面向數字化管理的地鐵工程進度管理標準數據構建

摘要：國家數字化戰略的實施推動地鐵工程項目管理朝著信息化方向發展，而地鐵工程項目的特點及傳統管理模式的缺陷，導致項目進度管理難以滿足現實需求，同時缺少科學的手段對進度數據進行收集、共享及利用。因此，以本體論為理論基礎，構建一套地鐵工程進度管理標準數據，對進度數據加以規范化、系統化整合，進而推動進度管理的信息化、數字化發展。

關鍵詞：進度管理；本體論；標準數據；數字化；

0 引言

城市人口的不斷增加給城市交通運輸帶來很大挑戰，促使軌道交通向新的地下交通運輸方向發展。截至2022年年底，國內共有55個城市開通城市軌道交通，地鐵運營線路長度達8 008.17km，在建線路5 050.07km^［1］。在國家數字化戰略背景下，新一代信息化技術高速發展，成為推動建筑業數字化轉型升級、高質量發展的動力。進度管理作為項目管理的基礎和保證，貫穿于項目建設過程的各個階段。然而，粗放式的傳統管理模式導致進度信息粗略，缺乏清晰、可溯及穩定性。此外，地鐵項目各專業工程的數據雜亂無章，給管理人員帶來了大量復雜的采集和整理工作，數據間協同效率低下，極大地影響了進度管理的時效性和準確性。因此，構建一套地鐵工程進度數據標準，對進度數據加以規范化、系統化整合，以及推動進度管理的信息化、數字化發展迫在眉睫。

已有一些學者關注到進度數據的重要性，并從數據角度優化進度管理。大多數學者僅關注工程量，將進度管理等同于工程量管理。何躍川等^［2］將單位工程的BIM構件與WBS、工程清單形成映射匹配關系，依托構件級的BIM模型數據進行構件工程量及產值的估算，實現進度的信息化管控。寧新穩等^［3］為解決進度數據采集標準化低、數據粒度粗等問題，通過BIM模型的工點工程分解、自動提取工點參數的關鍵技術，提出了一種圖形化的進度數據處理方法。以上研究都將進度管理局限于工程量管理，過于理想化，忽略了其他因素對進度的影響。除了工程量管理是進度管理的關注重點，風險因素也屬于進度管理的重點對象。Izmailov等^［4］指出，由于實際施工過程復雜程度高，基于理論的經典進度管理方法難以滿足現代需求，需要明確資源、風險等內容與進度管理的內在聯系。王學民等^［5］認為工程進度管理具有系統性、綜合性的特點，技術、環境、人員等風險會影響進度計劃的實施與控制。由于工程項目的獨特性，在資源配置時需根據項目情況具體分析，依賴于管理人員的經驗。龔俊波^［6］強調經驗資料在進度管理中的重要性，指出合理的進度計劃需要將定額計算與經驗估算相結合，對定額配置進行了系數調整。

綜上所述，現有進度管理研究僅通過單一的工程量來探討進度的數字化管理，但是風險與經驗系數的現實需求也是進度管理數字化的重要內容。因此，本文以本體論為理論基礎，根據地鐵工程進度管理數字化的現實需求，系統開展構建地鐵工程進度管理領域本體和進度管理標準數據清單的相關研究，以期為實現地鐵工程進度管理標準化和進度管理數據規范化提供參考。

1 理論基礎與研究方法

1.1 本體論

本體論主要研究存在的本質，常被定義為大家所共享的概念^［7］。在信息科學領域，本體論被用作特定領域信息組織的一種形式，是一種表達、共享、重用知識的方法^［8］。從應用的角度看，本體論常用于溝通、交互運作等，應用于整合性系統，實現自動化交換數據信息，進行知識表達和知識共享。

許多學者針對多層次知識進行領域本體構建的研究。胡珉等^［9］基于施工經驗對盾構法全過程進行系統性分析，尋找盾構法施工的相關核心因素與對象，為設計盾構施工輔助決策系統提供參考方案。張凡^［10］基于基站建設工程進度管理的實現思路，通過語義統計分析從相關庫表中提取本體的概念及屬性，構建了基站工程進度管理本體，但其本體僅涉及任務活動、工程物資、影響因素等核心概念，缺少根據經驗進行進度調整的現實需求，導致本體具有不完全性。從當前本體論在工程中的研究可知，領域知識本體的構建能夠實現知識的結構化表達，并能結合業務數據優化管理系統、提升管理效率。本文以本體論為理論基礎，其優勢在于通過明確的定義與統一的標準將繁雜的數據進行梳理分類，有效解決數據源之間結構和語義的異構，提高數據質量，實現數據集成與共享，促進數據流動與共享；其可實現數據標準化和可擴展，同時在數據動態變化的環境下，本體也能快速地進行擴充，適應數據需求的變化。

