基于數字化技術的建筑施工進度優化

周港

摘 要：隨著科學技術的不斷發展，工程項目施工進度管理與數字化技術不斷融合，創造出了新的施工進度控制及優化方法，實現了施工進度的信息化和精細化管理，不僅提高了工作效率，還節約了資源。本文闡明了基于數字化技術的施工較傳統施工的優勢，解釋了數字化技術的概念，分析了數字化建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術的運用，進一步拓寬了施工進度管理優化的新思路。

關鍵詞：數字化技術;BIM技術;建筑施工;進度優化

Abstract： With the development of science and technology， the integration of project construction schedule management and digitization has created a new schedule control and optimization method， realized the informatization and fine management of construction schedule， which can not only improved work efficiency， but also saved resources. This paper illustrates the advantages of digital technology over traditional construction， explains the concept of digital technology， analyzes the application of digital Building Information Modeling （BIM） technology， which furtherly to broaden the new ideas of construction schedule management optimization.

Keywords： digital technology; Building Information Modeling （BIM） technology; building construction; schedule optimization

在整個建筑工程施工過程中，施工進度、質量及成本三者呈對立統一關系。施工進度的管控關系著工程項目的質量及成本效益。通過引入數字化建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術，可以整合各個行業的信息數據，及時有效地發現并解決施工過程中存在的問題，同時可以對建筑施工采取事前控制，從而有效提高建筑施工的整體質量。利用數字化BIM技術對傳統施工過程中存在的問題進行優化，有利于建筑工程在保證質量和成本的前提下充分利用資源，從而確保施工計劃順利進行。

1 傳統施工過程存在的問題

1.1 傳統施工現場存在的問題

傳統施工進度管理無法實現施工現場的精細化管理，不能有效控制各種影響因素，難以及時采取措施解決施工過程中出現的安全技術問題，且難以保障工程的質量和效率。施工過程中存在著各種危險因素，如果施工現場管理力度不足，不僅會對施工現場有關人員及周圍環境造成不利影響，而且會產生不必要的返工返修，產生不必要的成本支出，影響施工進度計劃的實施[1]。

1.2 傳統施工進度管理存在的問題

在傳統施工進度管理過程中，工程師僅對建筑工程量進行一個大致的估量后便開始進行工程建設，無法把控工程進度。傳統施工隊中部分人員責任意識淡薄，與相關人員的協作不夠積極，會在極大程度上降低工程效率和工程質量。如果施工人員綜合素質不高，那么他們將無法準確掌握施工圖紙的所有要求，就會產生不必要的返工，造成資源浪費。傳統施工中各專業之間缺乏信息的及時溝通，導致各方獲取的信息存在不對稱問題，難以實現充分的協調合作而影響施工進度。此外，傳統施工利用二維圖紙難以實現施工進度的可視化，導致施工過程中不能準確預判可能存在的問題[2]。

1.3 傳統施工資源配置方面存在的問題

一般成功的工程建設能夠在施工過程中合理安排資源配置，對施工的各個環節都有合理的成本及資源預算。在傳統施工過程中，很難高效地分配資源，僅僅依靠技術管理人員來配置資源，缺乏專業人士及專業技術科學合理地統籌安排資源。同時，在建造過程中可能存在材料價格謊報、以次充好、偷工減料等行為，需安排監察人員嚴密監察資源分配過程，否則工程建設的資源分配會出現嚴重不平衡[3]。

2 建筑施工進度數字化技術概述

數字化技術是當今工程建設領域的新興技術。它積極運用前沿的高科技技術，如云計算技術、人工智能（Artificial Intelligence，AI）技術、物聯網技術以及BIM技術等。施工進度數字化主要基于BIM技術來實現。BIM技術是對一個建設工程實體和功能的數字化表達，以實現整個施工過程的數字化和智能化。運用BIM技術可以有效解決傳統施工進度管控中的弊端。在建筑施工過程中，BIM技術通過建立三維模型編制施工進度計劃，并將其與三維模型結合構成BIM 4D模型，根據施工方案進行施工進度模擬和跟蹤，同時通過事前控制及早發現問題，提出優化方案。

3 數字化技術在建筑施工過程中的主要優勢

3.1 可視化管理

基于數字化技術的施工進度可視化管理，可以使各部門之間及時共享信息，更好地協調工作，避免傳統施工過程中信息交流不暢等弊端。可視化管理能夠使項目管理者更加直觀地把控施工進度，通過構建三維立體模型呈現復雜的施工圖形，使整個工程建設過程處于可視化狀態，實現對施工成果的有效檢查，也可以第一時間發現施工過程中的不利因素并予以解決，從而提高決策和施工效率。

3.2 提供完整的建筑信息模型

在施工過程中，通過運用數字化BIM技術建立完整的建筑信息模型，可以將設計單位、建設單位、施工單位、監理單位、運營單位以及供貨單位等有關單位歸納到施工進度管理體系中，如圖1所示。在建筑工程建設之初便需及時開展信息的采集、整理和分析，把握好有關工程建設的各方面信息，以保證在施工過程中相關部門能夠有效實現信息的交換，從而使各個部門能夠更加準確地依據總進度目標實現自己的進度。數據庫中數據與模型建立及模型中各構件間具有協調性，可確保資源得到充分利用，保障施工進度按計劃順利進行。

3.3 模擬性

基于施工進度數字化技術，利用Revit等軟件建立三維模型，并在關聯進度計劃后形成4D模型，以對整個施工過程進行模擬分析和碰撞檢查。在施工開始前，先對施工過程進行模擬，提前發現施工方案中的不合理之處，以便及時優化施工計劃和方案。同時，它能夠合理配置項目各階段涉及的人員、材料、機器等資源，并與進度管理相關聯，實現資源的高效合理運用。對于可能存在的緊急情況，可以運用BIM技術的模擬性事先進行模擬，有利于編制應急預案，進一步實現對施工進度的管控[4]。

