綠色建筑中的BIM工程進(jìn)度管理的應(yīng)用

王宏軍 張震

摘 ? 要：根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度控制的功能需求，提出基于BIM的進(jìn)度控制平臺(tái)構(gòu)架以及實(shí)施流程。通過(guò)數(shù)據(jù)接口模塊連接三維數(shù)據(jù)模型與四維進(jìn)度信息，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)度計(jì)劃的編制、動(dòng)態(tài)檢查優(yōu)化、三維可視化以及進(jìn)度報(bào)表的生成。該進(jìn)度控制平臺(tái)應(yīng)用于施工項(xiàng)目中，其實(shí)用性及有效性得到驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：BIM;進(jìn)度管理;5D項(xiàng)目管理;綠色建筑

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與霧霾狀況的不斷升級(jí)，建筑業(yè)的高能耗與低效率備受社會(huì)關(guān)注。綠色建筑就是為了貫徹執(zhí)行節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的國(guó)家技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展[1]。“三控、三管、一協(xié)調(diào)”很通俗地概括了我國(guó)建筑業(yè)的項(xiàng)目管理精髓。工程建設(shè)進(jìn)度控制是指在工程項(xiàng)目各建設(shè)階段編制進(jìn)度計(jì)劃，將該計(jì)劃付諸實(shí)施，在實(shí)施的過(guò)程中經(jīng)常檢查實(shí)際進(jìn)度是否按照計(jì)劃要求進(jìn)行，如有偏差則分析產(chǎn)生偏差的原因，采取補(bǔ)救措施、修改原計(jì)劃，直至工程竣工，交付使用。三控就是指進(jìn)度、質(zhì)量與投資控制，它們是工程項(xiàng)目建設(shè)的三大目標(biāo)。他們之間存在依賴與制約的關(guān)系，如何正確處理進(jìn)度、質(zhì)量和投資之間的關(guān)系是目前建筑業(yè)的一個(gè)難題。建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）提供了一個(gè)良好的建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度控制信息交互平臺(tái)[2]。

在我國(guó)建筑業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大的同時(shí)，我國(guó)的建筑產(chǎn)業(yè)模式卻處在一個(gè)較低的水平，高能耗、低效率已經(jīng)成為嚴(yán)重制約建筑產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重要因素。與歐美各國(guó)相比，我國(guó)的建筑工程應(yīng)用中信息化程度較低，尤其在工程成本控制和進(jìn)度管理方面長(zhǎng)期依賴人工管理，導(dǎo)致工程預(yù)算超標(biāo)以及工期延誤等現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生。

在建筑工程的整個(gè)生命周期中，從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營(yíng)，所有參與方不能得到工程的即時(shí)信息，導(dǎo)致工程延誤乃至多方矛盾[3]。針對(duì)這些問(wèn)題，最有效的解決方法就是引用BIM的技術(shù)概念，通過(guò)BIM的虛擬建模和信息集成分享技術(shù)，有效建成設(shè)計(jì)施工運(yùn)營(yíng)管理一體化模式，減少人力、物力資源的浪費(fèi)，優(yōu)化建筑工程管理進(jìn)程。

1 ? ?BIM在工程施工中的應(yīng)用

BIM主要通過(guò)兩類信息處理建筑物的施工，一是建筑模型本身包含的要素，如建筑物的尺寸、建筑面積與體積、樓層數(shù)目、清單與定額等;二是建筑施工過(guò)程中需要的資料，如人工、材料、設(shè)備、施工過(guò)程[4]。

2 ? ?BIM在工程項(xiàng)目進(jìn)度管理中的應(yīng)用

四維建筑信息模型所構(gòu)建的BIM信息平臺(tái)是進(jìn)度管理BIM技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，通過(guò)在三維建筑模型上加入時(shí)間維度，BIM超越傳統(tǒng)CAD技術(shù)建立四維模型。該模型按照工程項(xiàng)目的施工計(jì)劃模擬完整的施工過(guò)程，在虛擬的環(huán)境下檢查施工過(guò)程中可能存在的問(wèn)題，同時(shí)可針對(duì)問(wèn)題對(duì)模型和計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整、修改，不斷優(yōu)化施工計(jì)劃過(guò)程，讓工程項(xiàng)目能按照進(jìn)度計(jì)劃準(zhǔn)時(shí)竣工[5]。

2.1 ?BIM在進(jìn)度計(jì)劃中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在進(jìn)度管理中的應(yīng)用主要通過(guò)四維虛擬施工實(shí)現(xiàn)，通過(guò)三維模型設(shè)計(jì)軟件建立工程項(xiàng)目各專業(yè)的模型，根據(jù)項(xiàng)目的人力、物力需求和工期要求編制工程項(xiàng)目的進(jìn)度計(jì)劃，并應(yīng)用進(jìn)度管理優(yōu)化方法優(yōu)化工期，得到項(xiàng)目?jī)?yōu)化工期和優(yōu)化進(jìn)度計(jì)劃[6]。

