基于WBS與形象量控制的高速公路施工進度管理研究

2023-04-29 00:00:00謝燦榮王建軍聶少君

西部交通科技 2023年2期

摘要：為研究實用性強的施工進度管理系統，文章在高速公路施工進度管理中，以工作分解結構（WBS）與形象量為載體，以工程量清單數據為基準，結合二維形象圖形可視性和數據集成性等優勢，彌補傳統進度管理系統的不足，研發了基于WBS與形象量控制的公路施工進度管理系統，介紹了系統的整體架構、軟件架構、硬件架構和數據流等設計思路，并分析了該系統的應用效果與價值。

關鍵詞：公路施工；WBS；形象量；二維形象圖

中圖分類號：U415.1 A 57 185 4

0 引言

隨著建筑行業的不斷發展，項目的復雜性給施工進度管理帶來了巨大的挑戰，并對施工進度管理的水平提出了更高的要求［1］。同時，項目的進度管理已成為企業最重要的核心競爭力之一，合理有效的施工進度管理有助于施工單位獲得良好的經濟效益［2］。

目前，在高速公路實施項目建設期間主要存在以下問題：項目進度計劃難以精確上報，統計工作繁瑣、數據不直觀、數據組合查詢困難，導致項目的進度管控出現風險。由于傳統手工報表存在報表多、工作量大、計劃執行差、信息傳遞效率低等問題，高速公路施工項目使用手工報表管理進度的模式已經無法滿足公司及項目的管理需求，也不利于公司與項目對項目施工進度的整體管控［3］。當前高速公路項目應用了一些進度管理系統，但現有的進度管理系統主要存在或部分存在信息化程度低、不支持可視化、數據溯源性差等缺點［4］。另外，施工進度管理結合三維BIM技術的研究也有不少，在高速公路和水利等方面實現了可視化的施工進度管理［5-11］，但其項目應用體驗感較差，尤其在三維模型瀏覽引擎方面。

為了解決以上問題，提高項目的施工進度管理水平，本文基于工作分解結構（Work Breakdown Structure，WBS）與形象量控制建立高速公路施工進度管理系統，并結合二維形象圖可視化的特點，有效監控高速公路的施工進度，在提升一線工作效率前提下，幫助項目精細化過程管控。

1 系統設計思路

高速公路施工進度管理系統在WBS和形象量的基礎上進行設計，WBS是進度分析的核心，實現了系統中WBS節點與工程量清單與二維形象模型的雙向鏈接，是系統進行進度管理的基礎數據條件［12-15］。其主要包含整體架構設計、軟件架構設計、硬件架構設計以及數據流設計等。具體內容如下。

1.1 整體架構設計

系統的整體架構設計如圖1所示。系統主要由管理展示層、應用功能層、基礎數據層、基礎設施層組成。

（1）管理展示層。為管理者提供圖表模式數據分析結果，包括Web端及APP端的數據分析看板。

（2）應用功能層。主要為用戶提供業務填報窗口，包括基礎信息管理、WBS工程分解、生產計劃、進度填報等。

（3）基礎數據層。主要為業務應用層提供數據支撐，包括基礎數據、統計數據、業務數據、視頻數據、圖片數據等。

（4）基礎設施層。主要為數據資源層提供網絡、服務器、儲存系統等軟硬件支撐。

1.1.1 管理展示層

系統的管理展示層在服務層和數據層的基礎上實現，主要表現為Web和APP頁面，包括業務應用和展示。應用功能包括：工程分解、進度計劃、生產計劃、形象進度、預警提醒、報表導入導出、智能文字報告等，進而通過報表系統把最底層數據呈現到報表中。最終展示層通過抓取管理者關注的數值，進一步在BI看板中展現。另外，基于基礎填報的進度計劃及工程形象進度的填報數據源，通過WBS與二維圖構建庫一一對應，進而最終實現施工實際進度的模型展示。

1.1.2 服務層

系統采用B/S結構，基于Browser/Application Server/Database Server應用體系架構實現，并將復雜的后臺數據處理邏輯以獨立服務的形式發布，實現前后端分離，支持主流瀏覽器平穩運行。具體如圖2所示。

1.1.3 數據層

（1）基礎信息。主要包含組織機構信息、管理參數以及配置項目基本信息中下拉列表的值，如項目的管理類型、承包方式、風險等級等。

（2）工程量及清單信息。主要包含不同工程類型的WBS字典、形象進度模板（如WBS字典管理，形象進度，解決隧道、橋涵、路基等構筑物的形象進度錄入、綜合形象進度項）。

1.2 硬件架構設計

進度管理系統硬件系統包括數據庫服務器集群、全文檢索服務器、文件應用服務器等。硬件架構如圖3所示。其中，數據庫服務器用來提供數據庫存儲及管理服務，文件應用服務器用于進度管理系統的Web發布。

圖3 系統硬件架構設計圖

數據庫服務器包括業務數據庫、配置文件、進度管理系統。業務數據庫包括工程量、單位、單價以及單位WBS（分部分項工程），還包括二維形象進度構件庫，以及進度維護對象、進度、登錄密碼等信息。配置文件包括存儲數據庫連接字符串、數據恢復、靜動態數據的備份導出等配置信息。另外，文件服務器用于進度管理系統的信息發布以及報表轉換等，全文檢索服務器用于對文件的檢索以及相關操作日志的保留等。

1.3 系統數據流設計

系統數據流設計如圖4所示。在數據處理階段，將WBS、工程量清單與形象量三者進行結合匹配，并于數據庫存儲，作為系統的基礎表單數據；將二維圖形構件庫導入形象展示清單中，由用戶選擇項目對應的構件；最后在進度管理系統中通過Web和APP看板進行形象進度展示。

