萬培 陳勇強 馮澤林

葛洲壩集團交通投資有限公司

摘 要：從客觀角度分析，BIM技術(shù)作為一種相對前沿的技術(shù)理論，在我國建筑行業(yè)的應(yīng)用范圍在進一步擴展，BIM技術(shù)作為綠色發(fā)展領(lǐng)域的重要組成部分，可以為多方利益主體提供全方位的服務(wù)，與方案設(shè)計和施工搭接均有密不可分的關(guān)系，同時涉及給排水專業(yè)和結(jié)構(gòu)專業(yè)的理論與內(nèi)容，BIM技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上可以最大限度優(yōu)化各類工種之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，提高工作效率。文章在原有相關(guān)理論和大量文獻總結(jié)研究的基礎(chǔ)之上，分析了BIM技術(shù)與建筑施工進度計劃結(jié)合的可行性，闡述了當(dāng)前建筑領(lǐng)域的施工現(xiàn)狀與進度計劃編制存在的問題，并指出綠色建筑是社會發(fā)展的必然結(jié)果，將綠色技術(shù)與BIM技術(shù)相結(jié)合，才能夠推動整個行業(yè)的新發(fā)展。介紹了三維模型和各類關(guān)聯(lián)軟件的應(yīng)用流程，指出BIM技術(shù)應(yīng)遵守的應(yīng)用原則，結(jié)合大量的施工經(jīng)驗，根據(jù)項目管理軟件和碰撞檢查等專業(yè)軟件構(gòu)建出參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)化的4D模型，此后重點闡述了BIM技術(shù)在進度追蹤和計劃偏差分析等領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢，驗證BIM技術(shù)與工程進度計劃管理結(jié)合的可行性。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);綠色建筑;進度管理;可視化;進度模擬;

作者簡介：萬培（1982—）,男,本科,工程師,研究方向：工程管理。;

0 引言

隨著建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，人們對于綠色建筑的理念有了全新認知。理論體系進一步豐富受到社會各界的廣泛關(guān)注，考慮外界各種現(xiàn)實因素帶來的影響，綠色建筑并未給社會發(fā)展帶來較為可觀的經(jīng)濟效益，因此在推廣應(yīng)用環(huán)節(jié)面臨較大的阻礙，尤其是綠色建筑項目的施工作業(yè)進度管理，仍然處于停滯不前的尷尬局面，意味著必須付出更多的努力，才能真正實現(xiàn)綠色建筑項目管理進度計劃的創(chuàng)新。該文將綠色建筑施工進度計劃作為研究切入點，引入全新的BIM技術(shù)，致力于發(fā)揮BIM技術(shù)在整個建筑行業(yè)的優(yōu)勢，體現(xiàn)出項目施工作業(yè)進度計劃的各種有效進展，基于此打造全新的項目作業(yè)進度計劃管控模式。

1 傳統(tǒng)項目進度管理的主要問題

1.1 協(xié)同管理難度大

在項目實施管控的具體環(huán)節(jié)，考慮工程項目推進并非一帆風(fēng)順，而且業(yè)主的訴求總是在不斷變化，因此可能出現(xiàn)合同變更的情況，意味著無論是成本管控人員還是設(shè)計人員，都需要及時響應(yīng)業(yè)主需求并進行返工處理。因此按照原有的進度計劃，很難及時地完成各種節(jié)點任務(wù)，會出現(xiàn)進度管控失敗的情況。一般情況下如果業(yè)主在項目推進環(huán)節(jié)出現(xiàn)全新的想法，或者是要求推翻或局部調(diào)整原有的設(shè)計方案，就會出現(xiàn)無效設(shè)計的局面，只有按照業(yè)主要求重新調(diào)整上一時期的進度管理計劃，才能夠保證計劃偏差降到最低。尤其是施工進度管控環(huán)節(jié)變更的可能性大為上升，在此階段不僅面臨返工難度，各個工種之間的溝通同樣會引發(fā)各種問題，除了耗費成本以外，還需要投入更多的精力和時間用于確認各方數(shù)據(jù)，因此導(dǎo)致工作出現(xiàn)明顯的滯后性。

