城市轨道交通建设工程进度 可视化管理系统的设计与实现

崔 伟

（国电南瑞科技股份有限公司，南京 210061）

随着国内城市轨道交通建设的高速发展，对建设工程施工的管理水平和管理要求不断提高，对建设工程进度的管理要求也在不断提高。但是，由于地铁项目的工程建设存在着参与方众多、施工周期长、工程复杂度高以及工程进度管理工具不成熟等情况，导致地铁建设工程进度的管理难以满足对全局化、精细化及标准化的要求，依然广泛存在着对工程建设进度信息覆盖不全面、标准表述不清晰、数据更新不及时及组织协调工作难以执行等问题，致使线路建设工期拖后及工期延误等情况时有发生，给建设工程进度的管理工作带来诸多困难[1]。

针对以上情况，笔者以南京地铁建设工程项目为研究对象，提出并实现了一套覆盖地铁全线网在建项目工程进度管理的可视化管理系统。通过对线网进度、线路进度及车站进度的全面管控，满足了建设管理单位对工程进度情况全局化、直观化及标准化的管理诉求。通过对工期进度数据的智能化分析，为建设管理单位不同层级的进度管控人员提供包含工程进度预警、工程进度报警等多样化的智能管理辅助决策，提高了工程进度管理水平及工作效率。当前，该系统已经在南京地铁1 号线北延线、2 号线西延线、5 号线、6 号线、7 号线、9 号线、10 号线二期、S6 号线及S8号线南延线等9 条已开工的在建线路中投入使用，取得了良好的管控效果，得到了用户的一致认可与好评。

1 系统设计

1.1 总体设计路线

围绕工程进度可视化管控要求，为覆盖在建地铁车站土建施工、区间盾构/明挖、轨道铺轨、供电贯通及设备安装调试等各专业领域建设进度的管理特点，对各专业进度的管控分别制定针对性的管控指标，建立面向全专业工程进度管控的统一管理指标体系。利用数据建模技术，对不同进度的管控指标搭建相应的数据运算模型。

将线网级建设工程进度的管理目标逐级细化、拆分，最终实现与各施工单位、承包单位的工作分工相对应，明确进度数据的提报范围。基于工程进度可视化管控系统，为工程进度数据提报人员提供标准化、一体化的进度数据提报平台[2]。

通过工程进度数字模型体系及数据可视化技术的实现，为工程进度管理人员提供全局化、标准化及可视化的一体化管理功能；通过对各专业工程项目在计划工期与实际进度工期等方面的智能化分析，为进度管控人员提供工程进度预警、工程进度报警等智能管理辅助决策；通过对工程进度管理情况的标准化、数字化的实现，利用对外交互业务接口，实现与工程计量支付等项目管理相关业务的互联，为进度管理的有效落地执行提供有力抓手。可视化进度管控实现的技术路线如图1 所示。

图1 可视化进度管控实现的技术路线 Figure 1 The technical route of visual progress management and control

1.2 进度管控体系

在城市轨道交通建设进度的管理过程中，存在着诸多难点。在工程总体管控方面，存在着建设周期长、工程专业众多及施工过程复杂等问题；在工程进度管控方面，存在着进度管控指标不健全、参与方工作分工界限不明确及进度数据收集方式多样且不标准等问题；在工程进度情况分析方面，存在着指标数据不标准、数据量庞大、数据动态更新不一致及数据统筹分析不到位等情况；在进度评价及管控方面，缺乏对各方进度情况的预警、报警机制，在工程项目进度严重滞后的情况下，对施工单位缺少管控抓手等问题；在管理要求下达方面，缺乏统一管理手段，特别是在进度计划更新后，如何协调全线路乃至全线网工程建设参与方及时进行进度管理要求的更新，存在着诸多难点[3]。

为解决上述问题，满足线网级工程进度管理工作在标准化统筹、可视化展示及全局化管控等方面的管理要求，笔者针对各施工专业不同的建设工艺特点，结合施工现场进度跟踪管理的易执行、易描述及易更新的要求，建立了一整套进度管控指标体系，如图2所示。

图2 轨道交通各专业工程建设进度管控指标体系 Figure 2 Construction progress control system for various professional projects of rail transit

轨道交通各专业工程建设进度管控体系，涵盖车站工程、区间工程、设备系统等参与轨道交通工程建设的各专业门类。针对各专业工程工艺特点，逐级细化进度管控指标。例如：对车站工程，细分为地下站、高架站等；对地下站，细分为围护结构、土方开挖等；对围护结构，细分为围护桩、连续墙等；对连续墙，又细分为钻孔桩、咬合桩等。因篇幅有限，仅对各专业进度的指标进行概要介绍。