4 基于數字化技術的建筑施工進度優化

4.1 建立4D模型

建立建筑工程數字化信息管理模型主要涉及如下步驟。

①利用Revit軟件建立三維模型，高度還原建筑工程的實際情況。

②運用工作分解結構（Work Breakdown Structure，WBS）將建筑項目逐級分解，細化工作任務，以便于管理。

③編制施工進度計劃。施工進度計劃是運用Project軟件將工程所涉及的各工序進行分解，按照各工序的開始時間、持續時間以及工作順序等編制施工作業計劃。例如，運用BIM技術準確地計算出人員、材料、機器的消耗量，從而計算出各工序的持續時間等。

④將建好的三維模型和施工進度計劃導入Navisworks，建立BIM 4D模型，以利用BIM 4D模擬檢查施工進度計劃邏輯的準確性，檢驗進度計劃的可實施性，并在后續施工過程中時刻進行跟蹤檢查，從而提高施工效率[5]。

4.2 施工進度控制

盡管事先編制了施工進度計劃，但在實際施工過程中還會存在些許偏差。因此，需要對施工進度進行跟蹤檢查、偏差分析及進度控制。策劃、實施、檢查、處理（Plan、Do、Check、Act，PDCA）循環在進度控制中扮演著重要角色，具有動態控制和持續改進的特點，如圖2所示。

4.2.1 施工進度跟蹤。為使施工進度計劃更加合理，在編制進度計劃時需要綜合考慮施工質量、成本及進度等因素。不管是在編制施工進度計劃前期，還是對已經編制完成的施工進度計劃，都需要相關人員對其進行嚴格把控。

4.2.2 施工進度偏差分析。在具體工作開展過程中，相關人員需要全面分析施工過程中出現的偏差，基于數字化BIM技術下的進度管理系統對施工進度和資源進行分析比較，查明原因，防止出現施工進度未按進度計劃執行、資源分配不合理、資源浪費和進度延誤等問題。對于施工進度是否按進度計劃執行，可以在構建的模型中通過顏色進行識別。例如，模型中紅色部分表示進度延誤，綠色部分表示進度正常。

4.2.3 施工進度糾偏及調整。在實際作業中，通常很難完全按照施工進度計劃進行。通過對比分析實際進展和進度計劃，會發現存在施工進度、資源及成本偏差等問題，需要采取措施及時進行調整。為避免這些問題帶來負面影響，施工過程中需要動態控制進度，將不同工序施工進度定期導入BIM進度管理系統，確保能夠及時發現問題，并制定合理的糾偏措施及時進行有效調整，避免嚴重偏差導致的大幅度調整[6]。

4.3 基于數字化的施工進度優化

4.3.1 基于數字化的施工進度管理流程優化。基于數字化BIM技術將總進度計劃劃分至二級進度計劃，再劃分至周進度計劃，直至日計劃。各級的進度計劃都由相應人員負責，即將責任落實到人。在編制進度計劃過程中，借助BIM進度管理平臺整合所有相關信息，以實現對進度計劃的整理和不斷完善，使編制的進度計劃更加科學合理。

4.3.2 基于數字化的施工進度計劃優化。通過關聯數字化BIM模型與施工方案，突出反映工程進度中的重點及可能存在的問題，以此優化施工方案。尤其在一些復雜工藝上，采用傳統施工方法可視性不強，而采用BIM技術可以實現對施工工藝流程的模擬，解決傳統施工存在的局限性，提前做好施工規劃部署，安排好各專業間的交叉作業，以有效加強對施工現場的協調管理，從而提高整體施工效率。

4.3.3 施工資源的優化。管理人員將涉及的施工資源導入數字化BIM進度優化系統，系統會將資源信息進行整合分析，計算出施工中各工序所需要的資源，從而將資源進行合理準確的分配，保證施工進度。系統能夠及時了解施工資源的實際使用情況，當資源供應過度或者資源缺乏時，可以有效進行規劃調整，以保證資源的高效利用[7]。

5 結語

在建筑施工過程中引入數字化BIM技術，進一步實現對施工進度的優化。通過BIM技術編制施工進度計劃和構建BIM 4D模擬，高度還原了施工現場情況，可以清晰知道下一步工作的詳細情況，使得優化過程更加直觀，增強了施工的精確性。數字化BIM技術的應用拓寬了施工進度管理及優化的思路，有效解決了傳統施工進度管理的弊端，提高了施工效率，推動了建筑行業的可持續發展。

參考文獻：

[1]危愛元，張文青.基于BIM技術的建筑施工進度優化研究[J].住宅與房地產，2017（36）：153.

[2]曹兵.基于BIM技術的建筑施工進度優化研究[J].居舍，2019（11）：31.

[3]顏朋輝，楊紅霞.基于BIM技術的建筑施工進度優化研究[J].四川水泥，2020（6）：132.

[4]許阿敏，李文芳.BIM技術在工程項目施工進度管理中的應用[J].江西建材，2021（1）：235-236.

[5]朱慶亮，張麗華，方濤.BIM技術在項目施工進度管理中的應用[J].施工技術，2017（增刊2）：1184-1186.

[6]張勇.基于BIM技術的建筑施工進度優化研究[J].住宅與房地產，2019（19）：206.

[7]陳福乾.基于BIM技術的建筑施工進度優化研究[J].居業，2019（9）：99-100.