基于EBS構件編碼的工程進度可視化管控方法

張琪峰，袁 超，黃 杰

[悉地（蘇州）勘察設計顧問有限公司，江蘇 蘇州 215123]

0 引言

施工進度管理是工程項目施工管控的重要組成部分[1]，也是業主、施工方最為關心的內容之一。傳統的施工進度管理，多采用基于任務的管理方法，即將工程內容分解成各項任務：首先，編制施工進度計劃，在編制過程中，通過工序銜接和經驗優化，達到施工組織計劃最優；其次，在施工階段，根據實際施工進展填報實際進度，并將實際進度與計劃進度對比，發現工期提前或滯后情況；接著，分析實際進度與計劃進度不一致的原因，一方面調整資源配置，另一方面優化原來的施工組織計劃；最后，不斷更新實際進度數據，不斷動態調整施工組織計劃，以滿足預定的工期計劃[2]。這種管理方法的缺陷是，管理的對象往往是處于同一任務的“1組”構件，而隨著項目精細化管理的需要，有時項目上需要將管理對象精確到“構件級”。

用軟件工具來配合實現進度管理，具有高效、直觀、規范的特點，具有較強的應用前景[3]。不同的進度管理軟件，其底層邏輯是一致的，主要是任務拆分、計劃進度、實際進度、對比分析等內容[4]，例如經典的橫道圖進度管理軟件Project。但隨著BIM技術的出現，人們很自然地聯想到將施工進度管理用可視化的模型來表現，這種方法具有天然優勢，能形象、生動地展現施工全過程，輔助進度管理決策[5-6]。

本文在對現有進度管理方法和工具調研的基礎上，提出改進和優化方法，并用項目案例來驗證所提方法的合理性和可靠性，以期對同類項目的實施起到參考和借鑒作用。

1 工程進度可視化管控方法

1.1 一般流程

進度管理一般流程見圖1。

圖1 進度管理一般流程

本文所提進度管理方法主要包括模型創建、EBS構件編碼、EBS進度計劃編制和平臺化進度管理。其中，平臺化進度管理又可細分為4項工作：網頁端BIM模型輕量化轉換與渲染、計劃進度編制、實際進度填報和施工進度對比。

1.2 步驟1：模型創建

模型創建的基本原則是“一模多用”和滿足最小顆粒度。“一模多用”是指做進度管理的模型盡量是對基礎BIM模型的沿用，構件拆分、模型精度、構件命名等能同時兼顧其他BIM應用，如交底、算量、碰撞檢查、工藝模擬等。滿足最小顆粒度是指構件拆分應滿足計劃進度編制和實際進度填報時對構件的拆分要求[7]，避免模型的可視化表達與實際的工程劃分不一致。

按照上述原則，在實際操作過程中，做好構件拆分的前提是對施工工序和步驟的準確掌握。一般地，構件拆分可參照相關行業制定的分類和編碼標準，目前建筑行業已有國標《建筑工程分類和編碼標準》（JG/T 151—2015），其他行業，如市政、公路、鐵路也有相應的行業標準，但是具體還需在標準基礎上根據實際情況進行適當調整。

1.3 步驟2：EBS構件編碼

EBS構件編碼的目的，是給每個構件賦予唯一的識別碼，作為信息傳遞的通用識別符號。傳統的分類編碼方式，只對不同工程類型、不同專業、不同分部、不同分項進行區分，而難以區分到具體的構件。因此，本文所說的EBS構件編碼，是在結合工程實際情況的基礎上，對原先構件分類和編碼的深化。

1.3.1 構件分類及其代碼

構件分類是依附于工程類型的，其代碼示例有JZ（建筑工程）、DL（道路工程）、GL（管廊工程）等。針對某一工程類型進行構件分類，主要包括專業分類、分部工程和分項工程3級。以管廊工程為例，其代碼示例有JG（專業—結構專業）、ZT（分部—主體工程）、TB（分項—頂板）。

1.3.2 編碼規則

本文提出“八段碼”編碼規則，由空間代碼、分類代碼和實例代碼3部分組成（見圖2）。其中空間代碼明確到某類工程的某個區段，與工程的空間組織有關；分類代碼是按照工程專業的分部分項進行細分，是統一規定的，與具體項目無關；實例代碼是根據項目的具體構造形式，對構件進行準確定位，比如按照里程段、樓層、排序等。

