基于BIM技术水闸项目进度优化研究

王婷婷 孙少楠 胡威锋 聂运凯

摘要：工程建设行业正在蓬勃发展，工程项目管理面临巨大挑战，传统进度控制方法无法满足现代化管理的需要。本文运用Revit建立三维模型，P6编制进度计划，将三维模型与进度计划载入Navisworks软件，进行施工进度动态模拟，利用BIM技术的模拟性、协同性及可视化的优势，提前发现问题，进行进度计划的调整，并进行实际进度开展情况的监测、调整。随着信息技术推进，BIM技术作为一种新兴的信息技术，应用到现代的工程项目建设中，为工程管理模式提供新的解决方案。

Abstract： With the rapid development of engineering construction industry， engineering project management is facing great challenges. The traditional progress control method can not meet the needs of modern management. In this paper， Revit is used to build a three-dimensional model， P6 is used to prepare the schedule， and the three-dimensional model and schedule are loaded into NavisWorks software to carry out dynamic simulation of construction schedule. Using the advantages of BIM Technology such as simulation， coordination and visualization， we can find problems in advance， adjust the schedule， monitor and adjust the actual progress. With the advancement of information technology， BIM Technology， as a new information technology， is applied to the construction of modern engineering projects to provide new solutions for the project management mode.

關键词：水闸;BIM;进度管理;进度优化;可视化模拟

Key words： sluice;BIM;schedule management;schedule optimization;visual simulation

中图分类号：TU17                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）02-0217-03

0  引言

水利工程项目具有结构复杂，不可控因素多，施工难度大，信息传递不及时的特点，传统的水利工程项目管理经常会出现工期拖延、质量不合格或成本超出预算的情况，对建设单位和施工单位都造成一定的困扰[1]。BIM技术的出现为解决这些问题带来新的方案。通过建立一个信息共享、协同工作的平台，项目各参与方可以高效的进行信息交流，并且提前对项目进行模拟分析优化，得出一个最佳方案指导施工，在施工过程中也可以及时发现问题，提出有效的纠偏措施，保证项目效益最大化。本文研究目的是建立一个基于BIM技术水闸项目进度管理模型，进行分析和研究之后，提出可行的进度控制方案，来解决传统项目进度控制方法在项目管理中存在的问题，改善和提高水闸的整体管理水平。

本文总结影响传统项目进度的因素及现存问题，考察BIM应用的适应性，并分析在水闸项目进度中引入BIM技术的优势。通过对施工进度管理的分析研究，得出一套具体的基于BIM技术水闸项目进度管理的方法指导和实施流程。

通过上述研究，为施工单位应用BIM技术进行水闸进度管理提供切实可行的理论依据和详细的方法指导。BIM技术拥有强大的可视化、协同性功能，在水利工程全过程管理中，BIM技术的应用方便了各参与方之间的交流和信息传递，达到节约工期、提高质量等多个目标。在项目进度管理中，通过提前模拟施工，确定一个最佳进度计划指导实际施工，可以大大减小施工进度延误、质量不合格等问题。因此，基于BIM技术水闸项目进度优化研究具有重大的意义和价值。

1  项目进度管理存在的问题

1.1 影响进度管理的因素多

在项目实施过程中，影响进度管理的因素有内因、外因。例如，进度计划编制不合理、资源分配不协调、进度调整不及时等，是影响进度管理的内因;不明确的水文气象条件、洪水地震等不可抗力自然灾害、国家政策变化等，是影响进度管理的外因。还有施工环境因素、技术因素等都会增加进度管理的难度[2]。

1.2 传统CAD图纸识图困难

常规的房建项目，每个人对它都有一定的认识，所以对于二维图纸的理解没有问题。但水利项目，形状不规则，且不如房建项目常见，很对人对于它的特征不了解，识图就有一定的困难。对于看不懂图纸的工人来说，就难以根据图纸进行施工[3];对于看不懂图纸的其他项目参与方来说，阻碍了项目决策和有效沟通交流，因此需要一种接近实际工程形状，也就是三维模型的图纸出现。

