Crusell大橋——BIM在施工階段的應(yīng)用（下

1、Cru sell大橋BIM在施工階段的應(yīng)用（下）在施工階段使用BIM本節(jié)將會(huì)說(shuō)明及討論各種在施工階段使用BIM做管理和組織的方法，兩者都是直接作為精益施工方法的信息資源和支持技術(shù)。Crusell大橋不是一個(gè)很龐大的項(xiàng)目，但它的設(shè)計(jì)很有趣，可以讓BIM在一些工程目的上有所發(fā)揮。平心而論，模型在施工各層面的鞭策上是無(wú)所不在的。所有的橋梁結(jié)構(gòu)都有建模，就連每一根鋼筋和所有的臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)和混凝土模板都有建模。Skanska在工地現(xiàn)場(chǎng)的辦公室內(nèi)于服務(wù)器上維護(hù)模型，并委托土木工程師擔(dān)任承包商信息人員的工作，要負(fù)責(zé)提供信息給所有的項(xiàng)目參與者和維護(hù)并更新承包商的模型。為什么Skanska不在現(xiàn)場(chǎng)作模型的維護(hù)？

2、因?yàn)樵诠こ涕_始之際，設(shè)計(jì)尚未完成，所以項(xiàng)目不能作全盤的規(guī)劃。工地團(tuán)隊(duì)一開始有所遲疑，并不了解模型對(duì)他們有什么好處，或者他們?cè)撊绾问褂媚Ｐ?。但每個(gè)物件都已建模，且承包商的模型有不斷地和設(shè)計(jì)師的模型的發(fā)展同步。承包商的模型對(duì)于工地團(tuán)隊(duì)而言變成所有信息的首要資源：用于尺寸、將如何建造不同零件做視覺(jué)化、程序、材料交付報(bào)告等。信息人員一直忙于提供所有模型需要的信息。雖然橋梁最終制成的初始模型是由設(shè)計(jì)師所編輯，Skanska也會(huì)添加和編輯該模型以反映施工過(guò)程。模型在任務(wù)、工作順序和瀏覽工作上被大量使用。所有的臨時(shí)結(jié)構(gòu)支撐塔、臨時(shí)樁、模板和設(shè)備都有建模。木工會(huì)在準(zhǔn)備混凝土模板之前看下模型來(lái)了解復(fù)雜的幾何形狀

3、，如有雙曲線條的多邊形。有趣的是，因?yàn)楫?dāng)時(shí)Tekla Structures軟件版本上的限制，復(fù)雜的雙曲線幾何形狀不能直接在軟件中生成。為了克服這樣困難，這些表面的形狀會(huì)在3Ds Max中被生成，然后再使用DWG檔匯入Tekla Structures作為幾何參照。這個(gè)問(wèn)題在Tekla Structures的新版本中得到解決，此為該公司參與項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的直接成果。Tekla視Crusell大橋項(xiàng)目為試驗(yàn)軟件施工管理功能的項(xiàng)目。下面將詳述不同的使用模型進(jìn)行施工管理的方法，特別強(qiáng)調(diào)工地現(xiàn)場(chǎng)日常營(yíng)運(yùn)的使用?？梢暬瘜⒔ㄖＰ鸵暈榭梢暬ぞ呤悄Ｐ妥畛Ｒ姷挠猛?，且它的效益是最明確的。項(xiàng)目的3D模型幫助不同的參與者

