公路工程项目工作分解结构（WBS）编码研究

0 引言

随着全国高速公路建设的不断发展，我国高速公路总里程在稳步持续上升。一个高速公路项目施工期约3至4年，施工期涉及主要业务包括投资、进度、质量、安全、环保等，为了提升项目管理工作效率很多高速公路项目已经开展了信息化应用，在一定程度上提升了具体业务的办理效率，但是在信息化应用过程中因为业务领域不同，管理口径不一，容易形成信息孤岛、数据烟囱，无法形成进一步的互联互通，无法发挥信息和数据的价值为工程项目精细化管理提供助力。

因此为了提升高速公路工程建设期信息化水平，打通项目管理不同业务之间数据壁垒，本文将工作分解结构（WBS）引用到高速公路建设工程项目管理中，与实际业务结合，将不同业务基于统一的WBS进行数据互联互通。这样不仅节省管理成本、提高项目管理数字化，还能有效地归集建设期数据资产，为高速公路数字化转型打下基础。

1 工作分解结构概述

1.1 高速公路工作分解结构现状

高速公路工程常见的分解结构主要有两类，即EBS、WBS。

工程实体分解结构（EBS）Entity Breakdown Structure，是指采用系统分析方法将工程对象系统按照专业系统分解成相互独立、相互联系的工程项目单元，作为工程项目管理的对象，满足管理的需求。工程实体结构分解编码的核心功能在于实现工程实体的分类、检索、信息传递，应用于工程建设管理信息化。

工作分解结构（WBS）Work Breakdown Structure，是指在建设项目中将项目系统划分成可管理的活动；按施工技术规范标准工序划分原则，将工程建设项目分解成任务，编制工作任务清单。

1.2 工作分解结构对比分析

在建设项目管理业务开展时，EBS多与工程分部分项划分结合，以工程实体单元为对象，开展BIM建模应用、质量管控、资料编制等具体管理业务的落地。能够满足工程建设管理中面向工程实体单元的信息化管理。WBS则经常用于和工序管控、工程量清单的分解关联，侧重于实现工程实体施工过程管控和费用管控。通过对比分析，两种分解方式的不同之处有：①分解原则不同。工程量清单按分部分项工程分解，主要适用于基于施工图的计价；而BIM模型则以EBS分解原则按构件进行分解，便于建模。②分解对象不同。清单的分解结构以结构构件和施工工序为对象，而EBS的分解结构均以构件为对象。③信息的表达方式不同。一些在BIM中需要单独建模的构件诸如桥梁伸缩缝、湿接缝等，在清单中并不需要单独计量的子目，二是包含在清单子目中相应主体工程的工作内容中；在清单中诸如清理现场、改渠挖沟等不同类型工程，在BIM建模中不会按此分类。

虽然两种分解结构有所不同，但是最终涵盖的工程内容大致是一致的，WBS与EBS结构的差异性，使得从BIM软件中导出的工程结果不能与工程量清单形成一一对应关系，无法直接实现基于BIM的工程计量与计价。因而，需要建立新的工程量清单分解规则，使其既能符合BIM建模的需要，又有助于工程量清单计价的实施。

1.3 工作分解结构创建思路

从求同存异的角度分析，两者不同之处在于服务的业务领域不同，相同之处在于面向的工程实体基本一致。因此从两套分解模式中提取共性内容，并结合面向业务的差异，补充完善使两者的差异在工程实体这一主线上逐步趋同是个解决思路。

首先在WBS分解口径上，尽量与EBS保持一致，以400章桥梁工程为例，将工程实体分解为最小管理单元，如“桩基到根、梁板到片”等，同时满足基于此分解开展的精细化管控需求和建模颗粒度需求。

从高速公路项目数字化交付应考虑设计期向建设期的数据交付、建设期向运营管养期的数据交付、运营管养期的数据向全生命周期数据资产平台的交付等主要应用环节，因此在创建新的公路工程分解结构规则时应充分考虑跨阶段、跨业务的情形，尽可能兼顾到各场景的应用，便于数据和信息的采集、关联、利用。

通过对近年来工程项目应用的WBS以及基于WBS开展的业务分析，发现目前WBS主要应用于工程项目建设期的资金、进度、质量等管理业务的信息化，作为建设期的工程实体构件的编码具有唯一性，基本满足建设期的信息化应用。而设计期信息往往基于EBS开展BIM平台建设和应用与BIM模型关联。这就造成了建设期无法从设计期继承设计信息，设计期的信息也无法快速流转至建设期。为了解决不同编码原则应用导致信息无法跨阶段共享的问题，我们设计了WBS与EBS构件映射的方法，在不影响各阶段应用习惯的前提下，实现针对实体构件的双编码映射，进一步建立了设计信息与建设期信息的互联互通。