同时，针对各工程进度管理指标，设定相应的标准化工程计量规则、工程计量单位及各层级进度管控系数，充分满足各专业建设工程进度管理对标准化、数字化的要求。 指标加权平均量化，其中围护结构由围护桩柱及连续墙的构成比例加权平均，而围护桩柱，由计划完成总量与实际完成量进行比例量化，即：车站工程进度=工程动工系数+围护结构完成比例×量化系数1+土石方完成比例×量化系数2+主体结构完成比例×量化系数3+附属结构完成比例×量化系数4。

以工程进度管控指标的实际工程量为基础输入数据，结合基于不同指标层级、不同专业及不同线路/车站工程实际情况而制定的相应工程量化系数，通过对进度提报数据集成后的层层运算，最终实现对车站级、线路级乃至线网级工程进度的全局化、数字化和统一化管控。

1.3 数字模型构建

工程进度数字模型体系的建立，不仅要考虑进度指标数字量化执行的易维护性、科学性及准确性，而且要着重考虑在不同专业、不同层级指标间数字量化的权重关系标准的设定[4]。

以车站工程进度数字模型建设为例：车站建设进度由围护结构、土方开挖、主体结构、附属结构4 项

1.4 可视化界面设计

基于进度管控体系及数字化模型的建立及运算，利用SVG 技术的多图层交互模式及矢量图可视化交互特点，为各专业制定标准化的进度管控人机交互图元(见图3)。通过预定通信协议，将底层数字化指标模型与人机交互界面图元进行一一关联，最终实现对工程进度数据的实时推送、可视化分析展示等功能。

图3 各专业可视化显示图元 Figure 3 Visual display primitives for each specialty

2 系统功能

2.1 系统的总体业务功能

本项目在工程进度数字模型及可视化技术实现的基础上，建立覆盖轨道交通建设全专业工程项目在建设期全过程管理的工程进度可视化管控系统，实现对地铁 建设项目提供覆盖全业务工点的进度信息、地铁建设进度的全局信息及各参与方的工程进度信息等各方面进度信息的标准化及一体化管理，同时提供对地铁全线网、全线路建设进度情况的可视化展示及智能化辅助决策等功能。系统的总体业务功能架构设计如图4 所示。

图4 工程进度可视化管理系统的总体业务功能架构 Figure 4 Overall business function framework of the project progress visualization management system

2.2 工程进度可视化展示

对地铁建设工程进度提供基于线网级进度可视化、线路级进度可视化及车站级进度可视化的三级管控，如图5～9 所示。

图5 线网工程进度可视化 Figure 5 Visualization of the wire network project progress

图6 线路工程进度可视化 Figure 6 Visualization of the line engineering progress

如图5 所示，线网级进度可视化处于全线网管理层面，对当前全线网开工车站数、已完成主体结构车站数、盾构隧道数、盾构机总数及始发台数等全线网及各条线的建设开工进度情况进行全局管理、统筹管控。

如图6 所示，线路级进度可视化以线路进度管理为侧重，对全线车站总工程进度、全线区间总工程进度、全线铺轨总工程进度、全线设备总工程进度及全线车辆交付等线路级总体进度信息进行把控。通过可视化技术，对车站、区间、铺轨、供电等专业建设工法特点及进度数据，以不同的图元化方式，将“洞通、电通、轨通”等不同工程节点的建设进度情况进行直观、形象展示，并对各工程节点提供可视化的工期进度情况预警和报警。

如图7～9 所示，车站级进度可视化以车站建设为单位，通过车站施工平面图、施工剖面图及车站站厅层设备系统布局图、站台层设备系统布局图，对包括车站维护结构、主体结构、土石方、安装、装修及各设备系统专业的工程进度情况，以可视化图元方式进行详细展示。其中，配置与施工现场实时监控摄像头 关联的功能，可随时调取现场摄像头的实景情况，加强对实际施工进度情况的管理。

图7 车站工程进度可视化：施工平面 Figure 7 Visualization of the station project progress-construction plan

图8 车站工程进度可视化：设备系统进度 Figure 8 Visualization of the station project progress-equipment system progress chart

图9 车站工程进度可视化：站厅层设备系统进度 Figure 9 Visualization of the station project progress-station hall floor equipment system progress chart

2.3 数据收集及集成管理

全线网各专业建设工程进度的基础数据，由参与地铁建设的各施工单位、监理单位以周报的形式进行提报。结合工程进度管理指标系统，为各专业制定不同的周报数据提报标准。

基于各线路工程建设参与单位的实际职责划分，由建设管理单位制定进度计划要求并牵头组织各方，以各标段施工单位、承包单位作为周报基础数据的提供单元。由各标段的监理人员汇总并审核周报基础数据，于每周四下班前在系统周报提报模块，进行本周工作量的提报；系统推送周报至建设管理单位各项目主管部门的经办人审核；审核无误后，各项目周报数据由系统统一集成、运算并更新各可视化进度管控界面。各参与方的分工职责如表1 所示。