4、更了解概念和設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，形成一幅共同的愿景，且比傳統(tǒng)圖面更快更有效率深入了解項(xiàng)目。模型對(duì)于所有的工地工作人員都是開放讀取的，他們可以做延伸的使用，時(shí)時(shí)到辦公室看模型來(lái)查看模板定位、錨纜和鋼筋位置更精細(xì)的細(xì)節(jié)。如圖七，錨纜相當(dāng)沉重，而且它們要在澆鑄前做為支撐。大量的鋼筋被置放在每個(gè)錨纜的旁邊。如何以準(zhǔn)備混凝土澆鑄的形式規(guī)劃支撐錨纜在3D視圖中就簡(jiǎn)單得多，它可在多個(gè)方向和節(jié)面上操縱。圖七截面圖顯示鋼筋和另一個(gè)澆鑄的的硬件間關(guān)系的詳圖，如大型錨纜構(gòu)件設(shè)計(jì)和規(guī)劃臨時(shí)結(jié)構(gòu)及碰撞檢查在一開始，提供給工地人員許多模板的圖，但不包含延伸的模板支撐塔和其他臨時(shí)結(jié)構(gòu)，如通道鷹架。結(jié)果，工地團(tuán)隊(duì)決定要把所有遺漏掉的臨

5、時(shí)結(jié)構(gòu)，包含模板支撐架和現(xiàn)場(chǎng)塔式起重機(jī)的軌道模型都直接建在現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的設(shè)計(jì)建筑模型里。這樣讓結(jié)構(gòu)更容易被解讀，并判別出許多沖突（碰撞），能得到精確數(shù)量、整合這些工作到施工進(jìn)度里以及在4D規(guī)劃期間可視化它們的順序。不只在設(shè)計(jì)階段的結(jié)尾完成鋼構(gòu)和混凝土零件之間的碰撞檢查，在施工階段也能和整合額外的系統(tǒng)和臨時(shí)結(jié)構(gòu)模板進(jìn)行碰撞檢查?？梢虼吮苊庠S多可能會(huì)在施工期間發(fā)生的橋梁結(jié)構(gòu)上的碰撞。這項(xiàng)BIM功能節(jié)省了大量的金錢和防范了許多問(wèn)題。例如模板供應(yīng)商PERI，使用它們自家的CAD系統(tǒng)為碼頭進(jìn)了復(fù)雜的設(shè)計(jì)。橋梁的幾何形狀首先用IFC交換格式，從Tekla轉(zhuǎn)到PERI CAD，并判定橋的錨纜和拉桿之間在錨點(diǎn)的兩

6、端的模板有沖突。模型設(shè)計(jì)則為了解決這一問(wèn)題而被變更（見圖八）。圖八錨纜和模板拉桿之間的碰撞和其解決方法施工規(guī)劃與4D建筑模型首先被用在總體規(guī)劃會(huì)議期間，然后同樣在逆向進(jìn)度會(huì)議中被使用，該模型為L(zhǎng)ast Planner System的一部分。Vico Control軟件被應(yīng)用在工地施工進(jìn)度安排，在總體規(guī)劃會(huì)議上只使用了視覺(jué)化模塊?？傮w規(guī)劃進(jìn)度之后會(huì)匯入到Tekla Structures v.15里施工模型的任務(wù)管理者(task manager)視窗，在那里進(jìn)度會(huì)被細(xì)化。橋面施工被分為至少兩個(gè)也可能是三個(gè)獨(dú)立的工作區(qū)域，這樣工作便能同時(shí)并行，由不同的參與者執(zhí)行。模型被用來(lái)執(zhí)行這樣高度細(xì)分的工作區(qū)域

7、規(guī)劃作業(yè)，包含工作順序、數(shù)量含其他空間信息。模型中的物件會(huì)分配到施工活動(dòng)并被色彩標(biāo)記。圖九為某段橋面在特定日期的圖，用紅色和藍(lán)色分為兩個(gè)工作區(qū)塊。圖九分開的工作區(qū)段|原圖為紅色及藍(lán)色（在本圖中以不同深度的灰色表示）4D動(dòng)畫進(jìn)度會(huì)在單日的決議后完成。如此團(tuán)隊(duì)便能生成項(xiàng)目每日的可視化圖片，以用來(lái)評(píng)估逆向進(jìn)度會(huì)議期間用Last Planner SyStem(LPS)作的決定對(duì)于空間利用是否實(shí)際。動(dòng)畫也讓每個(gè)人了解他們協(xié)議要執(zhí)行的作業(yè)模型讓團(tuán)隊(duì)能發(fā)展比其他方式更細(xì)且更精確的工作計(jì)劃，它提供正確的空間信息和給予更精確的所需材料數(shù)量。模型提供了簡(jiǎn)單而快速的方式從Tekla Structures模型中提取精

