基于BIM技術工程施工進度集成管理

1、基于bim技術工程施工進度集成管理【摘要】國內(nèi)外有關bim技術在施工進度管理中的 研究較少，缺乏綜合應用bim技術來進行工程項目施工進度 管理的系統(tǒng)研究，無法充分發(fā)揮bim技術在進度管理方面的 價值。首先，研究了進度管理的技術方法和進度管理中出現(xiàn) 的問題，分析了 bim的內(nèi)涵以及bim與集成思想的結合。然 后，用bim軟件進行三維建模和4d施工過程模擬，分析了 bim在進度管理中的多專業(yè)協(xié)同和目標集成管理應用。最后 總結了 bim應用對進度管理的影響，：bim應用成功案例的關 鍵因素之一是有一個成熟的bim團隊提供技術支持，還分析 了 bim應用當前存在的障礙和建議。關鍵詞：進度管理，bim應

2、用，集成管理abstract】the study on bim is quite rarely in the field of construetion schedule management both domestic and overseas, and there is a lack of systematically research on using bim to carry out project construction schedule management, which is unable to make full use of bim in terms of schedule

3、 management. firstly, the paper studies the theories of schedule management and summarizes the present problem in schedule management and the paper also analyzes the connotation of bim. then, the paper tries to simulate the progress of construetion with bim software, and analyzes the applications of

4、 bim in schedule management which are multidisciplinary collaboration and objective integrated management. finally, the paper summarizes the influence in the application of bim and finds that one key factor of the success of bim application is to build a mature bim teams, it also analyzes the existi

5、ng obstacles of bim application and the suggestionskeywords： schedule management, bim application,integrated management中圖分類號：te42文獻標識碼：a文章編號：1引言隨著bim技術的快速發(fā)展和不斷完善，bim技術已經(jīng)逐 漸被中國的工程界人士認識與應用，但國內(nèi)外有關bim技術 在施工進度管理中的研究較少，而且研究的范圍比較窄，缺 乏綜合應用bim技術來進行工程項目施工進度管理的系統(tǒng)研 究。而且在實踐應用方面，整個建筑行業(yè)對bim技術在施工 進度管理中的應用認識不夠，沒有整體思

6、路。國內(nèi)在工程施 工階段，只有少數(shù)的項目應用了 bim技術，而且其應用存在 較大的局限性，僅局部應用了 bim技術中的可視化等功能， 導致bim模型的應用與施工進度管理相分離，沒有實現(xiàn)基于 bim技術的施工進度計劃與控制，無法充分發(fā)揮bim技術的 潛在價值。因而，隨著bim技術在工程項目施工進度管理中的引入, 有助于bim技術的具體實踐，并發(fā)揮其效益，有助于拓寬施 工進度管理的思路，改善施工管理過程中信息的共享和傳遞 方式，提高工程項目施工進度管理水平和建筑業(yè)生產(chǎn)效率。2研究現(xiàn)狀目前bim技術的應用較多地還停留在概念層面。eim技 術的價值仍然未能讓建筑行業(yè)從業(yè)者半信半疑。對于:bim的 價值

7、研究還在繼續(xù)，kristen于2012年通過對三個不同的案 例中對bim技術的應用價值進行了量化分析，發(fā)現(xiàn)bim技術 具有很大的潛力，而且還對bim的應用模式進行了一定程度 的分析，發(fā)現(xiàn)項目的規(guī)模大小、成熟的bim團隊和項目建設 各方之間的溝通交流及其他組織外部因素是bim技術能夠成 功的基礎。bim技術在發(fā)展過程中較多地應用在設計領域，在施工 領域更多地應用在成本和質(zhì)量上，而且沒有一套成熟的應 用理念，bim技術在施工中的應用模式大多在研究之中。2011年，耿躍龍從bim技術的實施策略、bim團隊的選 擇以及引進bim技術所帶來的風險分析等角度論述bim技術 如何在具體工程中實施，業(yè)主方如何

8、規(guī)避風險，并獲得bim 技術的真正價值。他認為bim技術在具體工程上的實施需要 由業(yè)主方來主導，選擇有實力和研發(fā)能力的bim技術實施主 體，并根據(jù)工程進展和實際需要，建立適當?shù)膶徟鞒毯蜏?通渠道，關注過程控制，在bim技術的實施過程中發(fā)掘出 bim的價值和潛力，拓展bim技術的應用領域，才能夠使 bim技術發(fā)揮最大的價值，體現(xiàn)出bim技術的優(yōu)勢。2012年，劉獻偉、高洪剛和王續(xù)勝介紹了 bim技術目前 在國內(nèi)施工領域的應用現(xiàn)狀，分析了在國內(nèi)施工領域?qū)嵤?bim的潛在價值和對施工企業(yè)及項目的意義，以及目前bim 應用存在的障礙，提出施工企業(yè)開展bim工作的方式和方法, 并對bim技術在施工領域