表1 参与方分工职责 Table 1 Participants’ division of responsibilities

2.4 智能化辅助决策功能

1) 对各项目进度情况的预警、报警。基于对各专业进度指标数据的集中管理及统筹运算分析，将各施工单位的计划工作总量、计划工期、当前已完成工作总量、当前实际工期等各项进度、成本数据进行汇总，结合工程建设净值分析等管理方法，实现对各项目工期推进情况的预警及报警提醒。帮助建设管理人员，从全局更直观地及时掌握各项目工期进度情况，在及时发现项目推进隐患、分析全线路工期进展问题、有序调度各项目工作协同推进等诸多方面，提供智能辅助支撑。

2) 各项目施工进度与合同支付进度的对照分析。基于各标段项目的实际施工进展情况，通过对各项目施工进度情况的标准化提报、数字化运算及可视化展示，将各项目施工进度数据与其在合同管理业务范畴内的工程计量支付情况进行数据化及可视化对比，实现施工进度与支付进度的直观对照，为建设管理单位在减少或避免合同支付管理工作中少付及超付等问题的出现，提供辅助支撑。

3) 全线路施工进度与概算使用情况、投资进度情况的对照分析。基于对各项目施工进度情况的标准化、数字化及可视化实现，与建设工程项目管理信息化系统的管理平台对接，在地铁全线范围内，对线路概算使用情况、当前线路投资情况及当前线路施工进度情况等多业务领域的横向综合统计和智能分析，提供辅助支撑。

2.5 与其他业务系统对接

利用企业服务总线、Web Service 等相关接口技术，实现与建设工程项目管理信息化系统平台的数据对接。在实现用户组织、人员账户、地铁线路、项目信息等基础主数据共享的同时，为建设工程项目管理平台，提供进度管控指标、进度管理元数据，以及各层级、各项目的进度核心数据。另外，以单点穿透及统一待办、统一权限、统一消息管理等方式，与项目管理信息系统平台实现业务功能上的充分融合。对全线网地铁建设项目的信息化全局管控提供完备的进度管控数据及管理工具，提高地铁建设管理人员的综合项目管理效率及管理水平。

3 应用效果

3.1 提高工程进度管理水平

通过工程进度可视化系统的建设，建立健全了地铁建设各专业在线网、线路及车站中的三级进度管控指标体系，明确并完善了地铁建设的各参与方在工期进度管控方面的工作分工、执行标准及工作流程，为建设管理单位对工程进度的管理提供了统一平台及管控手段，提高了地铁建设工程进度的管理水平。

3.2 提高工程进度管理效率

通过对各线路全专业的建设工程进度标准和指标的数字化、可视化的实现，为地铁建设进度管理提供了集标准统一、数据集成、全局把控、可视化展示、自动预警/报警、多维度分析及智能决策等特点于一身的一体化管理平台及管控工具。工程进度可视化管理系统的建设，不仅实现了对不同专业下单个项目、不同基础工程节点进度管理的数字化及可视化情况分析，而且基于各工程节点进度数字化标准权重体系，同时对各专业项目进度情况在纵向逐层级、横向跨门类等多个维度，实现了进度情况的数字量化及数据化整合。最终将不同建设专业、不同建设工法、不同层级项目的建设进度情况，进行多角度、多维度数字化分析及可视化展现，实现了对包含各专业建设情况在内的整车站建设进度、整线路建设进度乃至全线网建设进度的综合分析，提高了工程进度管理的工作效率，为工程进度的精细化管控提供了支撑。

3.3 提高工程建设综合管理能力

在工程进度可视化系统的项目建设过程中，以标准化为基础，以可视化为执行主线，协同地铁建设各参与方，在计量支付管理、现场视频监控管理、项目质量安全管理及项目信息化管理等诸多业务管理领域中互联互通，为建设单位管理人员提供了综合全面的实战锻炼机会，提高了建设管理单位对各施工阶段的监管能力，提升了轨道交通建设的综合管理水平。

4 结语

笔者以南京地铁建设工程进度可视化管理系统项目为研究对象，设计并实现了一种建设周期短、资金精力投入少的进度可视化管理系统，适合各地铁建设管理单位在不同建设模式下使用。本系统将各专业工程数据与建设管理要求相融合，为建设管理单位在工程进度方面提供了标准化、可视化及一体化管理平台。 本系统已成功应用于南京地铁多种建设模式下的9 条已开工在建线路中，提高了工程建设进度管理水平及工作效率，得到了业主及用户的多方认可和好评，具有良好的推广价值和应用前景。