8、確材料數(shù)量計(jì)算，可以幫助減少多余的材料緩沖區(qū)和確保只從供應(yīng)商訂購(gòu)需要的材料。然而，由于在Tekla Structures模型里是用手動(dòng)關(guān)聯(lián)物件到活動(dòng)上，一開始的設(shè)定是相當(dāng)耗時(shí)的。在碼頭中央的樁被點(diǎn)出有嚴(yán)重工程問(wèn)題后，在新的混凝土樁已澆置到海床來(lái)取代有缺陷的樁的同時(shí)，施工作業(yè)已比預(yù)定進(jìn)度晚了兩個(gè)月。結(jié)果，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)決定反轉(zhuǎn)整個(gè)墻面施工的順序，空出可重建碼頭中央柱的時(shí)間，他們不一一接續(xù)完成而是直接在程序作業(yè)上跳過(guò)碼頭中央，從兩端開始向碼頭中央開展作業(yè)。但4D CAD模型并沒(méi)有更新，因?yàn)楸绕饛某绦蚩梢暬蝎@得的利益來(lái)說(shuō)，重新定義任務(wù)細(xì)節(jié)之間的時(shí)間邏輯關(guān)系，還有用模型內(nèi)的實(shí)體物件定義的新任務(wù)關(guān)系被認(rèn)為是

9、太耗成本的。進(jìn)度本身的不確定性，則被認(rèn)為是另外一個(gè)不花時(shí)間在更新4D模型上的理由。從中學(xué)到經(jīng)驗(yàn)是4D軟件的施工進(jìn)度層面必須要夠成熟，可允許定義高層次類型任務(wù)間的關(guān)系的邏輯，讓施工程序花最小的心力變更，靠改變控制進(jìn)度的條件而非靠中斷和重新連接詳細(xì)任務(wù)的邏輯關(guān)系來(lái)運(yùn)作。這樣詳細(xì)任務(wù)就不需要重新定義和重新與實(shí)體模型物件作關(guān)聯(lián)。在當(dāng)時(shí)，Tekla Structures并沒(méi)有辦法支持這樣復(fù)雜的任務(wù)安排。制造和安裝鋼構(gòu)構(gòu)件橋梁模型分享給鋼構(gòu)廠Ruukki，Ruukki供應(yīng)項(xiàng)目鋼材零件和構(gòu)件。Ruukki在模型中檢視和編輯因應(yīng)制造限制所需修改的元件，并傳送更新到模型中給WSP的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師，并傳給Skansk

10、a進(jìn)行核準(zhǔn)。WSP會(huì)在他自己的模型中編輯鋼構(gòu)元件，整合Ruukki的意見，并為所有的參與者更新服務(wù)器模型。除了使用模型變更設(shè)計(jì)信息，他們也從兩個(gè)方向用模型變更生產(chǎn)順序信息。因?yàn)镽uukki有跟Skanska一樣的模型，并定期執(zhí)行同步化作業(yè)，Ruukki使用來(lái)自模型的施工進(jìn)度數(shù)據(jù)來(lái)決定他們的制造和交付進(jìn)度。然后他們會(huì)更新他們自己模型內(nèi)的制造、檢查和交付日期。在Ruukki模型和他們公司的資源規(guī)劃軟件間內(nèi)部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是人工作業(yè)，但他們相信未來(lái)可以進(jìn)化為簡(jiǎn)單的自動(dòng)化作業(yè)。因?yàn)槭┕みM(jìn)度會(huì)在每次的進(jìn)度會(huì)議后更新，并在模型中可以讀取這些數(shù)據(jù)，材料的采購(gòu)就變得更精確，邏輯能夠組織得更好，最后的交付和在現(xiàn)場(chǎng)組裝

