基于BIM 的集成進度監測系統研究

郭 偉

(中鐵建設集團有限公司 北京 100040)

1 研究背景

進度管理是工程項目順利實施的重要保障，可以為項目管理效率以及資源浪費問題的解決提供幫助[1-2]。 目前，隨著住建部“信息化”、“協同工作”理念的提出，給建筑業的工作管理模式提出了新的思路，也為進度管理的精細化提供了更為全面、系統的視角[3-4]。

目前，市場上現有的基于BIM 技術的施工進度管理平臺，將BIM 模型與WBS 節點進行智能關聯后[5]，當對節點的實際進度進行錄入時，都是通過手工進行錄入，一方面增加現場人員的錄入工作量；另一方面由于人員惰性及責任心原因，導致數據更新不及時，容易出現漏報等情況，時效性和信息完整性均沒有保障。 另外，實際進度輸入BIM 平臺后，對于整體進度的管理都是基于甘特圖進行[6-7]，雖然直觀，但是關鍵路徑識別不明顯，缺乏有力的數據支撐，且針對滯后數據，沒有三維可視化的模型可供參考。

本文的目的在于基于現有平臺進行二次開發，以解決上述問題。 提供一種利用地磅稱重系統進行BIM 平臺進度數據自動采集的方法，有效減少人員的工作量及其他人為因素，并將實際進度，通過BIM 模型載體與雙代號網絡圖結合進行管理，通過前鋒線比較法，對里程碑節點及總工期自動進行狀態判斷，包括：提前、正常、滯后狀態及相應的天數。并通過BIM 模型顏色顯示來直觀判斷提前及滯后的狀態，以及滯后不同天數時，BIM 模型顏色的加深程度不同，一目了然。 所有的實際進度數據錄入、模型顏色顯示、滯后的狀態顯示等都在自動的情況下進行，以此來對進度狀態進行智能監測，為項目部提供真實有效的數據，以保障工期的順利完成。

2 研究方法和思路

本研究基于現有BIM 軟件平臺的進度功能模塊進行二次開發，通過GET 接口將本集團公司物資管理系統中混凝土的澆筑信息自動導入到BIM 平臺，并以BIM 模型為載體進行數據關聯。 同時，將實際進度數據導入到雙代號網絡計劃軟件(作為BIM 平臺的插件)并自動進行計算，通過關鍵路徑智能判斷及前鋒線比較法計算里程碑節點及總工期的進度狀態，包括：提前、正常、滯后狀態及相應的天數。 此數據通過COM 組件形式同步返回到BIM 平臺，一方面，通過BIM 模型可快速查看進度滯后的部位，方便及時進行原因分析。 一方面，通過結論可快速查看進度狀態，為項目及公司領導層決策提供重要數據。 通過此思路達到智能監測進度數據，科學進行進度管理的目的。 研究思路如圖1 所示。

圖1 研究思路

另外，集團公司要求新開工項目必須使用地磅稱重系統，且集團公司已將地磅稱重系統的數據通過接口開發自動錄入到物資管理系統，這個為本研究的實施打下了堅實的基礎。

3 BIM 進度監測的實施過程

3.1 應用項目概況

星火站是京沈客運專線的始發終到站，位于北京市朝陽區東北部，為特大型立體交通樞紐。 設計總規模為7 臺15 線。 地鐵M3 線和R4 線貫通車站西廣場，實現出行旅客零換乘。 工程主體采用鋼筋混凝土框架結構，屋蓋采用大跨度空間鋼桁架結構。 星火站站房坐向坐東朝西，站房建筑面積18.3萬m2，站臺面積4.35 萬m2，雨棚面積6.22 萬m2。站房區域共分為三個部分，中央站房、西站房和南北雨棚。 站房部分東西方向長度為230 m，南北方向長度為288 m。 項目效果圖如圖2 所示。

圖2 星火站效果圖

由于鐵路站房項目一般呈扁平式，體量大，占地面積大，在施工管控中，采集各個區域的進度數據，工作量大，花費時間長，采集數據難度大，且完整性差，缺乏有效的進度管控手段。 鑒于此，本研究以鐵路站房為試點項目，意在通過集成智能采集和雙代號網絡圖管理，以及三維可視化手段達到智能進度監測及管控的目的。

3.2 實施步驟

(1)建立BIM 模型，添加相關模型屬性

根據工程需要，建立本項目的施工階段BIM 模型，并對細部節點進行優化，為后期可視化展示形象進度效果打好基礎；本工程土建模型采用Revit 軟件，鋼結構部分采用Tekla 建立，模型建立完成后，將不同專業進行整合，并通過數據輸出的形式，導出為.obj格式文件[8]。 并將整合后的模型導入到數字管理平臺里。 本工程項目BIM模型如圖3 所示。

