BIM技术在铁路四电工程进度管理中的应用

廖军华LIAO Jun-hua

（中国铁建电气化局集团有限公司，北京 100043）

0 引言

随着我国建筑水平的提高，施工规模不断增大，设计标准以及工艺要求不断提高，建设速度逐渐加快，传统进度管理模式难以适应铁路工程建设信息化快速发展需求[1]。BIM可视化技术与传统施工进度管理技术的结合应用，实现了工程进度的可视化以及进度管理的动态调控，满足新时代背景下对精细化管理的要求，为铁路四电工程项目进度管理提供了新的思路。本文以新福厦铁路四电工程为应用背景，研究BIM技术在长距离、多工点、多专业，大规模施工的情况下，对施工进度实时可视化监控和进度计划纠偏优化的应用。

1 研究背景

建设工程项目中，施工进度管理一直是重难点问题[2]。现阶段基于BIM的项目进度管理方式主要是对三维模型进行信息集成，借助基于BIM技术的施工管理平台，将三维模型关联进度计划进行模拟演示，并通过周、月阶段性的施工数据录入对进度计划进行检查论证[3～6]。进度计划的可视化模拟可以在施工前发现可能存在或者将要发生的问题和风险[7]，随着工程的推进，无法做到实时动态的进度管理，对进度计划的纠偏、动态调控手段不够高效灵活。阶段性施工数据录入时，仍然采用调度人员逐级上报、逐级统计的传统模式为主，效率低、统计工作量大[8]，在施工规模大且施工专业种类多的工程项目中，极易造成数据更新不及时，或信息的漏报错报等问题[9]。现阶段BIM应用主要存在的问题，主要是因为工程项目施工进度管理主体信息获取不足和处理效率低下所致[10]。

本文以新福厦铁路四电工程项目为背景，利用自主研发的BIM+GIS平台（以下简称管理平台）将由Revit软件建立的铁路四电工程参数化模型与施工进度计划进行关联。通过管理平台收集各工点现场的每日施工实时进度数据，有效减少统计数据工作量及其他人为因素。将实际进度通过模型与甘特图结合进行管理，通过模型的颜色显示来直观地判断工作任务的提前及滞后状态，为施工进度计划的调整优化提供基础数据。

2 应用思路

通过管理平台将参数化模型与进度计划链接，实现参数化模型与时间维度的链接，转变为进度模型。整合进度模型以及每日施工数据，管理人员可在管理平台上，通过进度模型的颜色变化可实时查看当日的施工进度与计划进度的对比情况。应用思路如图1所示。

图1 基于BIM技术的施工进度可视化应用思路

3 参数化模型创建

3.1 模型划分及编码标准

为了实现信息的无缝传递，需要对模型构件进行分类与编码[11]。参考铁路BIM联盟的《铁路工程实体结构分解指南》中对铁路四电工程各专业模型单元的划分，并结合《铁路工程WBS工项分解指南》以及项目部进度管理实际的相关需求，采用线分类法对模型进行构件划分。依托可扩展的编码体系，形成各专业的模型构件划分及编码表（表1）。基于此表，对构建代码第三层级及之后层级的构件进行族文件建模，父级的构件模型均为子级的构件模型组成，例如第二层级构件模型均采用第三层级之后的族文件拼接而成。

表1 牵引变电专业模型构件划分及编码表（示例）

图2 模型划分示意

为保证模型分类编码的唯一性和表意性[12]，每一个模型构件都将赋予唯一的编码。模型构件编码共由5层结构组成（图3），第一层为项目代码，为固定名称代码；第二层为专业代码，对应构件划分及编码表的第一层级构件代码；第三层为工点代码，从“0001”开始，施工里程从小到大依次增加；第四层为构件分类代码，对应构件划分及编码表的第二层级之后的构件代码；第五层为构件编号，采用不定长字符，依据相关构件的使用而定，例如接触网支柱编号、变电设备编号等可直接使用设计编号，接触网吊弦构件编号可以按跨距内顺序编号结合支柱编号和锚段编号，以方便人员查看辨认。

图3 模型编码结构示意图

3.2 模型创建

采用Autodesk Revit系列软件对本项目的各专业工程进行参数化模型创建。模型创建后，通过自研的二次插件导出轻量化模型（JIN格式文件），然后上传至系统工点标签之下进行模型统一管理。鉴于四电专业工程的特点，本项目的参数化建模还需依托站前单位的道路、桥梁、隧道模型进行创建。各专业工程的建模范围包含线路内所有工点，与现场保持高度一致。

图4 基于BIM的参数化建模流程

4 模型与进度计划链接

4.1 WBS工项分解编码表的编制

按照单位工程、分部工程、分项工程、检验批的质量验收体系以及施工深化应用需求进行施工作业分解，得到标准统一的WBS工项分解表。结合各专业的模型构件划分及编码表，将工项任务与相关模型构件名称及编码对应，形成一套适合铁路四电项目管理的WBS工项分解编码表（表2）。