1.2 短周期和小型項目應(yīng)用中優(yōu)勢有限

從客觀角度分析，小型項目的進度管控時間較短，并不能真正體現(xiàn)進度管控的優(yōu)勢，如果建設(shè)周期相對較短，所有的工作量基本在前期已經(jīng)處理完畢，這就意味著管理人員必須具備管控意識，在項目進展初期積累大量的人力資源和物力資源，即使引入全新的BIM[1]技術(shù)也不能有效地縮短大量時間，因此不適用于周期短任務(wù)緊迫的建設(shè)項目。

進度計劃在制定的初級階段，需要管理人員以及其他參與者，按照雙方簽訂的合同文本和已有的項目案例編制對應(yīng)的進度計劃，因此各類進度計劃往往因為缺乏動態(tài)管控的目標(biāo)出現(xiàn)問題，意味著項目管控進程當(dāng)中需要根據(jù)實際的需求完成優(yōu)化，在縮短工期和人力資源配置方面體現(xiàn)出真正的優(yōu)勢。而周期短任務(wù)緊迫的小型項目無法在短時間內(nèi)迅速配置滿足需求的專業(yè)人才，因此進度管控仍處于相對動態(tài)的范圍內(nèi)，影響到實際的進度管理水平。

1.3 進度管理的信息化程度低

當(dāng)前各類工程項目多采用對比施工圖和以二維進度計劃為基礎(chǔ)的管控模式，影響整個項目進度的可視化水平。一般情況下如果項目進度出現(xiàn)問題，也不能及時發(fā)現(xiàn)進度管控存在的問題。以方案設(shè)計為主，無法直觀了解項目推廣環(huán)節(jié)的滯后性，項目參與方仍然需要按照原有的施工計劃，考慮現(xiàn)有各個施工節(jié)點存在的各種問題，往往在問題出現(xiàn)以后，才能夠制定短時響應(yīng)方案。如果在此關(guān)鍵環(huán)節(jié)管理人員的響應(yīng)速度出現(xiàn)問題，就會拖延整個項目的進展[2]。

2 BIM技術(shù)在進度管理中的優(yōu)勢

2.1 施工過程可視化

傳統(tǒng)意義上的網(wǎng)絡(luò)計劃圖和橫道圖一般可以滿足內(nèi)部管理人員以及技術(shù)人員的實際需求，但是其他工種對這一問題進行理解仍存在較大困難。采用4D BIM技術(shù)，可以向所有的技術(shù)參與人員提供交流以及可視化的平臺，方便他們更容易接受和理解當(dāng)前進度管控的要求，在整個系統(tǒng)上直觀地顯示出整個施工過程弱化管理工作的難度，提升工作溝通的效率。

2.2 提升施工進度和現(xiàn)場管理的協(xié)同性

BIM技術(shù)的應(yīng)用可以確保施工進度和現(xiàn)場管理始終保持步調(diào)一致，正如上述所說建筑工程處于動態(tài)閉環(huán)管理的范疇內(nèi)，因此借助4D BIM技術(shù)，可以實現(xiàn)Project和3D模型數(shù)據(jù)之間的搭接，打破時空限制，將涉及的信息按照標(biāo)準(zhǔn)格式在可視化模型當(dāng)中直接集成處理。增強對于各類信息的協(xié)調(diào)強度，能夠以更加清晰直觀的方式動態(tài)描述不同施工過程當(dāng)中的關(guān)鍵節(jié)點，幫助項目管理人員按照標(biāo)準(zhǔn)流程實現(xiàn)人才等各類資源的優(yōu)化配置。

