基于BIM技术建筑工程进度管理优化研究.pdf

137交通科技与管理综合管理0引言 随着建筑行业的迅猛发展，人们对于绿色建筑的理念有了全新认知。理论体系进一步丰富受到社会各界的广泛关注，考虑外界各种现实因素带来的影响，绿色建筑并未给社会发展带来较为可观的经济效益，因此在推广应用环节面临较大的阻碍，尤其是绿色建筑项目的施工作业进度管理，仍然处于停滞不前的尴尬局面，意味着必须付出更多的努力，才能真正实现绿色建筑项目管理进度计划的创新。该文将绿色建筑施工进度计划作为研究切入点，引入全新的 BIM 技术，致力于发挥 BIM 技术在整个建筑行业的优势，体现出项目施工作业进度计划的各种有效进展，基于此打造全新的项目作业进度计划管控模式。1传统项目进度管理的主要问题1.1协同管理难度大在项目实施管控的具体环节，考虑工程项目推进并非一帆风顺，而且业主的诉求总是在不断变化，因此可能出现合同变更的情况，意味着无论是成本管控人员还是设计人员，都需要及时响应业主需求并进行返工处理。因此按照原有的进度计划，很难及时地完成各种节点任务，会出现进度管控失败的情况。一般情况下如果业主在项目推进环节出现全新的想法，或者是要求推翻或局部调整原有的设计方案，就会出现无效设计的局面，只有按照业主要求重新调整上一时期的进度管理计划，才能够保证计划偏差降到最低。尤其是施工进度管控环节变更的可能性大为上升，在此阶段不仅面临返工难度，各个工种之间的沟通同样会引发各种问题，除了耗费成本以外，还需要投入更多的精力和时间用于确认各方数据，因此导致工作出现明显的滞后性。1.2短周期和小型项目应用中优势有限从客观角度分析，小型项目的进度管控时间较短，并不能真正体现进度管控的优势，如果建设周期相对较短，所有的工作量基本在前期已经处理完毕，这就意味着管理人员必须具备管控意识，在项目进展初期积累大量的人力资源和物力资源，即使引入全新的 BIM1技术也不能有效地缩短大量时间，因此不适用于周期短任务紧迫的建设项目。进度计划在制定的初级阶段，需要管理人员以及其他参与者，按照双方签订的合同文本和已有的项目案例编制对应的进度计划，因此各类进度计划往往因为缺乏动态管控的目标出现问题，意味着项目管控进程当中需要根据实际的需求完成优化，在缩短工期和人力资源配置方面体现出真正的优势。而周期短任务紧迫的小型项目无法在短时间内迅速配置满足需求的专业人才，因此进度管控仍处于相对动态的范围内，影响到实际的进度管理水平。1.3进度管理的信息化程度低当前各类工程项目多采用对比施工图和以二维进度计划为基础的管控模式，影响整个项目进度的可视化水平。一般情况下如果项目进度出现问题，也不能及时发现进度管控存在的问题。以方案设计为主，无法直观了解项目推广环节的滞后性，项目参与方仍然需要按照原有的施工计划，考虑现有各个施工节点存在的各种问题，收稿日期：2023-07-18作者简介：万培（1982）,男,本科,工程师,研究方向：工程管理。基于 BIM 技术建筑工程进度管理优化研究万培,陈勇强,冯泽林（葛洲坝集团交通投资有限公司,湖北 武汉 430056）摘要从客观角度分析，BIM 技术作为一种相对前沿的技术理论，在我国建筑行业的应用范围在进一步扩展，BIM技术作为绿色发展领域的重要组成部分，可以为多方利益主体提供全方位的服务，与方案设计和施工搭接均有密不可分的关系，同时涉及给排水专业和结构专业的理论与内容，BIM 技术的应用在一定程度上可以最大限度优化各类工种之间的协调关系，提高工作效率。文章在原有相关理论和大量文献总结研究的基础之上，分析了 BIM 技术与建筑施工进度计划结合的可行性，阐述了当前建筑领域的施工现状与进度计划编制存在的问题，并指出绿色建筑是社会发展的必然结果，将绿色技术与 BIM 技术相结合，才能够推动整个行业的新发展。介绍了三维模型和各类关联软件的应用流程，指出 BIM 技术应遵守的应用原则，结合大量的施工经验，根据项目管理软件和碰撞检查等专业软件构建出参数化标准化的 4D 模型，此后重点阐述了 BIM 技术在进度追踪和计划偏差分析等领域的应用优势，验证 BIM 技术与工程进度计划管理结合的可行性。关键词BIM 技术；绿色建筑；进度管理；可视化；进度模拟中图分类号TU17文献标识码A文章编号2096-8949（2023）21-0137-042023 年第 4 卷第 21 期138交通科技与管理综合管理往往在问题出现以后，才能够制定短时响应方案。如果在此关键环节管理人员的响应速度出现问题，就会拖延整个项目的进展2。