1.2 地鐵工程進度管理標準數據的構建

1.2.1 標準數據類型的分析與確定

數字化建設必須圍繞數據資源的獲取和分析才能落地實現，因此獲取地鐵工程進度管理的數據，開展數據類型和屬性的分析，是構建數據標準的基礎與前提。由于進度管理數據是一堆原始數據，具有離散性和碎片化的特點，而知識具有更強的體系化和結構化的特征，能通過嚴格的形式表達出有價值的信息，因此構建進度管理數據標準首先要確定進度管理的知識結構，從中獲取數據的類型和屬性，將數據結構規范化，從而為進度管理提供有效決策依據。

本體的構建和開發是對領域知識的描述和表達，本文采用本體開發應用方法中最成熟的方法^［11］，即斯坦福大學提出的7步法，構建地鐵工程進度管理領域本體。本體構建流程如圖1所示。

2.2.2 進度標準數據清單的構建

完成進度管理過程中各類數據的分類與匯集后，還需進一步清楚地描述和定義各類數據的完整結構屬性，構建出面向地鐵工程進度管理的標準數據清單，進度管理標準數據清單構建框架圖如圖2所示。

2 地鐵工程進度管理領域本體構建

2.1 現有進度管理領域本體分析

進度管理是基于工期計劃開展的一系列工作，所以進度管理數據以工期計劃過程中涉及的各類數據為主要內容。由前文可知，工程量及資源配置是編制進度計劃的基礎數據，而風險因素及經驗系數可對進度計劃進行修正與調整，這些數據構成了進度管理領域的核心知識概念，成為進度管理數字化的核心數據。

目前，進度管理更加關注工期測算涉及的各種基礎類數據，工期計劃的編制涵蓋了各類基礎類數據。管理人員一般采用甘特圖、網絡計劃技術等手段，在劃分作業活動的基礎上，確定各項作業活動持續時間及作業活動之間邏輯順序，由定額平均法結合工程量及能夠投入的資源量來測定項目的工期，公式如下

式中，Q為工程量；R為擬配備的人力或機械數量；S為產量定額；C為每天安排的工作班數；H為時間定額；P為勞動量（工日）或機械臺班量。

通過式（1）可以看出工期計劃涉及的基礎數據有人員配備、機械配備、材料消耗、定額標準，以及描述管理對象屬性的基本數據類型—作業活動，共5類數據，也是構成現有進度管理領域本體的5類知識概念。

2.2 地鐵工程進度管理領域本體構建

基于基礎進度數據的領域本體雖然涵蓋了進度管理需求的最基本數據類型，但實際項目過程中，上述數據由于不夠全面與精確，存在進度偏差大、效率低等弊端。任雪杰^［12］通過對南京地鐵在建項目進行實地調研和專家訪談，發現地鐵工程施工現場的進度管理存在兩類缺失數據，具體如下：

（1）經驗數據缺失。傳統定額數據僅代表行業內的平均水平，無法與獨特性項目具有高貼合度。而施工現場的實際資源配置往往需要有經驗的管理人員根據項目特點進行系數調整，使資源配備合理，工期測算準確。

（2）風險數據缺失。現場進度管理人員無法考慮與應對施工過程中遇到的各種風險因素帶來的影響，如障礙物導致進度滯后等。為了管控實際風險，應全面考慮各類風險因素，將風險對進度的影響程度納入進度管理的范圍內，從數據層面精準把控風險。

為了科學高效地實現數字化進度管理，既要從理論角度制定進度計劃，又要從風險和實踐角度以歷史經驗對計劃進行修正調整，經驗數據和風險數據應當與基礎進度數據相結合，共同成為地鐵項目進度管理的知識結構。綜上，本文以基礎類數據、經驗類數據和風險類數據作為地鐵工程進度管理的核心數據，并基于此構建出領域本體的基本框架，為挖掘進度數據內在邏輯及價值和構建進度數據標準提供依據。

在完成地鐵工程進度管理領域概念層次的定義后，還需進一步定義屬性關系。本文建立的概念層次包含兩種屬性，一種是對象屬性，用于定義概念與概念之間的關聯關系；另一種是數據屬性，用于描述概念的其他特征。在定義上述概念層次及其屬性約束關系的基礎上，初步構建了地鐵工程進度管理領域本體，地鐵工程進度管理領域本體如圖3所示。