2.3 優(yōu)化施工進度

傳統(tǒng)意義上的優(yōu)化進度管控并不存在優(yōu)化不充分的問題，因此技術(shù)人員開展的進度控制工作處于十分被動的局面。如果采用4D BIM技術(shù)可以按照現(xiàn)有的施工流程，發(fā)現(xiàn)在項目施工階段出現(xiàn)的各種問題，在正式施工以前對這些問題內(nèi)容進行不斷地修改和校正。進度管理人員可以按照施工進度管控的要求，對各個施工節(jié)點的實際進度進行比對，確立最佳的施工方案，也可以借助案例分析的方式實現(xiàn)對現(xiàn)有項目的指導(dǎo)，從多個不同的維度入手，共同保證項目能夠在預(yù)期時間內(nèi)完成，減少項目施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)的返工情況。

3 基于BIM技術(shù)的綠色建筑項目進度管理模型的構(gòu)建

3.1 BIM技術(shù)在綠色建筑項目進度管理中的基本路線

BIM最初廣泛應(yīng)用于三維建模領(lǐng)域，因此很多技術(shù)人員雖然知道BIM技術(shù)的存在，但并未意識到BIM技術(shù)的優(yōu)勢，以及它如何指導(dǎo)施工項目。根據(jù)現(xiàn)階段的發(fā)展需求，在綠色建筑施工領(lǐng)域，需要深入了解BIM技術(shù)的應(yīng)用范圍，以及如何利用BIM技術(shù)更為高效地開展現(xiàn)有的施工管理工作。為了明確這一管控目標(biāo)，需要在BIM技術(shù)的基礎(chǔ)之上，構(gòu)建全新的綠色建筑施工進度計劃管理體系，明確管控的基本原則和方法，放大BIM技術(shù)在整個建筑行業(yè)的優(yōu)勢[3]，具體的實施路徑如圖1所示。

在利用BIM技術(shù)明確下一階段工程項目施工的基本目標(biāo)以后，就能夠建立相關(guān)的管控體系，引用全新的技術(shù)管理方法，實現(xiàn)對整個生命周期施工路徑的設(shè)計[4]，當(dāng)然這些路線應(yīng)該涵蓋從項目策劃到竣工投入使用的所有節(jié)點。如果以安裝和土建部門作為分析對象，各個路線上的進度管控，目標(biāo)涵蓋了每一個施工節(jié)點，項目管理人員可以參考實際進度和計劃進度，及時調(diào)整偏差，確保項目按照原有的進度計劃進行。

圖1 基本路線 下載原圖

3.2 基于BIM技術(shù)綠色建筑項目進度管理模型的構(gòu)建

要構(gòu)建基于BIM技術(shù)的綠色建筑工程項目進度計劃管理體系，首先需要明確進度計劃管理的標(biāo)準(zhǔn)流程以及進度計劃管理的具體目標(biāo)和內(nèi)容，一般情況下需要從施工單位的經(jīng)濟效益和外界多重人文因素的需求入手，真正剖析綠色建筑施工給企業(yè)發(fā)展帶來的長期價值效益。按照綠色建筑進度計劃管控的理念，對施工節(jié)點的不同操作內(nèi)容進行優(yōu)化調(diào)整，真正意義上促進經(jīng)濟發(fā)展，同時實現(xiàn)建筑行業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境之間的雙向平衡。

為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，一方面要確保技術(shù)以及管理人員真正意識到BIM技術(shù)的優(yōu)勢，以及如何高效靈活的操作BIM技術(shù)才能夠確保建筑項目獲益[5]；另一方面應(yīng)該意識到綠色建筑施工管理理念融合的重要性，明確基于綠色建筑生產(chǎn)管理理念基礎(chǔ)上形成的進度管控目標(biāo)。具體需要涵蓋以下內(nèi)容：

首先是管理目標(biāo)的明確。基于BIM技術(shù)的綠色建筑施工進度管理，前提必須明確BIM技術(shù)可以應(yīng)用于哪些領(lǐng)域、能發(fā)揮多大的作用，通過將BIM技術(shù)和綠色建筑施工進度管控計劃的相互融合，在保證遵循國家大政方針的前提下，還能夠縮短工期，保證質(zhì)量，節(jié)約大量的成本開支。

