受，而4D模型將施工中每一個工作以可視化形象的建筑構件虛擬建造過程來顯示，使建筑工程的信息交流層次提高了。

在工程施工中，利用4D模型可以使全體參建人員很快理解進度計劃的重要節點；同時進度計劃通過實體模型的對應表示，可有利于發現施工差距，及時采取措施，進行糾偏調整；即使我們遇到設計變更、施工圖更改，也可以很快速的聯動修改進度計劃。另外，在項目評標過程中，4D模型可以使專家從模型中很快地了解投標單位對工程施工組織的編排情況、主要的施工方法、總體計劃等，從而對投標單位的施工經驗和實力做出初步評估。

需要指出的是，4D軟件所承擔的分析推理工作其實離不開使用者的介入，這就要求使用者具有一定程度的操作經驗和足夠的專業知識，因此在設計階段就應介入施工人員，才能更好的依靠4D模型來調整方案，進行進度編排，使設計更具備可施工性。

4D模型在施工過程中可以應用到進度管理和施工現場管理的多個方面，主要表現為進度管理的可視化功能、監控功能、記錄功能、進度狀態報告功能和計劃的調整預測功能，以及施工現場管理策劃可視化功能、輔助施工總平面管理功能、輔助環境保護功能、輔助防火保安功能。同時還可以應用到物資采購管理方面，表現為輔助編制物資采購計劃功能、物資現場管理功能及物資倉儲可視化管理功能。

通過4D模型的應用，可以在項目建設整個建設過程中實現工程信息的高度共享，提高信息的利用價值，提高施工技術水平。在這個過程中可視化減少了進度計劃編制人員翻閱圖紙的工作量，縮短了施工前期的技術準備時間，提高了編制效率和準確性。還可幫助施工人員更深層次的理解設計意圖和施工方案要求，減少因信息傳達錯誤而給施工帶來不必要的問題，提高施工進度和質量，保證項目決策盡快執行。

三、BIM在某機場進度計劃編制過程中的應用構想

1.項目概況

某機場工程是一個以機場建設指揮部為主要投資單位，同時有其他多家投資單位同時并存的大型復雜項目群，它所包含的實施項目多并且范圍廣。其中建設指揮部投資的工程項目包括：地基處理與土石方工程、航站區工程、飛行區工程、貨運區工程和綜合配套工程；非建設指揮部投資的工程項目包括：航管工程、航空公司基地工程、供油工程、場外綜合配套工程（場外道路及軌道交通工程、場外供電工程、場外供水工程、場外排水工程、場外燃氣工程、場外消防工程、場外通信工程、場外環衛工程、場外郵政設施）和其他項目。

該工程中的航站區工程、飛行區工程、綜合配套工程和駐場單位工程相互之間有大量的工作界面， 需緊密配合協調解決之外， 還有許多駐場單位生產生活設施和場外配套工程需要機場建設指揮部協調配合。因此該機場總進度計劃覆蓋所有與此機場工程有關的項目，包括建設指揮部投資的工程項目和非建設指揮部投資的工程項目。目前采取的進度計劃編制方法如圖3所示。

該機場建設項目總進度計劃先由總進度計劃編制小組編制，并采取由總進度計劃編制小組通過定期的專題調研會議溝通不同部門的進度實施近況，并指導各部門在統一的總進度計劃控制下逐層編制分層進度計劃。通過總進度計劃逐一細化、分層計劃， 直至月或旬、周進度計劃， 及時地采用循環模式預測可能產生的偏差并做出提前預警、提出產生偏差后的糾偏措施，使實際的工程進度不影響關鍵性節點控制， 按計劃完成工程任務。

項目總進度計劃編制小組是直屬于機場指揮部領導的獨立課題組，在施工過程中不跟隨施工隊伍進行現場追蹤，對施工的進程情況只能從各階段的專題研討會中獲得。進度課題組的成員在編制進度計劃的前期對項目相關資料進行研究，如項目可研報告、設計文件、施工圖紙、不同專業施工措施要求等，然后借助相關軟件對進度計劃進行編制，盡量從實質上把握各單位的實施情況，編制可行性的進度計劃。同時，施工人員在施工之前也要對項目的相關資料進行重新整理，輸入到進度計劃編制軟件當中。在這個過程中，進度計劃編制人員和施工人員都要對設計資料進行整理，出現了重復性工作；另外，進度計劃編制人員還需階段性的組織相關部門對目前的實施情況做匯報總結，根據匯報結果重新組織面向指揮部的匯報文件，這樣使信息的收集整理工作任務量加大。

2.BIM的實現方案

要將BIM應用到該機場項目中應采取以下步驟：首先，建立一個BIM信息平臺，使機場項目相關人員可在同一時間看到相關資料；第二，結合時間進度，借助BIM軟件編制機場的進度計劃；第三，機場項目實施過程中，實施跟蹤檢查；第四，根據實際資料鑒別偏差，實施過程診斷(如圖4所示)。

圖4 某機場項目基于BIM編制進度計劃步驟示意圖

（1）建立一個BIM信息平臺。為保證項目信息在實施階段能夠在各參建主體之間順暢地傳遞，并為各管理職能部門所調用，需要建立機場項目集成控制系統，利用計算機網絡以機場項目為管理基本對象，構建協同管控的業務處理平臺，實現跨部門、跨企業、跨地域的協同管理，達到信息資源共享。① 機場指揮部不管在指揮部投資的項目上還是非指揮部投資的項目上都需要信息的及時交換、傳遞和共享。包括領導決策層和業務執行層(各職能部門) 以及各現場項目部之間都需要流暢的信息傳遞途徑與方式，使執行層內部實現信息共享， 保證有工作面交接的相關部門得到協作信息，發揮協同效應。②BIM 還能提高機場所有建設文檔質量，改善施工規劃，實現施工模擬，從而節省施工中在過程與管理環節上投入的時間與資金。最終結果就是，能將業主更多的施工資金投入到建造，而不是行政和管理中。

（2）借助4D模型編制機場進度計劃。①利用常規軟件形成機場項目的3D建筑模型。②利用編制項目進度計劃的相關軟件產生機場施工進度，應首先用WBS的分解模式將項目目標進行分解，判斷并輸入工期的估值，創建時間列表并按大綱的形式將其組織起來，給各個任務配置資源，決定這些任務之間的關系并指定日期，然后檢查項目甘特圖是否符合要求。③將3D模型的構件與進度表聯系，形成4D模型以直觀展示施工進程。

目前應用4D模型實踐大型建筑工程的不多，主要是一些工程數量巨大的項目，比較典型的例子是美國蓋里事務所最新完成的迪斯尼音樂廳建筑群。

（3）收集機場項目施工信息資料，實施跟蹤檢查。對項目實施情況進行跟蹤檢查的過程主要是收集項目進展信息資料的過程。項目施工各有關控制部門和控制人員，應當視控制內容和控制目的的需要，利用各種手段實施跟蹤檢查。不同部門的實施情況等相關內容應及時發布在BIM信息模型上，保證其他工程人員查閱。

（4）鑒別機場項目施工偏差、實施過程診斷。這個階段由機場指揮部進行，在對相關信息的反饋中鑒別進度偏差，發現和揭示項目施工中的問題，執行相關控制職能。

四、結語

本文通過運用管理集成的思想，研究工程項目進度控制的原理，并結合工程實踐及國內外相關研究文獻，對工程項目進度控制集成模型的研究現狀進行了分析，認為借助具有多維化、可視化基本特征的BIM工具，構建基于BIM的進度計劃編制方法是可行的。

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