基于BIM與計算機視覺技術的建筑工程施工進度管理

羅麗蘋，陳潤楠，苑丁杰

（廣東理工學院，廣東 肇慶 526100）

1 引言

目前，建設項目施工進度控制的系統管理方法在管理理念上存在諸多問題，導致實際進度與計劃目標的偏差在項目建設初期就被立即反映出來，施工進度過程中的偏差、滯后及超期失控都會導致圍繞施工進度制定的勞動力需求計劃、材料供應計劃、資金需求計劃等資源需求的分配計劃的可執行性降低，管理不到位，嚴重影響了企業的信譽和效益，容易使企業在市場競爭中處于不利地位。同時進度控制是項目管理的三大目標之一，在項目實施中進行動態管理循環，涉及的業主、施工方和監理單位都對進度目標負責，且目前的人工收集信息、檢查、分析及糾偏措施不能有效滿足項目管理需求，存在著獲取工程信息不及時、不全面、不準確的問題。因此，我們提出了基于BIM軟件與計算機可視化優化改進施工進度控制的方法和程序，以便更好地為進度控制提供方向和方法，使建筑施工進度更好、更及時得到控制。

2 建筑施工進度施工控制存在的問題

當前，我國大部分施工企業主要存在著以下的問題。

2.1 缺乏專業的項目管理部門

從目前建筑企業的人才建設和現場人員配置來看，現場施工管理人員的專業水平和經驗的進度管理水平較為不均衡，管理人才的流動性較大，而缺乏完整可行的專業人才培養計劃，是當今建筑企業發展和現場管理面臨的一大弊端。負責不同工作的管理人員在經驗上有所不同，缺乏其他工作的知識面學習，所以采取項目經理負責制模式。但項目經理也只是以項目管理經驗來進行管理，在這種情況下，一旦出現遺漏或錯誤決策，就會影響項目的正常推進。此外，隨著我國經濟的增長，對工程項目需求的增加，建設項目的實施周期也在拉長，而大型項目涉及的部門較多，在項目建設過程中需要多部門的共同協調和配合。這時，就需要一個獨立的建設項目進度管理部門來協調和溝通各部門的關系，統籌項目的推進。

2.2 項目進度計劃設置不合理

施工計劃中不確定因素較多，結合不同的部門、不同的工作量，必須制定出一套完整、科學的施工進度計劃。但存在一些建設單位對施工進度計劃不夠重視，在分配任務及資源配置方面沒有經過周全的計算，一旦在施工過程中出現差錯，將對整個項目帶來一定的損失。

2.3 項目實施過程不嚴謹

許多項目在建設過程中往往需要大量的人力、物力、財力以及相關設備的投入，科學嚴謹的建設計劃是保證建設項目順利實現的重要因素之一。但在施工過程中，材料采購計劃執行力不足、人員分配不合理、施工機械不到位、技術不過關等都會對項目造成一定的延期。并且，隨著社會對建筑技術要求不斷提升，施工單位必須不斷提升技術研發能力，確保建筑施工工作可以順利進展。如果必要的施工技術不達標，可能會導致返工率增加，進而導致施工進度延緩。如果項目技術不合格，研發過程進一步拉長，容易造成項目進度進一步延誤。因此，有必要加強對項目實施過程的管理，確保項目實施過程的嚴謹性。

2.4 項目設計變更問題

在每一個項目中，施工圖設計必是實施中的基礎與依據，其信息的準確性將直接影響到整個項目。一些項目設計單位在對施工圖紙設計時，如果沒有及時地進行合理的溝通，將會出現交叉施工、管道碰撞等問題的出現[1]。導致設計單位在圖紙審查和設計提交階段未能及時發現和處理這些問題，就會產生不必要的延誤，進而進行施工設計協調變更和返工，影響了施工進度。

3 技術路線

3.1 運用BIM技術構建項目模型

3.1.1 加載BIM建筑模型

確立CAD圖樣并進行修改，剔除多余的冗余信息[2]。采用建筑樣板創建樓房的項目文件。在Revit軟件插入選項卡下的“鏈接CAD”按鈕。

圖1 CAD圖紙加載選擇項

將先前設計好的CAD圖紙以導入的方式加載進新建的建筑樣板當中進行定位，確定縱向垂直方向，以梁面為工作平面，繪制道路中心線。

3.1.2 布置受力構件

為滿足計算要求，采用Revit軟件進行建模，建立LOD300的BIM模型，模型中應包含板、梁、柱、墻等基本組件，根據CAD圖紙，布置好受力構件的位置。

3.1.3 布置門窗構件

當布置特殊的門窗時，需要用到“族”。在“插入”選項里找到“載入族”工具，然后選取需要載入的族類別。最后在“建筑”選項里點擊“門”或“窗”工具，如圖2所示。將各構件進行整合后，得到整棟建筑的BIM模型。