其次是管理內(nèi)容的明確。明確進度計劃管理的基本內(nèi)容，先要明確BIM技術(shù)的具體應(yīng)用機理，一般來說在項目前期方案設(shè)計階段以及施工和運營階段，都需要按照BIM技術(shù)的要求，開展全方位的進度跟蹤管控[6]。

再次是進度計劃管理方法的明確。綠色建筑的施工進度管理，作為全新的管理模式之一可以實現(xiàn)與BIM技術(shù)之間的有機融合，不僅能夠滿足國家對于節(jié)能減排的要求，還能夠更好地保護周邊的生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)對整個施工進度的動態(tài)追蹤，體現(xiàn)資源優(yōu)化配置的效率。

最后是管理流程的明確。如果想構(gòu)建綠色建筑施工進度計劃管控模式，必須先明確進度計劃管控的基本流程，以及如何建立正確的管控流程，針對具體的計劃管控節(jié)點，從總體發(fā)展角度考慮進度計劃管理的項目需求，將BIM技術(shù)與實際的管理流程高效融合。

4 BIM技術(shù)在項目進度管理中的實現(xiàn)

4.1 BIM技術(shù)與PDCA循環(huán)的結(jié)合

PDCA循環(huán)理論廣泛應(yīng)用于管理學(xué)當(dāng)中[7]，最初是由休哈斯在1930年首先提出的，之后美國質(zhì)量管理專家戴明在1950年再次創(chuàng)新該理論，并將該理論與企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量管控相互結(jié)合，因此該理論也被其他學(xué)者形象地稱之為質(zhì)量環(huán)。PDCA即Plan、Do、Check、Action的簡寫，代表4個不同的流程，企業(yè)的質(zhì)量管控需要按照這一流程始終運行[8]，如圖2所示。

PDCA循環(huán)以循環(huán)往復(fù)的改善模式為核心，一般來說該系統(tǒng)流程每循環(huán)一次就能幫助企業(yè)管理人員了解鏈條存在的各種問題，提升項目的綜合管控質(zhì)量，如果在該階段未得到解決的問題，在下面周期內(nèi)仍然需要采用措施進行處理[9]。BIM技術(shù)最大的優(yōu)勢在于它可以及時地更新進度管控，涉及的各類技術(shù)管理方法，通過優(yōu)化整個項目的流程特征，引入PDCA循環(huán)，可以幫助管理人員明確不同階段的管理目標(biāo)，結(jié)合項目總工期編制的控制計劃，制定完善的二級管控要求。但是如果想要二級管控要求真正能發(fā)揮作用，就需要對比各項施工人員應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的工作任務(wù)要求，技術(shù)人員必須按照文本要求，嚴(yán)格按照計劃開展施工管控，通過對比計劃和最終的結(jié)果，分析進度存在的偏差，明確此類偏差的原因，結(jié)合進度滯后得出的結(jié)果，及時上報管理部門，并制定補救措施，降低工程延后帶來的一系列影響[10]。

圖2 PDCA循環(huán)與BIM技術(shù)的結(jié)合 下載原圖

BIM技術(shù)與PDCA循環(huán)原理的相互結(jié)合，可以大范圍地推動項目進度計劃管控模式，將二者的優(yōu)點相互結(jié)合，為后續(xù)優(yōu)化施工進度管控提供良好的技術(shù)支撐。首先需要根據(jù)BIM技術(shù)的核心開展對應(yīng)的施工模擬，構(gòu)建完善的三維信息管控模型，通過改善對應(yīng)的技術(shù)管控方案，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資料的收集。然后引入PDCA循環(huán)流程[11]，提出施工管控必須遵守的基本規(guī)范，降低在此循環(huán)管控過程當(dāng)中出現(xiàn)的浪費情況。技術(shù)人員認為引入BIM技術(shù)和PDCA循環(huán)流程機制可以彌補傳統(tǒng)項目進度管控存在的各種不足，確保項目不同階段的任務(wù)能夠按照預(yù)期順利進行提升[12]，實現(xiàn)整個管控流程的高效性和可視性。