11、的構(gòu)件也可以經(jīng)由細(xì)化的模型信息被拉動(dòng)。鋼構(gòu)在現(xiàn)場(chǎng)的組立是由Ruukki聘僱的分包商Siltera所負(fù)責(zé)。他們不常使用模型，但他們有時(shí)會(huì)參考模型以獲得有關(guān)他們作業(yè)的生產(chǎn)詳細(xì)資料和流程信息，特別是圖面不清楚或有出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候。鋼筋細(xì)化、制造和安裝橋梁鋼筋的建模比想象中的還要困難許多。這種斜張拉橋有高密度的鋼筋和復(fù)雜的橋面與橋墩形狀，讓建模比一般較單純的結(jié)構(gòu)更加困難與費(fèi)時(shí)。在最普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)里，像柱、梁和基礎(chǔ)等建筑元件都有充分的形狀標(biāo)準(zhǔn)，而可以用參數(shù)化物件的鋼筋詳圖和配筋圖則加速建模的速度；橋梁元件因?yàn)槠淝识歇?dú)特的幾何結(jié)構(gòu)，常常需要自訂化的建模。然而，盡管建模作業(yè)是由WSP所進(jìn)行，但所有的

12、參與者都因此受惠。WSP被要求在任何情況下都要生產(chǎn)鋼筋詳圖，因?yàn)檫@是客戶所施加的一個(gè)合約義務(wù)（為了存檔的目的和為了在現(xiàn)場(chǎng)使用鋼筋安裝器），而且圖面要直接從模型中生產(chǎn)。在鋼筋和其他結(jié)構(gòu)間有許多空間沖突都因及早使用碰撞檢查而被避免，另外模型信息還被應(yīng)用在鋼筋的彎曲與切割機(jī)上。Tekla Structures用ASCII、EXCEL和其他資料格式提供鋼筋材料的數(shù)量計(jì)算。對(duì)于Crusell橋梁項(xiàng)目，ASCII報(bào)表資料被格式化成可以直接和自動(dòng)匯入到供應(yīng)商的鋼筋制造軟件中，內(nèi)含有所有的彎曲和切割信息（見圖十）。這套軟件在工廠生產(chǎn)時(shí)驅(qū)動(dòng)NC機(jī)器。格式化是和CELSA Steel Services(鋼筋制造廠

13、）、Skanska和來(lái)自Tekla的技術(shù)支持下合力完成的，自然而然地移除了許多人工作業(yè)和潛在錯(cuò)誤。圖十來(lái)自制造商自家的鋼筋制造軟件快照，圖為直接由Tekla的橋梁模型報(bào)告提取后匯入的鋼筋數(shù)據(jù)然而，Skanska在整合上不能達(dá)到和CELSA樣的水平，CELSA已經(jīng)和有能力自己操作BIM軟件的鋼構(gòu)供應(yīng)商整合過(guò)了。ASCII是專門流通鋼筋形狀和數(shù)量的交換檔案格式，且不能帶入所有模型同步化提供的信息范圍，有些信息仍然要用手動(dòng)交換。因此，像綁大量鋼筋以供交付和安裝這樣的任務(wù)會(huì)被從外部安排到模型里。鋼筋的作業(yè)流程如下：WSP上傳設(shè)計(jì)變更到Skanska的模型(WSP負(fù)責(zé)細(xì)化所有的鋼筋，這部分變成程序中的瓶

14、頸，細(xì)化鋼筋信息持續(xù)了很長(zhǎng)的一段時(shí)間）。Skanska根據(jù)施工進(jìn)度選擇模型內(nèi)物件鋼筋（要在模型內(nèi)編制和維護(hù)）。Skanska輸出修正后的鋼筋報(bào)表給CELSA(以ASCII報(bào)表為準(zhǔn)）。CELSA把數(shù)據(jù)匯入到他們的Reinforcement List 3.1軟件內(nèi)，之后鋼筋將被制造生產(chǎn)并交付。Skanska的項(xiàng)目信息人員打印來(lái)自Tekla的鋼筋籠模型快照。工頭會(huì)讓工人照著這張圖來(lái)組裝。鋼筋由Funnly在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝，F(xiàn)unnly是專業(yè)的綁鋼筋公司。Funnly的員工在工地只使用紙本圖面。工地現(xiàn)場(chǎng)在施工期間大部分都是處于極端的濕冷氣候之下，因此無(wú)法使用筆記本或是其他電子設(shè)備來(lái)提供模型視圖，而Fun