建立模型時，因物資管理系統與BIM 管理平臺接口開發規則的需要，模型命名規則需要提前跟項目土建技術填寫預拌混凝土委托書的人員溝通好，澆筑部位的名稱需要跟模型完全相同。

(2)編寫進度計劃，并與模型關聯

編寫項目進度計劃，導入BIM 管理平臺，并將WBS 節點名稱信息添加到需要關聯的模型屬性中，通過屬性搜索，實現WBS 節點與模型的智能關聯[9]。 如圖4 所示。

圖3 項目結構模型

圖4 WBS 節點與模型智能關聯

(3)設置模型顏色展示

對數字平臺中模型顯示顏色參數進行設置，本項目進度超前顏色設置為“綠色”，按照原進度計劃執行顏色設置為“藍色”；進度滯后顏色設置為“紅色”，進度滯后超過n 天，設置為深紅色，n 的數值可根據項目情況自行設置。 目的是通過顏色查看來達到預警的功能。

(4)填寫混凝土澆筑申請單

在公司門戶網物資管理系統中填寫預拌混凝土委托書，并通過系統在委托書左上角自動生成一個二維碼，二維碼中包含委托書中所有的信息，包括：澆筑部位、澆筑時間、混凝土方量、混凝土標號等相關信息。

為實現澆筑部位和相關模型的名稱保持一致，可以在項目開工準備階段，提前預設一個命名規則，在建立模型及申請混凝土時都用這個規則進行部位命名，或者直接從模型平臺里把部位命名導出來，在委托書里進行申請時，采用復制的命令進行填報。 以防止由于標點符合和個別文字出入出現信息對應不上導致錄入出現差錯的情況。

項目技術人員將該預拌混凝土委托書電子版發送給混凝土攪拌站相關人員，作為申請混凝土澆筑的依據，攪拌站相關人員根據委托書中的要求按照規定時間進行混凝土的配送。

(5)信息自動采集

混凝土罐車進場項目現場，并上地磅稱重系統，得到一個進場罐車重量。 待澆筑完相關部位混凝土，混凝土罐車出廠時，得到一個出廠罐車重量，同時用掃描槍掃描填寫的預拌混凝土委托書左上角的二維碼，物資管理系統會自動對混凝土的澆筑時間和部位進行錄入，同時澆筑時間和部位與BIM平臺中的模型自動進行關聯，并自動更新平臺中模型的實際進度時間；此時的實際進度時間能實現自動智能錄入，可減少信息技術人員的工作量以及有效避免了漏報遲報等情況的發生。

(6)進度結論自動計算

本進度的結論性數據分為提前、正常和滯后三種。 為通過智能手段對結論性狀態進行自動計算，通過二次研發，將BIM 管理平臺和雙代號網絡計劃管理軟件進行整合，將之前自動采集的實際進度通過數據接口自動導入到雙代號網絡計劃管理軟件中，以通過關鍵路徑自動識別及前鋒線比較法對結論狀態進行自動計算，如圖5 所示。 并通過接口的形式將結論數據返回顯示在BIM 管理平臺的導航欄中，方便項目管理人員及公司領導查看，及時做出決策，如圖6 所示。

圖5 前鋒線比較法進行結論計算

圖6 模型界面監測預警

同時，為通過BIM 模型對結論狀態進行可視化展示，我們將結論性狀態直接通過模型顏色進行可視化展示。 通過查看模型中部位顏色，可查看施工現場中的進度超前或滯后情況。 針對里程碑關鍵節點滯后，及時做出應對措施。 以此來實現對工期滯后及時進行預警及糾偏的目的。

4 結束語

通過信息化手段，基于現有BIM 管理平臺進行資源整合及二次開發，有效地實現了工程進度實時監測，并取得了良好的應用效果[10]。

本系統應用具有以下特點：

(1)首次嘗試了通過地磅稱重系統及物資管理系統對主體結構實際進度數據進行智能自動輸入，有效減少了人力成本，并保障了進度輸入的時效性及信息完整性[11]。

(2)首次將BIM 模型數據通過雙代號網絡圖進行管控，得出的結論性數據科學合理，速度快、結論可靠度高，一目了然，方便管理層查看，可有效指導施工。

(3)不同部位的提前和滯后狀態，以及滯后不同的天數時，通過顏色加深的形式來進行可視化展現，可達到三維可視化預警的功能。

隨著信息化及智能化水平的不斷提高，施工管控的精細化程度會越來越高。 我們也將在未來的研究中不斷拓寬領域，深入研究智能及信息化管理手段在工程建設其他方面的應用[12]。