2BIM 技术在进度管理中的优势2.1施工过程可视化传统意义上的网络计划图和横道图一般可以满足内部管理人员以及技术人员的实际需求，但是其他工种对这一问题进行理解仍存在较大困难。采用 4D BIM 技术，可以向所有的技术参与人员提供交流以及可视化的平台，方便他们更容易接受和理解当前进度管控的要求，在整个系统上直观地显示出整个施工过程弱化管理工作的难度，提升工作沟通的效率。2.2提升施工进度和现场管理的协同性 BIM 技术的应用可以确保施工进度和现场管理始终保持步调一致，正如上述所说建筑工程处于动态闭环管理的范畴内，因此借助 4D BIM 技术，可以实现 Project和 3D 模型数据之间的搭接，打破时空限制，将涉及的信息按照标准格式在可视化模型当中直接集成处理。增强对于各类信息的协调强度，能够以更加清晰直观的方式动态描述不同施工过程当中的关键节点，帮助项目管理人员按照标准流程实现人才等各类资源的优化配置。2.3优化施工进度传统意义上的优化进度管控并不存在优化不充分的问题，因此技术人员开展的进度控制工作处于十分被动的局面。如果采用4D BIM技术可以按照现有的施工流程，发现在项目施工阶段出现的各种问题，在正式施工以前对这些问题内容进行不断地修改和校正。进度管理人员可以按照施工进度管控的要求，对各个施工节点的实际进度进行比对，确立最佳的施工方案，也可以借助案例分析的方式实现对现有项目的指导，从多个不同的维度入手，共同保证项目能够在预期时间内完成，减少项目施工环节出现的返工情况。3基于 BIM 技术的绿色建筑项目进度管理模型的构建3.1BIM 技术在绿色建筑项目进度管理中的基本路线BIM 最初广泛应用于三维建模领域，因此很多技术人员虽然知道 BIM 技术的存在，但并未意识到 BIM 技术的优势，以及它如何指导施工项目。根据现阶段的发展需求，在绿色建筑施工领域，需要深入了解 BIM 技术的应用范围，以及如何利用 BIM 技术更为高效地开展现有的施工管理工作。为了明确这一管控目标，需要在 BIM技术的基础之上，构建全新的绿色建筑施工进度计划管理体系，明确管控的基本原则和方法，放大 BIM 技术在整个建筑行业的优势3，具体的实施路径如图 1 所示。在利用 BIM 技术明确下一阶段工程项目施工的基本目标以后，就能够建立相关的管控体系，引用全新的技术管理方法，实现对整个生命周期施工路径的设计4，当然这些路线应该涵盖从项目策划到竣工投入使用的所有节点。如果以安装和土建部门作为分析对象，各个路线上的进度管控，目标涵盖了每一个施工节点，项目管理人员可以参考实际进度和计划进度，及时调整偏差，确保项目按照原有的进度计划进行。图 1基本路线3.2基于 BIM 技术绿色建筑项目进度管理模型的构建要构建基于 BIM 技术的绿色建筑工程项目进度计划管理体系，首先需要明确进度计划管理的标准流程以及进度计划管理的具体目标和内容，一般情况下需要从施工单位的经济效益和外界多重人文因素的需求入手，真正剖析绿色建筑施工给企业发展带来的长期价值效益。按照绿色建筑进度计划管控的理念，对施工节点的不同操作内容进行优化调整，真正意义上促进经济发展，同时实现建筑行业发展和生态环境之间的双向平衡。为了实现上述目标，一方面要确保技术以及管理人员真正意识到 BIM 技术的优势，以及如何高效灵活的操作 BIM 技术才能够确保建筑项目获益5；另一方面应该意识到绿色建筑施工管理理念融合的重要性，明确基于绿色建筑生产管理理念基础上形成的进度管控目标。具体需要涵盖以下内容：首先是管理目标的明确。基于 BIM 技术的绿色建筑施工进度管理，前提必须明确 BIM 技术可以应用于哪些领域、能发挥多大的作用，通过将 BIM 技术和绿色建筑施工进度管控计划的相互融合，在保证遵循国家大政方针的前提下，还能够缩短工期，保证质量，节约大量的成本开支。其次是管理内容的明确。明确进度计划管理的基本内容，先要明确 BIM 技术的具体应用机理，一般来说在项目前期方案设计阶段以及施工和运营阶段，都需要按照 BIM 技术的要求，开展全方位的进度跟踪管控6。再次是进度计划管理方法的明确。绿色建筑的施工进度管理，作为全新的管理模式之一可以实现与 BIM 技术之间的有机融合，不仅能够满足国家对于节能减排的要求，还能够更好地保护周边的生态环境，实现对整个施工进度的动态追踪，体现资源优化配置的效率。最后是管理流程的明确。