基于BIM技術的智能進度申報系統開發研究

劉 寧 史振江 劉錦洲 王佳煉 龐焯文 李澤豪

（廣東開放大學（廣東理工職業學院） 廣東·廣州 510091）

長期以來，在工程項目施工階段，施工單位如何及時申報工程項目進度，監理和業主如何及時審批工程進度是施工過程中一項很重要的環節。能夠及時支付工程進度款，是工程是否能夠順利按實完工的一個重要的條件。進度控制是指在約定的建設工期內，根據進度計劃，對實際的進度進行檢查、分析與調整的過程。

影響工程進度的因素有很多，主要分為外部因素和內部因素，外部因素主要是自然、社會、資源供應等方面因素，內部因素主要發生在業主方、設計方、監理方、施工方的管理組織、工程手續、圖紙繪制能力、施工組織、施工方案、質量安全管理等方面。對于一個項目進度來說內部因素比外部因素更可控，但項目體量大、工程復雜、參建人員多等方面又導致項目進度管理存在一定的局限性。BIM具有一體化性，可以將參建人員有效整合起來，打通信息脈絡，且BIM的可視化可將工程模型與項目計劃結合，可視化的數據有助于管理人員掌握項目的進度，提高項目管理效率。

本文從BIM技術、智能進度申報系統設計理念、智能進度申報系統應用等三個篇章來對智能進度申報系統開發研究進行分析。

1 BIM技術概況

BIM的英文全稱又叫BuildingInformationModeling，意思就是建筑的信息模型。BIM技術是一種應用于工程建設全過程的信息化管理工具，即無論在決策階段、設計階段、施工階段還是竣工運營階段都可以使用，也就是為我們提供了一個非常直觀的信息資源平臺，利用BIM軟件技術將各個階段的相關數據信息集成在一起，在項目投資決策階段、實施期、運營及維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞，從而使決策各方做出正確的決策。BIM技術的引進為建筑行業帶來了很大的改變，可以解決項目建設中的各種問題，例如在設計方它可以方便的在二維和三維之間以及平、立剖之間進行轉換，減少了設計人員產生的錯誤，大大的提升了設計質量和設計效率，在施工方面建立施工模型，使房子在建成之前就直觀的展現在面前，可以提早發現施工圖中的問題及在施工過程中遇到的難題，避免后期變更的繁瑣，縮短了工期，這樣達到了增強項目投資效益的重要作用。

2 BIM軟件在造價管理中的應用

2.1 BIM的造價控制原理

基于BIM技術的造價管理具有保證造價信息的真實性、準確性、完整性的特點，可精確地控制施工實際成本。（1）造價信息模型：通過對模型構件或構件組的框選，在其屬性中賦予與《清單計算規則》及《造價計算規則》相對應的造價信息，使用軟件自動統計和計算的功能，排除人為計算誤差，節約造價人員的工作時間，提高工程量計算的效率及準確性，有效進行成本控制。（2）造價信息的添加、修改、存儲、刪除：可以使項目各個管理流程快速、準確地獲取工程造價數據。還可以對主要項目數據實施共享參數或全局參數，使得項目各參與方能夠在同一個造價模型(平臺)上進行造價管理和成本控制，降低各個參與方核對工程量的時間。

2.2 BIM在全過程造價管理中的應用

2.2.1 BIM技術在設計階段的應用

通常情況下，對最終呈現的結果來說最為重要的一個環節就是進行設計的階段。同樣的，在工程造價的管理中也是一樣的，設計階段對于它是十分重要的。設計階段不僅影響最大，其所需資金也是十分的小，只有百分之幾，這更加說明了設計的重要性。在積極的運用傳統的CAD技術的同時，也注重加入BIM技術，使這兩個技術相結合。這樣可以方便設計人員對整個圖紙的檢查與觀測，因為通過兩個結合使用可以打造出立體化的模型，這樣就會十分的完美。

2.2.2 BIM技術在施工階段的應用

由于施工的工期是比較長的，所以說在整個施工的過程中，很多資源都會出現改變，比如它們的實際價格變高或者會較低，總之就會不斷的發生變化。這會使施工中的工程造價產生相應的比較大的影響。但是由于BIM的登臺，這使這個問題得到相應的解決。它可以使建筑工程造價的管理的效率得到有效的提高，不僅如此，還可以在一定程度上減少一定的人力物力財力，以免造成不必要的損失。此外，BIM技術還可以對工程材料管理人員提供相應的福利，可以讓他們即使了解各種工程材料在庫存中的數量，使施工得到確保。