2 工作分解结构编码

2.1 总体思路

工程信息分类与编码是工程管理对管理对象标识、查询及传递的标准。在工程建设各阶段及运营养护期间各管理系统产生大量的信息数据，每个管理系统有一套适用于本阶段管理的编码，但是目前各阶段相对独立管理，信息互通困难，形成信息孤岛。各阶段基于不同的业务需求的编码规则完全独立，给全过程信息流转带来非常大的困难。

统一的编码标准主要解决工程建设养护等各阶段数据融合中的数据关联、以数据为主线问题溯源等问题，本着标准先行的原则，在系统建设初期确定项目需遵循的相关企业编码标准，基于编码标准构建信息资源数据库，归集工程全生命周期的相关数据，并能从交互前端反向追溯数据源头。主要工作包括：

①制定工程建设期和管养期的统一WBS编码标准，内容涵盖高速公路建设的各个专业，重点考虑隐蔽工程、桥隧工程、交安机电等涉及到向管养期交付的关键部位。

工程全过程管理的对象是工程实体及其相关的事务，所有的建设养护工作均围绕工程实体展开，工程实体构件的分类管理及编码标识尤为重要，为每个工程构件赋予唯一的身份证，是全过程管理的前提，因此首先要制定面向工程对象的“构件分类及编码标准”。

BIM技术作为新一代工程信息技术，提供了数字虚拟实体可视化对象，作为实体工程的镜像，为面向对象的管理提供了技术支撑。BIM虚拟建造技术可以建立拆分到最小单元的构件，为每个构件赋予设计、建设、养护、运营中的各阶段数据，由于构件的唯一性，因此可以通过构件查询各关联阶段的相关数据信息，因此基于构件分类及编码标准的BIM模型将成为数据标识及传递的重要载体。

工程建设管理及养护管理的WBS标准，是针对不同阶段的业务，针对性的进行构件归类管理。建设阶段实现工程质量、进度及计量管理；运营阶段实现工程技术状况评定、养护施工管理等。基于业务开展的WBS编码要符合行业管理的要求，满足《公路工程工程量清单计量规范》《公路工程工程量清单计量规范》《公路工程招标文件范本》《公路工程质量检验评定标准》《公路路线标识规则和国省道编号》《公路桥梁技术状况评定标准》《公路养护技术规范》《公路隧道养护技术规范》及其他特殊管理要求，各阶段的要求差别大，另外集团在运行的各个管理系统中WBS编码已经相对固化，建设养护WBS编码不能强制统一，因此WBS编码应根据业务需要采用大原则统一，满足个性化需求的原则进行编制。

针对不同管理业务的建设期WBS与养护期WBS的不能完全统一，因此需要一个重要的媒介来完成互通。基于“构件分类及编码标准”的BIM模型及编码体系成为重要的链接手段。通过建立BIM构件模型与建设期WBS构件编码的映射，实现建设期构件信息与虚拟构件的挂接；通过建立BIM构件模型与运营期养护管理WBS构件编码的映射，实现运营期养护信息与虚拟构件的挂接。建立基于“构件分类及编码标准”的BIM模型编码与各阶段业务数据的映射关系，快速跨阶段查询与管理信息，最终实现工程建设期和管养期的WBS编码统一标准。

②制定基于GIS+WBS编码的工程建设期与养护期桩号坐标、业务体系的有效映射。借助GIS技术，将建设期的WBS编码体系，桩号坐标体系与管养期的桩号坐标体系有机结合，实现建设期与管养期坐标体系和业务数据的互联互通。

2.2 模型组织

公路工程信息模型的创建、应用、交付和存储等应以项目为单位，项目模型结构应具有可扩展性。项目模型组织结构参照《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》相应设计阶段、专业划分及设计深度要求编制，施工及运维模型几何形态按施工图深度要求创建。项目模型分类编码结构应按总体项目、单位工程、结构构件、构件位置及版本序号共五级分类组织，分级组织关系如图1。

图1 信息模型分级组织关系图

每级模型元素均可添加属性信息，构件级模型信息宜包含名称、材料、材质和主要几何信息。

2.3 分类编码

分类编码是根据模型本身特性确定的唯一代码，与项目具体阶段、工程属性无关。分类编码结构由项目编码、单位工程编码、构件编码、位置编码及版本序号编码五部分组成。

图2 分类编码结构

各部分编码（除版本序号）的结构由表代码、一级类、二级类、三级类、四级类组成。表代码与各级类编码之间用“-”连接，各级类编码之间用“.”连接，各表代码可根据需求任意组合使用（如“+”连接、独立使用等）。属性编码分为属性项编码及属性值编码，属性项编码可添加至每级编码的后侧用“_”连接。