4.2 3D模型的構(gòu)建

如果想要真正實現(xiàn)BIM技術(shù)和項目進度管控的高效融合，首先需要按照項目管控獲取到的各項參數(shù)構(gòu)建完善的3D模型，實現(xiàn)信息平臺的標(biāo)準(zhǔn)化操作。一般在前期方案論證階段就應(yīng)該構(gòu)建完善的3D模型，只有這樣才能夠為后續(xù)BIM技術(shù)與進度計劃管理的結(jié)合提供技術(shù)支撐[13]。考慮3D模型的構(gòu)建和信息化軟件有著密不可分的關(guān)系，因此技術(shù)人員認為BIM建模軟件是開展3D模型構(gòu)建的關(guān)鍵工具，在實際操作環(huán)節(jié)，可以采用Revit等軟件完成單體建?；蝽椖?D結(jié)構(gòu)的高效創(chuàng)建[14]。在所有建模完成以后，需要借助對應(yīng)的BIM技術(shù)軟件讀取模型或單體的相關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)對各類技術(shù)數(shù)據(jù)的比對優(yōu)化，最終在整個流程上開展高質(zhì)量的工程項目進度管控模式。Revit軟件具備較高的參數(shù)化設(shè)計技能，能夠幫助技術(shù)人員在方案論證階段及時完成各種圖元和參數(shù)化的修改，Revit包含樓梯屋頂?shù)雀鱾€基本的建筑元素構(gòu)件，可以按照參數(shù)調(diào)整修改的方式設(shè)計出符合業(yè)主要求的各類基礎(chǔ)化構(gòu)建，而且各類構(gòu)件之間的智能化管理關(guān)系相對優(yōu)越，可以通過自定義提供的基本數(shù)值滿足設(shè)計人員對于材料以及各項構(gòu)建創(chuàng)新的需求，只需要錄入簡單的信息，就可以在之后不同設(shè)計階段及時調(diào)出并捕捉該類信息參數(shù)。除了上述強大功能以外，還可以通過軟件的可視化功能，將簡單的渲染效果按照動畫途徑輸出為Avi格式[15]，而且該格式包含了各種工程量結(jié)構(gòu)以及建筑單體的數(shù)據(jù)明細表。采用Revit進行參數(shù)化建模時包含三項不同的工作內(nèi)容，首先需要根據(jù)基礎(chǔ)的混凝土結(jié)構(gòu)按照相應(yīng)的施工搭接順序核對各個構(gòu)件的材質(zhì)和尺寸，是否與前期的圖紙保持一致，當(dāng)然所有構(gòu)件的命名應(yīng)當(dāng)遵循標(biāo)準(zhǔn)化的流程，便于后期及時調(diào)整。建筑建模主要包括樓梯門板和窗等其他結(jié)構(gòu)組件，因此需要對比尺寸和高度，在建筑模型構(gòu)建完成以后，還需要通過結(jié)構(gòu)模型比對。建筑設(shè)備建模主要由電氣系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)和給排水系統(tǒng)組成，機電安裝應(yīng)遵循暖通風(fēng)管、強電、弱電電纜橋架、給排水和消防管的順序。

4.3 4D模型的構(gòu)建

4D模型主要是將3D模型與前期構(gòu)件完成的進度計劃文本關(guān)聯(lián)在一起，3D模型當(dāng)中增加了不同的時間維度參數(shù)。4D模型的最大優(yōu)勢是可以實現(xiàn)對整個施工過程的分析和模擬，而且不同參與主體通過4D模型獲取到的信息存在一定的差別，尤其是針對工期相對較長、體量較大的項目進度管控來說，4D模型能夠加強各個部門之間的協(xié)作機制，在提升管控效率的同時保證施工質(zhì)量。

