基于BIM可视化技术的施工进度管理

■ 孙中梁 马海贤 胡伟

基于BIM可视化技术的施工进度管理

■ 孙中梁 马海贤 胡伟

施工进度作为项目管理中一项至关重要的内容，直接关系到项目的形象和经济效益，具有举足轻重的地位。在传统的项目进度管理中，诸多问题难以解决，随着BIM技术的出现并不断发展成熟，利用其可视化的特点可以大大提高项目管理水平，减少资源浪费，达到良好的经济与社会效益。将BIM可视化技术引入项目进度管理，有助于提高进度管理效率。以进度管理为研究对象，从建筑施工的角度入手，重点研究BIM技术在工程项目施工阶段中的进度管理应用问题。首先，对施工行业进度管理存在的问题和BIM技术的优点进行剖析； 其次，对基于达索系统的BIM技术应用于施工项目案例进行分析，阐述BIM可视化技术的优点；最后，分析施工行业BIM技术推行工作的问题及对未来的展望。

施工进度管理；BIM；可视化

1 施工进度管理现状

近年来，随着施工规模不断扩大、施工履约压力不断增大，企业虽然制定了一系列进度管理制度、管理办法、管理流程，取得了一定的成效，但现有项目施工进度管理模式仍以调度人员逐级上报、逐级统计的传统模式为主，信息上报周期长、效率低、统计工作量大，进度计划的纠偏、动态调控手段不够高效灵活，进度管理分析、考核及评价等工作方式跟不上企业发展及生产管理需要，缺乏高效的信息化手段。而随着建筑业的不断发展，市场竞争越发激烈，如何通过企业管理体制的变革，做好进度管理的后台管控，达到为企业创效增收的目的，是企业管理者需要面临的挑战。

1.1 管理不到位

项目部作为施工进度管理的执行层，其自身管理水平是制约进度管理的主要因素。施工现场环境变化、劳动力配置状况和资源调配等都会对施工进度产生影响，对这些问题如果没有采取积极有效的管理措施，最终可能因为一个因素偏差产生“共振效应”，从而导致整个项目施工进度滞后。

传统的施工过程管理，不同工序之间主要依靠人与人的沟通进行衔接，信息传递的及时性和准确性难以保证，且责任界定不明确，不利于工程进度的快速推进。

1.2 进度、成本和质量难以权衡

从理论上讲，加快进度就要增加成本，因为采取赶工措施要产生一定的费用，同时人和机械的高强度作业改变了施工条件，可能还会影响质量。然而在实际的施工过程中，经常遇到要么重质量、要么抓成本、要么赶进度，没有把三者综合考虑［1］。对于一个企业来讲，施工生产的目标是质量好、进度快、成本低，三者之间既是相互关联、相互制约的，又是统一而不可分割的。3项中缺少任何一项都无法完整地反映施工生产的目标，尽管在施工生产每个阶段的侧重点不同，但决不能偏侧。

1.3 计划与实际脱节

项目部对施工计划都很重视，但会出现计划进度与实际工作脱节的现象，甚至失去了进度计划的指导作用。出现这种现象，可能是进度计划管理水平问题，不能如实反映现场施工状况；也可能认识上有误区，导致计划的施工顺序与实际有一定差别，在具体的施工组织以及作业数据的反馈上没有动态管理。

2 BIM可视化技术及其优势

2.1 国内外BIM技术研究现状

国外关于BIM技术在工程项目进度管理中的研究始于20世纪90年代初，多是基于CAD平台进行系统研发，然而基于CAD平台的研发过程复杂，4D功能比较单一，相关三维模型不能实现项目全过程的信息承载、协同和传递。目前，国外通过第三方软件（例如REVIT、CATIA）的开发，实现了BlM可视化技术在整个建筑生命周期信息的协同。

国内关于BIM技术在工程项目进度管理中的研究主要集中在清华大学研究组，从1991年开始，该团队一直致力于建筑施工进度与场地布置三维可视化模拟和动态管理方面的研究。2006年，我国第一个具有自主知识产权的4D施工管理系统诞生，不仅涵盖了国外同类系统的主要功能，而且扩展了管理功能和应用范围。2015年，中铁四局集团和清华大学精诚合作，在既有的4D施工管理系统上开发了济南黄河公铁两用桥工程施工安全监测与4D动态管理系统，进一步深化了BIM技术在施工生产中的应用，取得了业界的一致认可。