進(jìn)度計(jì)劃制定的主要依據(jù)是時(shí)間參數(shù)與資源配置，所以在編制進(jìn)度計(jì)劃時(shí)，除了匯合各方對(duì)里程碑時(shí)間點(diǎn)的要求和總進(jìn)度要求外，就要重點(diǎn)計(jì)算工程量信息。當(dāng)前該工作由人工計(jì)算完成，繁瑣、復(fù)雜且不精確，在通過(guò)BIM軟件平臺(tái)的應(yīng)用后，極大地簡(jiǎn)化了這項(xiàng)步驟。通過(guò)BIM應(yīng)用平臺(tái)將數(shù)據(jù)整理統(tǒng)計(jì)，可精確計(jì)算施工各階段所需材料、機(jī)械的使用量，結(jié)合定額規(guī)范以及企業(yè)施工水平，計(jì)算各階段所需的人員、材料、機(jī)械用量。之后，參與各方通過(guò)信息共享平臺(tái)相互溝通建立四維可視化模型與施工進(jìn)度計(jì)劃，方便采購(gòu)部門的物資布置以及施工管理部門在各施工階段對(duì)進(jìn)度安排的準(zhǔn)備。

2.2 ?進(jìn)度管理的實(shí)施

建筑施工階段是進(jìn)度管理的主要階段，施工管理部門通過(guò)進(jìn)度計(jì)劃對(duì)各個(gè)階段的人工機(jī)械材料和施工工藝、工期進(jìn)行管理。BIM技術(shù)的應(yīng)用讓進(jìn)度管理變得簡(jiǎn)單，在施工過(guò)程中，管理人員將交流整合后建立的四維模型和施工進(jìn)度計(jì)劃作為施工階段的指導(dǎo)性文件，指導(dǎo)各分包商以四維模型和施工進(jìn)度為依據(jù)進(jìn)行施工的組織和安排，按照模型內(nèi)容施工;了解專業(yè)分包工程內(nèi)的詳細(xì)工作內(nèi)容和工作時(shí)間;合理安排材料設(shè)備的供貨和施工的時(shí)間，防止返工等人為因素導(dǎo)致的進(jìn)度拖延情況發(fā)生。

由于建筑工程工期較長(zhǎng)，材料價(jià)格的漲跌、手工工藝的改進(jìn)、機(jī)械設(shè)備的更換，工程進(jìn)度計(jì)劃也會(huì)隨之改變，而基于BIM技術(shù)的四維模型在信息處理上比傳統(tǒng)技術(shù)有更大優(yōu)勢(shì)[7]。橫道圖、網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖等傳統(tǒng)工具由于自身的獨(dú)立性和不透明性，不能發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中的不利因素，在施工進(jìn)度變更時(shí)無(wú)法立即更新到進(jìn)度計(jì)劃中，可能會(huì)導(dǎo)致工程項(xiàng)目管理者與業(yè)主方和分包承包商溝通的不順利。

第一，利用BIM技術(shù)后，專業(yè)軟件可以根據(jù)附加的時(shí)間參數(shù)模擬實(shí)際的施工建造過(guò)程，通過(guò)虛擬施工可以檢查進(jìn)度計(jì)劃的時(shí)間參數(shù)是否合理，即各工作的持續(xù)時(shí)間是否合理、工作之間的邏輯關(guān)系是否準(zhǔn)確等，從而對(duì)項(xiàng)目的進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行檢查和優(yōu)化。

第二，由于工程的進(jìn)度信息依附在四維模型上，施工管理人員可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)變更的實(shí)際情況修改工程信息，通過(guò)BIM軟件的信息共享平臺(tái)使參與方及時(shí)了解工程進(jìn)度信息變更的情況。項(xiàng)目管理者可以根據(jù)模型的變化了解變更方案帶來(lái)的工程量及進(jìn)度影響，及時(shí)調(diào)整人員和物資的分配，減少變更引起的不利因素。同時(shí)，在施工管理過(guò)程中，管理者可以通過(guò)實(shí)際施工進(jìn)度情況與四維虛擬施工的對(duì)比了解各項(xiàng)工作的執(zhí)行情況，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度與預(yù)測(cè)進(jìn)度有較大偏差時(shí)，及時(shí)調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃并采取相應(yīng)的措施[8]。將進(jìn)度計(jì)劃與實(shí)際施工進(jìn)度不斷對(duì)比，調(diào)整進(jìn)度計(jì)劃安排，使整個(gè)建筑工程的施工有序緊湊，在總工期進(jìn)度計(jì)劃內(nèi)順利竣工。

第三，利用四維模型的可視性，項(xiàng)目管理者可以在更改進(jìn)度計(jì)劃后迅速讓施工人員理解新計(jì)劃的要求。在施工過(guò)程中，發(fā)生施工工藝或者人員物資改變后，將修改后的三維建筑模型和優(yōu)化過(guò)的四維虛擬施工動(dòng)畫展示給施工人員，可以讓他們直觀地了解項(xiàng)目的具體情況，迅速了解工程的詳細(xì)內(nèi)容，幫助施工人員更深入地理解變更后的設(shè)計(jì)要求和施工方案要求，減少因信息傳達(dá)錯(cuò)誤而給施工過(guò)程帶來(lái)的問(wèn)題，保證項(xiàng)目決策準(zhǔn)確直接地落實(shí)到現(xiàn)場(chǎng)施工中[9]。

