基于BIM技術水閘項目進度優化研究

王婷婷 孫少楠 胡威鋒 聶運凱

摘要：工程建設行業正在蓬勃發展，工程項目管理面臨巨大挑戰，傳統進度控制方法無法滿足現代化管理的需要。本文運用Revit建立三維模型，P6編制進度計劃，將三維模型與進度計劃載入Navisworks軟件，進行施工進度動態模擬，利用BIM技術的模擬性、協同性及可視化的優勢，提前發現問題，進行進度計劃的調整，并進行實際進度開展情況的監測、調整。隨著信息技術推進，BIM技術作為一種新興的信息技術，應用到現代的工程項目建設中，為工程管理模式提供新的解決方案。

Abstract： With the rapid development of engineering construction industry， engineering project management is facing great challenges. The traditional progress control method can not meet the needs of modern management. In this paper， Revit is used to build a three-dimensional model， P6 is used to prepare the schedule， and the three-dimensional model and schedule are loaded into NavisWorks software to carry out dynamic simulation of construction schedule. Using the advantages of BIM Technology such as simulation， coordination and visualization， we can find problems in advance， adjust the schedule， monitor and adjust the actual progress. With the advancement of information technology， BIM Technology， as a new information technology， is applied to the construction of modern engineering projects to provide new solutions for the project management mode.

關鍵詞：水閘;BIM;進度管理;進度優化;可視化模擬

Key words： sluice;BIM;schedule management;schedule optimization;visual simulation

中圖分類號：TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）02-0217-03

0? 引言

水利工程項目具有結構復雜，不可控因素多，施工難度大，信息傳遞不及時的特點，傳統的水利工程項目管理經常會出現工期拖延、質量不合格或成本超出預算的情況，對建設單位和施工單位都造成一定的困擾[1]。BIM技術的出現為解決這些問題帶來新的方案。通過建立一個信息共享、協同工作的平臺，項目各參與方可以高效的進行信息交流，并且提前對項目進行模擬分析優化，得出一個最佳方案指導施工，在施工過程中也可以及時發現問題，提出有效的糾偏措施，保證項目效益最大化。本文研究目的是建立一個基于BIM技術水閘項目進度管理模型，進行分析和研究之后，提出可行的進度控制方案，來解決傳統項目進度控制方法在項目管理中存在的問題，改善和提高水閘的整體管理水平。

本文總結影響傳統項目進度的因素及現存問題，考察BIM應用的適應性，并分析在水閘項目進度中引入BIM技術的優勢。通過對施工進度管理的分析研究，得出一套具體的基于BIM技術水閘項目進度管理的方法指導和實施流程。

通過上述研究，為施工單位應用BIM技術進行水閘進度管理提供切實可行的理論依據和詳細的方法指導。BIM技術擁有強大的可視化、協同性功能，在水利工程全過程管理中，BIM技術的應用方便了各參與方之間的交流和信息傳遞，達到節約工期、提高質量等多個目標。在項目進度管理中，通過提前模擬施工，確定一個最佳進度計劃指導實際施工，可以大大減小施工進度延誤、質量不合格等問題。因此，基于BIM技術水閘項目進度優化研究具有重大的意義和價值。

1? 項目進度管理存在的問題

1.1 影響進度管理的因素多

在項目實施過程中，影響進度管理的因素有內因、外因。例如，進度計劃編制不合理、資源分配不協調、進度調整不及時等，是影響進度管理的內因;不明確的水文氣象條件、洪水地震等不可抗力自然災害、國家政策變化等，是影響進度管理的外因。還有施工環境因素、技術因素等都會增加進度管理的難度[2]。

1.2 傳統CAD圖紙識圖困難

常規的房建項目，每個人對它都有一定的認識，所以對于二維圖紙的理解沒有問題。但水利項目，形狀不規則，且不如房建項目常見，很對人對于它的特征不了解，識圖就有一定的困難。對于看不懂圖紙的工人來說，就難以根據圖紙進行施工[3];對于看不懂圖紙的其他項目參與方來說，阻礙了項目決策和有效溝通交流，因此需要一種接近實際工程形狀，也就是三維模型的圖紙出現。

