PPM 在水泥厂建设项目BIM 平台中的应用探讨

2020-08-07闫十一

水泥技术 2020年4期

闫十一

在工程建设项目执行过程中，为确保工期和预算，须建立一套进度测量系统，对项目实际进度进行测量和管控，PPM（Physical Progress Measurement）应运而生。随着BIM技术在水泥厂建设工程中的应用和发展，在BIM数字化信息平台中PPM的输入输出可实现项目全方位、全过程信息共享和协同，不仅可为项目管理者提供实时、更切实际、可视化的进度结果和分析，而且对重要项目资源的投入进度和效率也能进行实时测量和监控。PPM的功能在BIM平台中得到了很大扩展，PPM结果可以作为项目管理者重新排定计划、调配项目资源、做出各种项目管理决策的重要依据。本文旨在对PPM在水泥厂建设工程BIM平台中的应用进行探讨。

1 PPM的功能特点

PPM对子项任务进行人工时量化，以工作量代替工程量，计算结果更切合实际进度。

PPM的层次结构引用3D设计输出的工作分解结构WBS（Work Breakdown Structure）和工程量清单BOQ（Bill of Quantity）。同时，在此基础上，PPM还将进一步对子项任务和里程碑进行细分。BIM平台中PPM子项任务细分程度更高，计算结果精度也更高。

PPM的输入信息来自BIM平台中的设计、采购制作、物流、施工现场等各方面的数据共享和实时多端采集。PPM的输出实现了多端实时输出和可视化输出。

在BIM平台中PPM的功能得到了扩展，PPM与项目人力资源以及其他关键资源和材料建立了连接，能够对资源和材料投入进度实时测量，PPM的结果能共享到BIM平台，参与项目资源整体规划和协同。

2 PPM的人工时量化

工作人工时量化就是根据项目实施的具体条件，设定完成工作所需的人工时。以人工时作为进度计量单位的PPM结果即为工作量进度，这更能反映项目实际进度。严格意义上，相同工程量的子项任务由于技术要求、资源、材料、空间位置的不同可能导致实际工作量有所差异，需投入不同的人工时来完成，所以用工程量不能完全代表工作量。例如，同样工程量的高空混凝土工程，由于高空需要搭建的脚手架和更多的安全措施，相比低空混凝土施工增加了额外的工作量。因此，用实际所需工作量代替工程量来计算项目进度更加合理，但工作量进度基于人工时量化的准确程度，人工时量化不可避免会与实际情况存在偏差，从而导致计算结果的偏差。

在BIM平台中，通过大数据和不断纠偏修订，PPM的人工时量化准确度大大提高。PPM工作人工时量化准确性的提高，使人工时量化更合理、更切合实际。借助BIM平台中的项目经验数据池，其中储存了大量单位工程量的人工时经验数据和项目实施环境条件，在BIM平台对这些数据进行大数据分析、对比、条件筛选后，PPM选取和导入这些经验数据，并将WBS子项任务工程量转化成工作量。

为使工作量的赋予更加符合实际实施条件，必须考虑影响工作完成的所有因素，除了前述因素外，还可能有当地自然环境、社会环境、法律、人员的专业化程度、人员工作效率、设备交货状态和组装集成度、施工工艺技术、施工材料、施工机具等。为此，PPM中设定了一个修正系数，来修订这些因素对当前项目的影响，使项目工作量更加接近实际工作量。在项目执行过程中还要不断研究量化影响因素，找出原有量化工时与实际所需的偏差，及时进行人工时修正，使得工时量化与项目实际趋于一致。项目执行过程中，对工作量的修正会引起子项之间的进度发生相对变化，如何赋予任务子项切合实际的工作量是PPM的重要任务。

3 PPM的层次结构和进度计算

3.1 PPM的层次结构

在某种程度上，对工作子项细分的程度决定了进度测量的精度。BIM平台中3D设计输出的WBS和BOQ可以对项目任务做出更深层次的细分，实现对项目实物化子项能分尽分。水泥建设项目PPM的层次结构一般在6层或以上，每层PPM又是由多个工作量子项PPM组成。PPM层次结构示意见图1、图2。

图1 PPM层次结构示意图1

图2 PPM层次结构示意图2

第1层：项目总进度，包括项目重要里程碑PPM。

第2层：项目工作范围，项目实施的重要工作节点和里程碑，例如：设计、采购制造、运输、现场施工、试车、调试、验收等PPM。

第3层：一般是项目工作范围内的不同专业（Discipline），以现场施工为例，子项通常是指从进场开始到PAC结束的各个专业，如：土建、机械设备安装、电气设备安装等。

第4层：项目任务的不同区域和车间。

第5层：各个车间子项任务，WBS子项主要引用BIM 3D设计的BOQ。第5层子项大部分是实物子项，以现场机械安装为例，同一车间的所有机械设备安装是第5层任务子项。

