BIM技術在建筑施工進度控制中的應用

（遼寧建筑職業(yè)學院，遼陽 111000）

當前建筑工程不斷向大型化和復雜化發(fā)展，傳統(tǒng)的進度控制方法已經捉襟見肘，無法滿足當前建筑施工對進度控制的要求。

1 BIM 技術

BIM（全稱Building Information Modeling）建筑信息模型，又稱建筑信息模擬，是將建筑信息數(shù)字化，并由計算機應用程序直接解釋的建筑或建筑工程信息模型，即數(shù)字技術支撐的對建筑環(huán)境的生命周期管理。

BIM 的理念的出現(xiàn)可以追溯到上世紀70年代，目前國外對于BIM 的研究主要集中在四個方面：（1）以BIM 設計、BIM 施工模擬為代表的，BIM 技術在建筑施工實踐中的具體應用；（2）BIM 技術在實際應用中的得失；（3）與BIM 相關的信息技術研究；（4）BIM 技術在工程項目管理中的應用。

與國外BIM 技術的發(fā)展相比，國內的BIM 技術應用尚處于初級階段，在系統(tǒng)化、規(guī)模化應用方面還有待加強。國內對BIM 技術在進度管理方面的研究主要集中在4D 實現(xiàn)方面，即施工可視化、施工過程動態(tài)管理方面。值得一提的是，清華大學研究小組通過對計算機圖形計劃系統(tǒng)不斷的研究，使得我國在4D 集成化施工管理平臺方面的研究達到了國際領先水平。

2 進度控制方法分析

進度控制是指對工程項目各階段的目標、時間、程序、內容進行合理規(guī)劃，并按計劃實施。在實際施工過程中，若工程的實際進度與計劃進度出現(xiàn)偏差，需對偏差產生的原因進行分析，對偏差帶來的影響進行預估，并制定應對方案。

施工進度控制的內容主要包括：進度計劃的編制；進度計劃的優(yōu)化；施工進度控制。

（1）進度計劃的編制需要綜合考慮工程項目的約束條件，明確各工序間的邏輯關系，制定工程具體實施的合理方案。建筑施工進度計劃的編制程序：收集編制依據(jù)---劃分施工過程---計算工程量---套用計劃定額---計算勞動量或機械臺班需用量---確定施工過程的持續(xù)時間---繪制網(wǎng)絡計劃或橫道圖---確定工期、勞動力、機械設備、材料供應是否符合要求----不符合則需調整優(yōu)化至符合---符合要求后繪制正式進度計劃。

（2）進度計劃編制完成后，針對資源、成本等制約因素，對進度計劃進一步優(yōu)化。針對優(yōu)化的側重點不同，進度優(yōu)化可分為資源優(yōu)化、費用優(yōu)化和工期優(yōu)化。資源優(yōu)化是指通過調整工期長短，達到資源配置的目的。當資源有限時，需要通過計劃調整，縮短工期，使資源滿足分配需求；當工期固定時，則需要調整資源分配，使資源分配盡量均衡。工程費用由直接費用和間接費用組成，當工期發(fā)生改變時，直接費用和間接費用都會發(fā)生改變，在進行費用優(yōu)化時，除了保證工期縮短，還要保證因施工方案改變而產生的直接費用和間接費用增加最少。通過計算直接費用和間接費用的變化值，可以得出工程的最優(yōu)工期。當工期固定時，則能計算出相應的最低費用。工期優(yōu)化則是在實際工期要求小于計劃工期時，對計劃工期進行壓縮。

（3）影響施工進度的主要資源分配、環(huán)境影響、人員影響等因素。為更好的對建筑施工進行進度控制，要實時了解項目進展情況，如施工的實際進度與計劃進度之間產生偏差，及時分析偏差產生的原因，并以此為依據(jù)，結合實際情況對施工計劃進行調整和修正，避免對工程進度造成影響。

3 傳統(tǒng)進度控制方法存在的問題分析

傳統(tǒng)的進度控制方法主要有甘特圖法、網(wǎng)絡計劃法、S 曲線法。這三種施工進度控制方法雖然可以對施工進度進行優(yōu)化，但仍然存在諸多問題，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：影響因素多；不具動態(tài)性；協(xié)調性差；缺乏整體性。

（1）影響因素；影響進度控制計劃的因素眾多，施工環(huán)境、施工條件、技術水平、人為因素等，都與進度控制計劃息息相關。

（2）不具動態(tài)性；傳統(tǒng)的進度控制方法雖然對進度控制計劃有一定的優(yōu)化作用，但只能針對已經出現(xiàn)的問題，對未發(fā)生的問題缺乏預見性，不具動態(tài)性。

