BIM技术在项目建设中辅助进度管理的应用

刘 枫

（上海建科工程项目管理有限公司， 上海 200032）

0 引 言

近几年，《关于推动建筑业改革和发展的若干意见》(建市 [2014]92 号)和《关于在本市推进建筑信息模型技术应用指导意见的通知》(沪府办发 [2014]58 号)等相关文件的颁布，使得 BIM 成为引领建筑行业的一个时髦名词之一。BIM 作为建筑信息集成的一个工具，无论从项目的不同阶段还是从不同管理板块均有一定的应用。工程项目管理如何利用该项技术来辅助项目的各专项管理，并使其在实际工程中体现应用价值，使项目各参建方、参建人员就同一管理点愿意共同参与、共同管理，值得思考。

本文以中国博览会会展综合项目为背景，以 BIM 技术辅助本项目进度管理中的施工进度监管作为一个应用点，从一名项目管理者的角度，对其作相关的浅谈，分享实际操作过程的经验教训、问题分析与解决办法。

1 项目介绍

中国博览会会展综合体项目位于上海市青浦区。作为单体项目，其建筑面积约 140 万 m2；其中，幕墙面积约 20 万 m2，金属屋面面积约 45 万 m2。项目于 2013 年初动工；2014 年 9月北片展厅投入运营，2015 年 3 月全部展厅投入运营， 2015年 6 月全面投入运营。除了总体工程体量大、总体工期紧外，本项目主要参建单位众多，包括：设计总承包 2 家、监理单位 1 家，项目管理 1 家、施工总承包 2 家、幕墙专业单位 4 家、屋面专业单位 4 家、机电安装专业单位 2 家等。

2 应用设想

2.1 应用目的

从项目本身而言，通过 BIM 技术可以辅助幕墙、屋面施工阶段的项目进度管理，实现各方参与动态管理，实现形象进度与实际进度对比，统计材料数量，为大宗材料采购和堆场设置提供依据。从认识 BIM 应用而言，通过该项应用的实战经验，发现问题、解决问题，提升各参建方的实战能力，使各方在其他项目应用 BIM 时可从本项目得到借鉴，从而解决：对比分析，提供计划工程量与实际完成情况的监管依据；动态管理，降低甚至避免累计偏差由量变到质变的风险；实战应用，积累 BIM 技术辅助进度管理方法的经验等问题。

2.2 背景分析

2.2.1 参建方情况

如前述项目介绍所述，本项目参加方众多。各参建方在本项目的工作组织构架如图 1 所示。

图1 中国博览会会展综合体BIM工作小组

建设实体各参建方虽然有各自的 BIM 团队(或人员)，但各方的人员配置、人员能力等参差不齐；各参建方虽在合同中对 BIM 的应用有一定的约定，但约定内容较为笼统、浅显，对实际工作的约束作用不强，甚至于不具备约束力。

基于以上情况，在项目管理过程中，就统一专项管理(如：进度管理、投资管理、安全管理)，会因参建方不同而造成立场不同和关注点不同。当需要站在建设方角度考虑此问题时，会导致出现工作难度增加、工作量增加从而产生工作能力不能达标、工作态度不能共鸣的情况。

2.2.2 应用点选择

在项目建设过程中，进度管理涉及建设的各个阶段、各个专业和各个管理模块。在本项目中，由于项目的幕墙、屋面在建设过程中建设进度紧张，关键线路、工艺步骤复杂且涉及材料加工等特点；项目结构施工阶段的人员磨合及对本项目的理解、对 BIM 应用的理解、对 BIM 发展的共鸣等，各参建方最终达成共识，在屋面施工和幕墙施工阶段，采用BIM 技术辅助进度管理。

2.3 原理分析

在本项应用开展前，团队初步设想是，应用 Revit 建模，应用 Project 编制进度计划，运用 Navisworks 软件合成 5D 模拟，通过计划进度与实际进度的前锋线对比，分析判别进度情况。但是通过前期 BIM 工作小组的多次沟通发现，该原理看似简单可行，然而由于人员能力约束、实际施工影响，其在实际应用中不具备可实施性。据此，通过对常规原理的分析，制定了新的应用原理。此部分内容将在下文“优化应用原理”中详述。

2.4 难点分析

2.4.1 软件、硬件分析

如前文“背景分析”中所提及的“参建方情况”，本项目在施工层面的单位、人员组成情况及能力大相径庭，因此，在该项工作开展的前期，对各参建方的 BIM 实战能力进行了公开排摸。通过排摸发现，有些单位配备有专业的 BIM工作团队，而有些单位则未有相应的配备，且 BIM 工作人员流动大，不利于工作开展。

再则，就目前的行业发展，如何运用好专业软件是另一个客观存在的主要问题。通过前期沟通后发现，无论是总包单位还是专业分包单位均未接触过此项应用。

2.4.2 实施可行性分析

该项应用在很大程度上依赖于模型的构建组成、进度计划的准确性及进度计划与构件的匹配性。

关于模型构建的组成，众所周知，无论是幕墙还是金属屋面，其各节点构造及构造层均包含了许多零部件。而在进度模拟中，哪些构建可作为管控要素的判定，将直接影响建模的精度和深度，更重要的是将影响管理效果。