圖2 “八段碼”編碼規則

構件編碼由項目代碼、工程代碼、區段代碼、專業代碼、分部代碼、分項代碼、位置代碼、序號代碼8段組成。

1.3.3 快速編碼

編碼的實質是給構件添加一個“構件編碼”屬性，其屬性值是一個字符串。由于工程項目構件數量多、編碼內容長，如果對構件逐個進行完整的編碼信息添加，其工作量是巨大的，且極易出錯。本文提出“分段定義、編程整合”的方法，即8段代碼分成8個屬性分別輸入，最后通過編程將8段代碼整合為1段完整的代碼。以Revit+Dynamo軟件為例，在Revit中建完模型后，在項目參數中添加8個分段代碼屬性，并分別輸入屬性值，用Dynamo可視化編程將8個屬性值（字符串）合成為1個屬性值，并賦給構件的“構件編碼”屬性。

根據編碼規則，8段代碼中，前面7段代碼都屬于批量構件屬性，一般手動輸入也比較方便。但是第8段“序號代碼”是要將每一個構件按照序號區分開，這項工作量很大。為此，本文針對“序號代碼”開發了自動輸入程序，其基本原理是：首先，按照“分項代碼”分類，比如管廊工程可以分為頂板、底板、圍護樁等；其次，按照一定規則對所有構件進行排序；最后，根據“位置代碼”進行分組及組內排序，并將排序值賦給“序號代碼”屬性。以樁基排序為例，首先篩選出模型中所有的樁基；其次按照坐標先由西向東、后由北向南的順序進行排序；最后根據“位置代碼”的分組分別排序，并將排序值賦給“序號代碼”。

1.4 步驟3：施工組織計劃編制

如前所述，傳統的施工組織計劃是以工序、工區、類別為對象，進行進度計劃編制，其實質是對“構件組”的定義。但為了適應“構件級”進度管理的需要，本文所提方法要求對每個構件定義計劃進度，同時所有的計劃進度信息與EBS編碼唯一對應，為后續實際進度填報做準備[8]。

本文方法——基于EBS構件編碼的進度管理，其本質是將傳統基于任務的進度管理轉變為基于工程對象的進度管理。具體的，計劃進度編制的實現方式是以屬性信息的形式給工程構件定義“計劃開始時間”和“計劃結束時間”。實際應用中，如果存在給若干個構件定義相同的計劃進度的情況，那表現在模型上，就是這些構件的計劃進度屬性信息是相同的。這就說明，本文方法能適應傳統的進度計劃編制方法，只不過變換了表達方式。

1.5 平臺化進度管理

網頁端進度管理平臺的核心是將進度管理的業務流程與BIM模型相關聯，主要工作一是模型輕量化引擎開發；二是進度管理功能實現。

模型輕量化引擎的基本目標是實現網頁端對BIM模型的幾何實體顯示和屬性查詢，主要從幾何轉換、渲染2個環節進行優化。本平臺在基于Webgl的three.js技術上進行開發，通過解析BIM模型中的幾何數據、幾何材質和屬性信息，同時利用幾何參數化表達、圖元相似性算法等輕量化技術來減小數據量，以便快速、高效地實現網頁端模型渲染和屬性查詢。

為了實現進度管理與BIM模型的關聯，平臺需要對模型構件進行集中管理。本文采用基于EBS構件編碼的模型目錄樹，其本質是用“EBS構件編碼”作為平臺上該構件的名稱，用于查詢和關聯信息[9]。

基于EBS構件編碼，開發進度管理功能模塊，主要包括計劃進度編制、實際進度填報和施工進度對比。“計劃進度編制”是根據施工組織計劃，在平臺上給每個EBS構件定義“計劃開始時間”和“計劃結束時間”；“實際進度填報”是根據施工臺賬，給相應的BIM構件定義“實際開始時間”和“實際結束時間”，已經實際填報過的BIM構件，會自動顯示完成狀態，有“完成-提前”、“完成-滯后”、“完成-正常”等狀態；“施工進度對比”是將實際進度與計劃進度數據作對比，得到BIM構件的不同狀態，有“進行中”、“已完成”、“提前完成”、“延期完成”等狀態，并用不同顏色加以區分，直觀查看進度狀態，便于作出應對之策。

