BIM技術在鐵路四電工程進度管理中的應用

廖軍華LIAO Jun-hua

（中國鐵建電氣化局集團有限公司，北京 100043）

0 引言

隨著我國建筑水平的提高，施工規模不斷增大，設計標準以及工藝要求不斷提高，建設速度逐漸加快，傳統進度管理模式難以適應鐵路工程建設信息化快速發展需求[1]。BIM可視化技術與傳統施工進度管理技術的結合應用，實現了工程進度的可視化以及進度管理的動態調控，滿足新時代背景下對精細化管理的要求，為鐵路四電工程項目進度管理提供了新的思路。本文以新福廈鐵路四電工程為應用背景，研究BIM技術在長距離、多工點、多專業，大規模施工的情況下，對施工進度實時可視化監控和進度計劃糾偏優化的應用。

1 研究背景

建設工程項目中，施工進度管理一直是重難點問題[2]。現階段基于BIM的項目進度管理方式主要是對三維模型進行信息集成，借助基于BIM技術的施工管理平臺，將三維模型關聯進度計劃進行模擬演示，并通過周、月階段性的施工數據錄入對進度計劃進行檢查論證[3～6]。進度計劃的可視化模擬可以在施工前發現可能存在或者將要發生的問題和風險[7]，隨著工程的推進，無法做到實時動態的進度管理，對進度計劃的糾偏、動態調控手段不夠高效靈活。階段性施工數據錄入時，仍然采用調度人員逐級上報、逐級統計的傳統模式為主，效率低、統計工作量大[8]，在施工規模大且施工專業種類多的工程項目中，極易造成數據更新不及時，或信息的漏報錯報等問題[9]?，F階段BIM應用主要存在的問題，主要是因為工程項目施工進度管理主體信息獲取不足和處理效率低下所致[10]。

本文以新福廈鐵路四電工程項目為背景，利用自主研發的BIM+GIS平臺（以下簡稱管理平臺）將由Revit軟件建立的鐵路四電工程參數化模型與施工進度計劃進行關聯。通過管理平臺收集各工點現場的每日施工實時進度數據，有效減少統計數據工作量及其他人為因素。將實際進度通過模型與甘特圖結合進行管理，通過模型的顏色顯示來直觀地判斷工作任務的提前及滯后狀態，為施工進度計劃的調整優化提供基礎數據。

2 應用思路

通過管理平臺將參數化模型與進度計劃鏈接，實現參數化模型與時間維度的鏈接，轉變為進度模型。整合進度模型以及每日施工數據，管理人員可在管理平臺上，通過進度模型的顏色變化可實時查看當日的施工進度與計劃進度的對比情況。應用思路如圖1所示。

圖1 基于BIM技術的施工進度可視化應用思路

3 參數化模型創建

3.1 模型劃分及編碼標準

為了實現信息的無縫傳遞，需要對模型構件進行分類與編碼[11]。參考鐵路BIM聯盟的《鐵路工程實體結構分解指南》中對鐵路四電工程各專業模型單元的劃分，并結合《鐵路工程WBS工項分解指南》以及項目部進度管理實際的相關需求，采用線分類法對模型進行構件劃分。依托可擴展的編碼體系，形成各專業的模型構件劃分及編碼表（表1）?；诖吮?，對構建代碼第三層級及之后層級的構件進行族文件建模，父級的構件模型均為子級的構件模型組成，例如第二層級構件模型均采用第三層級之后的族文件拼接而成。

表1 牽引變電專業模型構件劃分及編碼表（示例）

圖2 模型劃分示意

為保證模型分類編碼的唯一性和表意性[12]，每一個模型構件都將賦予唯一的編碼。模型構件編碼共由5層結構組成（圖3），第一層為項目代碼，為固定名稱代碼；第二層為專業代碼，對應構件劃分及編碼表的第一層級構件代碼；第三層為工點代碼，從“0001”開始，施工里程從小到大依次增加；第四層為構件分類代碼，對應構件劃分及編碼表的第二層級之后的構件代碼；第五層為構件編號，采用不定長字符，依據相關構件的使用而定，例如接觸網支柱編號、變電設備編號等可直接使用設計編號，接觸網吊弦構件編號可以按跨距內順序編號結合支柱編號和錨段編號，以方便人員查看辨認。

圖3 模型編碼結構示意圖

3.2 模型創建

采用Autodesk Revit系列軟件對本項目的各專業工程進行參數化模型創建。模型創建后，通過自研的二次插件導出輕量化模型（JIN格式文件），然后上傳至系統工點標簽之下進行模型統一管理。鑒于四電專業工程的特點，本項目的參數化建模還需依托站前單位的道路、橋梁、隧道模型進行創建。各專業工程的建模范圍包含線路內所有工點，與現場保持高度一致。

圖4 基于BIM的參數化建模流程

4 模型與進度計劃鏈接

4.1 WBS工項分解編碼表的編制

按照單位工程、分部工程、分項工程、檢驗批的質量驗收體系以及施工深化應用需求進行施工作業分解，得到標準統一的WBS工項分解表。結合各專業的模型構件劃分及編碼表，將工項任務與相關模型構件名稱及編碼對應，形成一套適合鐵路四電項目管理的WBS工項分解編碼表（表2）。

