绿色建筑中的BIM工程进度管理的应用

王宏军 张震

摘   要：根据建设项目进度控制的功能需求，提出基于BIM的进度控制平台构架以及实施流程。通过数据接口模块连接三维数据模型与四维进度信息，以实现进度计划的编制、动态检查优化、三维可视化以及进度报表的生成。该进度控制平台应用于施工项目中，其实用性及有效性得到验证。

关键词：BIM;进度管理;5D项目管理;绿色建筑

随着我国经济的不断发展与雾霾状况的不断升级，建筑业的高能耗与低效率备受社会关注。绿色建筑就是为了贯彻执行节约资源和保护环境的国家技术经济政策，推进可持续发展[1]。“三控、三管、一协调”很通俗地概括了我国建筑业的项目管理精髓。工程建设进度控制是指在工程项目各建设阶段编制进度计划，将该计划付诸实施，在实施的过程中经常检查实际进度是否按照计划要求进行，如有偏差则分析产生偏差的原因，采取补救措施、修改原计划，直至工程竣工，交付使用。三控就是指进度、质量与投资控制，它们是工程项目建设的三大目标。他们之间存在依赖与制约的关系，如何正确处理进度、质量和投资之间的关系是目前建筑业的一个难题。建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）提供了一个良好的建设项目进度控制信息交互平台[2]。

在我国建筑业规模不断扩大的同时，我国的建筑产业模式却处在一个较低的水平，高能耗、低效率已经成为严重制约建筑产业升级的重要因素。与欧美各国相比，我国的建筑工程应用中信息化程度较低，尤其在工程成本控制和进度管理方面长期依赖人工管理，导致工程预算超标以及工期延误等现象时常发生。

在建筑工程的整个生命周期中，从设计、施工到运营，所有参与方不能得到工程的即时信息，导致工程延误乃至多方矛盾[3]。针对这些问题，最有效的解决方法就是引用BIM的技术概念，通过BIM的虚拟建模和信息集成分享技术，有效建成设计施工运营管理一体化模式，减少人力、物力资源的浪费，优化建筑工程管理进程。

1    BIM在工程施工中的應用

BIM主要通过两类信息处理建筑物的施工，一是建筑模型本身包含的要素，如建筑物的尺寸、建筑面积与体积、楼层数目、清单与定额等;二是建筑施工过程中需要的资料，如人工、材料、设备、施工过程[4]。

2    BIM在工程项目进度管理中的应用

四维建筑信息模型所构建的BIM信息平台是进度管理BIM技术应用的基础，通过在三维建筑模型上加入时间维度，BIM超越传统CAD技术建立四维模型。该模型按照工程项目的施工计划模拟完整的施工过程，在虚拟的环境下检查施工过程中可能存在的问题，同时可针对问题对模型和计划进行调整、修改，不断优化施工计划过程，让工程项目能按照进度计划准时竣工[5]。

2.1  BIM在进度计划中的应用

BIM技术在进度管理中的应用主要通过四维虚拟施工实现，通过三维模型设计软件建立工程项目各专业的模型，根据项目的人力、物力需求和工期要求编制工程项目的进度计划，并应用进度管理优化方法优化工期，得到项目优化工期和优化进度计划[6]。

进度计划制定的主要依据是时间参数与资源配置，所以在编制进度计划时，除了汇合各方对里程碑时间点的要求和总进度要求外，就要重点计算工程量信息。当前该工作由人工计算完成，繁琐、复杂且不精确，在通过BIM软件平台的应用后，极大地简化了这项步骤。通过BIM应用平台将数据整理统计，可精确计算施工各阶段所需材料、机械的使用量，结合定额规范以及企业施工水平，计算各阶段所需的人员、材料、机械用量。之后，参与各方通过信息共享平台相互沟通建立四维可视化模型与施工进度计划，方便采购部门的物资布置以及施工管理部门在各施工阶段对进度安排的准备。

2.2  进度管理的实施

建筑施工阶段是进度管理的主要阶段，施工管理部门通过进度计划对各个阶段的人工机械材料和施工工艺、工期进行管理。BIM技术的应用让进度管理变得简单，在施工过程中，管理人员将交流整合后建立的四维模型和施工进度计划作为施工阶段的指导性文件，指导各分包商以四维模型和施工进度为依据进行施工的组织和安排，按照模型内容施工;了解专业分包工程内的详细工作内容和工作时间;合理安排材料设备的供货和施工的时间，防止返工等人为因素导致的进度拖延情况发生。

由于建筑工程工期较长，材料价格的涨跌、手工工艺的改进、机械设备的更换，工程进度计划也会随之改变，而基于BIM技术的四维模型在信息处理上比传统技术有更大优势[7]。横道图、网络计划图等传统工具由于自身的独立性和不透明性，不能发现施工过程中的不利因素，在施工进度变更时无法立即更新到进度计划中，可能会导致工程项目管理者与业主方和分包承包商沟通的不顺利。

第一，利用BIM技术后，专业软件可以根据附加的时间参数模拟实际的施工建造过程，通过虚拟施工可以检查进度计划的时间参数是否合理，即各工作的持续时间是否合理、工作之间的逻辑关系是否准确等，从而对项目的进度计划进行检查和优化。