《编码应用标准》编码结构采用线分法和面分法结合的方式，融合两种分类方式的优点，满足公路工程结构（道路、桥涵、隧道、交安及房建等）构件BIM信息编码的唯一性、可扩展性要求，为全寿命周期信息流转提供信息标识和信息载体。分类编码如表1。

表1 信息模型分类编码表

示例：济潍高速_K0+560桥涵_梁板_右幅第一孔第一片

编码为：XTGS+61-04.0001.00.00+19-07.01.01.01+65-02.0001.01.00

2.4 WBS编码

WBS编码标准兼顾工程项目管理业务需求与BIM建设需求的WBS编码已在十余个项目应用，各项目基于WBS开展计量、进度、质量等业务。

施工单位依据工作分解结构对项目管理内容进行编码，格式如图3。

图3 工作分解结构层级编码示意图

章节包括100、200、300、400……1000，细化到分项工程的下一级，但最明细级只标记了流水，没有到具体的构件。其中200章为路基工程，300章为路面工程，400章为桥梁工程，500章为隧道工程，600章为安全工程，700章为绿化工程，800章为建筑工程。

编码字典仅供参考，不做强制要求，根据本项目实际情况进行编码，因此在不同的项目中，可能编码的表达有偏差，甚至顺序不一致，这种情况也带来映射的复杂性，某项目的映射关系不能保证在其他项目中能够复用。要根本解决此问题，需要推行统一编码，使用单位按统一格式和精度填报。

示例：400章-第一个桥-基础-桩基-1号桩

表示为：400-U1-JC-ZJ-001

2.5 编码映射

现阶段完全统一的编码体系实施非常困难，因为涉及各方编码相关的数据结构、数据应用等的改造，通过数据实体将编码两两映射是编码逻辑上统一的主要手段。数量少、粒度粗编码的统一可以实现，比如项目编码，可以采用项目的标准简称的方式达成统一。示例如下：

BIM构件编码数据结构如图4。

WBS编码数据结构如图5。

图5 WBS编码数据结构示例图

编码映射的数据结构如图6。

图6 编码映射数据结构示例图

编码映射数据如图7。

图7 编码映射数据示例图

3 工作分解结构编码应用

通过工作分解结构编码的创建和应用，在工程建设初期就形成了一套工程实体的数字化镜像，基于WBS编码可以挂接设计属性、BIM模型、业务信息等，实现不同业务的处理对象的一致表达，形成信息共享数据共享的项目管理信息化应用新模式。

3.1 质量管理中的WBS编码应用

以质量控制为例，通过WBS和EBS的映射，工程构件与工序组、表单建立了直接关联关系，同时随着工序的开展，工程进度可进行自动化统计、计量支付也可以进行自动化控制。质量与进度控制模型结构如图8。

图8 基于WBS的质量进度控制模型结构图

通过基础配置，完成WBS编码与EBS构件编码、施工工序的绑定，现场施工人员通过移动端开展施工工序报验，上报现场影像及质检数据，经监理审核后，质检数据可自动生成质检报表。经监理确认后的施工内容可完成进度的自动统计，生成进度报表实现计划进度分析。基于统一的WBS，开展的现场工序报验，确保了质检数据和进度信息的真实性、及时性，有效提升质量管控精细化水平。

3.2 进度管理中的WBS编码应用

基于统一WBS开展的进度填报与计量支付填报，可以实现精细化的进度计量对比分析。同一个工程构件什么时候完成的现场施工，完成产值是多少，什么时候进行的工程计量，计量金额是多少，均可以进行平行对比，汇总生成标段级、项目级的投资和进度完成情况对比分析，可以辅助实现精细化的计量进度调控。应用示例如图9、图10、图11。

图9 项目级进度计量对比分析示意图

图10 标段级进度计量对比分析

图11 构件级进度计量对比分析

4 结语

为了进一步提升高速公路建设期管理的精细化、标准化水平，打通不同业务领域不同建设阶段的信息渠道，本文提出了基于工作分解结构的解决方法：首先，建立统一的WBS编码体系，为工程构件创建唯一的、可机器识别的编码；其次，开展基于统一WBS编码的工程项目信息化应用，开展投资、进度、质量、安全等业务的综合应用，实现跨业务领域的数据互联互通。

本文主要借鉴数字化思维，利用工作分解结构编码在公路工程施工中通过创建实体工程的数字化镜像，并在此基础上开展了一系列的应用探索。通过统一的WBS编码实现了工程实体的数字化孪生，在此基础上所发生的业务数据可以做结构化的存储和利用，为后续的工程建设数字化转型打下了良好基础。