15、nly也沒(méi)有人會(huì)操作建模軟件。但是因?yàn)槟承┰颍琖SP從模型中生產(chǎn)的2D圖紙對(duì)鋼筋的安裝工人而言常常是不足的。而如上所述，橋梁的鋼筋是很密集且復(fù)雜的，由Tekla Structures vl3的標(biāo)準(zhǔn)程序生產(chǎn)的圖紙不是太過(guò)于詳細(xì)就是資料不足。這造成了項(xiàng)目參與者間的摩擦。他們從中學(xué)到了一些專業(yè)技術(shù)并將其結(jié)論轉(zhuǎn)達(dá)給Tekla，讓Tekla可在未來(lái)的版本改善他們自動(dòng)生產(chǎn)鋼筋圖面的程序。因?yàn)椴糠值睦щy是來(lái)自于圖紙的不足，因此鋼筋的安裝工人為了得到預(yù)想成果完整的圖片和鋼筋籠的綁法，有時(shí)候被迫要去參考模型，因?yàn)槟Ｐ蜁?huì)顯示所有的鋼筋和螺栓。承包商的信息人員提供Funnly最基本的BIM訓(xùn)練，不過(guò)他們依然要靠她

16、來(lái)導(dǎo)覽模型以及打印必要的熒幕快照。雷射掃描總承包商Skanska僱用了一位現(xiàn)場(chǎng)檢查員，他的任務(wù)主要是控制工作質(zhì)量和協(xié)助各類承包商定位自己的工作內(nèi)容。Skanska開始是向經(jīng)銷商借用設(shè)備，而當(dāng)他們得到經(jīng)驗(yàn)并有自信能和BIM結(jié)合使用后，他們便購(gòu)買了TrimbleVXSpatial Station讓工地現(xiàn)場(chǎng)使用。這臺(tái)機(jī)器可以拾取坐標(biāo)、照相并將它們合并（見圖十一），它是二合一的機(jī)器：視距儀和照相機(jī)。這讓檢查員工作更加輕松，因?yàn)樗梢元?dú)自一人完成調(diào)查，如果是用以前傳統(tǒng)的視距儀則需要兩個(gè)人作業(yè)。圖十一照片和掃描的點(diǎn)云放在一起展示以取得的點(diǎn)云和圖片會(huì)上傳到Trimble RealWork軟件，在軟件中可以和

17、從建模軟件Tekla Structures轉(zhuǎn)換出來(lái)的設(shè)計(jì)位置坐標(biāo)進(jìn)行比較。這樣能做結(jié)構(gòu)構(gòu)件、模板和嵌入混凝土中的硬件位置的實(shí)時(shí)品管。舉例而言，當(dāng)放置一座大型的橋梁錨纜時(shí)，被發(fā)現(xiàn)實(shí)際位置和模型位置間差了1公尺，那么就能修正位置并在澆置前再度確認(rèn)。檢查員出席所有的規(guī)劃會(huì)議，包含每周一次的Last Planner工作會(huì)議，在會(huì)議中他幫助決定所有完成候選任務(wù)必要的技術(shù)信息，或是有任何在工作開始前待解決限制。BIM對(duì)Last Planner System的支持Finland的Skanska Civil，在Crusell大橋項(xiàng)目之前，他們已經(jīng)在其他項(xiàng)目上使用過(guò)3年的Last Planner System(

