BIM技術(shù)與掙值法在水廠項(xiàng)目的應(yīng)用

唐 勇 于?，?，2＊ 曾宇茜 彭玉林

（1.四川師范大學(xué)工學(xué)院，四川成都61006；2.四川大學(xué)水利水電學(xué)院，四川成都 610064）

隨著我國工程建設(shè)的不斷發(fā)展，建設(shè)項(xiàng)目規(guī)模和結(jié)構(gòu)上已顯示出復(fù)雜性和高速建造性，在項(xiàng)目建設(shè)中，保證工程質(zhì)量、工程成本。BIM作為建筑業(yè)的一項(xiàng)新技術(shù)，在深化工程設(shè)計(jì)和施工模擬、進(jìn)度和成本控制方面顯示出巨大的優(yōu)勢[1]。掙值分析法作為項(xiàng)目績效管理方法的一種，在工程經(jīng)濟(jì)中具有重要的價(jià)值，掙值法與BIM的結(jié)合對于加強(qiáng)項(xiàng)目管理信息的控制具有重要意義。

1 BIM在工程中的作用

1.1 深化設(shè)計(jì)

利用BIM技術(shù)對項(xiàng)目二維圖紙進(jìn)行建模，利用3D模型找出二維圖紙中不易發(fā)現(xiàn)的不合理問題，最后將和并歸檔的圖紙交由設(shè)計(jì)單位進(jìn)行修正和確認(rèn)，保證項(xiàng)目的順利進(jìn)行。

1.2 施工模擬

在項(xiàng)目建設(shè)管理中，虛擬建設(shè)可以反映項(xiàng)目整個(gè)建設(shè)過程，可以與施工計(jì)劃進(jìn)行對比，為做決策提供支撐[2]。利用BIM技術(shù)模擬施工方案，明確不同的任務(wù)協(xié)調(diào)各專業(yè)的施工，掌控施工難點(diǎn)，降低返工頻率，提高管理水平。

1.3 進(jìn)度管理

進(jìn)度是項(xiàng)目管理的一個(gè)重要因素。在輸入施工進(jìn)度和當(dāng)前進(jìn)度數(shù)據(jù)后，利用BIM模型的各種形式，選擇與當(dāng)前進(jìn)度相關(guān)的具體施工過程進(jìn)行進(jìn)度分析，在任意時(shí)間節(jié)點(diǎn)下的實(shí)際進(jìn)度與工程進(jìn)度計(jì)劃的對比分析，以判斷相關(guān)工作是否提前或按時(shí)完成[3]。

1.4 成本管理

項(xiàng)目建設(shè)的目的是在規(guī)定的期限內(nèi)保質(zhì)保量完成項(xiàng)目，追求最大的效益[4]。因此，工程造價(jià)的控制是項(xiàng)目管理的目標(biāo)之一。通過整合BIM模型和價(jià)格信息，可以準(zhǔn)確計(jì)算項(xiàng)目的工程量和費(fèi)用，提升造價(jià)控制的準(zhǔn)確性。

2 掙值法在工程中的作用

掙值法是一種對項(xiàng)目的計(jì)劃完成情況和實(shí)際完成情況的比較，以資源消耗對項(xiàng)目進(jìn)度進(jìn)行評價(jià)[5]。利用某時(shí)間段的計(jì)劃工程量、實(shí)際完成工程量與計(jì)劃價(jià)格、實(shí)際價(jià)格相結(jié)合，計(jì)算計(jì)劃工作量的預(yù)算費(fèi)用BCWS（Budgeted Cost for Work Scheduled）、已完工作量的預(yù)算費(fèi)用BCWP（Budgeted Cost for Work Performed）、已完工作量的實(shí)際費(fèi)用ACWP（Actual Cost for Work Performed），計(jì)算出費(fèi)用偏差CV（Cost Variance）、進(jìn)度偏差SV（Schedule Variance），對其進(jìn)度、費(fèi)用的偏差進(jìn)行分析評價(jià)，以便采取措施調(diào)整[6]。

3 BIM與掙值法的結(jié)合應(yīng)用

作為評估項(xiàng)目績效的一種手段，通過BIM集成信息模型，計(jì)算項(xiàng)目每個(gè)階段的工程量及其預(yù)算價(jià)格和實(shí)際價(jià)格，還可用于計(jì)算掙值法的三個(gè)基本參數(shù)，即BCWS、BCWP、ACWP[6]。通過CV和SV的比較確定其影響，對項(xiàng)目進(jìn)行評估。若偏差率小于上限（本文項(xiàng)目偏差率上限取7%），則僅需要部分校正；反之，則需要考慮是否采取糾正措施，并通過對比方案來確定最佳措施。

4 項(xiàng)目應(yīng)用

小沙壩污水處理廠改擴(kuò)建工程位于攀枝花市東郊外金沙江邊。本工程采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和較為先進(jìn)的污水處理工藝，其建設(shè)內(nèi)容包括污泥處理車間、預(yù)沉池、粗格柵、細(xì)格柵、矩形二沉池等。水廠的BIM三維數(shù)據(jù)模型如圖1所示。

圖1 水廠的三維模型

4.1 BIM技術(shù)應(yīng)用

施工段劃分圖如圖2所示。

圖2 施工段劃分圖

（1）在本項(xiàng)目中，通過BIM技術(shù)的有效應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)并解決了主體結(jié)構(gòu)缺梁少柱、管道錯(cuò)位、各專業(yè)交叉碰撞等一系列問題，深化了機(jī)電的管線部分綜合布置，降低施工費(fèi)用，保證按期完工[7]。