3 地鐵工程進度管理數據標準化

3.1 地鐵工程進度管理標準數據聚類

為保證進度管理標準數據的構建更加貼合工程項目實踐，需要根據進度管理數據的特征完成標準數據清單的構建，通過上節進度管理數據的描述，按照其基本特征，將數據聚類為經驗類、定額類、基礎類和風險類，形成4類標準數據清單，進度管理標準數據清單構建框架圖，如圖4所示。

（1）經驗類標準數據清單。現場管理人員在以往類似項目經驗數據積累所形成的經驗指標前提下，對項目工期及勞動力、材料、機械資源配置進行初步估算。

（2）定額類標準數據清單。國家、地方或行業在考慮社會平均先進水平的前提下頒布的供編制進度計劃參考的標準理論數據，是進度管理的重要基礎數據。

（3）基礎類標準數據清單。反映項目實施過程中的實際進度情況，并描述地鐵工程項目現場的基本資源配置。

（4）風險類標準數據清單。為有效應對風險并及時采取應對措施，形成涵蓋項目全生命周期的風險類進度標準數據清單，將項目所涉及的風險因素進行歸納管理，保證進度的可控性。

3.2 地鐵工程進度管理標準數據清單驗證

為了確保上述地鐵工程進度管理標準數據清單在現場進度管理中的實用性，采用問卷調查的方法對有關管理人員進行數據合理性與完全性驗證。基于上述地鐵工程進度管理領域本體的構建及其數據聚類，以李克特5分量表的形式設計關于核心進度數據合理性及完全性的調查問卷，調查后所得的分數越大，代表數據越合理。本次調查主要以參與地鐵工程建設的建設單位、施工單位為調查對象，主要包括參與南京地鐵、寧波地鐵、蘇州地鐵建設的項目經理、項目總工程師、工程管理部負責人等直接接觸項目進度編制或參與項目進度管理的人員。問卷分發后，管理人員將依據自身實際工作經驗，對問卷中進度數據的合理性進行打分，并提出額外需補充的數據類型。

本次問卷共回收到116份有效反饋，對其進行數據統計與分析，得出以下調查結論：4類標準數據清單結構中的各項進度數據的合理性得分均超過4.3分，屬于非常合理范圍，且無管理人員額外對缺失數據進行補充，驗證了上述地鐵工程進度管理標準數據清單具有實用性。

3.3 地鐵工程進度管理標準數據清單構建

3.3.1 經驗類進度標準數據清單

由于經驗類進度數據需要對擬投入的資源數量進行估算，清單數據結構應包含經由項目經驗積累的工序的估算持續時間、擬投入勞動力、擬投入材料和擬投入機械設備。此外，地鐵工程進度情況的項目名稱、項目特征描述、計量單位等差異也會導致關鍵資源的配置有所不同，以及需要考慮根據具體情況對各關鍵資源進行修正調整，因此進度標準數據清單中需增加相應的數據類型和屬性。綜上，經驗類進度標準數據清單模板見表1。

3.3.2 定額類進度標準數據清單

定額類進度數據包括項目勞動力、材料和機械等關鍵資源的定額配置，所以其標準數據清單按照生產要素的類型可以分為勞動定額清單、材料消耗定額清單和機械臺班定額清單。

（1）勞動定額清單。勞動定額需要在具體工作內容下確定一定條件下的勞動者完成一定工作量所消耗的標準勞動量，因此結合《建設工程工程量清單計價規范》（GB 50500—2013）與地鐵工程項目的特征，設置項目名稱、

工序名稱、項目特征描述、計量單位、工程量，描述和定義所需的工序內容和特征。同時，為了滿足確定勞動定額的需要，設置勞動力數量、時間定額與調整系數。為了監控作業活動的進度狀態，還需設置預計開始時間和預計完成時間，勞動定額清單模板見表2。

（2）材料消耗定額清單。材料消耗定額是生產合格產品所需消耗的一定品種規格的材料的數量標準，包括材料使用量和必要工藝性損耗量。由于不同施工工序對應的消耗定額不同，因此通過設置項目名稱、工序名稱、材料名稱、規格型號和計量單位數據項清楚描述材料消耗定額。為保證更好地反映地鐵工程施工現場材料損耗的情況，還需統計材料消耗量，設置調整系數和預計進場時間數據項，實現動態調整和狀態監控， 材料消耗定額清單模板見表3。

（3）機械臺班定額清單。機械臺班定額確定了施工機械在合理、均衡的施工條件下完成單位工作量所需要的工作時間。施工機械的差異會引起施工效率的不同，因此通過設置項目名稱、工序名稱、機械名稱、規格型號機械數量數據項可以準確描述施工機械設備的具體情況。為滿足實際應用的需求，還需設置時間定額和預計進場時間數據項以掌握機械臺班的使用情況，機械臺班定額清單模板見表4。

