BIM技术在某住宅工程施工进度管理中应用

陈翠琼

(福州职业技术学院 福建福州 350108)

0 引言

施工项目管理的3大目标是进度、质量、成本，三者之间存在着辩证统一的关系。其中，进度管理作为项目管理3要素的关键环节，进度计划的制定、优化和控制成效，直接影响到项目质量目标和成本目标的实现。合理安排施工进度，有利于项目质量和成本的控制。而盲目赶工或延误工期，都会增加成本、影响质量[1]。

工程项目建设伊始，施工单位依据图纸内容和合同要求，结合施工条件和材料供应状况，制定横道图或网络图进度计划。施工进度计划在执行过程中容易受到各方面因素的影响，施工单位必须在项目建设过程中持续做好工程进度跟踪→进度偏差分析→进度纠偏的PDCA循环管理工作。

传统施工进度管理工作的效果不理想，其中很重要一个原因是：进度管理措施具有明显的滞后性和局限性。

滞后性：施工过程出现可能影响进度的事件后，管理人员对该事件决定是否采取措施，以及采取怎样的措施等一系列工作，基本都靠管理人员结合施工经验和平面图纸等人工进行判断和修改，往往要耗费一段时间，甚至进度优化措施尚未执行，施工状况又有了新的变化，此即“计划赶不上变化”。

局限性：施工单位是进度管理工作的绝对主体，但项目参与方众多，还包括建设单位、设计单位、监理单位、供应商等，由于各方缺乏一个高效沟通的平台，项目信息无法实时共享，导致参与各方的进度目标无法高度统一，影响进度计划的执行[2]。

基此，《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见(国办发〔2017〕19号)》指出：加快推进建筑信息模型(BIM)技术在规划、勘察、设计、施工和运营维护全过程的集成应用，实现工程建设项目全生命周期数据共享和信息化管理，为项目方案优化和科学决策提供依据，促进建筑业提质增效[3]。目前，据国家住房和城乡建设部信息中心牵头编写的《中国建筑施工行业信息化发展报告(2017)：智慧工地应用与发展》信息，有44.30%的企业将信息化手段应用于项目现场的进度管理[4]。信息化管理手段在施工项目中的应用已成现实。

施工项目的信息化管理手段包括BIM技术、大数据、智能化、移动通讯、云计算、物联网等信息技术，目前BIM技术在项目中应用最广、程度最深。

BIM全称建筑信息化模型，它是一种应用于工程管理的数据化工具，具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性五大特点[5]。BIM以建立工程项目三维模型为基础，实现各类工程参数的输入和输出，对项目建设过程进行动态模拟和跟踪，解决了传统工程项目管理过程中不同建设阶段、各个参与方之间信息无法实时共享的问题，可视化程度高，能大幅提升工程项目的管理水平和生产效率。

本文将结合某住宅工程项目，阐述BIM技术在施工项目进度管理中的应用。

1 施工进度管理BIM技术应用分析

1.1 工程概况

某住宅工程项目由2栋30层的一类高层组成，总建筑面积56 494.12m2，建筑总占地面积3447.42m2。该项目1#、2#一层为商业、住宅门厅、配电房及消控室，二层为商业。1#楼三层及三层以上均为住宅；2#楼三层为物业管理用房及社区服务用房，四层及四层以上均为住宅。结构型式为框架和剪力墙结构。

1.2 创建3D建筑模型

用Revit软件创建本住宅项目的3D模型。该模型包括建筑、结构等模块，如图1～图3所示。

图1 项目整体模型

图2 2#楼建筑模型

图3 2#楼结构模型

首先，该项目运用BIM技术对施工现场进行平面规划布置。不同施工阶段的塔吊、脚手架、临时用房、材料加工场地、材料储存场地、围挡等的布置，都通过BIM技术进行了模拟安排、可视化检查及优化。

其次，该项目运用BIM技术对项目的所有管道进行碰撞检查及调整。例如检查出如图4所示的管道碰撞，经过优化调整为图5的管道布置。该项目还运用BIM技术对所有预留洞口的布置进行检查，对管道穿墙时需要的洞口做好提前预留设计，避免后期管道施工对墙体的二次破坏，省时省钱且环保。