9、近期和遠期的應用效能進行預測。 他們認為盡管bim在國內(nèi)施工領域的應用目前尚處于初級階 段，但是建筑信息化是提高建筑企業(yè)經(jīng)營管理水平和核心競 爭力，是推動建筑業(yè)快速健康發(fā)展的關鍵所在，是建筑業(yè)能 夠?qū)崿F(xiàn)跨越式發(fā)展的重要途徑，也是提高建筑品質(zhì)、實現(xiàn)綠 色建筑的工具和主要手段，應該從行業(yè)的角度和施工企業(yè)的 自身角度出發(fā)，有規(guī)劃、有步驟地應用和發(fā)展bim技術，不 斷地提升管理和技術實力。國內(nèi)關于bim技術在施工進度管理方面的應用的研究較 少。2010年王青薇分析了國內(nèi)工程項目的施工進度控制集成 模型的研究現(xiàn)狀，并探討了 bim技術在進度計劃的編制和進 度計劃的控制方面的應用價值。何清華在2011年針

10、對傳統(tǒng) 的進度管理系統(tǒng)的不足，嘗試并建立了一種基于bim的進度 管理系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)進行了梳理。3進度管理中bim技術的引入3.1進度管理的技術方法早期的進度計劃大多采用甘特圖的形式，這種方法直觀 簡潔，適合于簡單的子項目。但隨著科學技術的不斷進步， 工程項目的規(guī)模也日益擴大，為了適應現(xiàn)代化生產(chǎn)的組織管 理和科學研究的需要，進度計劃得到了迅猛的發(fā)展。目前常 用的進度計劃技術工具包括甘特圖、關鍵路徑法（cpm）、計 劃評審技術（pert）。其發(fā)展歷程大概經(jīng)歷了甘特圖、網(wǎng)絡 計劃技術、關鍵連發(fā)三個階段。其中，廣義的網(wǎng)絡計劃技術是施工進度管理的核心技 術。在施工進度計劃管理中應用網(wǎng)絡計劃技術主要把握

11、以下 幾點： 要將整個工程項目分解成若干個活動，確定各 項互動所需的人力、物力及時間，并確定活動的先后邏輯關 系，列出邏輯關系表。 按照要求選擇合適的網(wǎng)絡圖模型，編制施工進度計 劃，確定各項工作的時間參數(shù)（包括最早時間、最晚時間和 工作時差）、關鍵工作和關鍵線路，并確定資源的消耗和投 資分布。 運用系統(tǒng)分析方法和優(yōu)化原理，對進度計劃的時間、 費用和資源進行優(yōu)化協(xié)調(diào)，選擇最優(yōu)方案。 在網(wǎng)絡計劃的執(zhí)行過程中，要定期檢查和分析，出現(xiàn) 偏差時要及時調(diào)整。3.2進度管理的現(xiàn)狀雖然進度管理的技術水平隨著科學技術的發(fā)展，尤其是 計算機技術和信息技術的發(fā)展，得到不斷的提高。但是我國 目前的進度管理仍顯得有些粗

12、放，雖然進度管理的技術方法 得到廣泛的應用，但是工期延誤的現(xiàn)象仍然時常發(fā)生，對整 個工程項目的經(jīng)濟社會效益產(chǎn)生不利的影響。通過對影響工 程進度的因素的認識和分析，目前工程進度管理主要存在的 問題表現(xiàn)為：第一，影響工程進度的因素太多，管理難以全面。甚至 有些影響因素，如自然因素等是無法避免的。第二，進度計 劃過于剛性，缺乏靈活性。目前的進度計劃經(jīng)制定批準后， 直接用于進度控制，但由于現(xiàn)場設計變更及環(huán)境變化等現(xiàn)象 時有發(fā)生，計劃過于剛性，使得進度的調(diào)整優(yōu)化變得更加復 雜，工作量大，常會導致實際的進度于計劃脫離，使計劃控 制的作用失效。第三，項目的參與單位多，導致組織協(xié)調(diào)困 難。由于工程項目自身的特