（2）施工模擬采用BIM軟件Navisworks進(jìn)行模擬，用其進(jìn)行可視化對項(xiàng)目難點(diǎn)技術(shù)交底。

4.2 進(jìn)度偏差分析

本項(xiàng)目將BIM技術(shù)和掙值法相結(jié)合，實(shí)時(shí)監(jiān)控項(xiàng)目的進(jìn)度和成本，及時(shí)糾正偏差?，F(xiàn)在以預(yù)預(yù)處理組合池主體（底部板、剪力墻、頂部板）的鋼筋混凝土工程為例，說明BIM掙值法的控制過程和效果。將本項(xiàng)目從東到西分為三個(gè)建筑部分A1、A2、A3三個(gè)施工段，計(jì)劃建設(shè)工期20 d。計(jì)劃勞動(dòng)力為20名鋼筋工、36名木工和18名混凝土工。

通過BIM模型，根據(jù)算出的BCWS、BCWP和ACWP三個(gè)參數(shù)值，繪制偏差分析圖，通過偏差SV和CV計(jì)算出當(dāng)前項(xiàng)目計(jì)劃與實(shí)際進(jìn)度和成本的偏差程度。

結(jié)果顯示，項(xiàng)目施工在前5 d進(jìn)展順利，第6 d出現(xiàn)進(jìn)度偏差。第9 dSV偏差為8%大于上限值7%，因此，在第10 d，項(xiàng)目組對其進(jìn)行了分析。前10 d偏差分析參值分析參數(shù)值如表1所示，進(jìn)度偏差分析如表2所示。

表1 前10 d偏差分析參數(shù)值

表2 進(jìn)度偏差分析

由表2中可知導(dǎo)致工期延誤的工序?yàn)锳3底板混凝土澆筑、A3剪力墻鋼筋綁扎，追溯其前置程序?yàn)榈叵聵痘A(chǔ)工序。

由于在成孔過程中遇到異常地質(zhì)，要對其進(jìn)行處理，造成了后面的一系列工序的延誤。若不采取補(bǔ)救措施，工期將被延誤并伴有費(fèi)用超出預(yù)算。

該項(xiàng)目第6 d出現(xiàn)進(jìn)度偏差為SV＜0，實(shí)際完成的工程量比計(jì)劃的量要少得多。針對此偏差，對本階段相關(guān)工作進(jìn)行分解，找出造成偏差的原因[8]。

該階段施工內(nèi)容包括A1剪力墻鋼筋綁扎、模板、混凝土澆筑、A2剪力墻鋼筋綁扎、模板、A3底板模板、混凝土澆筑、鋼筋綁扎。

利用BIM技術(shù)計(jì)算出各工作偏差程度，分析各工作對本階段的進(jìn)度影響。

繪制調(diào)整前偏差分析圖如圖3所示。

圖3 調(diào)整前偏差分析圖

利用預(yù)測系統(tǒng)對其后面的關(guān)鍵項(xiàng)目進(jìn)行模擬和預(yù)測，獲得圖4所示的偏差趨勢分析圖，若不采取糾偏措施，工期將延遲6 d，費(fèi)用將超出預(yù)算。

偏差趨勢分析圖如圖4所示。

圖4 偏差趨勢分析圖

4.3 調(diào)整方案比選

鑒于A3樓混凝土澆筑和A3剪力墻鋼筋綁扎工作進(jìn)度的延誤，采取調(diào)整方案對其進(jìn)行補(bǔ)救。具體調(diào)整方案通過BIM平臺(tái)進(jìn)行模擬，通過工期和成本的優(yōu)化對比，對比分析結(jié)果如表3所示。

表3 調(diào)整方案

通過比較和選擇，方案2滿足了項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃要求且成本最低。

因此，選擇了方案2增加10名工人為調(diào)整計(jì)劃。根據(jù)其計(jì)劃的預(yù)測和調(diào)整后的實(shí)際效果表明，計(jì)劃的實(shí)施確保了工程按時(shí)完成，并且建設(shè)費(fèi)用也得到了較好的控制，采取措施糾偏后，從11 d開始，偏差逐漸減小到第14 d減小為0，并在第20 d準(zhǔn)時(shí)完成。

調(diào)整后效果如圖5所示。

圖5 調(diào)整后效果

5 結(jié)語

（1）通過結(jié)合使用掙值法和BIM技術(shù)，可以分析計(jì)算成本和進(jìn)度的數(shù)據(jù)，并針對不同時(shí)期的成本和施工進(jìn)度提供詳細(xì)準(zhǔn)確的成本控制方法。

結(jié)合使用掙值法、BIM技術(shù)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工計(jì)劃中的錯(cuò)誤，采取措施提高項(xiàng)目管理和協(xié)調(diào)能力，提升項(xiàng)目管理的質(zhì)量與水平。

（2）隨著我國建筑業(yè)將進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段，BIM技術(shù)是數(shù)字和信息化建設(shè)的關(guān)鍵，目前對于BIM的應(yīng)用與研究普遍集中在房建領(lǐng)域其帶來的便利與經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠顯著提高房建領(lǐng)域的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

目前，市政工程領(lǐng)域的BIM研究還處于起步階段，BIM技術(shù)的應(yīng)用相對于房建領(lǐng)域的發(fā)展較為滯后，因此，希望未來將更先進(jìn)的BIM技術(shù)與更多的市政項(xiàng)目相結(jié)合，減少項(xiàng)目推進(jìn)中的人為錯(cuò)誤，并為快速的、可持續(xù)的項(xiàng)目生產(chǎn)提供有力的支持，保障施工項(xiàng)目穩(wěn)定展開，以促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。