18、LPS)，他們還有自己的專家可以訓(xùn)練工地人員如何操作軟件。LPS可以被當(dāng)作是用來(lái)發(fā)布任務(wù)限制上什么應(yīng)該做以及什么可以做的轉(zhuǎn)化機(jī)制，因此可以形成一張來(lái)自Weekly Work Plans的準(zhǔn)備工作清單。在這方面有兩個(gè)重點(diǎn)：可靠的短期規(guī)劃和建立并發(fā)展工地的社群系統(tǒng)（建立團(tuán)隊(duì)、既定事項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)、承諾、互信和互重）。Crusell大橋項(xiàng)目中，他們依循LPS的傳統(tǒng)規(guī)劃階段，但其中有些例外。主要供應(yīng)商和專門業(yè)務(wù)承包商都參與了逆向進(jìn)度會(huì)議以安排未來(lái)35個(gè)月的工作規(guī)劃。這些會(huì)議產(chǎn)生了必須要執(zhí)行的任務(wù)網(wǎng)絡(luò)，并使之成為既定的網(wǎng)絡(luò)。在逆向進(jìn)度會(huì)議期間，他們使用模型來(lái)可視化任務(wù)的組成和如何達(dá)成任務(wù)。之后，工地管理者將逆向

19、進(jìn)度會(huì)的結(jié)果轉(zhuǎn)檔到Artemis PlaNet軟件里（類似于MSProject的當(dāng)?shù)匾?guī)劃軟件）以澄清和再度確認(rèn)所有人都了解他們的工作任務(wù)。規(guī)劃的下一層次則是超前的進(jìn)度安排。他們篩選每個(gè)工作的限制并盡可能地排除限制后，安排了3周的工作。超前的進(jìn)度會(huì)納入被轉(zhuǎn)換到每周工作計(jì)劃內(nèi)的任務(wù)，由Skanska的工地人員和分包商協(xié)調(diào)后進(jìn)行編排。五個(gè)為什么技術(shù)被用來(lái)辨別每個(gè)任務(wù)的源頭是否只能用LPS來(lái)完成。團(tuán)隊(duì)只在一定的時(shí)期內(nèi)衡量Percent Plan Complete(PPC)。平均值為84%，但分布范圍很廣，標(biāo)準(zhǔn)差是11%。設(shè)計(jì)師并不參與由承包商在工地現(xiàn)場(chǎng)舉辦的LPS會(huì)議，而使得鋼筋的細(xì)化變成程序中的一個(gè)

20、瓶頸。項(xiàng)目管理人認(rèn)為應(yīng)該可以配合不同的規(guī)劃階段，如空間利用，再更深入地使用4D規(guī)劃，以確認(rèn)工作單位間的沖突或接口。項(xiàng)目管理人事后給予的建議是，若設(shè)計(jì)師參與進(jìn)度會(huì)議則能有相當(dāng)大的助益，因?yàn)樵攬D的編排順序變成了一道瓶頸作業(yè)，如果設(shè)計(jì)師有參與的話便可以由LPS來(lái)拉動(dòng)這項(xiàng)工作。工地人員承認(rèn)關(guān)于LPS方面還有很多需要學(xué)習(xí)的地方。使用這個(gè)方法讓他們能更了解時(shí)間、彈性和阻礙工作的問(wèn)題。當(dāng)分包商錯(cuò)過(guò)規(guī)劃會(huì)議時(shí)，很明顯地往往會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生生產(chǎn)問(wèn)題。附帶的問(wèn)題是分包商在工作任務(wù)的完成上給予不可靠的數(shù)據(jù)，在不可能實(shí)現(xiàn)的交付作業(yè)時(shí)間上做出承諾，這剛好就是LPS設(shè)計(jì)來(lái)避免的行為型式。6、摘要、結(jié)論和經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)建模作為一種以虛擬環(huán)境呈現(xiàn)現(xiàn)實(shí)的方式，提供各類利益給參與Crusell大橋項(xiàng)目的參與者。根據(jù)所有的項(xiàng)目參與者，在施工管理上深入使用BIM可讓管理和組織更良好，且省時(shí)又省錢。本案清楚說(shuō)明了BIM如何應(yīng)用在橋梁案件上。團(tuán)隊(duì)對(duì)于使用BIM和新