13、點須由多個參與單位共同完成， 所以各個參與單位不僅要完成自身團隊的工作和管理，還要 做好與其他的參與單位的協(xié)調(diào)。第四，工程進度還受到工程 質(zhì)量和費用的影響，三者之間在實際的建造過程中難以平 衡。3. 3 bim的內(nèi)涵建筑信息模型(building information modeling)是 以建筑工程建設項目的相關信息數(shù)據(jù)作為構建模型的基礎， 通過數(shù)字信息仿真來模擬建筑所具有的各項真實信息。bim技術是應用于工程設計建造管理的數(shù)據(jù)化工具，通 過建立參數(shù)化模型來整合各種建設項目的相關信息，項目策 劃與決策、計劃與設計、施工和竣工驗收的全生命周期過程 中進行信息的傳遞和共享，使管理人員和工程技術

14、人員能對 各種建筑信息做出正確的理解和高效的應對，為設計團隊以 及包括建設單位在內(nèi)的各方項目建設主體提供一個協(xié)同工 作的基礎和平臺，在節(jié)約成本、縮短工期和提高生產(chǎn)效率等 方面發(fā)揮重要作用。3.4 bim與集成思想信息集成是集成管理的一種理論。所謂信息集成就是根 據(jù)建設工程項目與工程管理活動的特點，采用各種現(xiàn)代化計 算機技術和信息技術，對建設過程中出現(xiàn)的各種類型的數(shù)據(jù) 進行集成管理，為項目各參與方提供統(tǒng)一和透明的信息平 臺，實現(xiàn)信息的交流和共享，并對眾多的工程信息進行有效 的整合和控制，使得項目的各個參與方之間能夠更好地協(xié) 調(diào)，并能實現(xiàn)整體優(yōu)化，以達到建設工程項目整體最優(yōu)的目 的。建設工程項目管

15、理的信息集成是解決建設過程中信息 問題的根本途徑，而運用計算機技術和信息技術，尤其是bim 技術的應用，是實現(xiàn)工程項目管理信息集成的重要手段，而 基于bim技術的信息平臺是工程信息集成管理的主要途徑。4進度管理中bim技術的應用思路通過前文bim技術理論的分析，利用revit平臺和 project進度管理軟件，構建出基于bim技術的施工進度集 成管理系統(tǒng)的流程（圖1）。4. 1 4d施工模擬基于bim的進度管理中，與傳統(tǒng)的進度管理方法差別最 大的是navisworks的4d施工模擬技術。與傳統(tǒng)的進度管理 方法相比，4d施工模擬最大的一個特點就是直觀性。通過 4d模擬，可以直觀地看到整個建筑項目

16、的建造過程，由此能 夠更好地分析進度計劃的優(yōu)劣，并選擇最優(yōu)的進度計劃。如圖2為某項目的施工模擬的工程。圖中1為3d可視 化過程，通過該過程可以直接地觀察到項目的施工過程；2 表示某一項任務完成量的百分比，通過該值可以看出任務完 成的情況，并在可視化過程中表示出來。對比圖3可以發(fā)現(xiàn),navisworks中任務完成量的直觀、具體，并且能直接在施工 模擬過程中顯示；3為項目的計劃進度與實際進度，由于現(xiàn) 實與計劃之間的偏差，可以通過navisworks中的任務表將 項目的實際進度和計劃進度在同一個施工過程中表示出來， 并通過模擬設置（圖4所示）在施工模擬中表示出來，有利 于進度控制活動的進行。圖1基于

17、bim技術的施工進度集成管理系統(tǒng)流程圖圖2施工模擬圖3傳統(tǒng)的進度完成量圖4模擬設置4. 2施工難點分析運用bim的4d技術功能還能對工程的重點、難點以及 關鍵接點的具體施工過程進行模擬，通過三維可視化模型向 施工班組進行技術交底，能使交底人員的思路更清晰，同時 更易于操作人員理解和運用。如圖5為對衛(wèi)生間防滲漏施工 過程模擬。圖5某工程衛(wèi)生間防滲漏施工模擬施工過程順序為(1) (2) (3) (4) (5) (6)o其中(1) 為衛(wèi)生間樓板澆注時運用錐形磨具預留錐形孔洞；(2)為地 面整體現(xiàn)澆混凝土待預留孔洞封堵時，先澆注第一層50mm 厚密實細石混凝土； (3)第一道防水施工；(4)澆注第二道

