基于BIM 的集成进度监测系统研究

郭 伟

(中铁建设集团有限公司 北京 100040)

1 研究背景

进度管理是工程项目顺利实施的重要保障，可以为项目管理效率以及资源浪费问题的解决提供帮助[1-2]。 目前，随着住建部“信息化”、“协同工作”理念的提出，给建筑业的工作管理模式提出了新的思路，也为进度管理的精细化提供了更为全面、系统的视角[3-4]。

目前，市场上现有的基于BIM 技术的施工进度管理平台，将BIM 模型与WBS 节点进行智能关联后[5]，当对节点的实际进度进行录入时，都是通过手工进行录入，一方面增加现场人员的录入工作量；另一方面由于人员惰性及责任心原因，导致数据更新不及时，容易出现漏报等情况，时效性和信息完整性均没有保障。 另外，实际进度输入BIM 平台后，对于整体进度的管理都是基于甘特图进行[6-7]，虽然直观，但是关键路径识别不明显，缺乏有力的数据支撑，且针对滞后数据，没有三维可视化的模型可供参考。

本文的目的在于基于现有平台进行二次开发，以解决上述问题。 提供一种利用地磅称重系统进行BIM 平台进度数据自动采集的方法，有效减少人员的工作量及其他人为因素，并将实际进度，通过BIM 模型载体与双代号网络图结合进行管理，通过前锋线比较法，对里程碑节点及总工期自动进行状态判断，包括：提前、正常、滞后状态及相应的天数。并通过BIM 模型颜色显示来直观判断提前及滞后的状态，以及滞后不同天数时，BIM 模型颜色的加深程度不同，一目了然。 所有的实际进度数据录入、模型颜色显示、滞后的状态显示等都在自动的情况下进行，以此来对进度状态进行智能监测，为项目部提供真实有效的数据，以保障工期的顺利完成。

2 研究方法和思路

本研究基于现有BIM 软件平台的进度功能模块进行二次开发，通过GET 接口将本集团公司物资管理系统中混凝土的浇筑信息自动导入到BIM 平台，并以BIM 模型为载体进行数据关联。 同时，将实际进度数据导入到双代号网络计划软件(作为BIM 平台的插件)并自动进行计算，通过关键路径智能判断及前锋线比较法计算里程碑节点及总工期的进度状态，包括：提前、正常、滞后状态及相应的天数。 此数据通过COM 组件形式同步返回到BIM 平台，一方面，通过BIM 模型可快速查看进度滞后的部位，方便及时进行原因分析。 一方面，通过结论可快速查看进度状态，为项目及公司领导层决策提供重要数据。 通过此思路达到智能监测进度数据，科学进行进度管理的目的。 研究思路如图1 所示。

图1 研究思路

另外，集团公司要求新开工项目必须使用地磅称重系统，且集团公司已将地磅称重系统的数据通过接口开发自动录入到物资管理系统，这个为本研究的实施打下了坚实的基础。

3 BIM 进度监测的实施过程

3.1 应用项目概况

星火站是京沈客运专线的始发终到站，位于北京市朝阳区东北部，为特大型立体交通枢纽。 设计总规模为7 台15 线。 地铁M3 线和R4 线贯通车站西广场，实现出行旅客零换乘。 工程主体采用钢筋混凝土框架结构，屋盖采用大跨度空间钢桁架结构。 星火站站房坐向坐东朝西，站房建筑面积18.3万m2，站台面积4.35 万m2，雨棚面积6.22 万m2。站房区域共分为三个部分，中央站房、西站房和南北雨棚。 站房部分东西方向长度为230 m，南北方向长度为288 m。 项目效果图如图2 所示。

图2 星火站效果图

由于铁路站房项目一般呈扁平式，体量大，占地面积大，在施工管控中，采集各个区域的进度数据，工作量大，花费时间长，采集数据难度大，且完整性差，缺乏有效的进度管控手段。 鉴于此，本研究以铁路站房为试点项目，意在通过集成智能采集和双代号网络图管理，以及三维可视化手段达到智能进度监测及管控的目的。

3.2 实施步骤

(1)建立BIM 模型，添加相关模型属性

根据工程需要，建立本项目的施工阶段BIM 模型，并对细部节点进行优化，为后期可视化展示形象进度效果打好基础；本工程土建模型采用Revit 软件，钢结构部分采用Tekla 建立，模型建立完成后，将不同专业进行整合，并通过数据输出的形式，导出为.obj格式文件[8]。 并将整合后的模型导入到数字管理平台里。 本工程项目BIM模型如图3 所示。