表2 WBS工项分解编码表（示例）

4.2 参数化模型与进度计划的链接

参数化模型的构件层级与分部分项工程均为一一对应，且包含有相同的编码。施工进度计划按照分部分项工程进行编制时，所有施工进度计划内的项目和模型已经进行了链接。将参数化模型与进度计划导入BIM管理平台，即可实现自动关联。

5 系统设计及创建

管理平台进度管理模块系统侧重对现场施工日志、工作项进度计划、调度报表进行管理。结合进度模型，实现施工数据驱动进度模型形象变化，并通过模型颜色变化区分进度计划的实施情况。

5.1 硬件架构

管理平台进度管理模块系统包括，工作站1台，后台服务器2台。服务器通过交换机实现与工作站的数据互联，1台服务器用于进度的Web发布，另1台服务器安装标准版SqlServer数据库软件，用来提供数据库存储及管理服务。

①数据库服务器包括中心数据库、配置文件、BIM模型数据库、编码数据库、日志文件和进度管理系统。

②进度管理Web服务器用于进度管理的Web发布。

③工作站，操作人员通过工作站登陆服务器，进入进度管理系统。

5.2 软件结构

系统软件结构设计如图5所示。

图5 系统软件结构设计示例图

5.2.1 数据层

管理平台进度管理模块系统数据层主要由模型数据库、编码数据库、配置文件和日志文件组成。

5.2.2 服务层

主要由DAL数据访问层、WebService和编码映射关系构成。其中：DAL数据访问层：B/S数据处理程序的基础。主要负责数据库中数据的增改、查阅，以及配置文件的读取等基本操作。WebService为应用层的B/S页面提供RESTful Web API接口服务。编码映射关系：BIM模型通过构件编码同施工日志工作项编码进行关联，达到日志数据可驱动模型数据。

5.2.3 应用层

应用层表现为Web页面，基于服务层和数据层实现，应用功能包括：模型管理、编码管理、工点管理、计划管理、日志填报、日志查看、三位回溯、甘特图和数据维护功能。

6 实时进度可视化

6.1 实时进度数据的收集

进度数据的收集方法主要依靠现场工点施工作业人员手动更新。现场各工点的施工作业人员通过智能移动端或网页浏览器登录管理平台选取相应工点，实时填报上传施工进度日志（图6）。日志内容包含现场当日进度数据以及施工情况的照片、工作人员、机具等。管理平台对每日的进度日志进行汇总可输出进度报表，也可选取某工点对相关的施工进度日志进行查阅，提高了数据处理的效率以及数据传输的准确率。

图6 施工日志填报数据界面

6.2 实时进度可视化应用

6.2.1 实时进度可视化

管理平台依据每日进度数据，结合三维模型与甘特图，直观表达每日实际施工进度情况，并将实际量与计划量进行颜色区分，通过工作量、累计百分比等指标数据，显示当前施工进度计划滞后的工点或者施工部位。

6.2.2 进度可视化动态控制

管理平台依据选定的进度计划可实现三维动态模拟展示，选定计划时间轴对施工过程按进度计划时间轴进行模拟，实现施工方案可视化交底。随着工程项目施工实施的逐步推进，在管理平台可随时对工程任务的计划开始和结束时间进行调整。管理平台进度管理模块界面分为模型显示区与计划调整区，上部分为工点选择，模型显示区域，下部分为进度计划显示与调整区域（图7）。

图7 进度可视化管理示例图

6.2.3 进度形象化与物资管理的结合

通过进度模型对物资二维码安装后的扫描填报数据（图8）以及每日的进度数据进行动态集成，将相关物资的安装信息与进度报表的进度量对比，实现进度与物资管理的联动，保障进度数据的准确性。

图8 模型信息示例图

7 应用效果

管理平台对每日的进度数据进行实时汇总处理，可视化展示，提高进度管理效率。通过管理平台远程监管，减少了管理人员去现场验证进度情况的频次。对于长距离，工点多且分散的铁路四电工程项目，有利于提高施工进度监管效率。通过数据集成、模型与实体对比、无纸化办公、云端传输等手段加快了数据与施工安排的效率。如，在泉港10kV配电所的施工中提前对进度计划进行优化调整5处，对电力专业与房建专业的施工计划进行调整，穿插进行施工，相较于原施工进度计划减少施工人员投入3人，节约工期8天，在准确实现进度目标的同时，有效的节约了人工成本。

8 结束语

工程进度的有效管理是进度目标实现的关键。通过应用BIM技术进行二次开发及实时数据整合，开拓了BIM技术在施工进度管理中的应用新思路，对于BIM技术在实时过程控制的可视化进度预警和纠偏方面有很大的应用价值。