18、 膨脹細石混凝土，并留凹形槽；(5)第二道防水施工；(6) 涂防水材料形成第三道防水。4. 3構配件預制如圖6所示，在bim建模過程中，構件的模型尺寸、材 質(zhì)等十分明確。以鋼筋的加工為例，現(xiàn)場的鋼筋加工效率較 低，而且經(jīng)常占用緊張的施工現(xiàn)場用地。如果能實現(xiàn)鋼筋的 數(shù)字化加工，打通bim與鋼筋加工廠之間的數(shù)據(jù)信息壁壘就 能夠較快地獲取所需的鋼筋構件，提高鋼筋作業(yè)的工作效 率。這種應用模式同樣也適用于水暖電設備、鋼結構和幕墻 等專業(yè)。圖6門的屬性5 bim技術在施工進度管理中的應用總結通過前文bim在進度管理中的技術實現(xiàn)和應用思路，并 結合國內(nèi)外eim應用案例的研究，可以得出bim技術應用對 進度

19、管理的影響，同時可總結出成熟的bim團隊是bim應用 成功的關鍵因素；發(fā)現(xiàn)bim技術引入的障礙，為bim在中國 的應用研究做出一定的探索。5. 1 bim技術應用對進度管理的影響(1) 進度規(guī)劃的bim應用bim技術模型的應用給進度規(guī)劃減輕了負擔。進度規(guī)劃 的一個重要依據(jù)就是工程量，一般該工作是由手工完成的， 繁雜且不精確，但在bim技術應用后，這一項工作變得簡單 易行。利用bim平臺將數(shù)據(jù)整理統(tǒng)計后，可以精確核算出各 個施工階段所需的材料用量，再結合定額規(guī)范及企業(yè)的實際 施工水平就可簡單計算出各施工階段所需要的人、料、機的 用量，通過與各參與方的充分溝通交流即可建立進度計劃和 4d施工模擬。

20、(2) 進度控制的bim應用如表1所示，bim技術的應用使得進度控制有依可循、 有據(jù)可控。表1傳統(tǒng)方式與bim方式進度控制比較(3) 進度協(xié)調(diào)的bim應用在工程項目施工過程中，由于業(yè)主、設計和施工等方面 原因造成的變更時有發(fā)生，工程變更結果是費用增加、工期 延誤，此時就必須對進度做出適當?shù)恼{(diào)整?；?bim技術的 設計施工一體化多專業(yè)協(xié)同，在協(xié)同工作中將各個專業(yè)的設 計成果與進度計劃關聯(lián)進行4d施工工程模擬，可以提前預 防設計變更的出現(xiàn)，而且通過具體的模擬過程能提前發(fā)現(xiàn)設 計方案在施工中可能出現(xiàn)的問題，并針對可能出現(xiàn)的問題進 行重新設計修改，盡量避免施工過程中出現(xiàn)窩工、返工的情 況。5.2 b

21、im成功需要團隊通過國內(nèi)外bim的應用實踐和研究，可以發(fā)現(xiàn)在bim技 術應用時，成熟的bim團隊是成功的基本保障，才能更好地 為企業(yè)帶來效益，在企業(yè)內(nèi)部要將bim逐漸融入到原有的施 工流程，使bim技術真正做到為企業(yè)服務。：bim團隊主要是 由bim總監(jiān)、bim項目負責人和bim工程師構成的。(1) bim總監(jiān)bim總監(jiān)的工作是全面負責公司級別的bim技術應用的 總體發(fā)展戰(zhàn)略，其中包括組建團隊、人員培訓和確定技術路 線等，還要研究應用bim技術對企業(yè)的質(zhì)量效益和經(jīng)濟效益 的作用、制定出符合企業(yè)自身利益的bim實施計劃及操作流 程等，并且要監(jiān)督及檢查各項目模型的質(zhì)量、bim的應用情 況，做好模型

22、的維護工作，協(xié)助解決實際項目中bim應用遇 到的問題。(2) bim項目負責人bim的項目負責人的工作是全面負責bim技術在單個項 目上應用過程中的技術與人員管理和bim技術應用實施計劃 的編制和執(zhí)行。而且要負責按時、保質(zhì)、保量地交付模型， 滿足企業(yè)投標或施工需求，負責bim模型的技術交底、模型 的維護工作以及利用模型對單個項目的整體質(zhì)量、安全、成 本、效率等關鍵性指標進行分析、模擬和優(yōu)化，提升項目的 效益。同時還要做好各部門間的協(xié)調(diào)工作等。項目具體實施 中bim技術對項目價值的實現(xiàn)很大程度上都是通過bim項目 負責人的協(xié)調(diào)工作來實現(xiàn)的。bim的項目負責人重點做好三 方面的協(xié)調(diào)： 技術協(xié)調(diào)，主