2.2.3 BIM技術在決策方面的應用

一般來說，在建筑工程的決策階段中，最主要的是需要進行造價估算的。要想解決這一問題，運用BIM技術就可以實現，它不僅可以幫助選出十分符合當前形勢的最好的方案，還可以在十分有效的時間內進行快速估算工程造價。

2.2.4 BIM技術在招標投標階段的應用

一般來說，傳統的使用人工進行計算，從而得到相應的大量的詳細的而且真實有效的工程量的清單，那工作量可是相當大的，這樣就會在招標過程中，浪費大量的人力物力財力。而且，不僅如此，還會出現錯誤，因為人在進行長期的工作后難免會疲倦粗心，那么發生錯誤那是必然的。為了在這一階段里達到良好的效果，充分利用BIM技術，就可以全方位的避免這些問題，不僅可以節約資源，還可以達到很高的正確率。能夠最大的有助于投標商們充分的了解這些相應的投標文件，快速進行對比觀測，選出合適的最好的方案。

2.3 方便實現造價數據的共享

在建設中生成的數據量是很龐大的，而這些數據往往不是由一個部門管理的，而有許多個不同同級部門分別管理的，這些部門又不存在上下級關系，在數據共享及溝通會有很多不便并且會出現數據傳遞錯誤，因此要想快速的準確地得到自己需要的數據很難，這就給后期查找帶來很大的不便。利用 BIM 技術可以將所有的在項目實施的過程中形成各種資源配置更加合理，從而使資源計劃優化，使項目造價更加合理。BIM技術應用在工程施工造價上需要將各個元素進行融合和有機的利用。只有相互配合才能對整體進行無遺漏的控制和管理，從最初的管理方案到最后的工程驗收，都需要繃緊一根弦，將造價問題的意識進行到底。為了突出造價管理的效果，我們不僅可以將BIM技術運用在圖紙的設計施工方面，用更直觀的方式呈現出設計的最優的施工方案。

2.4 工程量計算

BIM技術可以解決實際過程中的信息溝通的問題，同時交換和分享信息；另一方面，建立安全模型，遵守安全規定，將材料和費用等問題考慮進去。將施工圖中的構件樣的數據輸入到一個數據庫中，數據不斷的更新，提高了工程造價工作的及時有效性，并與項目的各參與方共享利用。BIM技術應用其實在20世紀70年代就開始產生了。是由當時的美國的兩位教授提出的。他通過對“建筑的描述體系”進行闡述，在他的認知世界里面，他認為肯定有這樣一種技術能夠通過計算機模擬信號的方式建立一個具有多維度的空間模型。認為存在一種智能的基于計算機數字化的建筑描述體系，在這個體系當中我們可以進行圖紙設計，對工程量進行核算，以及對預期進度進行控制。于是根據這個概念創造出 BIM 技術。利用BIM可以有效提高運算效率。

2.5 合理制定資源計劃

以BIM技術為中心，構建統一的建設工程的平臺，實現建設信息的資源共享，信息共享這些數據統一呈現在各個主體面前，構建統一的建模平臺。這些數據來源統一，減少了信息在傳遞過程中不一致造成的風險。另外，這些信息會到施工企業和一線員工的手中，可以使得他們能夠更加高效的完成工作，并實時的接收信息和及時對出現的問題進行反饋。所以可以說，BIM技術運用得當可以化解風險，建立統一的數據平臺和三維立體模型本來就是解決各方主體之間的信息出現誤差，這樣做使得建筑工程的各方的數據更加的精確。利用BIM技術對工程施工項目的安全管理進行模擬檢測出施工方案中的漏洞，及時采取措施加以解決。在景區的管理活動下，可以有效降低造價風險，使企業造價活動更加合理。

3 BIM技術對工程造價管理的影響

3.1 BIM的應用影響了工程造價的方式

沒有采取BIM技術之前，工程造價主要是依靠著人工進行一些重要數據的分析，比如對材料的價格分析。這些數據非常復雜，計算起來非常耗費時間，而且準確性不穩定，有些人工的計算還要求計算人員能夠對工程的整體了解非常清楚，有較強的計算處理能力。有些造價計算是需要有著多年從業經驗的人員進行造價，這樣的造價人員首先是非常少，而且在造價計算方面為保證造價的準確性會投入大量的資金在選用工程造價師上，雖然費用占整個工程的較少一部分，但這也一定程度上增加了工程的成本。BIM技術的應用提高了工程造價計算的準確性、快速性，這項技術能夠運用軟件快速準確地對整個工程進行分析，降低了造價的誤差，解放了以往造價通過人工的方式方法，總之BIM的出現給造價的方式帶來了巨大的變化。