圖2 面板按鈕

3.1.4 進度信息管控

通過Revit軟件建立起一個施工進度中的模型，模型包含了實際工程中的構架、空間、材質等信息。得到該模型后，將模型與Navisworks Manage以及Project進度信息相結合[3]，導入所有構件的時間，形成BIM實時監控、模擬的模型。以工程施工WBS工作分解結構為核心，對施工中風險、質量、進度、空間等進行管理，建立模型空間劃分、工程進度的關聯機制。

3.2 基于BIM與計算機可視化的建筑施工進度控制

3.2.1 建立對比數據庫和反饋機制

在BIM的3D建筑模型的基礎上加上時間維度，構造出4D的建筑信息模型[4]，借助計算機視覺相關的可視化設備[5]，對每一個時間維度中的施工進展進行可視化模擬。實現模型與進度計劃相聯系，即將采集到的圖片與模型中的對象對應起來。

構造完成后，模型即可生成當前施工進度情況進行模擬試驗，模擬試驗過程中，若發現碰撞、質量及搭建錯誤等問題，計算機會通過反饋機制，及時提出反饋，相關人員可根據模型與實際工程進度進行比較分析，確認是否存在碰撞、質量等問題，讓現場施工人員及時進行整改。若存在大型問題，由相關專家給出解決方案，實施修改，并且記錄下來。

3.2.2 基于可視化技術的施工進度狀態識別

通過采集到的圖像，將其信息、數據以及施工環境運用仿真模擬的手段，與三維模型相結合，準確定位到模型中的對象，進行對數據可視化的表達，使信息圖視覺化，更加快速和直觀地表達位置信息及數據。

3.2.3 數據檢測

數據檢測在施工進度狀態可表現在質量監測、技術交底、碰撞檢測及孔洞預留、收集現場質量數據等[6]。

①質量監測：通過計算機視覺采集到的圖像去獲取質量信息，將其導入到計算機當中與BIM模型相結合，觀察實際中的工程質量與模擬出的建筑模型進行對比，若存在質量問題，立即讓現場施工人員進行整改。結果再次進行核對，并記錄在案。

②技術交底：通過先前建立的BIM模型、計算機視覺，使施工技術人員可以了解整個施工流程，更加直觀地了解施工中可能出現的復雜節點，與工作人員進行溝通并整改，減少不必要的隱患。

③碰撞檢測及孔洞預留：將模擬出當前施工進度的4D建筑信息模型，與事先建立好的BIM土建和機電模型相結合，進行碰撞檢測，在相應的BIM模塊中找到碰撞點，并且記錄在案。利用好這一技術，也可以在施工前快速檢測應預留的洞口位置。

④收集現場質量數據：在施工過程中，通過計算機視覺采集到的現場圖像，收集數據，對其進行整理、分析、判斷，獲取現場質量數據。

3.2.4 檢測結果對比

將收集到的檢測結果信息錄入后，使用計算機視覺與BIM預計模型相結合，可以將質量信息、施工進度進行數據導入及編輯，進行動態模擬，對需整改的位置進行數據修正。

3.2.5 調整項目進度

在建筑施工過程中，施工進度會根據現場情況進行合理的調整和改變。通過這項技術，計算機可以顯示出模型施工調整時的調整效果。這樣，管理者就可以宏觀地掌握施工狀況，了解實際進度與計劃進度的誤差，檢查實際進度是否按計劃進行[7]。

4 結論

本文提出了基于BIM技術與計算機可視化的建筑施工進度控制方法，研究結果表明，該方法可以有效地控制施工進度，實時掌握工程進度情況，有利于保障施工方、業主和監理單位在項目實施過程中高效準確地收集項目信息，使建筑施工進度更好、更及時地得到控制，促進工程項目有效推進，從而推動綠色建筑業的發展。