3.3.3 基礎類進度標準數據清單

基礎類進度數據需要反映項目實際進度情況下的勞動力、材料、機械設備等資源數據，因此按照資源的類型可以將基礎類進度數據標準分為施工人員清單、工程材料消耗清單和機械設備清單三大類。

（1）施工人員清單。與上述勞動消耗定額清單相似，不同工種人員的施工效率不同，需要借助項目名稱、工序名稱、計量單位和工程量對相應工序進行定義描述，并增加調整系數數據項提高準確性，增加實際開始時間和實際完成時間數據項監控進度狀態，施工人員清單模板見表5。

（3）工程材料消耗清單。為保證進度標準數據清單的標準化與規范化，與上述材料消耗定額清單類似，借助項目名稱、工序名稱、工程材料名稱、規格型號、計量單位和工程材料消耗量對所需工程材料進行準確描述，并加上調整系數和實際進場時間數據項監控工程材料的消耗狀態，工程材料清單模板見表6。

（5）機械設備清單。與上述機械臺班定額清單類似，通過項目名稱、工序名稱、機械名稱、規格型號和計量單位實現對機械設備的準確描述，也保證了清單模板的標準化。此外設置數量、調整系數滿足實際需求，設置機械設備進場時間和使用年限追蹤機械設備的維修保養狀態，機械設備清單模板見表7。

3.3.4 風險類進度標準數據清單

由于不同類型的風險對進度的影響程度也有所差異，要清楚描述進度風險的類型和名稱，并通過工期的形式量化其對項目進度的影響。為了區別計劃與控制階段的風險，以便更好地掌握風險影響程度，將風險類進度標準數據清單分為預計風險清單和實際風險清單，分別見表8和表9。

4 案例分析

為驗證進度管理標準數據清單的實際應用價值，結合南京地鐵1號線北延線某地下車站的施工項目實例，論述地鐵工程進度管理標準數據清單的應用效果。

根據項目的合同工期，南京地鐵某地下車站的開工日期是2017年8月1日，完工日期是2020年4月30日，總工期1004d。本案例將以此工期作為項目的進度總目標，進行標準數據清單編制。

4.1 經驗類數據清單

本案例中，現場管理人員以類似項目的經驗數據為基礎，結合經驗類進度標準數據清單對數據格式的要求，歸納出數據指標，形成南京地鐵1號線北延線某地下車站的部分經驗類進度標準數據清單，見表10。

4.2 定額類數據清單

根據現場施工的實際情況，對某地下車站主體結構施工的勞動力配置進行調整并構建某地下車站的部分勞動定額清單，見表11。

4.3 風險類數據清單

通過分析某地下車站施工所處范圍的拆遷量大、地下管線復雜、施工協調難等影響因素，將可能遇到的風險因素匯總到風險類進度標準數據清單，某地下車站的部分預計風險清單見表12，以便綜合考慮各因素對項目進度的影響程度。

利用斑馬進度計劃軟件對上述數據進行進度計劃編排，結合風險類數據的修正調整，最終實現本案例的進度計劃編排，結果表明項目可以提前4d完成，控制在總工期目標范圍內。

4.4 應用效果

本案例項目在實際進展過程中，受到現場施工協調的影響，底板鋼筋綁扎的實際開始時間滯后，比計劃晚2d，為保證項目其他進度目標的如期開展，在底板鋼筋綁扎施工階段選擇趕工，最終保證了墊層施工進度的如期完成，工程材料和機械設備的進度情況均按照計劃配置完成。上述基于標準數據清單的地鐵工程進度管理實現了數據驅動下的進度編制與控制，保證了進度數據信息的準確性，提高了進度管理效率。

5 結語

在“新基建”與“大數據”推動地鐵項目管理信息化發展的背景下，越來越多企業開始注重信息化平臺的搭建，但也忽視了數據信息的支撐作用。目前，進度管理僅滿足了對項目進度的宏觀把控，未考慮在大規模業務數據積累下提升管理效率，并將經驗應用其中。為滿足地鐵工程進度管理數據信息化的現實需求，本文以本體論為理論基礎，系統開展了地鐵工程進度管理領域本體和標準數據清單的相關研究。在地鐵工程進度管理領域本體構建的基礎上，確定進度數據類型，建立進度管理標準數據清單，充分發揮進度數據的價值，為提高地鐵工程進度管理的標準化水平提供了有效路徑和方法。

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收稿日期：2024-03-11

作者簡介：

李蕾蕾（1999—），女，研究方向：工程合同管理。

任雪杰（1997—），男，研究方向：工程項目管理。

李潔（1970—），女，博士，教授，研究方向：工程風險管理、PPP 項目管理、 工程合同管理、 工程信息化管理。