3.2 BIM提高了工程造價的準確度與效率

工程造價的最主要的內容就是工程量的計算，工程造價的準確程度直接影響著工程質量。在人工計算過程中避免不了的會出現偏差和錯誤，而BIM技術的應用提高了計算的準確度，在BIM中加入一些軟件，并且設置好有關部門規定好的計算準則，然后進行數據的計算。通過建立數據模型，對出現的計算偏差都可以進行及時的更改和處理，提高工程造價的準確度，提高工程建造的效率。

3.3 BIM的應用可以減少設計變更，降低不必要的工程成本

在以往的工程造價過程中最大的問題是設計人員之間的相互溝通，設計階段的嚴重影響到工程的造價。BIM技術的應用實現了工程之間數據和信息的相互共享，這樣可以幫助專業的設計人員更好地對工程整體使用的技術進行研究，充分發揮大家的才能，運用更加節能的設計，綜合大家的設計觀點，對工程的每一項設計進行合理化分析，從根本上提高整個工程的性能，而且節約工程的造價成本。通過BIM技術還可以對設計方案進行分析，避免必然要的設計浪費，減少因不合理設計引起的設計變更，降低工程的造價成本，創造出更多的經濟利潤。

3.4 BIM降低實施階段的施工成本

沒有采用BIM技術之前，工程的造價都是根據經驗進行計算，并且直接應用于工程的施工過程中，這樣就使得如果出現偏差，只能按著偏差進行修改，甚至使工程的造價變高。采用BIM技術，就可以通過軟件建立工程的施工模型，可以對工程的施工過程進行模擬，這樣可以幫助企業更加直觀地看到施工的全過程，模擬的詳細程度可以具體到每一個細小的地方，這樣可以很好地觀察出工程施工過程中是否存在不合理的地方，及時對工程的造價進行調試。如果沒有BIM技術的應用，出現問題時就無法進行及時的調整，有時會影響整個工程的工期，造成工程的成本的增加。這個技術的應用，能夠更直觀地發現問題，及時采取措施，節約工程的造價，提高工程的效率，為企業帶來利益。

3.5 BIM的發展有利工程造價的整體管理

現在我們國家的工程造價的管理是比較分散的，是由多個部分組合而成的。主要是每個施工階段都進行造價的控制和管理從而實現整體工程的造價，從工程中獲取更大的利益。工程的造價管理分為較多階段，每一個階段都有自己的工程造價，而且各階段的造價師相互獨立的，無法進行各項數據的相互溝通，這就造成了項目間的造價存在差異，給整體的造價帶來不協調。BIM的應用可以把信息進行集合，讓每個階段和過程中的造價就變得透明化，而且方便造價人員見的相互溝通和協調，還能夠事項不同地點的同時辦公，方便對整個工程造價每個環節的整體管理，為工程的造價提供可靠地保證。節約運營階段的成本

3.6 節約運營階段的成本

工程給施工結束后運營階段的造價也占據著工程造價中重要一部分，雖然現代計算機技術發展迅速，工作效率有了很大提高，但是一些工程中需要的數據還是需要人工進行收集和整理，通過處理以后形成我們需要的內容整個過程中還需要許多人進行配合和處理，這就占據著大量的人力，給工程的人工成本帶來巨大的壓力。BIM技術的使用幫助工程的運營維護階段有了更便捷的方式，BIM及時能夠給我們提供詳細的數據，并且能夠對浙西的數據進行處理，達到我們對數據的要求，比如能夠及時對我們需要的設備的數據記性查詢，能夠幫助工作人員及時與設備廠家及時溝通和處理，為工程的運行保駕護航。由此可見，BIM技術的應用對于工程的運營階段有著至關重要的作用，能夠幫助我們節約工程的成本，降低工程的造價。

4 智能進度申報系統采用的BIM技術軟件

4.1 廣聯達新計價GCCP6.0

廣聯達新計價GCCP6.0滿足國標清單計價和市場清單計價兩種模式，覆蓋了民建工程造價全專業、全崗位、全過程的清單計價業務場景，通過“一庫兩端一體化”的產品形態，為造價人員應用提質增效，幫助企業統一作業標準數據、管理造價成果數據，助力企業建立建安成本數據庫而推出的整體解決方案。

