基于BIM 技术的建筑工程施工进度预测

李静静

（石家庄职业技术学院建筑工程系，河北 石家庄 050000）

0 引言

工程建设对经济发展起到重要促进作用，工程目标按规划预期实现，是发挥经济和社会效益的关键[1]。建筑工程建设是极度动态变化的过程，建筑工程呈现出工作量大、周期长的特点，由于施工过程复杂并且参与施工的单位人员众多，因此建筑施工管理与控制相对比较困难。现代建筑工程的目标越来越严格与复杂，项目设计多表现为大规模和大跨度的建筑，附加信息也种类繁多，施工工作中的不确定性和风险也随之增大[2]。但是建筑工程常表现出材料消耗量与工程效率不匹配，施工效率不高等问题，如何有效利用建筑材料和信息，实现高效管理与控制，是建筑工程施工面临的主要问题。在施工进度管理中，应用BIM 技术可以对施工进度进行管理与预测，模拟与展示工程进度和成本，为建筑施工提供了强大的信息技术支持[3]。本文基于BIM技术对建筑工程施工进度预测进行研究，准确有效预测整体施工进度，对后续工作进行动态指导，有效控制施工进度。通过本文的研究，进一步完善工程管理体系，提高理论水平，同时拓展了工程管理的应用范围，有助于提升我国建筑工程信息化管理水平。

1 构建施工准备阶段进度预测模型

为量化分析影响施工进度的不确定性因素，真实反映实际工程中的条件变化[4]，构建建筑工程施工进度预测模型。

1.1 确定施工工期

首先确定施工工期，可使用网络计划系统进行计算[5]。首先将工程分解为若干分部工程，用网络图来表示工作间的连接关系，如图1 所示。

图1 网络计划图

分别计算出工作时间参数，主要包括最早开始、最早完成、最晚开始、最晚完成和总时差、自由时差，进而得出整个工程实施的关键路径和施工工期。为实现自动显示每一项工作的6 个时间参数，并自动识别网络计划的关键工作，使用最短路算法，计算1 个节点到其他节点的最短路径，以起始点为中心向外扩展，直到终点为止，按路径长度选出最优解。

使用网络计划计算，可以确定6 个时间参数，量化、细化工程量，有利于控制施工进度，科学掌握每一工作时间准确度[6]。

1.2 设计整体进度可靠性预测模型

考虑整体施工网络计划存在多种影响因素，建立进度可靠性预测模型[7]。首先建立影响因素随机变量，考虑相互独立和具有关联性的2 种不同情况，构建目标工期和工期偏移矩阵，进而得到整个施工预测进度矩阵。

为预测整体施工进度，需要对局部进度实施控制[8]，设定 T1，T2，…，Tm分别表示各施工节点的局部进度，则施工瞬时进度向量可表示为：

两个独立的影响因素xi和xj对应的独立进度预测变量 TY（i）和 TY（j）表示为：

式（2）中，TM（i）和 TM（j）表示目标进度，%。一般情况下，不同影响因素的目标进度不同；ε 表示随机影响度。

本文构建的施工进度预测模型，通过定量分析，简化了工程进度预测的计算，可应用于大型复杂施工项目，有利于提高预测效率和准确度，提升建筑工程施工管理水平。

2 基于BIM 技术的施工进度动态预测

在建筑工程施工阶段，针对实际建筑工程需求，运用BIM 技术对施工进度进行动态控制与预测，以实现数据管理的便捷性，对进度进行实时跟踪与检查，直观显示预测的可靠性，及时调整施工方案。因此本文为实现施工动态控制与进度预测，利用BIM 技术构建模型，设计施工进度动态预测模块，来提升施工可靠性。

2.1 设计进度监控模块

根据编制好的施工进度计划，对每个时段的工程量进行统计，计算出计划完成和实际完成工程量，对这2 项数据进行对比，得出评价指标：进度偏差值。在施工进度控制过程中，一旦进度偏差超过可靠性区间，就会发出预警信号，以便针对性地采取措施。

除了通过计算施工工程量偏差值进行预警外，还需要针对不同单元工作，基于BIM 技术基础上，对施工持续时间进行定量分析，以实现精确的进度动态控制，以保持施工工程的持续进行。为计算施工持续时间，先根据各单元工作的自身因素进行分析，确定单元工作的质量、进度与成本三者不同权重的效用函数。将当前进度下的计划施工持续时间记为td，d，该条件下的效用记为ud，正常情况下根据计划时间tj的效用表示为uj，则存在以下3 种情况：ud＞uj，施工进度按有利方向进行；ud=uj，施工进度与计划工期相等；ud＜uj，施工进度朝不利方向进行。前2 种情况均不需要采取措施，第3 种情况则需要采取一定措施来保证施工按进度完成。

2.2 设计进度动态预测模块

在建筑工程施工进度可靠性控制中，当实际进度与计划发生偏离时，需要及时对进度计划作出调整，由于后续施工过程中依然存在不确定因素的影响，因此还应判断动态计划时间td的可靠性。设当前施工进度的预测施工持续时间为te，计算公式可表示为：

式（3）中，n 表示单元工作已持续进行的天数，d；t 表示施工准备阶段通过网络计划算出的预测施工时间，d；tj表示单元工作计划施工持续时间，d。同理，考虑不确定因素的影响，可以得到动态预测持续时间的效用ue。将ud与ue进行比较，得到ud的偏离程度S，用公式可以表示为：

偏离程度越大，ud越不可靠，说明受到不确定因素的影响较大。调整后一天的施工计划，以此来达到动态预测与控制，满足施工工程对进度的要求。

本文从施工准备阶段和施工过程2 个方面，对施工进度进行动态预测与控制，将进度预测模型与BIM 技术相结合，提高施工进度预测与管理水平。

3 实验结果与分析

为验证本文设计方法的有效性，以某建筑工程为实验背景，对BIM 技术的施工进度预测效果进行验证。施工进度计划网络路线由5 项工作组成。

3.1 影响度随机性分析

在施工进度网络上，结合历史资料与本建筑工程实际情况，假定每项单元工作的随机影响度ε 服从正态分布，计算得出ε 的分布及概率，计算结果见表1。

表1 随机影响度分布与概率计算

3.2 整体进度预测分析

由于εi具有随机性和服从正态分布，因此每个单元工作的预测进度TYi也具有随机性和服从正态分布。根据表1 的相关数据，计算TYi的期望和方差，计算结果见表2。

3.3 施工进度控制

该工作预测持续时间为14 d，计划施工时间为12 d，在第6 天时，通过BIM 进度控制软件统计的情况见表3。

表3 施工第6 天软件统计及控制进度

通过对以前工程的统计分析，该单元最长工期为15 d，设计动态计划时间为13 d，得到动态效用值ud=1.018 9，表示按当前施工状态完成时的效用。持续时间对应的效用指数Rd=0.542 3。由于控制效用值uk=1，说明此时施工进度可以被接受。动态预测施工时间的效用ue=1.021 3，ue＞uk，偏离值S=0.002 3，说明施工预测与控制情况较好，因此不需要另外采取措施保证进度。

综上，本文设计的预测方式有效可靠，适合于实际建筑工程应用。

4 结语

本文通过对建筑工程施工进度的预测进行研究，引入定量分析法，采用BIM 技术设计预测与控制模型。实验结果表明，该方法具有一定准确性，可有效预测并控制施工进度，提高建筑工程施工效率，有助于提升我国建筑工程信息化管理水平。但本文研究还存在一定不足。由于影响施工进度的因素十分复杂，后续应进行深入分析与研究，更好地完善进度预测和控制体系，进一步促进建筑工程施工的发展。