1.3 參與單位眾多，出現問題后各方調節困難

由于建設項目自身的特點，需要各參與方共同完成整個項目的建設。在工程實施過程中，各單位要及時的溝通協調。如果協調不力，將會出現意外情況，導致進度延誤。例如，施工單位對設計圖紙的意圖理解錯誤，或者發生設計變更;供應商沒有在規定時間內向承包商提供材料;資源分配不合理，出現人員窩工或機械閑置情況;監理單位沒有按業主要求檢查和匯報工程情況;業主無法按時支付工程進度款等，這些都會拖延施工進度。

1.4 編制的進度計劃不靈活

項目的進度計劃一般都是項目管理者根據以往的經驗進行編制，但項目管理者并非都有豐富的經驗和高超的水平，編制出的進度計劃可能出現不合理的現象。同時，項目實施過程是個不斷變化的過程，經常發生實際進度與計劃進度不一致的現象，需要在項目實施過程中不斷調整進度計劃[4]。而且，如果不能很好的預測后期的進度，更新后的進度計劃對實際施工指導性意義不大。管理人員需要不斷更新多項工作的進度安排，由此產生巨大的工作量，增加進度管理的難度。

2? 案例分析

2.1 建筑模型及參數

本文以許昌市北汝河大陳攔河閘除險加固工程為例，此工程位于許昌市襄城縣茨溝鄉大陳村，本工程為Ⅱ等大（2）型工程，主要建筑物為2級，次要建筑物為3級，臨時建筑物為4級;大陳閘原址拆除重建，拆除重建后，采用鋼筋混凝土開敞式結構，主要結構如表1，大陳閘主要設計參數見表2，高程參照1985國家高程基準。坐標系參照1954年北京坐標系。

2.2 BIM+進度管理

項目的信息傳遞過程中，一般傳統交底模式都是通過靜態設計圖紙向施工單位發布指令，而這種方式，經常由于雙方理解錯誤，在后期增加大量本不必要的溝通協調流程由此嚴重影響施工效率。針對這一難題，運用Navisworks軟件將三維模型與進度結合從而建立四維動態模型，及時提前識別施工過程中可能出現的問題，予以解決。

本案例是水閘工程，采用Revit進行三維建模，依據設計院各專業施工圖紙，建筑、結構專業圖紙，因為項目自帶墻、梁、柱、樓板、屋頂、門窗等功能，可以直接建模。水工、金結專業由于其不規則的形狀，不能直接創建，需通過Revit本身族功能：拉伸、融合、旋轉、放樣以及空心形狀（空心拉伸、空心融合、空心旋轉、空心放樣、空心放樣融合）的靈活運用，結合圖紙信息，將各項參數輸入軟件中，建出需要的族模型。所有的族建完后，新建項目，設定標高和軸網，將每個族分別導入項目中，根據圖紙信息調整標高和軸網，形成完整的水閘模型。

利用P6編制進度計劃，并將其與Navisworks軟件相結合，對水閘項目進度進行優化以及管控[5]。一方面體現在施工前期對水閘工期、工序模擬施工過程中，可以提前發現一些沖突與不合理地方，及時進行調整。以避免在開工后因這些問題造成成本超支、工期拖延：另一方面則體現在施工過程中，對實際施工進度具有指導性意義，通過進度進展進行實時監督，并與最有進度計劃相對比，監測進度實施情況，是否延期或提前，并據此對后期計劃進行調整。4D-BIM模型具體流程如圖1。

2.3 施工進度動態模擬

針對于水閘工程工期緊張、工程量大、主體施工程序多等特點，運用科學先進的方法編制施工進度計劃，合理分配勞動力、材料、施工設備等資源，以保證進度目標的實現。圖2為水閘施工工藝流程圖。

將三維模型轉換nwc格式載入Navisworks軟件中后，首先使用Timeliner功能以數據源的形式鏈接水閘項目的進度計劃表，然后使用Animator功能對每一項任務的構件做生長動畫，最后設置模擬過程的一些參數，完成水閘進度模擬[6]。對于初步完成的水閘4D-BIM進度模型，對其模擬過程進行檢查和審核，對不合理地方進行修改。通過施工動態的預演，管理人員可以對項目進度進行更有效的控制。

本水閘項目通過運用4D-BIM管理平臺對施工進度管理進行了有效的控制，工作人員對施工現場情況進行實時監督跟蹤，并反饋到4D-BIM管理平臺上，管理人員通過對比分析，可以對水閘的建造過程進行控制，保證了項目順利實施。施工進度動態的可視化管理避免了工期延誤，確保了工程如期完工。