1.6 小結

本文方法較之傳統基于任務的進度管理方法，或者是橫道圖進度管理軟件來說，主要優點在于：首先，進度管理顆粒度由“構件組”變為“單個構件”，適應當前工程精細化管理的需要；其次，借助于網頁端可視化平臺，將工程進度的表達、分析可視化，提升工作效率和場景體驗；最后，是本文方法與BIM技術結合緊密，因BIM建模天然就是構件化的，基于構件化的BIM模型進行進度管理，是本文方法的順勢而為。

2 案例實踐

河北省雄安站樞紐片區市政道路、綜合管廊、排水管網系統（一期）工程位于雄安昝崗片區，包括管廊、給排水、道路、隧道、橋梁等工程內容，地下管廊和環隧合建，結構十分復雜，進度管控非常精細。為此，本項目采用BIM技術，基于構件編碼進行施工進度管理。

2.1 模型創建與編碼

模型創建幾何表達精度要求：模型按頂板、底板、中板、側墻、中墻、框架梁、框架柱等拆分；按變形縫拆分；墻體須表達加腋等細部，標高與管廊施工圖縱斷面保持一致。

主體結構構件某一側墻的完整編碼為：SNSZ-2_N1_GL_JG_ZT_CQ_N1-51_B3-01，具體含義為：“SNSZ-2”是項目簡稱，表示樞紐片區市政二標段；“N1”是區段代碼，表示編號為N1的管廊；“GL”是工程代碼，代表管廊；“JG”是專業代碼，代表結構專業；“ZT”是分部工程代碼，代表主體結構分部工程；“CQ”是分項工程代碼，代表側墻分項工程；“N1-51”是位置代碼，表示編號為N1-51的里程段；“B3-01”是序號代碼，表示地下3層編號為01的側墻。

2.2 進度計劃編制

基于EBS構件編碼的施工進度計劃編制，要求進度定義的基本對象為“構件”，且具有唯一的識別碼——EBS編碼，以此實現屬性信息與網頁端平臺模型的聯動，為高效、自動化處理進度數據提供可能。基于構件編碼的主體結構計劃進度編制見表1。根據定義好的EBS編碼，分別定義“計劃開始時間”和“計劃結束時間”，即形成基于EBS編碼的進度計劃編制。在網頁端管理平臺上，通過接口可以自動讀取該表信息，生成網頁端的計劃進度。

表1 基于構件編碼的主體結構計劃進度編制

2.3 實際進度填報

“實際進度填報”是每天進行平臺數據更新的重要內容，根據當天的施工臺賬信息，進行實際進度填報。其實質是根據臺賬內容，找到相應的EBS編碼構件，然后定義“實際開始時間”和“實際結束時間”；填報過的BIM構件，會自動顯示完成狀態，有“完成-提前”、“完成-滯后”、“完成-正常”等。填寫完成后，會自動生成“形象進度展示”視圖，同時為施工進度對比提供基礎數據。

2.4 施工進度對比

本項目進度管理模塊，基于“計劃進度編制”和“實際進度填報”，自動生成“施工進度對比”視圖，可查看每個構件不同時間段的進度分析情況，結果有“進行中”、“已完成”、“提前完成”、“延期完成”等狀態。

管廊主體結構進度對比見圖3。由圖3可知某個時間點的總體進度對比情況，均呈現墨綠色，即表示“已完成”狀態，且未發現進度滯后。該項目工期非常緊張，施工組織計劃精確到“天”，在本文方法的指導下，通過實時追蹤項目進度、發現問題、及時調整，最后按期竣工。

圖3 管廊主體結構進度對比

實踐表明，本文方法將進度管理的精細度從模型組細分到單個構件，可以滿足任意進度管理的需要，同時用構件編碼作為模型唯一識別碼，作為模型和信息關聯的媒介，實現了各種信息錄入、數據填報更新的高效、便捷。

3 結語

（1）本文方法是對傳統基于任務進度管理的升級改造，可以適應傳統的進度計劃編制方法，同時又能滿足精細化管理的需求，實現“構件級”的進度管理。

（2）構件編碼是進行BIM模型管理的基本要求，作為唯一身份識別碼，有助于通過程序自動處理模型實體和屬性信息。

（3）本文提出基于構件編碼的工程進度管理一般流程，對編碼規則和手段提供解決方法，對建模方法、計劃進度編制、實際進度填報給出合理可操作的方案。

（4）基于自主研發的Webgl輕量化平臺，將整個進度管控流程基于網頁端平臺實現。經雄安新區綜合管廊項目驗證，本文所提方法流程合理、操作簡捷高效、實際運行效果良好，對現場進度管理起到了有效的管控和優化作用。