綠色建筑中的BIM工程進度管理的應(yīng)用

王宏軍 張震

摘 ? 要：根據(jù)建設(shè)項目進度控制的功能需求，提出基于BIM的進度控制平臺構(gòu)架以及實施流程。通過數(shù)據(jù)接口模塊連接三維數(shù)據(jù)模型與四維進度信息，以實現(xiàn)進度計劃的編制、動態(tài)檢查優(yōu)化、三維可視化以及進度報表的生成。該進度控制平臺應(yīng)用于施工項目中，其實用性及有效性得到驗證。

關(guān)鍵詞：BIM;進度管理;5D項目管理;綠色建筑

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展與霧霾狀況的不斷升級，建筑業(yè)的高能耗與低效率備受社會關(guān)注。綠色建筑就是為了貫徹執(zhí)行節(jié)約資源和保護環(huán)境的國家技術(shù)經(jīng)濟政策，推進可持續(xù)發(fā)展[1]?！叭亍⑷?、一協(xié)調(diào)”很通俗地概括了我國建筑業(yè)的項目管理精髓。工程建設(shè)進度控制是指在工程項目各建設(shè)階段編制進度計劃，將該計劃付諸實施，在實施的過程中經(jīng)常檢查實際進度是否按照計劃要求進行，如有偏差則分析產(chǎn)生偏差的原因，采取補救措施、修改原計劃，直至工程竣工，交付使用。三控就是指進度、質(zhì)量與投資控制，它們是工程項目建設(shè)的三大目標。他們之間存在依賴與制約的關(guān)系，如何正確處理進度、質(zhì)量和投資之間的關(guān)系是目前建筑業(yè)的一個難題。建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）提供了一個良好的建設(shè)項目進度控制信息交互平臺[2]。

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

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

1 ? ?BIM在工程施工中的應(yīng)用

BIM主要通過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;二是建筑施工過程中需要的資料，如人工、材料、設(shè)備、施工過程[4]。

2 ? ?BIM在工程項目進度管理中的應(yīng)用

四維建筑信息模型所構(gòu)建的BIM信息平臺是進度管理BIM技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，通過在三維建筑模型上加入時間維度，BIM超越傳統(tǒng)CAD技術(shù)建立四維模型。該模型按照工程項目的施工計劃模擬完整的施工過程，在虛擬的環(huán)境下檢查施工過程中可能存在的問題，同時可針對問題對模型和計劃進行調(diào)整、修改，不斷優(yōu)化施工計劃過程，讓工程項目能按照進度計劃準時竣工[5]。

2.1 ?BIM在進度計劃中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在進度管理中的應(yīng)用主要通過四維虛擬施工實現(xiàn)，通過三維模型設(shè)計軟件建立工程項目各專業(yè)的模型，根據(jù)項目的人力、物力需求和工期要求編制工程項目的進度計劃，并應(yīng)用進度管理優(yōu)化方法優(yōu)化工期，得到項目優(yōu)化工期和優(yōu)化進度計劃[6]。

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

2.2 ?進度管理的實施

建筑施工階段是進度管理的主要階段，施工管理部門通過進度計劃對各個階段的人工機械材料和施工工藝、工期進行管理。BIM技術(shù)的應(yīng)用讓進度管理變得簡單，在施工過程中，管理人員將交流整合后建立的四維模型和施工進度計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度為依據(jù)進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)的詳細工作內(nèi)容和工作時間;合理安排材料設(shè)備的供貨和施工的時間，防止返工等人為因素導(dǎo)致的進度拖延情況發(fā)生。

由于建筑工程工期較長，材料價格的漲跌、手工工藝的改進、機械設(shè)備的更換，工程進度計劃也會隨之改變，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[7]。橫道圖、網(wǎng)絡(luò)計劃圖等傳統(tǒng)工具由于自身的獨立性和不透明性，不能發(fā)現(xiàn)施工過程中的不利因素，在施工進度變更時無法立即更新到進度計劃中，可能會導(dǎo)致工程項目管理者與業(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)附加的時間參數(shù)模擬實際的施工建造過程，通過虛擬施工可以檢查進度計劃的時間參數(shù)是否合理，即各工作的持續(xù)時間是否合理、工作之間的邏輯關(guān)系是否準確等，從而對項目的進度計劃進行檢查和優(yōu)化。

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

第三，利用四維模型的可視性，項目管理者可以在更改進度計劃后迅速讓施工人員理解新計劃的要求。在施工過程中，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)化過的四維虛擬施工動畫展示給施工人員，可以讓他們直觀地了解項目的具體情況，迅速了解工程的詳細內(nèi)容，幫助施工人員更深入地理解變更后的設(shè)計要求和施工方案要求，減少因信息傳達錯誤而給施工過程帶來的問題，保證項目決策準確直接地落實到現(xiàn)場施工中[9]。

3 ? ?工程實例分析

BIM技術(shù)在我國已經(jīng)開始推行，由政府主導(dǎo)的標準指定工作也已開始。在實際工程應(yīng)用領(lǐng)域，有部分施工企業(yè)開始采用BIM技術(shù)對工程進行管理，卓有成效。

在揚州某職場辦公樓的設(shè)計施工中運用了BIM技術(shù)（見圖1），以此作為案例分析其在進度管理中的優(yōu)勢。

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，要求達到三星綠色工程，所以，在工程的整個建設(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械材料，安排入場時間和順序，減少了短時間內(nèi)場內(nèi)大量物資的堆積。

基礎(chǔ)工程工期為84天，利用BIM軟件的工程量計算出每天的工程量信息，施工管理者可以安排每天挖運土所需的機械和人工，在需要支護構(gòu)建時提前數(shù)天進場;在后期基礎(chǔ)澆筑時，可模擬每天的工程進度，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，減少浪費又能及時完成工程進度。

主體工程工期88天，現(xiàn)場施工管理者通過BIM軟件進行四維模擬施工，完善進度計劃。在主體結(jié)構(gòu)施工中，施工工藝模擬向工人詳細展示了異形柱、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度的問題。在屋頂鋼結(jié)構(gòu)玻璃屋面的安裝過程中，施工管理人員通過四維模擬對屋面結(jié)構(gòu)的安裝過程進行了反復(fù)驗證和修改，杜絕了技術(shù)方面導(dǎo)致的工程進度問題，在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建入場后能迅速進行安裝作業(yè)。

機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，BIM模型除了檢查管道與結(jié)構(gòu)的碰撞問題外，還能運用BIM導(dǎo)出深處管道結(jié)構(gòu)構(gòu)建的詳細數(shù)據(jù)，減少了施工員現(xiàn)場測繪的工作量，并且將構(gòu)件進行預(yù)制后，分批運輸?shù)浆F(xiàn)場進行安裝，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)場加工場地狹小、垂直運輸困難、加工質(zhì)量難以控制等問題，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場銜接。在進行綠化和景觀布置時，BIM的四維模擬可以進行效果圖展示，提前觀察施工結(jié)果，便于隨時調(diào)整細部形狀。

4 ? ?結(jié)語

隨著科技的進步、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、施工和管理的內(nèi)容，使得工程施工簡單化，減少資源浪費，便捷了施工管理者的工作。如今的BIM技術(shù)仍有待完善，但它必將成為未來一段時間內(nèi)建筑施工領(lǐng)域的主流。

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