建立模型时，因物资管理系统与BIM 管理平台接口开发规则的需要，模型命名规则需要提前跟项目土建技术填写预拌混凝土委托书的人员沟通好，浇筑部位的名称需要跟模型完全相同。

(2)编写进度计划，并与模型关联

编写项目进度计划，导入BIM 管理平台，并将WBS 节点名称信息添加到需要关联的模型属性中，通过属性搜索，实现WBS 节点与模型的智能关联[9]。 如图4 所示。

图3 项目结构模型

图4 WBS 节点与模型智能关联

(3)设置模型颜色展示

对数字平台中模型显示颜色参数进行设置，本项目进度超前颜色设置为“绿色”，按照原进度计划执行颜色设置为“蓝色”；进度滞后颜色设置为“红色”，进度滞后超过n 天，设置为深红色，n 的数值可根据项目情况自行设置。 目的是通过颜色查看来达到预警的功能。

(4)填写混凝土浇筑申请单

在公司门户网物资管理系统中填写预拌混凝土委托书，并通过系统在委托书左上角自动生成一个二维码，二维码中包含委托书中所有的信息，包括：浇筑部位、浇筑时间、混凝土方量、混凝土标号等相关信息。

为实现浇筑部位和相关模型的名称保持一致，可以在项目开工准备阶段，提前预设一个命名规则，在建立模型及申请混凝土时都用这个规则进行部位命名，或者直接从模型平台里把部位命名导出来，在委托书里进行申请时，采用复制的命令进行填报。 以防止由于标点符合和个别文字出入出现信息对应不上导致录入出现差错的情况。

项目技术人员将该预拌混凝土委托书电子版发送给混凝土搅拌站相关人员，作为申请混凝土浇筑的依据，搅拌站相关人员根据委托书中的要求按照规定时间进行混凝土的配送。

(5)信息自动采集

混凝土罐车进场项目现场，并上地磅称重系统，得到一个进场罐车重量。 待浇筑完相关部位混凝土，混凝土罐车出厂时，得到一个出厂罐车重量，同时用扫描枪扫描填写的预拌混凝土委托书左上角的二维码，物资管理系统会自动对混凝土的浇筑时间和部位进行录入，同时浇筑时间和部位与BIM平台中的模型自动进行关联，并自动更新平台中模型的实际进度时间；此时的实际进度时间能实现自动智能录入，可减少信息技术人员的工作量以及有效避免了漏报迟报等情况的发生。

(6)进度结论自动计算

本进度的结论性数据分为提前、正常和滞后三种。 为通过智能手段对结论性状态进行自动计算，通过二次研发，将BIM 管理平台和双代号网络计划管理软件进行整合，将之前自动采集的实际进度通过数据接口自动导入到双代号网络计划管理软件中，以通过关键路径自动识别及前锋线比较法对结论状态进行自动计算，如图5 所示。 并通过接口的形式将结论数据返回显示在BIM 管理平台的导航栏中，方便项目管理人员及公司领导查看，及时做出决策，如图6 所示。

图5 前锋线比较法进行结论计算

图6 模型界面监测预警

同时，为通过BIM 模型对结论状态进行可视化展示，我们将结论性状态直接通过模型颜色进行可视化展示。 通过查看模型中部位颜色，可查看施工现场中的进度超前或滞后情况。 针对里程碑关键节点滞后，及时做出应对措施。 以此来实现对工期滞后及时进行预警及纠偏的目的。

4 结束语

通过信息化手段，基于现有BIM 管理平台进行资源整合及二次开发，有效地实现了工程进度实时监测，并取得了良好的应用效果[10]。

本系统应用具有以下特点：

(1)首次尝试了通过地磅称重系统及物资管理系统对主体结构实际进度数据进行智能自动输入，有效减少了人力成本，并保障了进度输入的时效性及信息完整性[11]。

(2)首次将BIM 模型数据通过双代号网络图进行管控，得出的结论性数据科学合理，速度快、结论可靠度高，一目了然，方便管理层查看，可有效指导施工。

(3)不同部位的提前和滞后状态，以及滞后不同的天数时，通过颜色加深的形式来进行可视化展现，可达到三维可视化预警的功能。

随着信息化及智能化水平的不断提高，施工管控的精细化程度会越来越高。 我们也将在未来的研究中不断拓宽领域，深入研究智能及信息化管理手段在工程建设其他方面的应用[12]。