基于BIM的最后计划者体系研究

覃爱民, 夏 松, 杨 波

(皖西学院 建筑与土木工程学院， 安徽 六安 237012)

基于BIM的最后计划者体系研究

覃爱民, 夏 松, 杨 波

(皖西学院 建筑与土木工程学院， 安徽 六安 237012)

通过分析BIM和最后计划者体系的主要功能，利用交互矩阵对两者的交互性进行协同效益分析。最后将BIM的4D施工模拟、动态信息管理及数据资源集成等关键技术融入到最后计划者体系中，创立了基于BIM的最后计划者体系。

最后计划者体系； BIM； 交互研究； 协同效益

0 引 言

1992年，芬兰教授Lauris Koskela首次将制造业的精益思想引入到建筑领域中，提出了精益建造的概念，推动了建筑行业新型管理模式的又一次变革。如何实现精益建造，如何将精益思想创造性地应用到建筑领域中去，就需要许多技术支撑。1993年，美国加州大学著名学者Ballard在国际精益组织(International Group for Lean Construction， IGLC)上首次提出最后计划者系统(Last Planner System， LPS)，成为精益建造进行计划管理与控制的强有力工具[1]。但是，最后计划者体系所倡导的“拉动式流程设计”和“多级交互式计划”[2]在实施过程中却受到了信息资源的限制，执行起来有一定的难度。与此同时，另一种具有变革性的信息技术----建筑信息模型(Building Information Modeling， BIM)自从2002年被提出后，已在欧美等发达国家得到了广泛的应用并引发了巨大的变革。基于项目全寿命周期的BIM，拥有强大的信息集成功能[3]，为实现精益建造提供强有力的技术支持，也为实现最后计划者技术提供了强大的信息平台，两者的结合将促进精益建造的实施。

1 最后计划者技术

最后计划者技术是源于精益建造理论的一门新兴控制技术，它的核心思想是将传统的事后控制变为事前控制，甚至及时控制。通过后道工序的需求对前道工序的结果提出要求，并加强对结果的控制，尽可能让前道工序结果满足后道工序的需求；同时根据目前的工程状态，结合资源实际约束，由末端工作者制定出能保证完成的工作计划。尽可能减少计划的不确定性，减少项目执行过程中的变化，保证工作流的稳定，并持续改进，提高计划完成度。

1.1最后计划者体系的设计要点

1.1.1 拉式流程设计

最后计划者体系区别于传统的“推动式”计划控制，它将应该做的工作(Should do)与能够做的工作(Can do)区别开来，根据资源约束条件和工程的当前状态，确定能够做的工作(Can do)，根据对下道工序的准备情况来决定承诺完成的工作(Will do)，做出基于工作流程的拉式计划。同时将已完成的工作(Did)与承诺完成的工作(Will do)进行对比分析，及时纠偏，持续改进，保证计划的完成度[1]。

1.1.2 多层次计划设置

最后计划者系统将计划设为3级：

1)主控计划。立足总体项目，为项目的进展设立里程碑，从宏观上把握项目的总体进程。

2)周计划。面向工序，根据当前工程状态和资源约束，制定短期内可靠的必须完成的工作计划。

3)前瞻计划。面向阶段，一般周期为4～6个月，通过对一个周期内资源环境的分析，考虑主控计划的要求，保证阶段内工作的正确顺序、匹配的工作量、相应的资源条件，使总体工程保持最佳状态。它是一个不断滚动的计划，随着一个周计划被执行，当前的周计划从前瞻计划中出来，最后将有一个新的周计划进入前瞻计划[1]。

1.1.3 拉动与推动并存

最后计划者体系如图1所示。

图1 最后计划者体系

由图中可见，总控计划决定应该做的事(Should do)，始终起推动作用；工程的实际状态和资源条件对制定前瞻计划和周计划起拉动作用；而前瞻计划对周计划的制定又起一个推动作用。因此，最后计划者系统中，推动式计划与拉动式计划是并存的，而且是相互促进的，完全的推动或完全的拉动都不能起到理想的效果。离开主控计划的推动，项目容易偏离总体要求，离开前瞻计划对周计划的控制，阶段内资源的配置、工序的安排就容易混乱；而同时，前瞻计划、周计划的安排若不充分考虑当前工程状态和资源约束，就制定不出符合实际需求与能力的计划，将导致窝工、材料供应不及时等资源配置不合理现象，违背了精益建造的核心思想。

1.1.4 全员参与

最后计划者体系要求一线管理人员参与计划的编制工作，这区别于传统的计划制定者和实施者分离的模式。一线管理人员对工程状态、资源情况有深入的了解，它们的参与使计划的制定更符合工程实际情况，更有利于资源的最优配置。同时，一线管理人员的参与增强了他们对工程项目的责任感和主人翁意识，提高了工作积极性，对优化项目“软环境”至关重要。

1.2 LPS实施的障碍分析

LPS 的先进理念已经得到了行业内的一致认同，许多企业也尝试利用最后计划者体系进行施工计划的编制和控制，比如2002年GMY(秘鲁的承包商)在所有的工程项目上都尝试使用了LPS技术，收益提高了50%以上[2]；中铁六局也尝试使用LPS，取得了一定的效果[4]。但这些经验还是零碎分散的，许多企业还是不能达到理想的效果。调研资料显示，最后计划者体系不能彻底执行主要存在以下几方面的障碍。