如果想构建绿色建筑施工进度计划管控模式，必须先明确进度计划管控的基本流程，以及如何建立正确的管控流程，针对具体的计划管139交通科技与管理综合管理控节点，从总体发展角度考虑进度计划管理的项目需求，将 BIM 技术与实际的管理流程高效融合。4BIM 技术在项目进度管理中的实现4.1BIM 技术与 PDCA 循环的结合PDCA 循环理论广泛应用于管理学当中7，最初是由休哈斯在 1930 年首先提出的，之后美国质量管理专家戴明在 1950 年再次创新该理论，并将该理论与企业的产品质量管控相互结合，因此该理论也被其他学者形象地称之为质量环。PDCA 即 Plan、Do、Check、Action 的简写，代表 4 个不同的流程，企业的质量管控需要按照这一流程始终运行8，如图 2 所示。PDCA 循环以循环往复的改善模式为核心，一般来说该系统流程每循环一次就能帮助企业管理人员了解链条存在的各种问题，提升项目的综合管控质量，如果在该阶段未得到解决的问题，在下面周期内仍然需要采用措施进行处理9。BIM 技术最大的优势在于它可以及时地更新进度管控，涉及的各类技术管理方法，通过优化整个项目的流程特征，引入 PDCA 循环，可以帮助管理人员明确不同阶段的管理目标，结合项目总工期编制的控制计划，制定完善的二级管控要求。但是如果想要二级管控要求真正能发挥作用，就需要对比各项施工人员应当承担的工作任务要求，技术人员必须按照文本要求，严格按照计划开展施工管控，通过对比计划和最终的结果，分析进度存在的偏差，明确此类偏差的原因，结合进度滞后得出的结果，及时上报管理部门，并制定补救措施，降低工程延后带来的一系列影响10。图 2PDCA 循环与 BIM 技术的结合BIM 技术与 PDCA 循环原理的相互结合，可以大范围地推动项目进度计划管控模式，将二者的优点相互结合，为后续优化施工进度管控提供良好的技术支撑。首先需要根据 BIM 技术的核心开展对应的施工模拟，构建完善的三维信息管控模型，通过改善对应的技术管控方案，实现数据资料的收集。然后引入 PDCA 循环流程11，提出施工管控必须遵守的基本规范，降低在此循环管控过程当中出现的浪费情况。技术人员认为引入 BIM 技术和 PDCA 循环流程机制可以弥补传统项目进度管控存在的各种不足，确保项目不同阶段的任务能够按照预期顺利进行提升12，实现整个管控流程的高效性和可视性。4.23D 模型的构建如果想要真正实现 BIM 技术和项目进度管控的高效融合，首先需要按照项目管控获取到的各项参数构建完善的 3D 模型，实现信息平台的标准化操作。一般在前期方案论证阶段就应该构建完善的 3D 模型，只有这样才能够为后续 BIM 技术与进度计划管理的结合提供技术支撑13。考虑 3D 模型的构建和信息化软件有着密不可分的关系，因此技术人员认为 BIM 建模软件是开展 3D 模型构建的关键工具，在实际操作环节，可以采用 Revit 等软件完成单体建模或项目 3D 结构的高效创建14。在所有建模完成以后，需要借助对应的 BIM 技术软件读取模型或单体的相关参数，实现对各类技术数据的比对优化，最终在整个流程上开展高质量的工程项目进度管控模式。Revit 软件具备较高的参数化设计技能，能够帮助技术人员在方案论证阶段及时完成各种图元和参数化的修改，Revit 包含楼梯屋顶等各个基本的建筑元素构件，可以按照参数调整修改的方式设计出符合业主要求的各类基础化构建，而且各类构件之间的智能化管理关系相对优越，可以通过自定义提供的基本数值满足设计人员对于材料以及各项构建创新的需求，只需要录入简单的信息，就可以在之后不同设计阶段及时调出并捕捉该类信息参数。除了上述强大功能以外，还可以通过软件的可视化功能，将简单的渲染效果按照动画途径输出为 Avi 格式15，而且该格式包含了各种工程量结构以及建筑单体的数据明细表。采用 Revit 进行参数化建模时包含三项不同的工作内容，首先需要根据基础的混凝土结构按照相应的施工搭接顺序核对各个构件的材质和尺寸，是否与前期的图纸保持一致，当然所有构件的命名应当遵循标准化的流程，便于后期及时调整。建筑建模主要包括楼梯门板和窗等其他结构组件，因此需要对比尺寸和高度，在建筑模型构建完成以后，还需要通过结构模型比对。建筑设备建140交通科技与管理综合管理模主要由电气系统、暖通系统和给排水系统组成，机电安装应遵循暖通风管、强电、弱电电缆桥架、给排水和消防管的顺序。4.34D 模型的构建4D 模型主要是将 3D 模型与前期构件完成的进度计划文本关联在一起，3D 模型当中增加了不同的时间维度参数。