基于BIM技術(shù)的城市軌道交通施工進(jìn)度管理

鄭利龍,劉伯鹍,彭 偉

(中國電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江杭州 311122)

軌道交通工程的建設(shè)從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)到運(yùn)營，是一個(gè)龐大、復(fù)雜、多行業(yè)、多專業(yè)的系統(tǒng)工程，專業(yè)覆蓋多、關(guān)系復(fù)雜、技術(shù)難度大，建設(shè)規(guī)模大、工期長、參建單位多、施工工藝難等特點(diǎn)給工程項(xiàng)目的進(jìn)度管理帶來了巨大壓力，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致工期拖延甚至阻礙工程交付[1]。

BIM技術(shù)的出現(xiàn)為地鐵工程項(xiàng)目進(jìn)度管理提供了新的思路和手段。本文結(jié)合傳統(tǒng)地鐵工程進(jìn)度管理存在的問題，基于BIM技術(shù)可視化和可存儲(chǔ)性等特點(diǎn)[2-4]，總結(jié)梳理BIM進(jìn)度管理應(yīng)用需求，在原有地鐵建設(shè)管理平臺(tái)上研究開發(fā)進(jìn)度管理模塊，通過BIM模型來發(fā)起和歸結(jié)施工進(jìn)度管理業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)可視化的、高效的地鐵施工進(jìn)度管理，使管理工作實(shí)現(xiàn)信息化、數(shù)字化的提升。

1 BIM技術(shù)簡(jiǎn)介

BIM(Building Information Modeling，即：建筑信息模型)是利用數(shù)字模型對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維的過程。BIM模型包含了工程幾何、物理、功能和性能等信息，項(xiàng)目不同的參與方在項(xiàng)目的各個(gè)階段可以基于同一模型，利用和維護(hù)這些信息進(jìn)行協(xié)同工作，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行各種分析和模擬?；贐IM的設(shè)計(jì)模式被業(yè)界奉為繼手工制圖到計(jì)算機(jī)輔助制圖的“第一次技術(shù)革命”后，顛覆行業(yè)工作模式的“第二次技術(shù)革命”。通過以BIM為基礎(chǔ)，可使工程在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維的全生命周期，實(shí)現(xiàn)信息共享和無損傳遞，提高工程建設(shè)的質(zhì)量和效率，節(jié)約項(xiàng)目成本，提升科學(xué)決策和管理水平[5-6]。

2 基于BIM的進(jìn)度管理技術(shù)路線

研究城市軌道交通項(xiàng)目進(jìn)度管理的現(xiàn)狀，針對(duì)項(xiàng)目實(shí)施中過程中因各方面原因?qū)е率┕ぱ悠谝约斑M(jìn)度管理現(xiàn)存的問題[7]，通過研究分析現(xiàn)有地鐵建設(shè)施工總包模式中現(xiàn)場(chǎng)計(jì)統(tǒng)調(diào)的進(jìn)度管理模式，現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度管理人員普遍使用Project進(jìn)行計(jì)劃和進(jìn)度的日常管理，相對(duì)來說管理手段較為落后，對(duì)施工資料的歸檔不利，對(duì)施工審批流程的管控不規(guī)范，容易造成過程文件和資料的丟失，甚至因?yàn)榱鞒贪芽夭粐?yán)導(dǎo)致施工進(jìn)度滯后等問題[8-10]。

利用BIM三維模型完整、精確、可視化的諸多特點(diǎn)，分析BIM技術(shù)在進(jìn)度管理層面的應(yīng)用場(chǎng)景，研究將BIM三維模型和工程對(duì)象數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)模型與數(shù)據(jù)的統(tǒng)一和全面。開展軌道交通工程進(jìn)度管理系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用研究，主要內(nèi)容包括工程量清單導(dǎo)入、工程量可視化錄入、計(jì)劃可視化報(bào)審、進(jìn)度可視化填報(bào)、形象進(jìn)度展示與仿真模擬以及相關(guān)的應(yīng)用研究分析。

系統(tǒng)分為四個(gè)層級(jí)：數(shù)據(jù)資源層、技術(shù)支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層和用戶層。其中數(shù)據(jù)資源層主要以SQL Server、Oracle等數(shù)據(jù)庫工具分類存儲(chǔ)包括產(chǎn)品基礎(chǔ)庫、項(xiàng)目業(yè)務(wù)庫和BIM數(shù)據(jù)庫。在這基礎(chǔ)上通過前后端一體化以及移動(dòng)端開發(fā)，結(jié)合流程引擎、報(bào)表服務(wù)、多層級(jí)權(quán)限體系以及BIM輕量化平臺(tái)等一系列系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)支撐實(shí)現(xiàn)角色管理、權(quán)限管理、任務(wù)管理和進(jìn)度管理功能，最終服務(wù)于用戶層級(jí)的施工進(jìn)度管理業(yè)務(wù)交互，主要用戶人員包括建設(shè)指揮部工程管理人員、指揮部計(jì)統(tǒng)調(diào)人員、標(biāo)段工程管理人員和工點(diǎn)工程管理人員等，進(jìn)度管理開發(fā)架構(gòu)圖見圖1。

3 項(xiàng)目案例

本項(xiàng)目案例為某城市軌道交通施工總承包管理，該線路連接市區(qū)和新機(jī)場(chǎng)，是國內(nèi)首條設(shè)計(jì)速度140 km/h，采用交流25 kV架空懸掛接觸網(wǎng)供電，快慢車混跑運(yùn)營模式的城市軌道交通快線工程，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高，區(qū)間長大，地質(zhì)條件復(fù)雜、施工建設(shè)難度大。