1.2.1 信息流通不畅

信息流通不畅，资源不能共享是LPS实施的最大障碍。受传统管理体制的影响，职能部门之间信息分块；计划制定者和计划执行层分离；供应商、投资方、施工方之间信息封锁，这些都导致信息在纵向供应链上、横向各职能部门之间都不能达到透明与共享。而最后计划者体系实施的关键就是要信息的完全畅通，信息越真实、越完整，制定出的拉式计划才最符合实际情况，才能达到最优的计划完成度(Percent Plan Complete， PPC)。

最后计划者体系要求末端工作人员参与计划制定，使末端工作人员掌握的丰富的工程信息充分反映到计划去，减少计划的不确定性。但目前，我国建筑行业整体从业人员素质较低，劳务输出不稳定，一线劳务管理人员也缺少企业忠诚度，这也是影响最后计划者体系实施的重要障碍之一。

1.2.3 LPS控制成本高，短期内效益难以体现

LPS实施精细化管理，着眼于项目整体效益，前期管理成本相对较高，而短期内效益体现不明显，容易给管理者造成错觉，也会挫伤管理者的积极性。如果管理者不着眼于项目整体，对LPS的实施又没有坚定的信心，则很容易影响对LPS的应用。

1.2.4 无行业规范和执行标准

目前LPS虽然在多个国家、多个项目已经进行，但是指导LPS实施的仅是一套概念模型，具体的实施方法还需要在工程实践中不断摸索，这对于一般企业来讲是存在风险的。因此，要在行业内推行LPS，急需一套完整的标准规范去指导建筑企业。

2 BIM功能

2.1 BIM的主要功能简介

BIM作为建筑工程领域强大的信息技术工具，越来越得到广泛的研究与应用，其主要功能体现在：

1)模型的可视化。BIM 核心模型区别于传统的二维模型，直接生成3D的、形象直观的可视化模型，使项目参与各方，既使没有专业知识，也能很好地了解项目状况。

2)信息资源的集成与自动更新。BIM是一个信息资源的集成数据库，任意一个数据的修改都会引起相关数据资源的自动更新，确保模型始终处于一个完整的系统状态[4]。

针对2017年发布《京杭运河通航管理办法(试行)》(重新发布)有关船舶通航尺度条款的修订内容，分析了大运河水运的宏观形势变化和市场需求导向，讨论了政策初衷有关疏堵问题已经基本解决，需将发展视角转向船舶主尺度突破标准的常态化与新兴运输的体量化。据此，基于主要等级航道通航技术现状，依据相关通航管理标准，从理论层面延拓修订内容，分析船舶总长、总宽、吃水及净高等尺度限值，从实践层面讨论尺度放宽的制约要素与合理区间，同时兼顾江海直达新兴业态的发展，最终明确通航尺度条款的修订内涵，为本《办法》修订背景作诠释，亦为船型标准研究、市场运力管控及行业政策制定作保障。

3)图形和文档的自动生成。建筑物3D视图、平立剖面图、大样图以及面积计算、材料需求量计算、工程造价都能从建筑模型中自动生成，而且还会随主模的变动自动更新，大大提高了工作效率[5]。

4)强大的分析功能。BIM软件能自动生成大量的统计明细表，统计出各种参数化构件的数目，通过辅助的成本数据和计算公式，计算出工程项目所需各构件的成本；另外，BIM软件还能进行结构分析、管道冲突检验、热工性能分析、能量分析、防火安全检验、规范检验等[4]。

5)可视化模拟及优化功能。通过BIM4D技术可以对整个施工过程进行可视化模拟，确定计划工期，并进行优化；也可以进行场地布置、资源配置、时间空间碰撞检测、施工方案可行性检验。运用BIM5D技术还可以进行工期-成本-资源的优化，提高项目的总体效益。比如2005 年Graphisoft公司发布的一套用于5D施工管理的虚拟施工应用软件，在国外受到了广泛应用[6]。

2.2与最后计划者体系最相关的BIM功能

最后计划者体系面向项目的流程控制多用于施工阶段对项目的控制，因此与最后计划者体系最相关的BIM功能也主要体现在对施工阶段的控制管理。这些功能具体体现在：1)可视化虚拟施工；2)施工状态的可视化管理；3)施工阶段资源的自动更新与分析[4]；4)涵盖全寿命周期的信息库，施工阶段也只是信息集成库的有机元素之一；5)与供应商数据库的集成管理。

3 BIM与最后计划者体系的交互关系

通过上述对LPS和BIM的功能分析，找出两者之间的交互关系[7]，进行协同效益分析，见表1。

表1 BIM与LPS的功能关系矩阵

对关联性强的8项逐一进行分析：

关系1：涵盖项目全寿命周期的信息库，实现了项目各个阶段、不同专业、不同组织之间的信息集成与共享，也包括供应商与业主、施工单位之间的信息共享，在这样的平台上，各方对工程项目的信息把握准确，能制定更符合项目实际情况的计划，从而减少了各方因为信息的不对等所带来的计划的偏差和矛盾，减少了计划执行中的变化。