Navisworks軟件可以對MEP、結(jié)構(gòu)、建筑等專業(yè)的文件進行分層，之后轉(zhuǎn)化為可被軟件整合和利用的DEF/DWFX文件。基于Navisworks的“timeliner”命令可以對接Project軟件生成的“Mpp”格式文件，實現(xiàn)和Project進度文件、3D模型的鏈接。除此之外還可以與3D模型進行搭接，明確與甘特圖和進度任務(wù)管控之間的要求，通過這種集成化的進度管控單元，實現(xiàn)高效的管控目標(biāo)。

首先，模擬的時間單位由天、周、月組成，為了便于后期各項參數(shù)的調(diào)整，一般來說可以通過逆序和正序兩種不同的方式展開項目技術(shù)的模擬，而且不同的時間間隔可以整體反映施工進度對后續(xù)各個關(guān)鍵節(jié)點的影響。其次，還可以通過動畫等多種形式對施工進度進行播放，在軟件右上角還可以對后續(xù)未完成的工作內(nèi)容進行管理，當(dāng)天需要完成的任務(wù)和工作都能夠通過此文件夾進行瀏覽，以便于技術(shù)人員及時備忘查看未完成的進展內(nèi)容。最后，需要對施工狀態(tài)和施工時間進行更改，系統(tǒng)會按照原有的數(shù)據(jù)庫要求及時調(diào)整Project進度計劃，如果想要達到更為直觀的應(yīng)用目標(biāo)，可以引入動畫與視頻等多種不同的形式，更加直觀地展現(xiàn)不同構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)特征，通過設(shè)置播放時間和類型，滿足上述需求。

5 結(jié)論

BIM技術(shù)雖然在近年來發(fā)展相對迅猛，但是國內(nèi)相關(guān)學(xué)者對于該項技術(shù)的理論和實證研究還需進一步延伸，該文通過對BIM技術(shù)與工程項目進度管控的應(yīng)用情況進行驗證，分析得出如下研究結(jié)論：

(1）在BIM技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)之上，可以構(gòu)建更為完善的三維模型，確定施工的技術(shù)路線，并且綜合考慮不同管理流程涉及的管理方法，確立對應(yīng)的管理目標(biāo)，構(gòu)建完善的信息化管理模型。

(2）通過梳理BIM技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域存在的各種不足，針對前期進度計劃管控出現(xiàn)的事后調(diào)整現(xiàn)象，可以利用BIM技術(shù)的優(yōu)勢，加強各方之間的溝通與交流。通過模型可視化等多種有效的渠道，及時對外傳送有關(guān)合同變更或局部變更的信息，確保技術(shù)人員在最短的時間內(nèi)響應(yīng)并作出調(diào)整。

(3）通過對技術(shù)端口的分析，可以看出BIM技術(shù)與進度計劃管控相互結(jié)合形成的全新管理模式，具備可視化和反復(fù)修改的特點。從可視化的角度來說，BIM模型可以將各類施工進展按照動畫等更為生動的形式直接展示給各方參與主體，與傳統(tǒng)的進度計劃相比，能夠增強員工的理解度，加強不同工種之間的溝通與交流。從軟件平臺的應(yīng)用可以看出，后續(xù)技術(shù)人員完全可以按照現(xiàn)有出現(xiàn)的各種問題及時調(diào)整施工動態(tài)，按照動態(tài)模擬的方式找出上一階段進度計劃管控存在的問題，通過反復(fù)修改，再次開展施工模擬，通過循環(huán)往復(fù)的方式，降低生產(chǎn)成本的支出。

該文課題作為探索性的研究成果，受到工作經(jīng)驗和專業(yè)理論知識的限制，針對BIM技術(shù)在工程項目進度管理領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用仍存在很大的提升空間。該文僅僅對4D模型的基本流程和原理進行分析，沒有探討軟件層面的開發(fā)流程。在對BIM技術(shù)和進度計劃管理分析的過程當(dāng)中，沒有深入剖析二者結(jié)合后面臨的困境和障礙。當(dāng)前BIM技術(shù)和進度計劃管理的應(yīng)用主要依賴于計算機技術(shù)實現(xiàn)，隨著后續(xù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進一步發(fā)展，可以實現(xiàn)與三維模型之間的搭建。

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