图4 管道碰撞检查优化前

图5 管道碰撞检查优化后

项目中BIM技术的应用，最大程度地减少了施工过程中的返工或工程变更，避免了由此可能产生的进度延误，提高了施工效率。

1.3 创建4D施工模型

基于BIM技术的施工进度管理核心，在于4D施工模型的创建和应用。所谓4D施工模型就是在前期3D建筑模型基础上，加入时间维度，实现3D建筑模型和进度计划的集成。常用的4D建模软件国外有Naviswork、Project、Scheduler等，国内有鲁班SP、广联达BIM5D等。

该项目使用的是Naviswork软件，其4D施工模型的构建过程是：将3D建筑模型导入Naviswork软件，然后将编制的进度计划与3D模型进行关联。Naviswork软件中，进度计划编制常见以下两种方法：

(1)Naviswork软件直接创建进度任务。在Naviswork的TimeLiner模块中添加新任务，直接输入各项工作任务各个时间参数，从而创建进度计划。

(2)Naviswork软件中引入进度任务。在Naviswork的TimeLiner模块中添加Project、P6等软件创建的进度数据源，做好字段的匹配，从而创建进度计划[6]。

该工程项目应用的是第一种进度计划编制方法，即通过直接添加施工任务生成进度计划数据，如图6所示。

图6 Naviswork中添加施工任务生成进度计划

当进度计划编制完成后，利用Naviswork软件链接3D模型与进度计划，从而生成该项目的4D施工模型，如图7所示。

图7 1#楼4D施工模型

1.4 基于BIM技术的进度模拟与优化

4D施工模型创建后，既包含有3D模型中所有的建筑信息，同时也包含有该项目的施工进度信息。基于该4D模型，该住宅工程项目实施了施工过程模拟与进度优化工作。

施工过程的模拟，利用TimeLiner模块下的＂模拟＂功能进行，如图8所示。

图8 1#楼主体施工进度模拟

施工过程的模拟，不仅仅只是为管理者简单演示施工建造过程，现场经验丰富的管理者往往能够结合施工建造模拟动画，观察分析出以往二维图纸中难以发现的工作面冲突或闲置问题，从而进一步实现进度计划的调整与优化。

例如，该项目编制计划初期，1#楼装饰工程的砌筑、抹灰都简单划分为两个施工段，通过观察BIM技术模拟施工动画，发现因墙体砌筑时间较短，抹灰时间较长，两道工序全部完成所需时间较长，且工作面空闲时间较多，因此，将该工序的施工段调整为4个，抹灰增加一个施工队，采用等步距异节拍流水方式进行施工。优化后，该施工工序工作面空闲时间减少，施工时间缩短近1/3。在BIM平台上，各工序的衔接情况和工作面空闲情况容易直接观察得到，据此可进一步优化调整进度计划。说明基于BIM平台的施工进度管理是可行的，也是必要的。

施工建造过程模拟，还应用在技术交底方面。施工一线的技术工人一般专业素养较为欠缺，传统施工过程中，开工前的施工技术交底往往依赖于管理人员的口头描述、图纸交流或是简单文字图形的表达，技术工人无法完全领会技术交底内容，甚至出现理解偏差，影响施工计划的正确实施，进而影响到施工进度，而基于BIM技术的施工过程模拟动画，将抽象的施工技术要领转化为具体形象的视觉感受。例如，在该项目的基础部分开工前，施工管理人员运用BIM技术模拟基础工程施工过程，对工人进行技术交底和安全教育，工人更容易理解和掌握技术要点，互相之间的配合更到位，施工计划得以顺利实施，进度执行得到有效保障。

1.5 基于BIM技术的进度跟踪与分析

在Naviswork的TimeLiner模块中，可以通过“配置”工具对建筑构件外观进行设置。比如：开始外观和结束外观设为默认值，提前外观设置为黄色，延后外观设置为红色。那么，在工程项目进行过程中，输入实时搜集的进度信息，就能通过构件颜色的显示状态，直接反映出构件建造任务是提前或是延后；也可以通过TimeLiner模块中的任务状态条形图的显示情况，一目了然地看出任务状态，比如是“早开始还是迟开始”“早完成还是迟完成”等[7]。