第二，由于工程的进度信息依附在四维模型上，施工管理人员可以根据现场变更的实际情况修改工程信息，通过BIM软件的信息共享平台使参与方及时了解工程进度信息变更的情况。项目管理者可以根据模型的变化了解变更方案带来的工程量及进度影响，及时调整人员和物资的分配，减少变更引起的不利因素。同时，在施工管理过程中，管理者可以通过实际施工进度情况与四维虚拟施工的对比了解各项工作的执行情况，当现场施工进度与预测进度有较大偏差时，及时调整进度计划并采取相应的措施[8]。将进度计划与实际施工进度不断对比，调整进度计划安排，使整个建筑工程的施工有序紧凑，在总工期进度计划内顺利竣工。

第三，利用四维模型的可视性，项目管理者可以在更改进度计划后迅速让施工人员理解新计划的要求。在施工过程中，发生施工工艺或者人员物资改变后，将修改后的三维建筑模型和优化过的四维虚拟施工动画展示给施工人员，可以让他们直观地了解项目的具体情况，迅速了解工程的详细内容，帮助施工人员更深入地理解变更后的设计要求和施工方案要求，减少因信息传达错误而给施工过程带来的问题，保证项目决策准确直接地落实到现场施工中[9]。

3    工程实例分析

BIM技术在我国已经开始推行，由政府主导的标准指定工作也已开始。在实际工程应用领域，有部分施工企业开始采用BIM技术对工程进行管理，卓有成效。

在扬州某职场办公楼的设计施工中运用了BIM技术（见图1），以此作为案例分析其在进度管理中的优势。

该工程建筑属于两层办公楼，主体框架结构，建筑面积约4 000 m2，局部有地下室一层，体量小但是结构复杂，要求达到三星绿色工程，所以，在工程的整个建设周期管理方面要求较高。工程总工期为257天，在工程开工后前两周，施工管理人員利用BIM软件建立模型，导出工程前期需要的机械材料，安排入场时间和顺序，减少了短时间内场内大量物资的堆积。

基础工程工期为84天，利用BIM软件的工程量计算出每天的工程量信息，施工管理者可以安排每天挖运土所需的机械和人工，在需要支护构建时提前数天进场;在后期基础浇筑时，可模拟每天的工程进度，最后导出所需的材料信息，安排每天需要的商品混凝土以及钢筋数量和规格，减少浪费又能及时完成工程进度。

主体工程工期88天，现场施工管理者通过BIM软件进行四维模拟施工，完善进度计划。在主体结构施工中，施工工艺模拟向工人详细展示了异形柱、大跨度结构、木结构等复杂工艺的施工流程，减少了新工艺可能造成的返工等延迟进度的问题。在屋顶钢结构玻璃屋面的安装过程中，施工管理人员通过四维模拟对屋面结构的安装过程进行了反复验证和修改，杜绝了技术方面导致的工程进度问题，在钢结构构建入场后能迅速进行安装作业。

机电管道安装工程工期为203天，分布在基础完成后的工期内。在主体结构完善后布置暖通管道时，BIM模型除了检查管道与结构的碰撞问题外，还能运用BIM导出深处管道结构构建的详细数据，减少了施工员现场测绘的工作量，并且将构件进行预制后，分批运输到现场进行安装，提高了暖通工程的安装效率，将粗糙分散的施工模式变成了集成化、数据化的工业模式，从而很好地解决了现场加工场地狭小、垂直运输困难、加工质量难以控制等问题，在提高工作效率、降低工作成本方面起到了关键作用。

装饰工程工期约为84天。通过将BIM模型中获取的门、窗等装饰材料构建的数据信息发送给专业分包商，精确安排后期装饰施工的进场衔接。在进行绿化和景观布置时，BIM的四维模拟可以进行效果图展示，提前观察施工结果，便于随时调整细部形状。

4    结语

随着科技的进步、信息化水平的不断提高，古老的建筑行业也在不断提升技术水平。BIM作为最新的信息技术集成，正在极大地改变建筑工程设计、施工和管理的内容，使得工程施工简单化，减少资源浪费，便捷了施工管理者的工作。如今的BIM技术仍有待完善，但它必将成为未来一段时间内建筑施工领域的主流。

[参考文献]

[1]陆树威.建筑工程管理中进度管理的应用研究[J].居舍，2019（24）：166-167.

[2]肖成志，薛鑫磊.BIM技术应用的研究现状及发展趋势[J].建筑技术，2019，50（7）：798-800.

[3]王胜军.BIM 4D虚拟建造在施工进度管理中的应用[J].人民黄河，2019，41（3）：145-149.

[4]马   祥.BIM技术背景下绿色建筑与装配式建筑融合发展的趋势研究[D].青岛：青岛理工大学，2018.

[5]郭   菲.进度管理在建设工程施工阶段的应用探究[J].现代园艺，2018（20）：189.

[6]葛怀银.基于BIM技术的建筑工程综合管理系统设计与实现[D].天津：天津大学，2018.

[7]侯夫生.剖析建筑工程管理中进度管理的应用[J].建筑知识，2017，37（9）：98.

[8]李建成.BIM概述[J].时代建筑，2013（2）：10-15.

[9]周春波.BIM技术在建筑施工中的应用研究[J].青岛理工大学学报，2013，34（1）：51-54.