1.3 参与单位众多，出现问题后各方调节困难

由于建设项目自身的特点，需要各参与方共同完成整个项目的建设。在工程实施过程中，各单位要及时的沟通协调。如果协调不力，将会出现意外情况，导致进度延误。例如，施工单位对设计图纸的意图理解错误，或者发生设计变更;供应商没有在规定时间内向承包商提供材料;资源分配不合理，出现人员窝工或机械闲置情况;监理单位没有按业主要求检查和汇报工程情况;业主无法按时支付工程进度款等，这些都会拖延施工进度。

1.4 编制的进度计划不灵活

项目的进度计划一般都是项目管理者根据以往的经验进行编制，但项目管理者并非都有丰富的经验和高超的水平，编制出的进度计划可能出现不合理的现象。同时，项目实施过程是个不断变化的过程，经常发生实际进度与计划进度不一致的现象，需要在项目实施过程中不断调整进度计划[4]。而且，如果不能很好的预测后期的进度，更新后的进度计划对实际施工指导性意义不大。管理人员需要不断更新多项工作的进度安排，由此产生巨大的工作量，增加进度管理的难度。

2  案例分析

2.1 建筑模型及参数

本文以许昌市北汝河大陈拦河闸除险加固工程为例，此工程位于许昌市襄城县茨沟乡大陈村，本工程为Ⅱ等大（2）型工程，主要建筑物为2级，次要建筑物为3级，临时建筑物为4级;大陈闸原址拆除重建，拆除重建后，采用钢筋混凝土开敞式结构，主要结构如表1，大陈闸主要设计参数见表2，高程参照1985国家高程基准。坐标系参照1954年北京坐标系。

2.2 BIM+进度管理

项目的信息传递过程中，一般传统交底模式都是通过静态设计图纸向施工单位发布指令，而这种方式，经常由于双方理解错误，在后期增加大量本不必要的沟通协调流程由此严重影响施工效率。针对这一难题，运用Navisworks软件将三维模型与进度结合从而建立四维动态模型，及时提前识别施工过程中可能出现的问题，予以解决。

本案例是水闸工程，采用Revit进行三维建模，依据设计院各专业施工图纸，建筑、结构专业图纸，因为项目自带墙、梁、柱、楼板、屋顶、门窗等功能，可以直接建模。水工、金結专业由于其不规则的形状，不能直接创建，需通过Revit本身族功能：拉伸、融合、旋转、放样以及空心形状（空心拉伸、空心融合、空心旋转、空心放样、空心放样融合）的灵活运用，结合图纸信息，将各项参数输入软件中，建出需要的族模型。所有的族建完后，新建项目，设定标高和轴网，将每个族分别导入项目中，根据图纸信息调整标高和轴网，形成完整的水闸模型。

利用P6编制进度计划，并将其与Navisworks软件相结合，对水闸项目进度进行优化以及管控[5]。一方面体现在施工前期对水闸工期、工序模拟施工过程中，可以提前发现一些冲突与不合理地方，及时进行调整。以避免在开工后因这些问题造成成本超支、工期拖延：另一方面则体现在施工过程中，对实际施工进度具有指导性意义，通过进度进展进行实时监督，并与最有进度计划相对比，监测进度实施情况，是否延期或提前，并据此对后期计划进行调整。4D-BIM模型具体流程如图1。

2.3 施工进度动态模拟

针对于水闸工程工期紧张、工程量大、主体施工程序多等特点，运用科学先进的方法编制施工进度计划，合理分配劳动力、材料、施工设备等资源，以保证进度目标的实现。图2为水闸施工工艺流程图。

将三维模型转换nwc格式载入Navisworks软件中后，首先使用Timeliner功能以数据源的形式链接水闸项目的进度计划表，然后使用Animator功能对每一项任务的构件做生长动画，最后设置模拟过程的一些参数，完成水闸进度模拟[6]。对于初步完成的水闸4D-BIM进度模型，对其模拟过程进行检查和审核，对不合理地方进行修改。通过施工动态的预演，管理人员可以对项目进度进行更有效的控制。

本水闸项目通过运用4D-BIM管理平台对施工进度管理进行了有效的控制，工作人员对施工现场情况进行实时监督跟踪，并反馈到4D-BIM管理平台上，管理人员通过对比分析，可以对水闸的建造过程进行控制，保证了项目顺利实施。施工进度动态的可视化管理避免了工期延误，确保了工程如期完工。