工程实施阶段，施工管理人员通过更新进度信息，观察4D模型的状态、对任务数据进行分析，可以掌握工程实际施工进度状况，与计划进度进行对比、发现偏差、分析原因，为下一步施工计划的调整提供依据，充分体现了BIM技术的可视化进度监控功能。

1.6 基于BIM技术的进度纠偏与调整

传统进度计划的调整，是基于对前期施工数据的搜集分析，对后续进度计划的独立调整，与建筑模型信息并无关联。当有必要对进度计划进行调整时，必须人工在进度计划和施工图纸之间进行频繁切换，查找、比对、分析，效率低且容易出错，而这个问题可以在BIM平台上轻松解决。

由于Naviswork软件集成了建筑的进度数据和模型数据，施工管理人员可以在4D的Naviswork和3D的Revit之间自由切换，轻松实现从施工任务页面返回到建筑构件模型页面，或是从建筑构件模型页面查找到对应的施工任务页面，管理人员的查询效率大大提高。同时，由于构件模型数据与施工任务信息直接关联，一方信息数据的调整，将直接体现为另一方数据的同步修改，施工管理人员因此能够对进度计划和实体模型进行联动修改，从而实现对进度计划的动态优化。

2 展望

目前，BIM 技术在工程项目的单一管理目标中应用较多，在工程项目全方位集成管理中应用较少，其中用BIM技术进行碰撞检查、深化设计、场景漫游、施工过程模拟的居多，主要用于工程形象展示、前期投标等，而在工程项目全生命周期中进行进度、成本、资料、资源、安全、合同等集成管理的很少，技术应用的综合效益不明显。其中既有主观的思想观念、技术掌握的问题，也有客观的信息技术应用开发、国家相关标准规范的制定等问题。施工现场工程数据的采集是BIM技术在施工管理应用中的又一个软肋。目前BIM技术在施工管理中应用受限，很大程度上是因为数据采集渠道不通畅，仅凭施工现场管理人员进行手工数据采集，效率低下且容易出错。

《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》中提到：在施工现场建设互联网基础设施，广泛使用无线网络及移动终端，实现项目现场与企业管理的互联互通强化信息安全；推动基于移动通讯、互联网的施工阶段多参与方协同工作系统的应用，实现企业与项目其他参与方的信息沟通和数据共享[8]。因此，有必要在工程项目启动前，就搭建一个可以实现即时沟通、交流、互动的平台。该平台应用于施工阶段，要满足施工现场监控，进度数据实时采集与录入，进度计划的动态更新等基本要求。现场的工作班组和管理人员，可以利用移动端APP实现技术指导、问题反馈、实时交流与记录，包括未来类似便携式3D扫描设备这类数据采集工具的使用，都能将现场施工数据实时以数字、文本、图片、语音、录像等方式上传到项目信息平台；项目管理团队，根据平台数据对施工模型进行实时更新，并对更新后的模型进行分析与调整；而调整后的施工模型，又可以反过来指导现场班组和管理人员的下一步工作。这些都有赖于相关软硬件设备的研发与使用。

总之，BIM及其相关信息技术的出现，为工程项目管理带来了巨大的便利和效益，目前由于各方面限制尚不能完全体现其价值。当建筑信息化落地的最后“一公里”，即施工现场真正实现信息化管理，信息技术在工程项目中实现集成应用，云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能、BIM等先进信息技术与建造技术实现深度融合[9]，建筑信息化势将发挥其巨大优势，助力建筑行业实现质的飞跃。

3 结论

BIM技术在该住宅工程项目中取得了较为成功的应用，主要在工程项目的深化设计、碰撞检查、施工布置、施工过程模拟、技术交底、进度监控等方面进行了积极尝试，积累了宝贵经验，对于未来BIM技术应用于其他工程项目的进度管理乃至进度、成本、质量、安全的综合管理方面提供了可参考依据。

而从总体来说，随着信息化技术的发展和建筑行业信息化程度的不断提高，不管未来BIM技术的应用发展仍有多少桎梏有待突破，信息化BIM技术在工程项目中的全面铺开已是大势所趋。