关于专项工程进度计划的准确性，可以采用 Project 进行进度编制；在选择时间精度时，是选择“季度”、“月”还是“日”成为一个需要讨论的问题。就理论上而言，时间刻度精度越高越好。但是，就目前建筑行业发展的实际情况而言，实际施工中幕墙及金属屋面的每日的计划工作内容与实际工作内容，在很大程度上存在着不一致性。如：计划今日安装 A 编号玻璃，而实际安装 B 编号玻璃，两块玻璃面积可能大小不一致。

关于进度计划与构件的匹配性，即同一时间刻度上，哪些构件完成了安装，需要作一一对应。但实际情况是，就幕墙和金属屋面而言，进度计划很难精确到单个构件。

3 应用管理

3.1 开展培训课程

进行 BIM 工作小组的团队合作精神建设。通过例会和专题会，各单位开诚布公地进行了自我能力分析，在目标一致的前提下，由 BIM 咨询公司开展该软件应用的培训交流工作，从软件应用、成果共享和软件分析等各方面着手，保证参建方学会该软件的 4D 应用，增强该软件的应用能力。

3.2 制定管理制度

3.2.1 职责划分

以项目管理单位人员为主，组成建设方的 BIM 管理组(以下简称“建设方”)，策划本项目的 BIM 应用及管理要求，为 BIM 工作小组的决策层。BIM 顾问方辅助建设方完善构思设想，实现建设方意图，为 BIM 工作小组的执行层。设计单位、施工总承包单位及各专业分包方的各 BIM 工作小组根据建设方要求，完成 BIM 应用，为 BIM 工作小组的操作层(如表 1 所示)。

表1 各参建方工作内容及任务分解表

3.2.2 制定流程

(1)实施细则制定流程。根据建设方/项目管理对该应用点的应用目的说明，结合各参建方的实际建模能力及软件应用能力，通过前期的策划会议和沟通会议，使各方意见和工作内容达成一致，形成书面文本发布并进行实施(见图 2)。

图2 实施细则制定流程图

(2)4D 模拟完成流程。根据《实施细则》的工作要求，通过模型审核、工艺审核，开展时间施工和动态监管，并为了保证各步骤具有可追溯性，本项目借助 ENOVIA 协同平台，完成模型的审核与发布。

该协同平台通过审查流程、工作版块、各参建方的梳理和信息分类设置不同的信息界面，其中包括施工方的模型提交、自查、审查、修订、复查，发布的时间记录、审核功能，同时也包括会议文件、实施细则、基础资料、合模文件的存档功能。通过对不同参建方的权限设置，有效保护各方的知识产权。其中，关于 4D 建模的审核流程如下(见图 3)。

图3 4D建模的审核流程图

3.3 优化应用原理

以“周”为计划工程量统计精度；以“日”为建模精度(即一周工作量的日平均量)；以周(月)为考核频率。

将进度模型的“计划工程量”与进场“材料工程量”进行计量单位统一，在同一计量单位的基础上做比对分析，考量施工进度。

3.3.1 计划工作量统计

根据进度模拟计划进行“单月(周)”、“累积月(周)”计划工程量统计。

基于进度模型中的材料分类，由 BIM 顾问完成单月计划量统计单 A、累计月计划量统计单 B。

为应对动态管理，统一计量单位，由监理方以单月(周)计划量统计单 A、累计月(周)计划量统计单 B 为依据，将各规格的材料按照面积(m2)、长度(m)等计量单位进行量化，形成单月(周)计划量统计单 A1、累计月(周)计划量统计单B1。

3.3.2 进场材料统计单

根据材料进料单，进行“单月(周)”、“累积月(周)”进场材料工程量统计(简称进料量统计单)。

基于材料进场单，由总包完成单月(周)进料量统计单C、累计月(周)进料量统计单 D。

为应对动态管理，统一计量单位，由监理方以单月(周)进料量统计单 C、累计月(周)进料量统计单 D 为依据，将各规格的材料按照面积(m2)、长度(m)等计量单位进行量化，形成单月(周)进料量统计单 C1、累计月(周)进料量统计单D1。

3.3.3 偏差统计

单月偏差：(C1－预备量)/A1＞1，单月进度满足要求；反之，进度滞后量 X=｜C1－A1｜。

累积月偏差：(D1－预备量)/(B1+X)＞1，累积月进度满足要求；反之，进度滞后 Y=｜D1－(B1+X)｜。

说明：第 N 天进场材料工程量指包括第 N 天的工作量以及第(N+1)天至第(N+n)天的工作量；其中第(N+1)天至第(N+n)天的工作量即为“预备量”。

3.4 明确建模要求

3.4.1 需求分析

虽然幕墙和屋面实际的设计节点复杂、工艺步骤繁多，但通过与会各参建方的多次讨论，各方就建模的要求达成了一致，主要通过以下几点分析：首先是时间紧迫，需要选择主要的构件作为建模对象；其次从工艺流程分析，应选择关键线路上的构件作为监管要点；最后，从本应用的模型需求分析，选择恰到好处的精度等级作为最低精度等级。因此，本项目选择一些主要构件及建模精度等级作为建模要求(详见3.4.2)。