在我們設計的這個智能進度申報系統中，該軟件承擔了數據錄入后的數據分析和應用。數據錄入后，可以馬上按要求出具進度成果，并形成報告。

4.2 廣聯達BIM5D

廣聯達BIM5D軟件是基于BIM的施工項目精細化管理工具。為項目的進度、成本、物料管控及時提供準確信息，幫助項目管理人員基于數據進行有效決策。

該軟件在進度過程的控制非常的便捷，可以移動端使用，也可以PC端，網頁端，操作也非常方便和直觀（詳見圖1）。

圖1

5 過程中BIM應用難點

5.1 工作流程的制約

企業造價管理包括設計階段、施工階段、工程變更等諸多方面因素的內容，在不同的階段造價管理側重點也不同，比如策劃期需要做好估算，設計圖紙期需要做好預算工作等。目前很多企業都需要依靠設計單位設計出相關的BIM模型來實現企業造價的管理，但是在造價管理工作流程中有很多有待完善之處。我國要求造價結果由造價人員完全負責，而造價人員需要在BIM早期設計中和設計人員共同完成構件信息的定義，但是目前我國很多企業沒有做到這一點。在BIM技術應用中，需要根據設計階段模型創建施工圖預算，進而得到投標清單，在這項工作中需要投入大量的時間和精力，導致很多企業對此技術的應用望而卻步。

圖3：智能進度申報機器人雛形

圖4：（本圖為網絡收集，僅為設計理念）

5.2 造價軟件和BIM軟件信息不對稱

不同類型的企業對構件信息有著不同的要求，導致BIM軟件模型設計和應用具有一定的不同之處。目前BIM軟件中缺乏對施工工藝、部件、清單計算規范要求的考慮，沒有有效將材料、工藝做出分類，最終導致BIM在應用中出現不同程度的問題，所以，為了實現BIM技術在造價管理中的應用，應當充分考慮其中的差異。

5.3 知識產權問題

BIM技術的應用還會涉及到知識產權問題，設計人員需要在BIM技術設計中對模型進行搭建和確認。創建完的BIM模型含有豐富的信息資源，但是如何合理有效地使用成為了一項難以把握的工作。BIM模型在使用中有的操作、變更等工作都需要專門的人員完成，導致項目各階段BIM難以形成鏈條，阻礙了該技術的推廣和應用。

6 智能進度申報系統設想

基于BIM的進度申報系統是一款以BIM模型為基礎的工程進度可視化管理平臺。整合工程模型、項目產值、設施設備、現場人員、項目工期等信息，形成工程監控中心，全面展示項目現場真實情況。結合BIM模型與項目進度計劃甘特圖進行項目計劃與進度管理。構建模型在線瀏覽器，實現模型輕量化瀏覽，通過二維碼技術，進行構件基礎信息及構件施工記錄展示。搭建項目資料云盤，自動歸檔，利于施工資料管理。工程進度可以智能識別圖形的智能機器人每天在現場收集進度數據，然后通過云端反饋到手機應用上，再導入BIM系列軟件，從而達到進度及時更新及可視化，真正的做到進度動態管理。

7 系統設計

結合對系統的整體分析，系統設計采用多層體系結構，從層次結構上分為應用層、平臺層和數據分析層，如圖2所示。

圖2

7.1 應用層

基于智能識別圖形的智能機器人的識別圖形功能，主要實現對三維模型、正射影像、視頻、施工現場記錄、工程進度信息等相關數據的存儲和管理，在施工現場進行數據收集。

7.2 平臺層

連接數據層和應用層，通過手機APP應用，將數據根據一定的算法進行分析處理后導出。

7.3 數據分析層

通過BIM軟件（GCCP6.0及BIM5D）進行現場進度數據分析，形成及時的進度文件及可視化文件。

8 收集數據

（1）智能識別圖形的智能機器人收集現場數據信息（圖3）。

（2）手機數據收錄入手機APP，根據算法整理數據并導出（圖4）。

9 數據分析

通過收集每天的數據，進度能實時更新，可視化程度高，到合同約定的審批時間能減少三方對進度的爭議，加快進度審批，保證施工工期、進度款支付等。對有效控制工程進度非常有幫助。下圖為收集后的分析（圖5）。

圖5

10 結語

雖然本系統設計目前還停留在理論研究階段，但通過從設計理念和應用效果來看，確實能給于傳統的進度審批工作帶來很多的便捷，也提高了進度審核的效率。在當今飛速發展的互聯網、大數據時代，若該系統能應用到實際項目中，對土木工程行業在工程進度審批這個環節將有很大的幫助。