基于BIM的公路工程進(jìn)度成本可視化管控技術(shù)研究

孟 鑫，張德齊，柳 斌

(黑龍江省龍建路橋第三工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150028)

1 研究現(xiàn)狀

在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化方面，目前的軟件可將數(shù)據(jù)由表格轉(zhuǎn)換為甘特圖等二位可視化模式，目前國內(nèi)應(yīng)用較多的包括微軟的MS Project以及P6軟件。但相對(duì)體量較大的建設(shè)工程對(duì)可視化的進(jìn)度計(jì)劃及進(jìn)度控制的需求在逐步增加，3D模型加上時(shí)間軸的概念成為目前熱門的發(fā)展趨勢(shì)。4D理論目前普遍的觀點(diǎn)是在上世紀(jì)九十年代由美國提出的，美國的斯坦福大學(xué)的CIFE研究所在提出4D理念后，推出了首個(gè)4D系統(tǒng)，即CIFE 4D-CAD系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑構(gòu)建的事物模型和進(jìn)度計(jì)劃信息結(jié)合，通過兩者的結(jié)合，能夠?yàn)闃?gòu)建的發(fā)展過程模擬出來。

在可視化進(jìn)度監(jiān)測(cè)方面，業(yè)內(nèi)的學(xué)者已經(jīng)對(duì)工程建設(shè)過程中的進(jìn)度信息的及時(shí)有效監(jiān)測(cè)是實(shí)現(xiàn)工程進(jìn)度目標(biāo)的關(guān)鍵因素之一達(dá)成了共識(shí)，并已著手對(duì)如何實(shí)現(xiàn)高效的進(jìn)度監(jiān)測(cè)進(jìn)行研究。BIM的概念提出之后，在4D-CAD的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展出現(xiàn)的BIM技術(shù)日益成為建設(shè)工程管理研究中的熱點(diǎn)。BIM的快速發(fā)展為建筑工程項(xiàng)目的信息化管理變革提供了平臺(tái)。通過BIM的統(tǒng)籌管理，能夠?qū)崿F(xiàn)在建筑工程管理的各階段、各專業(yè)間的協(xié)同，使建筑工程中的所有信息能夠集合到一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行統(tǒng)一的管理。從設(shè)計(jì)階段開始采用BIM技術(shù)能夠使進(jìn)度監(jiān)測(cè)、控制實(shí)現(xiàn)虛擬化、可視化。

計(jì)算機(jī)軟件在建筑施工過程中的應(yīng)用越來越普遍，各個(gè)施工企業(yè)均有正在應(yīng)用的信息管理平臺(tái)。同時(shí)，BIM軟件越來越多，成為計(jì)算機(jī)在工程應(yīng)用的研究重點(diǎn)。計(jì)算機(jī)技術(shù)與其他數(shù)據(jù)信息采集技術(shù)進(jìn)行深度集成，將向更宏觀、更微觀、更深度地為未來項(xiàng)目管理、城市管理提供更多的應(yīng)用與價(jià)值，例如計(jì)算機(jī)BIM技術(shù)、RFID技術(shù)、二維碼技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、GIS技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、裸眼3D技術(shù)、PC技術(shù)等等。

2 BIM5D平臺(tái)

2.1 準(zhǔn)備階段

準(zhǔn)備階段是對(duì)平臺(tái)的環(huán)境進(jìn)行構(gòu)建，階段內(nèi)容包括：繪制模型、模型導(dǎo)入、建立云端數(shù)據(jù)庫。

(1)繪制模型

繪制模型是將CAD二維圖紙轉(zhuǎn)換為三維模型，如果設(shè)計(jì)單位采用正向設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行出圖的可直接進(jìn)行模型取用。繪制模型的軟件可應(yīng)用Revit、MicroStation等軟件進(jìn)行繪制。

(2)模型導(dǎo)入

導(dǎo)入在平臺(tái)的基礎(chǔ)信息模塊的PC端進(jìn)行。繪制好的模型通過BIM5D平臺(tái)插件進(jìn)行IGMS格式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)需進(jìn)行構(gòu)建類型的選擇以及模型屬性信息的確認(rèn)，已保證模型在平臺(tái)中可順利掛接信息。導(dǎo)入后創(chuàng)建單體和流水段，進(jìn)行流水段與模型的掛接，流水段劃分根據(jù)工程體量大小進(jìn)行確定，當(dāng)體量較小時(shí)可根據(jù)清單分項(xiàng)進(jìn)行劃分，體量較大時(shí)可把單個(gè)清單分項(xiàng)進(jìn)行拆解，分路段進(jìn)行劃分。