第6层：一般是完成第5层子项任务的里程碑和程序步骤。

对第6层子项进行细分是为了进一步提高测量精度，第6层是对3D设计输出WBS和BOQ中工作量较大的子项任务细分成更小的子项。例如将设备的不同部分或分系统作为设备安装任务子项。再比如，设备某一部分（底座）安装就位之前的勘测、基础划线、沙堆准备工作这些程序步骤并不在WBS或BOQ中的实物子项（底座）中，将这些程序步骤作为底座安装任务的子项任务，它们都是非实物的子项任务。这些非实物子项在BIM平台都将被赋予虚拟二维码，在设备安装过程中，通过扫描里程碑虚拟二维码将完成的工作上传至BIM平台，安装工作量逐步计入PPM进度计算。非实物子项还有高空安装作业前的脚手架的搭设，单机设备安装后通过业主、监理的检验等。将这些程序性非实物化工作子项纳入人工时量计算，PPM的结果相比传统工程量进度更加客观准确。

如前所述，某些WBS中子项的不同部位的单位工程量人工时有很大差异，例如，同一设备10m以下的保温工程与10m以上的保温工程分成不同子项，这些子项须再细分成不同子项。类似的子项再细分原则是，比较实际人工时和其他资源成本是否有较大差异。

3.2 PPM的计算

每一层PPM的进度就是所有子项任务的进度与其所在层次中的权重的乘积后求和。子项任务的权重可以是同层次的工作量权重，也可以是合同金额权重（赢得值）或者是WBS中的工程量权重，这取决于项目管理计算的目的，换句话说，进度要与相关资源建立连接。

第6层子项大部分是工作里程碑，它们的权重就是在第6层PPM最底层终极子项进度。第6层子项任务的权重可以从BIM大数据池中类似项目数据的选取，例如表2中电气控制柜安装里程碑：支座安装20%—盘柜就位45%—接地5%—外观检查5%—调整15%—上电5%—试运转5%。第6层里程碑工作量的权重可以随时根据实际情况进行修正，如果某一个里程碑工作量过大，可以对该里程碑工作量进一步细分，再对细分后的第7层子项里程碑赋予工作量权重。表1、表2是某水泥厂项目电气盘柜安装子项进度计算示例。

4 PPM的信息输入和输出

表1 第5层进度计算

表2 第6层进度计算

PPM计算文件和数据可以方便地在BIM平台中导入和提取，导入BIM平台的PPM数据信息将与各方面信息共享协同。

4.1 PPM信息的输入

在子项任务完成或达到里程碑后，子项任务完成的信息可以通过扫描对应的子项实物二维码或虚拟二维码自动上传至BIM平台报告进度。扫码时，可以设定实际完成工作量的估算百分比（1%～100%）。在实际中，可以通过扫描上一级子项二维码代表完成其全部子项，这样可以避免过于频繁的扫码。项目管理者可以通过在BIM后台扫码对分包商进行监督和修正。通过扫描二维码，PPM在BIM平台中实现了自动和实时测量，改变了传统PPM按周、月由计划工程师目视手动测量模式。

4.2 PPM信息的输出

（1）客户端可视化

PPM的结果可以通过BIM平台的多个客户端以多种形式输出，实现了项目进度管理的可视化、自动化。BIM 4D平台可以根据PPM计算的数据，通过四个维度模拟项目实际进度情况和未来计划进度，也可以对项目子项进度关键路径进行重点管理。BIM的可视化客户端可以多种方式为管理者提供所需信息。如不同颜色显示子项工作不同阶段：进行中、滞后、完成、停滞待料、超前等，也可用颜色深浅度或不同亮度表示子项进度。鼠标点击3D图中子项可获得进度特性数据等关注的信息等（见图3）。

（2）数据文件输出

PPM的文件输出构成了项目进度报告的主要内容和管理者数据包，包括数字报告和各种曲线、图表等形式。报告内容可根据项目管理需要进行设置，诸多重点关注的指标和数据均可按周或按月生成报告。进度曲线和进度直方图横轴最小单位可以是天、周、月，时间轴随时可以在三者之间切换、伸缩。图4是进度曲线图，表3是某水泥厂项目现场施工月度报告主要指标内容。

表3中，项目子项PPM的输出可提供不同时间的数据：当月累计，当月内；下月累计，下月内；上月累计，上月内。其中，进度绝对偏差=实际进度-计划进度；计划执行指数=赢得值/计划值；效率=完成工时/投入工时；生产力=投入工时/完成工时；工时投入进度=投入工时/工时预算。

图3 项目施工进度

5 扩展应用

在BIM平台中，子项任务PPM结果将与其人力、机具、耗材等资源信息相协同，PPM将进度和资源连接后，可以对实际资源投入和效率进行实时计算和分析，对项目管理者排定下一步项目计划和调配项目资源具有指导意义。同样，PPM将子项进度和相关成本建立连接，可为BIM平台中成本计算分析提供数据。

图4 进度曲线示例

表3 水泥厂项目现场施工月度报告主要指标内容

5.1 PPM与人力资源建立联系

工作子项被赋予人工时量后，通过单位时间段内的绝对进度可以计算出该时段所需要的人力数量。这为项目管理者在BIM平台中协同资源和制定人力计划（Manpower Planning）、后续人力调配（Manning）提供了数据支撑。通过单位时间内人力投入和实际取得的进度对比，项目管理者可以计算和分析人力工作效率。人力分布的异常也可以检验出进度计划安排是否合理。BIM平台中PPM可以统计实际发生的人工成本，并和实际进度的比对，项目管理者可以判断人工成本是否存在超出预算的风险，对项目人工成本起到管控作用。