（3）協(xié)調性差；建筑工程項目在建設過程中需要多方協(xié)作，參與人員眾多，施工進度控制需要協(xié)調各方進度，稍有疏忽就會影響項目進度。

（4）缺乏整體性；在針對建筑施工實際進度和計劃進度偏差進行調整的過程中，傳統(tǒng)的進度控制方法主要是針對出現(xiàn)偏差的工作進行調整，缺乏整體性。

4 BIM 在建筑施工進度控制中的應用分析

4.1 BIM 技術在建筑施工進度控制中應用的適用性分析

BIM 技術通過將建筑信息數(shù)字化并進行集成，通過交互式平臺，為建筑施工提供了信息交流協(xié)同工作的方法。BIM 技術具集成化、模擬性、可視化、動態(tài)優(yōu)化、交互性等特點。建筑工程管理人員可以利用建筑信息模型獲取更多、更完善的信息，在需要進行項目決策時能夠正確、高效的應對，在具體的應用過程中，BIM 技術的適用性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）工程信息有機集成，將建筑工程信息以更加直觀的形式展現(xiàn)，減少信息丟失；（2）建筑過程模擬預演，建筑施工過程可視化，有效規(guī)避設計中存在的問題，保證建筑施工過程的順利進行，建造管理更加優(yōu)化；（3）為建筑施工各方提供交互式平臺，方便溝通交流，簡化流程，提高效率。

4.2 基于BIM 的建筑施工進度控制平臺實現(xiàn)的技術難點

基于BIM 的建筑施工進度管理是基于三維可視化平臺實現(xiàn)的，將建筑構件的三維信息與工程進度信息相結合，形成四維管理空間，通過算法推演，得出施工過程中存在的問題，并進一步解決。這一過程中需要解決的技術難點主要有以下幾個方面：模型轉換、信息關聯(lián)、軟件接口、實時聯(lián)動修改、數(shù)據(jù)并發(fā)訪問管理技術。

4.2.1 從設計方案到多維模型的轉換

傳統(tǒng)的建筑施工中，項目信息是通過二維圖紙展現(xiàn)的，施工人員主要依據(jù)圖紙完成施工工作。基于BIM 的建筑施工進度控制是基于三維模型，在三維模型的基礎上添加進度信息，形成四維管理空間，在此基礎上添加成本信息可生成5D 集成模型，繼續(xù)添加檢測信息則是6D 模型管控，隨著BIM 技術的不斷發(fā)展，模型所攜帶的信息數(shù)量和種類也會不斷增加，向7D 甚至nD維度發(fā)展。

4.2.2 信息關聯(lián)

當前BIM 在進度控制方面的關鍵是在3D 模型中添加進度信息，生成4D模型。其中的難點在于建筑項目中建筑構件數(shù)量較多。若直接對建筑構件添加進度信息，設定邏輯關系和計劃時間參數(shù)，施工過程中再輸入實際時間參數(shù)。這種方法雖然操作簡單，但時間參數(shù)需要一一對應，工作量龐大，需要耗費大量人力，且疏漏在所難免，需要反復調試，進行修改完善。比較簡便的方法就是3D 模型與進度控制軟件相結合，將3D 模型中的建筑構部件分類打包形成構部件群，在進度控制軟件中編制進度計劃并導入3D 模型，通過規(guī)則設定保證3D 模型與構部件群相關聯(lián)。這種方法雖然過程操作復雜，但工作量較小，所需人力較少。

4.2.3 軟件接口

上文中提到，可以利用3D 模型與進度控制軟件相結合，解決3D 模型中添加進度信息工作量大的問題，這一方法就涉及到了軟件接口問題（見下圖）。

為解決不同軟件間的接口問題，軟件標準化勢在必行，目前國際上應用最多的為IFC 標準，基于IFC 標準的應用軟件對接一般分為兩種情況：一是軟件支持IFC 標準文件格式，不需數(shù)據(jù)轉換，可直接實現(xiàn)對接。二是軟件不支持IFC 標準文件格式，需利用數(shù)據(jù)轉換器進行數(shù)據(jù)轉換，使之符合IFC 文件標準，實現(xiàn)軟件間的信息互通。