关系2：涵盖项目全寿命周期的信息库促进了各方信息的集成与共享，一线工作人员可以通过共享信息库参与项目计划的制定；供应商可以通过集成信息库制定项目供应计划，实现准时制(Just in Time， JIT)供应，将项目采购成本降到最低。

关系3：BIM在不消耗实际资源的前提下，对施工技术、进度的可行性进行模拟，进行空间冲突和资源冲突的识别，优化方案，进行事前控制，为制定拉动式计划提供技术支持；同时BIM能根据最新的资源信息，自动更新相关数据，为拉动式计划提供数据支持。

关系4：BIM通过施工虚拟模拟保证各工作流的持续稳定，减少等待、窝工引起的资源浪费；同时BIM 引导施工作业人员和管理人员一起主动关注当前的工程状态和资源状态，对下一步工序顺利衔接起到了重要作用，保证了各工序间工作流的稳定性。

关系5：BIM通过施工状态的可视化和资源的动态管理，及时跟踪项目各项信息，并及时发现计划偏差，及时纠偏，持续改进，保证项目能按计划顺利完成。

关系6：BIM通过对资源的动态管理，及时了解资源消耗供给状况和进度状况，在实际资源约束的前提下，通过可视化虚拟施工，制定更可行的计划，减少施工过程中实际资源、进度与计划的偏差。

关系7：最后计划者体系要求全员参与，信息共享，共同制定可行的计划方案，避免信息屏障对计划的影响，而BIM提供的可视化施工状态及动态资源库为实行这种模式提供了条件；同时虚拟施工模拟又能对团队合作结果进行模拟检验，保证计划实施的可行性。

关系8：BIM要求与供应商建立合作伙伴关系，进行信息集成与共享，这样供应商可以根据工程的实际进程对项目的材料、设备进行JIT 供应，实现各方的“共赢”因材料供应问题导致的工作流的不稳定性。

4 基于BIM的最后计划者体系的建立

BIM为推进最后计划者技术提供信息平台与技术支持，将大大提高最后计划者体系的可操作性。在图1最后计划者体系的基础上，引入BIM技术，尤其是资源的动态管理和4D虚拟施工模拟，使最后计划者体系的核心思想----“拉式流程”能深入执行。经整理，基于BIM的最后计划者体系如图2所示。

图2 基于BIM的最后计划者体系

5 结 语

基于BIM的LPS，克服了LPS实施的障碍，对促进精益建造具有重要的意义。对LPS和BIM的运用也应用系统的观点去把握，不能孤立地看待。BIM的多项功能支持LPS技术，而LPS又可以指导BIM的应用，随着建筑行业精益思想的不断深入和信息技术的不断发展，两项技术会越来越多地被应用，两者之间的协同效应也会日益凸显，为建筑业转变管理模式、提高生产率起到推动作用。

[1] 李朝志，游丽娟．最后计划者技术[J]．东南大学学报：哲学社会科学版，2009(6)：131-134.

[2] 韩美贵.面向精益建造的最后计划者系统研究综述[J].系统工程理论与实践，2012,32(4)：721-730.

[3] 郑建国.最后计划者体系在中铁六局的应用研究[D]:[硕士学位论文].天津：河北工业大学，2010.

[4] 范喆.基于BIM技术的施工阶段4D资源动态管理[D]:[硕士学位论文].北京：清华大学，2010.

[5] 王珺．BIM理念及BIM软件在建设项目中的应用及研究[D]:[硕士学位论文]．成都：西南交通大学，2011.

[6] 柳娟花．基于BIM的虚拟施工技术研究[D]:[硕士学位论文]．西安：西安建筑科技大学，2012.

[7] 赵彬,牛博生.建筑业中精益建造与BIM技术的交互应用研究[J].工程管理学报，2011,25(5)：482-486.

[8] 孙悦．基于BIM的建设项目全生命周期信息管理研究[D]:[硕士学位论文]．哈尔滨：哈尔滨工业大学，2011.

[9] 徐奇升，苏振民.基于BIM的精益建造关键技术集成实现与优势分析[J].科技管理研究，2012(7)：104-109.

Research on LPS based on BIM

QIN Ai-min, XIA Song, YANG Bo

(College of Architecture and Civil Engineering, West Anhui University, Lu’an 237012, China)

By analyzing the functions of both BIM and last planner system (LPS), the interaction between the two is analyzed on synergy with interaction matrix. Some key technologies such as BIM 4D operation simulation，dynamic information management and data resource integration are introduced into LPS to established the BIM based LPS.

LPS； BIM； interaction study； synergy.

2014-02-21

安徽高校省级自然科学研究项目(KJ2013B334)

覃爱民(1979-)，女，土家族，湖北宜昌人，皖西学院讲师,硕士，主要从事建筑经济及施工项目管理方向研究,E-mail:383298940@qq.com.

TU 02

A

1674-1374(2014)04-0446-05