表2 WBS工項分解編碼表（示例）

4.2 參數化模型與進度計劃的鏈接

參數化模型的構件層級與分部分項工程均為一一對應，且包含有相同的編碼。施工進度計劃按照分部分項工程進行編制時，所有施工進度計劃內的項目和模型已經進行了鏈接。將參數化模型與進度計劃導入BIM管理平臺，即可實現自動關聯。

5 系統設計及創建

管理平臺進度管理模塊系統側重對現場施工日志、工作項進度計劃、調度報表進行管理。結合進度模型，實現施工數據驅動進度模型形象變化，并通過模型顏色變化區分進度計劃的實施情況。

5.1 硬件架構

管理平臺進度管理模塊系統包括，工作站1臺，后臺服務器2臺。服務器通過交換機實現與工作站的數據互聯，1臺服務器用于進度的Web發布，另1臺服務器安裝標準版SqlServer數據庫軟件，用來提供數據庫存儲及管理服務。

①數據庫服務器包括中心數據庫、配置文件、BIM模型數據庫、編碼數據庫、日志文件和進度管理系統。

②進度管理Web服務器用于進度管理的Web發布。

③工作站，操作人員通過工作站登陸服務器，進入進度管理系統。

5.2 軟件結構

系統軟件結構設計如圖5所示。

圖5 系統軟件結構設計示例圖

5.2.1 數據層

管理平臺進度管理模塊系統數據層主要由模型數據庫、編碼數據庫、配置文件和日志文件組成。

5.2.2 服務層

主要由DAL數據訪問層、WebService和編碼映射關系構成。其中：DAL數據訪問層：B/S數據處理程序的基礎。主要負責數據庫中數據的增改、查閱，以及配置文件的讀取等基本操作。WebService為應用層的B/S頁面提供RESTful Web API接口服務。編碼映射關系：BIM模型通過構件編碼同施工日志工作項編碼進行關聯，達到日志數據可驅動模型數據。

5.2.3 應用層

應用層表現為Web頁面，基于服務層和數據層實現，應用功能包括：模型管理、編碼管理、工點管理、計劃管理、日志填報、日志查看、三位回溯、甘特圖和數據維護功能。

6 實時進度可視化

6.1 實時進度數據的收集

進度數據的收集方法主要依靠現場工點施工作業人員手動更新?，F場各工點的施工作業人員通過智能移動端或網頁瀏覽器登錄管理平臺選取相應工點，實時填報上傳施工進度日志（圖6）。日志內容包含現場當日進度數據以及施工情況的照片、工作人員、機具等。管理平臺對每日的進度日志進行匯總可輸出進度報表，也可選取某工點對相關的施工進度日志進行查閱，提高了數據處理的效率以及數據傳輸的準確率。

圖6 施工日志填報數據界面

6.2 實時進度可視化應用

6.2.1 實時進度可視化

管理平臺依據每日進度數據，結合三維模型與甘特圖，直觀表達每日實際施工進度情況，并將實際量與計劃量進行顏色區分，通過工作量、累計百分比等指標數據，顯示當前施工進度計劃滯后的工點或者施工部位。

6.2.2 進度可視化動態控制

管理平臺依據選定的進度計劃可實現三維動態模擬展示，選定計劃時間軸對施工過程按進度計劃時間軸進行模擬，實現施工方案可視化交底。隨著工程項目施工實施的逐步推進，在管理平臺可隨時對工程任務的計劃開始和結束時間進行調整。管理平臺進度管理模塊界面分為模型顯示區與計劃調整區，上部分為工點選擇，模型顯示區域，下部分為進度計劃顯示與調整區域（圖7）。

圖7 進度可視化管理示例圖

6.2.3 進度形象化與物資管理的結合

通過進度模型對物資二維碼安裝后的掃描填報數據（圖8）以及每日的進度數據進行動態集成，將相關物資的安裝信息與進度報表的進度量對比，實現進度與物資管理的聯動，保障進度數據的準確性。

圖8 模型信息示例圖

7 應用效果

管理平臺對每日的進度數據進行實時匯總處理，可視化展示，提高進度管理效率。通過管理平臺遠程監管，減少了管理人員去現場驗證進度情況的頻次。對于長距離，工點多且分散的鐵路四電工程項目，有利于提高施工進度監管效率。通過數據集成、模型與實體對比、無紙化辦公、云端傳輸等手段加快了數據與施工安排的效率。如，在泉港10kV配電所的施工中提前對進度計劃進行優化調整5處，對電力專業與房建專業的施工計劃進行調整，穿插進行施工，相較于原施工進度計劃減少施工人員投入3人，節約工期8天，在準確實現進度目標的同時，有效的節約了人工成本。

8 結束語

工程進度的有效管理是進度目標實現的關鍵。通過應用BIM技術進行二次開發及實時數據整合，開拓了BIM技術在施工進度管理中的應用新思路，對于BIM技術在實時過程控制的可視化進度預警和糾偏方面有很大的應用價值。