2.2 BIM可视化技术

BIM可视化技术不同于传统2D技术，可以通过可视化功能把工程从规划到建成交付的整个过程提前模拟一遍，从中发现整个生产周期中的问题，提早排除或者合理安排解决方案，将整个过程中有可能出现的问题提早规划，减少因为考虑不周导致的质量进度问题出现的频次。施工前的准备与计划对整个工程影响甚巨，而BIM可视化技术的理念正是与该精神一致。

BIM可视化技术基于某些软件（CATIA、REVIT等）将原来的二维图纸转换为三维模型，并在模型上赋予其在整个建筑生产生命周期中的各种信息。通过施工过程中每个阶段不同的信息模拟反馈并指导各阶段的施工，对比确定每个工序的最优方案。

2.3 BIM可视化技术的优势

（1）提前发现设计中的矛盾与盲点，可于施工前提出澄清，降低施工错误，以提升施工质量，降低施工成本，加快施工进度。

（2）由于施工团队涵盖不同专业的技术人员和专家，一直以来，施工者只能通过设计图表进行沟通与讨论。BIM可视化技术可通过平台协作方便施工团队的沟通和协调，减少了团队整体的沟通时间，大大提高了讨论效率，从而为后续技术准备等工作提供了充裕的时间。

（3）BIM可视化技术的特性是突破了传统2D设计图的限制，提高施工图检查效率与精确度。此外，BIM可视化技术的碰撞检查等功能，辅助施工者更准确地找到碰撞部位，确定最优的施工方案。

（4）BIM可视化技术能提供4D施工模拟，于施工前模拟施工工序，提前发现施工过程中的问题，避免施工过程中出现错误导致的停工，有效节省时间人力成本。

（5）BIM可视化的系统协作平台，进度计划管理者可依托平台，依据BIM模型的相关数据，编制工程进度表，分析、调整以确定最佳的进度规划。

（6）BIM可视化技术的平台可归档和抓取各种数据，达到大数据的共享与储存。

3 BIM可视化技术在施工进度管理中的应用

京沈客专辽宁段5标位于辽宁省朝阳市境内，管段全长45 km。2014年9月，中国铁路总公司选择本标段6.5 km（含路基、桥梁、隧道和预制梁场）作为BIM技术研究应用试验段。依托京沈客专龙城区制梁场开展了基于BIM技术的可视化管理系统研究，本系统主要包含进度、质量、成本管理3大模块，其中进度管理为当前系统研发的核心，并已初见成效，实现了箱梁从预制到架设的可视化管理。通过集有信息的三维模型在各工序的无缝传递，减少了人为因素造成的差错，大大提高了项目进度管理的效率和质量［2］。

3.1 审图核量，尽在掌握

通常在项目开工前，会组织工程技术人员审核图纸、核算工程量。由于铁路施工工期紧、节奏快，技术人员用在审图核量方面的时间很少，很难及时发现设计图纸和工程数量方面的出入，当后续施工过程出现纰漏时，就会打乱项目原先制定的施工计划，影响施工进度的合理推进。同时由于施工计划调整频繁，导致物资供应难度加大，若库存过于富余，占用场地周期加长；库存过于紧缩，则易造成断供停工现象。在管理平台端，资源配置计划与工程进度实时关联，库存不足能够自动预警，方便业务部门及时调整采购计划，避免了极端现象的出现，有力地保证了施工生产的顺利进行。工程数量界面见图1。

3.2 虚拟建造，预知未来

目前，大多数施工过程是二维图纸指导施工作业，很难发现设计中出现的差、错、漏、碰，同时技术交底采用纸质版文字稿，不能直观阐述过程中的施工细节和注意事项，容易造成理解上的偏差。

图1 工程数量界面

基于CATIA建立的参数化箱梁模型，可以提前检查出设计图纸中的预埋件、钢筋、预留孔洞等构件之间的碰撞及干涉问题，在实际施工中直接对该部位的部件进行适当调整，有效地缩短了各工序的作业时间，使施工任务能够按计划进行。

通过3DVia Composer制作的后张法简支箱梁工序作业指导书，涵盖工序的每一个细节，从理论计算、施工准备、设备检定、施工工艺到数据处理等整个过程进行可视化表达。通过BIM技术结合施工作业指导书、施工模拟和现场标准视频进行BIM可视化交底，可大大减少误读，避免质量问题、安全问题，减少返工和整改，一定程度上保证了进度计划的正常实施［3］。碰撞检查截图见图2。