2.4 进度管理中引入BIM技术的优势

Autodesk公司对近几年在进度管理中使用BIM技术的工程项目进行了大量数据的收集和分析，发现企业竞争力由于BIM的可视化技术而提高了67%，施工工期缩短了5%-9%，施工成本降低了5%-15%，各参与方的协作与调节时间缩短了20%-30%[7]。由此可以得出在进度管理引入BIM技术具有极大的优势，具体有以下内容：

2.4.1 参数化三维模型。对于一些复杂结构的工程，施工人员不能很好的理解二维CAD图纸，但基于BIM创建的三维模型，可以直观形象的表达项目情况，并且可以信息提取出图，即使非专业人员也能毫不费力理解工程概况，大大减小了对施工图纸理解错误带来的影响。

2.4.2 协同性。BIM技术可以将各个专业的模型拼凑为一个整体。各专业的模型可以进行错漏碰撞，尤其是暖气管、水管、空调管这些管道的碰撞检查更具意义，提前发现各专业冲突的地方，及时修改调整，避免开工后这些问题带来的设计变更索赔。

2.4.3 三维技术交底。对于超复杂、高难度项目，BIM价值越发凸显出来，BIM技术可以事先对复杂的工艺进行模拟，避免直接施工带来的风险不可控性，通过形象的视频演示，可以高效、准确的技术交底。

2.4.4 模拟性。在三维模型中加入进度计划创建4D-BIM模型，动画模拟施工，可以提前发现进度计划编制不合理之处[3]，技术人员通过反复模拟和修改，不断优化方案，最终得出一个最优施工方案来指导施工。

2.4.5 三维的场地布置。通过对砂石料堆放区，混凝土拌合站，施工道路，大型机械设备如塔吊，员工宿舍等的合理布置，确保施工场地利用最大化，避免砂石料距离混凝土拌合站过远，或者塔吊的布置空间不够，无法正常工作等问题。施工现场布置直接按照模拟的最合理方案布置。

2.4.6 资源的合理分配。资源充足是保证进度正常进行的一个基础，而一个项目施工资源是有限的，提前对所有工作的资源进行均衡、优化，可以避免施工中某个阶段资源的闲置或资源的冲突。

2.4.7 可视化技术。工程项目的各参与方以及不同专业、部门的工作人员可以通过BIM的信息交流平台进行实时的沟通和交流，实现信息共享，并且可以随时更新4D模型工程项目信息，提高了工程实施效率，如图3所示。

3  结论

随着时代发展的需求，当今水利工程项目规模越来越大、结构越来越复杂，项目进度也越来越难。传统的管理方式已经很难满足现代工程的需要，这就使得建设者们必须重新思考如何利用新的方式完成建造工作。BIM技术运用到到水闸进度管理中。运用P6软件编制进度计划，给计划中各项工作分配资源，软件能够同时生成资源、费用直方图供用户检查，避免了开工后出现此类问题造成工期拖延。并且对出现偏差后的后续进度计划进行编排，从而表达BIM技术在进度优化方面发挥的作用，突出P6项目管理的多维性，说明BIM技术下编制进度计划的优势之处，由此证明BIM技术对项目进度管理优化更加科学。

参考文献：

[1]肖磊.浅谈水利水电工程中的水闸施工技术[J].中国高新技术企业，2015（16）：115-116.

[2]王爱娟.基于BIM的建设项目进度风险分析模型研究[D].哈尔滨工业大学，2011.

[3]胡世琴.浅谈建筑给排水管道工程施工质量管理[J].信息化建设，2016（02）：63，65.

[4]刘欣.基于BIM的大型建设项目进度计划与控制体系研究[D].山东建筑大学，2013.

[5]李红学，郭红领，高岩，刘文平，韦笑美.基于BIM的桥梁工程设计与施工优化研究[J].工程管理学报，2012，26（06）：48-52.

[6]王代兵，谢吉勇.BIM在施工管理中的应用研究[J].建筑与预算，2014（04）：5-7.

[7]薛志刚，黄伟雄，陈广浩，张雄，洪毅生.轨道交通信息模型管理系统在广州地铁广佛线鹤洞站与石溪站的应用与实践[J].土木建筑工程信息技术，2016，8（02）：32-37.