3.4.2 明确要求

(1)玻璃幕墙。选择横龙骨、竖龙骨、面层(玻璃)为主要建模构件，构件模型与料单构件一致；最低详细等级LOD300，满足包括横竖龙骨截面尺寸、构件长度、玻璃面板尺寸等外立面饰面材料的技术参数、材料和材质信息等几何信息。

(2)金属屋面。选择压型钢底板、檩条、离心玻璃纤维、保温岩棉、镀铝锌钢板、金属屋面板为主要构件，构件模型与料单构件一致；最低详细等级 LOD300，屋面构造层包括且不限于：铝镁锰合金板形状尺寸、镀铝锌板尺寸、镀锌 C型次檩条截面尺寸、保温岩棉、离心玻璃纤维棉隔气膜、打孔压型镀铝锌钢板等材料的技术参数、材料和材质信息等几何信息。

(3)依据统计精度“周”，以“日”为建模精度。

3.5 明确人员配置

从实际应用过程中可知，BIM 技术辅助进度管理不仅是需要 BIM 专业技术人员来完成的一项工作，而且需要各参建单位的技术管理人员、进度管理人员、材料管理人员等相关人员的参与，方能得到顺利开展。因此，实际的人员配置及分工如下。

(1)建设方/项目管理方：BIM 管理人员(提出要求、制度应用原理)，技术管理人员(辅助进度、工艺审核)。

(2)BIM 顾问：BIM 负责人、BIM 技术人员(协助建设方推进工作、编制实施细则、审核模型、计划工程量统计)。

(3)施工总包方：项目负责人(施工方总体协调)、BIM 负责人(BIM 工作推进及相关审核工作)、技术管理人员(辅助进度、工艺审核)、材料员(进料量单的审核)。

(4)专业施工单位：项目负责人(施工方总体协调)、BIM负责人及 BIM 技术人员(4D 建模)、技术管理人员(辅助进度、工艺审核)、材料员(计划工程量统计)。

(5)工程监理方：监理员(统一“计划工程量”、“计划工程量”的统计单位)、专业工程师(辅助审核进度计划、施工工艺)。

4 主要存在问题及合理化建议

4.1 合同约束缺失

本项目在设计总承包及施工总承包招标文件及合同中，一方面，仅笼统地提出需要在本项目应用 BIM 技术，但是对建模要求、模型提交要求及应用点相关需求均未有明确表述；另一方面，未有相关清单列项；最后，没有相关考核要求。因此在实际开展过程中，当建设方的管理需求与参建方自身的应用需求不一致时，很难避免推脱与不执行。

建议采取如下措施，以保证 BIM 工作开展：在招标文件中明确对运用 BIM 技术的相关要求，在评标办法中增加打分项；在招标文件中增加考核机制；要求在人员配置中应包含BIM 团队及其组建方式；在清单列项中应作为竞争项目。

4.2 软硬件的限制

不同的参建方、不同的建模专业，其使用的建模软件存在不一致的现象，导致最终合模文件因软件不匹配、兼容性差等情况造成信息传递的丢失。本项目的建设体量大、所涵盖的专业多、建模内容多，往往会因硬件配置不足、模型信息量过大而导致工作效率低、协同工作无法实现的现象。

建议：在同一分部分项工程，当存在不止 1 个专业分包时，在其各自建模前应统一使用的软件、统一建模的精度要求以及统一同类型构件的颜色表达、信息表达、统一簇的使用等内容，并通过实施细则进行统一发布；对模型的核模工作，可要求模型提交方提交轻量化模型，提高工作效率。

4.3 人员培养缺失

在实际的 BIM 应用过程中不难发现，因建模人员缺乏一定的技术支撑和现场经验，在使用 BIM 技术做工艺模拟、虚拟建造时，无法很好地根据应用要求去理解构件拆分的原则；在模型审核时对构造节点不理解、对工艺要求不熟悉而导致其审核错误。

建议：开展双向培养，使 BIM 建模人员技术化和现场作业人员科技化；组建 BIM 团队时应采用 BIM 人员与现场技术人员组合的办公模式，避免因各自为战而造成无法发挥 BIM的优势。

4.4 精益建造程度

在 BIM 技术的实际应用中，往往会出现模型很精彩而现场不适用的现象。如文中前述的工程量分解计划日/周完成部位与实际完成部位不一致导致的管理难度增加；又如，在对比分析中由于对“预备量”的统计和预估存在缺陷，导致在实际应用上存在对比的偏差。

建议：对于预制构件现场拼装技术，应将 BIM 应用技术前移至构件加工厂，以保证加工进度、运输进度和拼装进度的系统管理。

5 结 语

虽然在本项 BIM 技术应用点的实际应用过程中，由于受参与人员的能力、合同约束的缺陷及应用原理的合理性等影响，在实际用于对比分析时存在或多或少的不及时性和不准确性，但是通过整个项目进度管理的实施过程的分享，对于在今后的工作中通过积累、完善，使这项应用更具有可操作性，具有非常重要的意义。