3 ? ?工程實(shí)例分析

BIM技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始推行，由政府主導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn)指定工作也已開(kāi)始。在實(shí)際工程應(yīng)用領(lǐng)域，有部分施工企業(yè)開(kāi)始采用BIM技術(shù)對(duì)工程進(jìn)行管理，卓有成效。

在揚(yáng)州某職場(chǎng)辦公樓的設(shè)計(jì)施工中運(yùn)用了BIM技術(shù)（見(jiàn)圖1），以此作為案例分析其在進(jìn)度管理中的優(yōu)勢(shì)。

該工程建筑屬于兩層辦公樓，主體框架結(jié)構(gòu)，建筑面積約4 000 m2，局部有地下室一層，體量小但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要求達(dá)到三星綠色工程，所以，在工程的整個(gè)建設(shè)周期管理方面要求較高。工程總工期為257天，在工程開(kāi)工后前兩周，施工管理人員利用BIM軟件建立模型，導(dǎo)出工程前期需要的機(jī)械材料，安排入場(chǎng)時(shí)間和順序，減少了短時(shí)間內(nèi)場(chǎng)內(nèi)大量物資的堆積。

基礎(chǔ)工程工期為84天，利用BIM軟件的工程量計(jì)算出每天的工程量信息，施工管理者可以安排每天挖運(yùn)土所需的機(jī)械和人工，在需要支護(hù)構(gòu)建時(shí)提前數(shù)天進(jìn)場(chǎng);在后期基礎(chǔ)澆筑時(shí)，可模擬每天的工程進(jìn)度，最后導(dǎo)出所需的材料信息，安排每天需要的商品混凝土以及鋼筋數(shù)量和規(guī)格，減少浪費(fèi)又能及時(shí)完成工程進(jìn)度。

主體工程工期88天，現(xiàn)場(chǎng)施工管理者通過(guò)BIM軟件進(jìn)行四維模擬施工，完善進(jìn)度計(jì)劃。在主體結(jié)構(gòu)施工中，施工工藝模擬向工人詳細(xì)展示了異形柱、大跨度結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)等復(fù)雜工藝的施工流程，減少了新工藝可能造成的返工等延遲進(jìn)度的問(wèn)題。在屋頂鋼結(jié)構(gòu)玻璃屋面的安裝過(guò)程中，施工管理人員通過(guò)四維模擬對(duì)屋面結(jié)構(gòu)的安裝過(guò)程進(jìn)行了反復(fù)驗(yàn)證和修改，杜絕了技術(shù)方面導(dǎo)致的工程進(jìn)度問(wèn)題，在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建入場(chǎng)后能迅速進(jìn)行安裝作業(yè)。

機(jī)電管道安裝工程工期為203天，分布在基礎(chǔ)完成后的工期內(nèi)。在主體結(jié)構(gòu)完善后布置暖通管道時(shí)，BIM模型除了檢查管道與結(jié)構(gòu)的碰撞問(wèn)題外，還能運(yùn)用BIM導(dǎo)出深處管道結(jié)構(gòu)構(gòu)建的詳細(xì)數(shù)據(jù)，減少了施工員現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪的工作量，并且將構(gòu)件進(jìn)行預(yù)制后，分批運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，提高了暖通工程的安裝效率，將粗糙分散的施工模式變成了集成化、數(shù)據(jù)化的工業(yè)模式，從而很好地解決了現(xiàn)場(chǎng)加工場(chǎng)地狹小、垂直運(yùn)輸困難、加工質(zhì)量難以控制等問(wèn)題，在提高工作效率、降低工作成本方面起到了關(guān)鍵作用。

裝飾工程工期約為84天。通過(guò)將BIM模型中獲取的門、窗等裝飾材料構(gòu)建的數(shù)據(jù)信息發(fā)送給專業(yè)分包商，精確安排后期裝飾施工的進(jìn)場(chǎng)銜接。在進(jìn)行綠化和景觀布置時(shí)，BIM的四維模擬可以進(jìn)行效果圖展示，提前觀察施工結(jié)果，便于隨時(shí)調(diào)整細(xì)部形狀。

4 ? ?結(jié)語(yǔ)

隨著科技的進(jìn)步、信息化水平的不斷提高，古老的建筑行業(yè)也在不斷提升技術(shù)水平。BIM作為最新的信息技術(shù)集成，正在極大地改變建筑工程設(shè)計(jì)、施工和管理的內(nèi)容，使得工程施工簡(jiǎn)單化，減少資源浪費(fèi)，便捷了施工管理者的工作。如今的BIM技術(shù)仍有待完善，但它必將成為未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)建筑施工領(lǐng)域的主流。

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