2 系統應用

2.1 系統具體功能模塊

進度管理系統將以WBS與形象量指標為基點，將工程量清單與二維形象圖相關聯，輔助高速公路的施工進度數據統計匯總及形象展示，進一步反映現場施工的實際情況。具體功能模塊如圖5所示。主要功能包含以下兩個方面：

（1）現場施工進度基本信息。進行實際進度記錄，具有進度的報表統計、BI數據分析、數據查詢等功能。

（2）二維構件庫更新。將二維模型與WBS建立映射關聯，直觀展示二維形象圖等。

2.2 案例應用

2.2.1 工程概況

某高速公路某標段全線長24.8 km，建安費為22.61億元。本項目主線全線按四車道高速公路標準建設：設計速度為100 km/h；整體式路基寬度為26 m，分離式路基寬度為13 m；汽車荷載等級為公路-Ⅰ級；設計洪水頻率特大橋為300年一遇，大、中、小橋，涵洞及路基為100年一遇。

本項目路基寬度為13.8 km，包含路基挖方378萬m3，填方408萬m3，涵洞1 419 m/25道，蓋板通道1121/27道；橋梁6座/2.8 km，其中特大橋2座，為某40 m×40 m后張法先簡支后結構連續應力混凝土小箱梁特大橋和某計算跨徑280 m鋼管拱橋；隧道5座/8.2 km，設馬山停車區1處，金釵互通1處/1.3 km。

2.2.2 計劃編制

由于工程量清單已與形象工程量關聯，項目可快速編制與設置總工期及節點進度計劃。在項目施工前期通過勾選或錄入擬施工的工程實體的計劃占比、計劃達到樁號、計劃完成長度等方式，自動計算計劃形象工程量及產值。如年計劃可以按照產值和實物量的方式編制，并且支持聯動，錄入實物量后自動計算該部分實物量對應的產值，在減少項目編制年計劃時的產值計算工作同時，還可查看節點工期（里程碑）的施工進展情況，通過計劃工效、實際工效預測工期滯后情況，以便更有效地控制項目進度風險并對其進行動態預測預警。

2.2.3 生產報表

在進度完成方面，可在系統直接計劃上報及下達報表，實現管理內部流轉；支持數據導入及導出，自動生成各種維度的進度報表，以替代傳統手工表單，進一步減輕業務人員的工作量，實現無紙化辦公。同時，項目進度完成情況自動采集生產信息跟蹤計劃執行情況，不需要人員填寫完成時間，避免出現填寫不及時、不準確以及難以反饋實際情況的問題。

2.2.4 二維形象進度展示

在進度管理系統中，內置千余個橋梁構件模型，項目僅需設置構造物參數，匹配構造物模型，掛接工程實體部位，即可生成二維形象模型。現場每完成一個部位，即進行自動填充，并標注顏色，便于項目管理者可視化、高效地獲取工程進度信息。通過點擊具體部位，數據穿透到具體每一天、每一條施工記錄上，便于進行問題追溯及原因分析（如圖6所示）。

2.2.5 手機APP施工記錄填報

施工現場每完成一個施工部位，施工技術員可通過手機APP采集現場生產信息，自動形成現場施工進度實物量與產值統計，替代現場管理人員的施工記錄以及項目調度的數據統計匯總工作（自動生成項目日報、周報、月報等進度報告），為公司層數據統計提供數據支撐。

另外，由于項目工程量與清單關聯，自動計算出每個部位完成的產值，實現進度管理貨幣化，項目管理者通過系統首頁更加實時、動態地掌握項目年度、月度以及每日產值完成情況，過程中實時監管，及時調整資源，保障產值任務完成。

2.2.6 應用效果

使用進度管理系統后，替代了原有的進度統計業務，由傳統的手工記錄統計變為自動匯總統計，減輕了一線人員的工作量，進度統計效率提升了70%～80%。同時，能夠從產值任務維度、二維形象維度、時間節點維度實現全面精細化進度管控，保障項目合同履約。

2.3 系統特點及價值

2.3.1 功能模塊可擴展靈活

系統是由單個微服務構成，每個微服務運行在一個單獨的docker中，使用kubernetes進行docker的調度，隨著系統訪問量的增加，只需啟動更多的docker，即可實現平滑的橫向擴展能力。

2.3.2 進度信息自動統計匯總

現場施工技術員通過手機APP填報施工記錄后，系統自動匯總現場施工進度實物量與產值的完成情況，并支持按單位工程、生產隊伍、時間周期多維查看，減輕項目調度匯總統計工作。

2.3.3 進度可動態監控，指導及時糾偏

實時將項目進度完成情況與項目總進度計劃、年計劃、月計劃、周計劃進行對比，幫助進行進度預測預警與完成情況分析追溯，輔助管理層決策。

2.3.4 計劃下達快速，產值統計匯總多維度

實現從公司層級到項目部的年、季、月度計劃的快速下達，以及實物量與產值完成情況從項目部到公司層級的自動匯總與多維分析，提高項目與公司之間的信息傳遞效率。

3 結語

本文結合高速公路建設項目現場管理的難點與實際情況，以WBS與形象量為載體，以工程圖紙算量數據為基準，以APP為采集手段，研發出高速公路施工進度管理系統，自動生成進度報告，并結合進度計劃管理，實現時間維度、產值維度、形象量維度全方位進度管控及預測預警，提高了進度統計效率，有助于管理者進行決策。同時，該系統以二維模型作為項目進度信息形象展示的載體，方便不同專業人員之間的信息溝通，可減少因信息不對稱帶來的損失。

參考文獻

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