4D 模型的最大优势是可以实现对整个施工过程的分析和模拟，而且不同参与主体通过 4D 模型获取到的信息存在一定的差别，尤其是针对工期相对较长、体量较大的项目进度管控来说，4D 模型能够加强各个部门之间的协作机制，在提升管控效率的同时保证施工质量。Navisworks 软件可以对 MEP、结构、建筑等专业的文件进行分层，之后转化为可被软件整合和利用的 DEF/DWFX 文件。基于 Navisworks 的“timeliner”命令可以对接 Project 软件生成的“Mpp”格式文件，实现和 Project进度文件、3D 模型的链接。除此之外还可以与 3D 模型进行搭接，明确与甘特图和进度任务管控之间的要求，通过这种集成化的进度管控单元，实现高效的管控目标。首先，模拟的时间单位由天、周、月组成，为了便于后期各项参数的调整，一般来说可以通过逆序和正序两种不同的方式展开项目技术的模拟，而且不同的时间间隔可以整体反映施工进度对后续各个关键节点的影响。其次，还可以通过动画等多种形式对施工进度进行播放，在软件右上角还可以对后续未完成的工作内容进行管理，当天需要完成的任务和工作都能够通过此文件夹进行浏览，以便于技术人员及时备忘查看未完成的进展内容。最后，需要对施工状态和施工时间进行更改，系统会按照原有的数据库要求及时调整 Project 进度计划，如果想要达到更为直观的应用目标，可以引入动画与视频等多种不同的形式，更加直观地展现不同构件之间的关联特征，通过设置播放时间和类型，满足上述需求。5结论BIM 技术虽然在近年来发展相对迅猛，但是国内相关学者对于该项技术的理论和实证研究还需进一步延伸，该文通过对 BIM 技术与工程项目进度管控的应用情况进行验证，分析得出如下研究结论：（1）在 BIM 技术应用的基础之上，可以构建更为完善的三维模型，确定施工的技术路线，并且综合考虑不同管理流程涉及的管理方法，确立对应的管理目标，构建完善的信息化管理模型。（2）通过梳理 BIM 技术在应用领域存在的各种不足，针对前期进度计划管控出现的事后调整现象，可以利用 BIM 技术的优势，加强各方之间的沟通与交流。通过模型可视化等多种有效的渠道，及时对外传送有关合同变更或局部变更的信息，确保技术人员在最短的时间内响应并作出调整。（3）通过对技术端口的分析，可以看出 BIM 技术与进度计划管控相互结合形成的全新管理模式，具备可视化和反复修改的特点。从可视化的角度来说，BIM 模型可以将各类施工进展按照动画等更为生动的形式直接展示给各方参与主体，与传统的进度计划相比，能够增强员工的理解度，加强不同工种之间的沟通与交流。从软件平台的应用可以看出，后续技术人员完全可以按照现有出现的各种问题及时调整施工动态，按照动态模拟的方式找出上一阶段进度计划管控存在的问题，通过反复修改，再次开展施工模拟，通过循环往复的方式，降低生产成本的支出。该文课题作为探索性的研究成果，受到工作经验和专业理论知识的限制，针对 BIM 技术在工程项目进度管理领域当中的应用仍存在很大的提升空间。该文仅仅对4D 模型的基本流程和原理进行分析，没有探讨软件层面的开发流程。在对 BIM 技术和进度计划管理分析的过程当中，没有深入剖析二者结合后面临的困境和障碍。当前 BIM 技术和进度计划管理的应用主要依赖于计算机技术实现，随着后续网络技术的进一步发展，可以实现与三维模型之间的搭建。参考文献1 赵峰,王要武,金玲,等.2017 年全国建筑业发展统计分析 J.建筑,2018(11):12-19.2 牛博生.BIM 技术在工程项目进度管理中的应用研究D.重庆：重庆大学,2013.3 王晓刚.基于兰州国际商贸中心项目的 BIM 技术进度控制研究 J.建筑技术开发,2015(4):23-26.4 吴秋成.BIM 技术在工程项目进度管理中的应用研究J.建材与装饰,2015(52):199-200.5 周鹏超.基于 4D-BIM 技术的工程项目进度管理研究D.赣州：江西理工大学,2016.6 贾善涛,孙涤,时伟,等.BIM 技术在超大深基坑进度管理中的应用 J.工程建设,2016(3):68-72.7 李彦军.BIM 技术在施工项目进度管理中的应用研究J.建材与装饰,2020(12):123-124.8 周美容,黄燕萍.BIM 技术对 PC 建筑的数据化进度管理研究 J.住宅与房地产,2016(12):167.9 王婷,曾凡奎.BIM 技术在建设项目进度控制中的运用 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