(3)建立云端數(shù)據(jù)庫

云端數(shù)據(jù)庫的建立即將平臺(tái)所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行基本的建立，數(shù)據(jù)包括包括計(jì)量單位、人材機(jī)的名稱屬性、合作單位信息以及使用用戶等數(shù)據(jù)。該操作在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的網(wǎng)頁端完成，企業(yè)級(jí)人員創(chuàng)建，項(xiàng)目級(jí)人員進(jìn)行引用。

2.2 計(jì)劃階段

計(jì)劃階段包括計(jì)劃編制、計(jì)劃錄入、計(jì)劃交底三個(gè)內(nèi)容。

(1)計(jì)劃編制

計(jì)劃編制包括施工總計(jì)劃、成本總計(jì)劃的編制。計(jì)劃按照項(xiàng)目需求進(jìn)行編制，對(duì)工期、施工順序進(jìn)行有序排布。施工計(jì)劃編制完成后需單獨(dú)創(chuàng)建project進(jìn)度計(jì)劃，成本計(jì)劃編制完成后需通過GBQ算量軟件進(jìn)行施工預(yù)算的編制。施工總計(jì)劃編制完成后需創(chuàng)建周期計(jì)劃，創(chuàng)建方式與施工總計(jì)劃相同。

(2)計(jì)劃錄入

施工總計(jì)劃、成本總計(jì)劃編制完成后，將project總進(jìn)度計(jì)劃和GBQ平臺(tái)的施工總預(yù)算進(jìn)行導(dǎo)入。施工總計(jì)劃導(dǎo)入在技術(shù)模塊PC端進(jìn)行操作，導(dǎo)入后設(shè)置里程碑階段，并進(jìn)行進(jìn)度計(jì)劃與模型的掛接。施工總預(yù)算在成本管理模塊PC段進(jìn)行操作，導(dǎo)入后進(jìn)行科目編輯和模型掛接。

(3)計(jì)劃交底

當(dāng)計(jì)劃錄入完成后，平臺(tái)即可進(jìn)行施工模擬，施工模擬是對(duì)工程整體的施工進(jìn)度進(jìn)行模擬，同時(shí)成本管理模塊的數(shù)據(jù)會(huì)根據(jù)施工進(jìn)度模擬生成相應(yīng)的資金曲線及資源曲線。交底時(shí)針對(duì)施工進(jìn)度的關(guān)鍵點(diǎn)、難點(diǎn)以及資源使用、資源單價(jià)的控制點(diǎn)，讓項(xiàng)目整體人員你對(duì)工程建設(shè)有宏觀的認(rèn)識(shí)。

2.3 實(shí)施階段

實(shí)施階段在項(xiàng)目正式施工時(shí)進(jìn)行，包括數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)錄入兩個(gè)內(nèi)容。

(1)數(shù)據(jù)收集

收集的數(shù)據(jù)主要有每日的施工情況，包括施工內(nèi)容、施工樁號(hào)、完成工程量等，以及施工生產(chǎn)資源的使用情況，包括人工、設(shè)備、材料等直接費(fèi)用的消耗及間接成本的發(fā)生。除此之外也需要進(jìn)行影像資料的收集，包括形象進(jìn)度照片、質(zhì)量隱患照片、安全隱患照片等。

(2)數(shù)據(jù)錄入

數(shù)據(jù)錄入通過兩種方式進(jìn)行錄入，分別為手機(jī)錄入和電腦端錄入。施工進(jìn)度按照實(shí)際完成進(jìn)度在生產(chǎn)模塊的網(wǎng)頁端進(jìn)行錄入；生產(chǎn)資源使用數(shù)據(jù)和影像資料照片在手機(jī)段進(jìn)行錄入，生產(chǎn)資源使用數(shù)據(jù)由參與施工的工長(zhǎng)用手機(jī)進(jìn)行每天的錄入，各類影像資料由所有管理人員共同協(xié)作錄入。以上錄入的數(shù)據(jù)可直接同步至其他模塊。

2.4 分析階段

分析階段主要是對(duì)實(shí)際施工數(shù)據(jù)和計(jì)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，分析方式共有三種，分別為看板、數(shù)字例會(huì)、模型分析。

(1)看板

各個(gè)模塊的首頁可直接反映總進(jìn)度、周進(jìn)度的完成情況，并自動(dòng)計(jì)算出總工期是否滯后，在本周任務(wù)中也可直接反映工作延后的情況，同時(shí)將生產(chǎn)資源使用情況匯總表達(dá)。看板可做到項(xiàng)目的實(shí)時(shí)管控，能及時(shí)表現(xiàn)出項(xiàng)目建設(shè)的偏差情況。