23、要是提高bim模型的質(zhì)量，盡量減少因 為模型錯誤帶來的協(xié)調(diào)問題。 管理協(xié)調(diào)，通過建立一套以bim總監(jiān)為主的統(tǒng)一領導, 并由bim項目負責人統(tǒng)一指揮的管理流程，能很好地解決bim 團隊和各職能部門之間的協(xié)調(diào)工作，以減少在bim模型使用 過程中出現(xiàn)的各專業(yè)之間配合以及數(shù)據(jù)流動問題。 組織協(xié)調(diào)，建立專門的協(xié)調(diào)會議制度，bim技術運用 過程中，bim的項目負責人應定期地組織bim團隊以及各職 能部門舉行協(xié)調(diào)會議，以解決模型使用中出現(xiàn)的協(xié)調(diào)問題。 要強調(diào)的是，不論是在投標階段、建造階段還是在物業(yè)運維 階段，所有制定的制度都決不能是一個形式，而應該是實實 在在的，或者說所有的bim管理以及使用人員，都應對

24、自己 的工作、簽名承擔相應責任。(3) bim工程師bim工程師是bim技術團隊的核心成員，主要負責公司 所有工程項目的建模、機電管線和報價的綜合平衡、審計以 及模型動態(tài)維護等工作，要想成為合格的bim技術人員，bim 項目工程師必須具備以下素質(zhì)： "一專多能”。由于工程項目包含的分部分項工程繁 多，如主體結構、給排水及采暖、電氣、裝飾裝修、通風與 空調(diào)等。同時，涉及的知識面廣，bim項目工程師只有具備 “一專多能”的知識結構，方能生產(chǎn)出正確的bim模型。 有較強的學習能力。bim屬于新技術，其應用軟件也 在不斷增加，這就要求bim項目的工程師必須不斷地提升自 我，不斷地學習先進知識

25、，才能滿足崗位工作的需要。 有高效的溝通能力。bim技術是一個多種專業(yè)知識綜 合在一起，經(jīng)過縝密策劃進而實踐的過程，其實踐過程中涉 及項目參與各方、各專業(yè)、各級執(zhí)行人員的多方面關系，bim 工程師需要具備高效的溝通能力才可能去協(xié)調(diào)各方關系。(4) bim崗位運用人員bim崗位運用人員從嚴格意義上講并不屬于bim團隊的 成員，而是傳統(tǒng)的職能部門利用bim模型中的數(shù)據(jù)、信息來 完成自身崗位工作。bim的崗位運用人員主要是指項目的技 術負責人、施工員、質(zhì)量員、核算員、資料員、材料員等項 目核心管理人員。他們需要參加項目模型交底工作，還需學 會如何正確熟練使用模型，借助bim來模型完成崗位工作， 并能

26、及時向bimt程師反饋在模型使用過程中出現(xiàn)的問題， 以便對bim模型進行動態(tài)的管理。5.3 bim應用的障礙及建議目前，在bim技術應用的過程中仍然存在著許多缺陷和 障礙。第一，目前bim技術在應用時缺乏軟件或系統(tǒng)間實現(xiàn)數(shù) 據(jù)互用的標準，而且bim軟件主要依靠國外的研究，從國外 引入的軟件的技術規(guī)范、標準與國內(nèi)的實際情況不相符。并 且在實際工程項目中bim進度管理實施計劃和工作流程不夠 規(guī)范，標準化、規(guī)范化的指導性文件缺失。針對這種情況， 首先要發(fā)揮行業(yè)協(xié)會的作用，牽頭制定并完善bim信息編碼 標準、數(shù)據(jù)交換標準、電子文檔交付標準、電子工程圖檔標 準等，還要鼓勵企業(yè)標準體系和bim標準的制定，可以上升 到行業(yè)標準。同時企業(yè)還應根據(jù)現(xiàn)實環(huán)境和具體的項目針對 bim技術應用對自身工作程序、管理模式、環(huán)境配置、資源 搭建以及最終交付的成果進行規(guī)范化和標準化。第二，不僅bim軟件自身技術不夠成熟，其運行和功能 尚未達到平衡，而且能夠與進度管理軟件進行交互的bim系 統(tǒng)尚未開發(fā)。同時，由于bim技術在中國才剛剛發(fā)展，目前 bim技術人才相當匱乏，bim的培訓和咨詢力度都不夠。針 對正在現(xiàn)象，必須研究給予bim技術的4d項目管理信息系 統(tǒng)在大型復雜工程施工過