圖1：應用軟件間的對接

4.2.4 實時聯(lián)動修改

4D 模型的建立只是建筑施工進度控制的第一步，在實際工作中，需實時關注施工情況，當實際進度與計劃進度存在偏差時，及時采取糾偏措施，若偏差過大，無法通過糾偏實現(xiàn)計劃目標，則需調整進度計劃。進度計劃的調整涉及到進度控制軟件、3D 模型等，若每個軟件都需要逐一修改，不但工作量大，而且極易出現(xiàn)錯誤，多軟件信息實時聯(lián)動修改可以有效的解決這個問題。多軟件間的實時聯(lián)動修改，指的是只修改一個軟件內的信息，其他軟件內的相關信息則自動同步修改。實時聯(lián)動修改可以通過基于IFC 標準的接口實現(xiàn)，當進度軟件中的進度信息被修改后，將其導入3D 模型，完成對模型中進度信息的修改；同理對3D 模型中的進度信息也可在進行修改后導出。

4.2.5 數(shù)據(jù)并發(fā)訪問管理技術

基于BIM 的建筑施工進度控制可以實現(xiàn)各單位間的信息共享和協(xié)同作業(yè)，各單位都需要在BIM 平臺上進行信息查詢和進度控制管理，而且需要進行操作的人員不止一人，基于IFC 的BIM 模型對象關系復雜，因此需要解決多用戶并發(fā)訪問的問題，可通過嵌入遷出機制，針對不同對象級別的人員設置不同訪問權限，實現(xiàn)并發(fā)訪問控制，保證多人同時對進度信息進行訪問，但只允許一人對訪問信息進行修改，避免多人同時修改造成信息缺失問題。

4.3 BIM 技術在建筑施工進度控制要點分析

4.3.1 進度計劃編制

在施工進度計劃編制的各環(huán)節(jié)引入BIM 技術，是在3D 模型的基礎上，建立WBS 工作分解結構，在模型構件和工序間建立關聯(lián)關系，利用進度管理軟件實現(xiàn)施工進度的可視化。基于BIM 的進度計劃編制主要有三個環(huán)節(jié)：工作量的提取；WBS 工作分解；Project 創(chuàng)建進度數(shù)據(jù)。

（1）工作量的提取；

作為施工進度計劃的數(shù)據(jù)支撐，工作量清單是否準確是建筑施工進度控制的關鍵。工程量的提取主要有兩種辦法：從Revit 中直接提取或

通過Revit 平臺的插件提取。Revit 軟件通過參數(shù)化建模，因此可以對模型工程量進行自動統(tǒng)計，并生成工作量明細表，一般情況下可直接調取。在Revit 軟件本身的統(tǒng)計功能無法滿足需求時，可以借助更加專業(yè)的插件進行提取，例如晨曦BIM 算量插件等。

（2）WBS 工作分解；

WBS 工作分解是指將工程任務層層分解，使項目任務更加清晰、有條理。基于BIM 的WBS 分解流程如下圖所示。

圖2：基于BIM 的WBS 分解流程

（3）Project 創(chuàng)建進度數(shù)據(jù)；

WBS 分解表完成之后，則可利用Project 軟件進行進度計劃編制。首先，建立任務列表，明確個工作日任務的工程量；然后，對各項工作的作業(yè)時間進行合理估算；最后，通過在軟件中設置前置任務列，建立各工作間的邏輯關系。

4.3.2 進度跟蹤分析

基于BIM 的進度跟蹤是指工作人員通過拍照、攝影等方式對施工現(xiàn)場的作業(yè)情況進行記錄，并與模型對應部位進行關聯(lián)，如有必要，則配以文字說明。工作人員可以利用平臺功能對成本信息變化、資源分配比例和工作結束時間進行預估。

4.3.3 進度偏差分析

在進度管控過程中，當實際進度與計劃進度出現(xiàn)偏差，應明確偏差出現(xiàn)的原因并進行修正。監(jiān)督偏差分析主要有進度角度分析和資源角度分析兩種。

（1）進度角度分析是一種較為直接的分析方式，即對比工程實際的起止時間和計劃起止時間。基于BIM 的4D 進度管理系統(tǒng)可實現(xiàn)實際進度與計劃進度的可視化對比分析。（2）資源角度分析指的是通過資源消耗情況對進度產生偏差的原因進行分析。

5 結論

建筑業(yè)是我國的經濟支柱產業(yè)，總體規(guī)模龐大，隨著信息技術的不斷發(fā)展，BIM 技術不斷發(fā)展，也給進度控制各環(huán)節(jié)帶來了改變。