2.4 進度管理中引入BIM技術的優勢

Autodesk公司對近幾年在進度管理中使用BIM技術的工程項目進行了大量數據的收集和分析，發現企業競爭力由于BIM的可視化技術而提高了67%，施工工期縮短了5%-9%，施工成本降低了5%-15%，各參與方的協作與調節時間縮短了20%-30%[7]。由此可以得出在進度管理引入BIM技術具有極大的優勢，具體有以下內容：

2.4.1 參數化三維模型。對于一些復雜結構的工程，施工人員不能很好的理解二維CAD圖紙，但基于BIM創建的三維模型，可以直觀形象的表達項目情況，并且可以信息提取出圖，即使非專業人員也能毫不費力理解工程概況，大大減小了對施工圖紙理解錯誤帶來的影響。

2.4.2 協同性。BIM技術可以將各個專業的模型拼湊為一個整體。各專業的模型可以進行錯漏碰撞，尤其是暖氣管、水管、空調管這些管道的碰撞檢查更具意義，提前發現各專業沖突的地方，及時修改調整，避免開工后這些問題帶來的設計變更索賠。

2.4.3 三維技術交底。對于超復雜、高難度項目，BIM價值越發凸顯出來，BIM技術可以事先對復雜的工藝進行模擬，避免直接施工帶來的風險不可控性，通過形象的視頻演示，可以高效、準確的技術交底。

2.4.4 模擬性。在三維模型中加入進度計劃創建4D-BIM模型，動畫模擬施工，可以提前發現進度計劃編制不合理之處[3]，技術人員通過反復模擬和修改，不斷優化方案，最終得出一個最優施工方案來指導施工。

2.4.5 三維的場地布置。通過對砂石料堆放區，混凝土拌合站，施工道路，大型機械設備如塔吊，員工宿舍等的合理布置，確保施工場地利用最大化，避免砂石料距離混凝土拌合站過遠，或者塔吊的布置空間不夠，無法正常工作等問題。施工現場布置直接按照模擬的最合理方案布置。

2.4.6 資源的合理分配。資源充足是保證進度正常進行的一個基礎，而一個項目施工資源是有限的，提前對所有工作的資源進行均衡、優化，可以避免施工中某個階段資源的閑置或資源的沖突。

2.4.7 可視化技術。工程項目的各參與方以及不同專業、部門的工作人員可以通過BIM的信息交流平臺進行實時的溝通和交流，實現信息共享，并且可以隨時更新4D模型工程項目信息，提高了工程實施效率，如圖3所示。

3? 結論

隨著時代發展的需求，當今水利工程項目規模越來越大、結構越來越復雜，項目進度也越來越難。傳統的管理方式已經很難滿足現代工程的需要，這就使得建設者們必須重新思考如何利用新的方式完成建造工作。BIM技術運用到到水閘進度管理中。運用P6軟件編制進度計劃，給計劃中各項工作分配資源，軟件能夠同時生成資源、費用直方圖供用戶檢查，避免了開工后出現此類問題造成工期拖延。并且對出現偏差后的后續進度計劃進行編排，從而表達BIM技術在進度優化方面發揮的作用，突出P6項目管理的多維性，說明BIM技術下編制進度計劃的優勢之處，由此證明BIM技術對項目進度管理優化更加科學。

參考文獻：

[1]肖磊.淺談水利水電工程中的水閘施工技術[J].中國高新技術企業，2015（16）：115-116.

[2]王愛娟.基于BIM的建設項目進度風險分析模型研究[D].哈爾濱工業大學，2011.

[3]胡世琴.淺談建筑給排水管道工程施工質量管理[J].信息化建設，2016（02）：63，65.

[4]劉欣.基于BIM的大型建設項目進度計劃與控制體系研究[D].山東建筑大學，2013.

[5]李紅學，郭紅領，高巖，劉文平，韋笑美.基于BIM的橋梁工程設計與施工優化研究[J].工程管理學報，2012，26（06）：48-52.

[6]王代兵，謝吉勇.BIM在施工管理中的應用研究[J].建筑與預算，2014（04）：5-7.

[7]薛志剛，黃偉雄，陳廣浩，張雄，洪毅生.軌道交通信息模型管理系統在廣州地鐵廣佛線鶴洞站與石溪站的應用與實踐[J].土木建筑工程信息技術，2016，8（02）：32-37.