為更好的管控項(xiàng)目，保障建設(shè)施工進(jìn)度，項(xiàng)目組研究開發(fā)搭建基于BIM的軌道交通建設(shè)管理平臺(tái)，以工程信息的高度集成共享為目標(biāo)，為建設(shè)方、施工、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、第三方咨詢等參建單位提供基于BIM技術(shù)的資源共享、高效協(xié)作的專業(yè)解決方案。進(jìn)度管理系統(tǒng)模塊包括工程量清單導(dǎo)入、工程量可視化錄入、計(jì)劃可視化報(bào)審、進(jìn)度可視化填報(bào)、形象進(jìn)度展示與仿真模擬以及相關(guān)的應(yīng)用研究分析。通過固化計(jì)劃產(chǎn)值報(bào)表形成工程量清單表，導(dǎo)入系統(tǒng)中進(jìn)行清單條目之間的計(jì)算規(guī)則預(yù)設(shè)，使具有邏輯相關(guān)性的清單條目實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)。上傳車站或風(fēng)井模型，根據(jù)清單工程量情況，在BIM模型上可視化錄入各個(gè)構(gòu)件的工程量實(shí)現(xiàn)模型工程量的關(guān)聯(lián)。在原有的列表計(jì)劃報(bào)審和進(jìn)度填報(bào)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)基于BIM模型的可視化計(jì)劃報(bào)審和進(jìn)度填報(bào)。最后根據(jù)過程管理數(shù)據(jù)，可一鍵輸出計(jì)劃產(chǎn)值報(bào)表和進(jìn)度日?qǐng)?bào)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程見圖2。

圖1 進(jìn)度管理開發(fā)架構(gòu)

圖2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程

3.1 工程量清單導(dǎo)入

研究用于工程量清單的編制，最終服務(wù)于報(bào)表輸出。該功能包括清單導(dǎo)入、計(jì)算規(guī)則預(yù)設(shè)、Project清單編輯修改等子功能(表1)。

3.2 工程量可視化錄入

基于BIM輕量化平臺(tái)開發(fā)工程量可視化錄入功能，快速便捷實(shí)現(xiàn)構(gòu)件工程量的對(duì)接(圖3)。

圖3 工程量可視化錄入

3.3 計(jì)劃可視化報(bào)審/進(jìn)度可視化填報(bào)

解決現(xiàn)今行業(yè)內(nèi)進(jìn)度數(shù)據(jù)與三維模型難關(guān)聯(lián)的共同痛點(diǎn)問題，利用模型報(bào)審過程將模型的細(xì)分構(gòu)件跟進(jìn)度計(jì)劃任務(wù)單元進(jìn)行關(guān)聯(lián)?；陉P(guān)聯(lián)后的模型對(duì)施工過程中關(guān)于進(jìn)度計(jì)劃的流程進(jìn)行發(fā)起申報(bào)，包括計(jì)劃進(jìn)度報(bào)審和實(shí)際進(jìn)度報(bào)審，解決線下流程行進(jìn)過程中周期時(shí)間較長，審批時(shí)間不確定問題，利用碎片化時(shí)間辦公方式解決流程審批過程，即通過平臺(tái)發(fā)起審批流程后推送到相關(guān)審批人進(jìn)行停下，審批人可利用自己碎片時(shí)間進(jìn)行審批操作(圖4)。

表1 工程量清單導(dǎo)入

圖4 計(jì)劃可視化報(bào)審/進(jìn)度可視化填報(bào)

3.4 報(bào)表一鍵輸出

研究了基于模型的工程量與產(chǎn)值的統(tǒng)計(jì)方法，將形象進(jìn)度用工程量產(chǎn)值的完成情況來表示，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃產(chǎn)值報(bào)表和進(jìn)度日?qǐng)?bào)的一鍵輸出(表2)。

3.5 進(jìn)度展示與仿真模擬

針對(duì)傳統(tǒng)進(jìn)度管理不直觀和施工過程不能實(shí)時(shí)形象展示的問題，研究基于BIM模型的實(shí)時(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)形象進(jìn)度表達(dá)方式，開發(fā)可視化的形象進(jìn)度管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)形象進(jìn)度的實(shí)施查詢與追溯，包含進(jìn)度模型展示、進(jìn)度對(duì)比仿真模擬。

對(duì)進(jìn)度維護(hù)中實(shí)際進(jìn)度和計(jì)劃進(jìn)度所對(duì)比得到的結(jié)果進(jìn)行分析，分析實(shí)際進(jìn)度跟進(jìn)度計(jì)劃的偏差、對(duì)工程工期的影響以及偏差時(shí)的因素等(圖5)。

4 結(jié)束語

本研究結(jié)合項(xiàng)目施工進(jìn)度管理，實(shí)現(xiàn)了二維施工圖、工作文檔、工程資料與BIM模型構(gòu)件的關(guān)聯(lián)，高度貼合我國工程建設(shè)項(xiàng)目的組織架構(gòu)和管理機(jī)制。平臺(tái)已實(shí)現(xiàn)了Web端和移動(dòng)端(IPad、手機(jī))跨平臺(tái)信息共享同步應(yīng)用，以工程建設(shè)期的管理流程為主線，以BIM模型為信息載體，實(shí)現(xiàn)了可視化的進(jìn)度管理。

本研究打通了項(xiàng)目參建各方的溝通壁壘，解決“BIM難”、“BIM貴”、“BIM與管理兩張皮”的問題，實(shí)現(xiàn)工程信息統(tǒng)一儲(chǔ)存、高效同步共享，打造“一站式”工程信息管理門戶，以基于BIM的可視化進(jìn)度管理出發(fā)，為工程建設(shè)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)全生命周期管理奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

表2 工程量清單導(dǎo)入