(2)數(shù)字例會(huì)

當(dāng)周期計(jì)劃結(jié)束時(shí)，平臺(tái)可自動(dòng)生成數(shù)字例會(huì)，數(shù)字例會(huì)將進(jìn)度、資源信息進(jìn)行整合，更具直觀性的將各類生產(chǎn)信息呈現(xiàn)給參會(huì)人員，會(huì)議結(jié)束后可自動(dòng)生成會(huì)議紀(jì)要，根據(jù)需求將會(huì)議紀(jì)要進(jìn)行修改，最后導(dǎo)出。

(3)模型分析

錄入的所有數(shù)據(jù)也可在技術(shù)模塊PC端中進(jìn)行進(jìn)度和成本的分析。進(jìn)度分析時(shí)按照模型顏色狀態(tài)的不同來分析施工是否滯后，從而找出施工進(jìn)度滯后的關(guān)鍵點(diǎn)。成本分析可通過資源使用曲線和資金使用曲線反映，曲線圖會(huì)將實(shí)際生產(chǎn)情況與計(jì)劃情況進(jìn)行對(duì)比。

2.5 調(diào)整階段

調(diào)賬階段在實(shí)際進(jìn)度和成本與計(jì)劃偏差較大時(shí)進(jìn)行，主要分為兩種調(diào)整方式，分別為施工實(shí)時(shí)調(diào)整和階段性施工調(diào)整。

(1)施工實(shí)時(shí)調(diào)整

施工實(shí)時(shí)調(diào)整即為不改變施工總計(jì)劃和周期性施工計(jì)劃的前提下進(jìn)行的調(diào)整，調(diào)整依據(jù)主要為平臺(tái)中的預(yù)警系統(tǒng)，當(dāng)某一天的施工完成錄入數(shù)據(jù)后，實(shí)際施工的進(jìn)度或成本情況與計(jì)劃情況產(chǎn)生了偏差，項(xiàng)目在出現(xiàn)偏差后的第一天即進(jìn)行調(diào)整，從而保證計(jì)劃目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

(2)階段性施工調(diào)整

階段性施工調(diào)整即當(dāng)實(shí)際情況不能滿足計(jì)劃的施工調(diào)賬，需改變施工總計(jì)劃或改變周期性施工計(jì)劃。調(diào)整時(shí)在保證整體工期和成本目標(biāo)的前提下，對(duì)后續(xù)的施工進(jìn)度和施工成本進(jìn)行重新擺布和計(jì)劃，保證施工有序進(jìn)行的同時(shí)完成最初的既定目標(biāo)。

2.6 PDCA循環(huán)

當(dāng)調(diào)整階段完成后，又將進(jìn)入計(jì)劃階段，項(xiàng)目在每個(gè)時(shí)間周期均需進(jìn)行一個(gè)此類的循環(huán)，從而達(dá)到進(jìn)度控制和成本控制的閉合循環(huán)，該循環(huán)將持續(xù)至施工結(jié)束。生產(chǎn)周期可按照項(xiàng)目的需求進(jìn)行劃分(1周至1個(gè)月不等)。

3 結(jié) 論

通過對(duì)BIM5D平臺(tái)的應(yīng)用，可使工期目標(biāo)和成本目標(biāo)得到保障，提高了項(xiàng)目可視化、精細(xì)化管理的水平，提升了項(xiàng)目整體效益。在成型的平臺(tái)體系上進(jìn)行項(xiàng)目的實(shí)際使用，大大節(jié)約了軟件二次開發(fā)的時(shí)間和成本。平臺(tái)應(yīng)用中也存在相應(yīng)的不足，一是平臺(tái)對(duì)使用人員的整體要求提高，新員工存在學(xué)習(xí)和上手慢的情況；二是平臺(tái)模塊過于分散，不利于項(xiàng)目人員的學(xué)習(xí)；三是在使用過程中平臺(tái)中功能需全員參與，對(duì)項(xiàng)目?jī)?nèi)部的組織管理提出了更高的要求。在日后生產(chǎn)中應(yīng)深度發(fā)掘項(xiàng)目組織和項(xiàng)目人員的潛力，使BIM理念的數(shù)字化管理全員化、常規(guī)化。模型是BIM技術(shù)應(yīng)用的根本，相信在該問題解決后BIM5D平臺(tái)的應(yīng)用的效果和收益也將大幅提升。