图2 碰撞检查截图

3.3 信息传递，一“码”当先

在可视化信息管理系统中，现场管理人员通过手机扫描当前构件的二维码，向平台提交完成或开始的指令，系统接收后，会根据预先设置的角色分配自动推送下阶段任务至相关责任人，实现了施工任务的快速流转，保证了工序之间的顺畅衔接，减少了因人为沟通造成的工序滞后，缩短了整个产品生产过程的持续时间。手机APP推送截图见图3。

图3 手机APP推送截图

3.4 场地漫游，身临其境

进度信息通过手机APP实时回传，保证了虚拟模型和现场进度完全一致。在三维场地中漫游，可以看到整个场区内的箱梁存放位置及状态，点击任意箱梁模型，可以查看当前箱梁的工序进度。与传统的报表式调度管理相比，基于BIM可视化技术的进度管理更加直观、形象，真正达到了“所见即所得”的效果。整体实时进度场景见图4。

图4 整体实时进度场景

3.5 对比分析，有理有据

在整体进度管理中，依托BIM模型，系统可以按照年、季、月显示施工生产总计划，也可以根据需要查询到各工序的详细生产计划。通过对比分析，可以生成单片梁计划与实际的对比差异图，直观形象，易于分析。当生产工序滞后时，管理者还能够通过数据分析，得出影响施工进度的关键因素，及时调整资源配置、优化施工组织。施工进度影响因素分析见图5。

图5 施工进度影响因素分析

4 施工行业BIM技术推行的问题和愿景

业内人士对BIM的了解处于较初级阶段，使用者呈现不均衡状态，一些设计单位逐步开始接受BIM理念，但应用仍不广泛，更多情况是对使用BIM未来的前景仍持观望态度。对于目前BIM技术推广应用方面存在的问题，从以下几个方面进行简要分析：

（1）业主对BIM技术缺乏认识。业主是推动施工行业进步的主要动力，也是BIM技术的应用受益最大的一方。而由于BIM技术在我国还未得到广泛应用和推广，很多业主单位对BIM技术缺乏认识，不能给予有效地政策引导和资金支持，一定程度上影响到BIM技术的推广应用。

（2）软件制约。一方面大型软件受国外控制，缺少应有的主动权，过分依赖国外软件也会给数据安全带来较大隐患；另一方面国内软件林立、系统较多，互联互通整合难度大，严重阻碍了BIM技术的推广应用。

（3）人员素质有待加强。施工单位资质不一以及整体认识不均衡，造成整个施工行业的下游推行难度大，加之BIM技术对人才综合要求相对较高，而国内掌握BIM技术的高精尖人才大多集中在大型国有或者外企单位，增加了推广的难度。

（4）政策标准亟需完善。政策导向是技术进步的重要手段，目前各方政策对BIM技术已给予了大力支持，但与国外相比，仍显得较为粗放，缺乏有效地指导性政策。另外，由于我国在BIM技术应用方面整体起步较晚，基础标准尚不完善，一定程度上限制了BIM技术的应用范围［4］。

大数据时代的到来，对建筑业来说是一次具有里程碑意义的革命，BIM技术的推广和应用势在必行，BIM技术的应用将从整个建筑行业的上游设计单位开始逐渐延伸到业主、监理、施工和运维等单位。尽管BIM技术目前在国内还处在起步阶段，但是其理念已经得到广泛认可，正以燎原之势推广开来。

5 结束语

通过对施工进度管理现状进行深入细致的调研和探索，结合BIM可视化技术研发的进度管理信息化工具，提高了进度信息传递的及时性、准确性及全面性，提高了进度计划动态调控的灵活性、可操作性，强化了进度管理考核、评价的科学性、权威性，从而系统地提高了进度管理的效率，实现了进度管理工作标准化、精细化、科学化的目标。

［1］ 孟庆菊，盛朋. 建筑施工进度管理与控制研究［J］. 现代商贸工业，2011，23（19）：279-280.

［2］ 刘延宏. EBS在铁路工程建设管理中的应用探讨［J］. 中国铁路，2015（7）：62-65.

［3］ 刘延宏. BIM技术在铁路桥梁建设中的应用［J］. 铁路技术创新，2015（3）：47-50.

［4］ 陈花军. BIM在我国建筑行业的应用现状及发展对策研究［J］. 黑龙江科技信息，2013（23）：278-279.

孙中梁：中国中铁四局集团第四工程有限公司，助理工程师，安徽 合肥，230000
马海贤：中国中铁四局集团第四工程有限公司，高级工程师，安徽 合肥，230000
胡 伟：中国中铁四局集团第四工程有限公司，工程师，安徽 合肥，230000

责任编辑 卢敏

U212；TP391

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