基于信息技术的智慧施工进度管理研究

孙涛，李长江，夏凡，李和涛，刘兰波，罗文询

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 我国传统施工过程问题

我国传统建筑行业在施工过程中存在明显问题，如因为施工现场人员密集、现场管理比较混乱，导致建筑行业生产效率较低。同时，经济增长方式粗放、劳动力密集、欠缺自主创新能力等问题较为明显。在施工项目中可以发现进度管理水平随着新兴技术的飞速发展与理论探讨已经获得了很大进步。目前，许多施工项目不仅制定甘特图、网络图等进度计划，也有纠正偏差的预备和相关措施。如图1以广东省人大常委会机关办公楼施工进度计划网络图为例。但是，这种整体进度管理方式，经常会引起与实际情况偏离的很多问题，导致实际业务流程延迟。偏差问题不仅影响时间成本和经济成本，还影响建设质量和整个项目的经济效益、社会效益。因此，将最新的信息技术应用于建设进度管理，有利于提高目前建筑施工过程中的总体进度管理水平。

图1 传统施工进度计划网络图举例

2 进度管理与智慧施工理念

建设项目的进度管理指为了完成工程项目而设立的进度目标、进度计划，并采取各种有效措施确保进度计划的实现。制定的计划包括所有层面的一般计划和详细计划。

规划参数化和规划控制是项目规划管理的基本内容。项目时间表的编制是指项目必须在一定期限内按时完成的规定，因此时间表的编制是非常基本和重要的。在制定时间表的过程中，不仅要降低施工成本，还要在设计过程中最大限度地提高施工设施的质量。进度计划控制是在按照进度计划施工的过程中，需要动态检查项目的实际进度是否达到要求，并且是否出现了实际施工与计划不同的情况，发现了需要及时对进度偏差进行纠正，保证项目能够按时完成。

项目进度计划是项目能够顺利按照预期标准完成的重要保障。目前，除进度计划的顺利开展，还要编制详细计划，比如劳动需要计划、资金需求计划等。项目的动态监测是指在项目进行到关键时刻时需要进行进度跟踪、收集实时进度信息，并进行进度计划内容的对比。在项目进度计划设置完成后，需要将计划内每一环节的工序做到更加细致和详细地安排，虽然在编制过程中会尽量避免某些因素的影响，但在实际施工过程中依旧会遇见许多不可抗力和不测事态，在预定计划的执行过程中容易发生偏差，管理者有必要在规定时间内发现问题和偏差，并采取适当措施。日程管理是对项目实际进展状况进行检查、比较、分析、修正的一系列活动，确保项目在确定日程内得以达成[1]。

3 基于新兴信息技术的智慧施工与施工项目进度管理

信息化时代下的智慧施工需要借助互联网、大数据、AI和云计算等其他技术，其最大特点是运用新兴信息技术，由劳动密集型建设向技术密集型建设转型。

智慧施工中的智慧是科学技术革新带来的工具变革下的概念。具体来说，智能施工的智能经历建设物联网、云计算、大数据、人工智能和无线通信网络、智能控制系统等装置，适应新的信息技术的应用，整合技术协作系统工具特有的技术革新合作状态下的制造方法（见图2）。

图2 智慧施工特性图

为实现智慧施工进度管理任务，通常采用Project管理软件和Revit软件进行进度构建与计划编制。Project主要创建进度计划[2]。首先，为了收集大量关于项目的信息，将工作结构分解，将获得的信息转换为任务列表，并制定初始计划。在明确项目的任务、制定时间表之后，为了完成任务，就需要分配资源。为了提高制定进度计划的精度，有必要在编制过程中使各个环节和层面的资源相对应。在实施项目任务之前为了避免资源超载和工作过度或资源浪费，有必要事先明确在规定时间内是否合理分配了资源。一旦将人力、物力和机械资源分配到任务中，规划项目期间的逻辑关系和任务依赖性就会反映在资源统计表和资源目录中。资源输入表和资源使用表分配的资源时间和使用情况。完成任务，分配资源，确认日程。在任务实施前，要在计划的时间内分配资源，重新审视拟定好的日程，确认项目的任务范围、成本(资源)、日程(时间)。需要调整时，根据实际情况调整，项目的日程继续进入实施阶段。

时间表和成本是相互关联的，而且为确保项目的质量，时间表应该尽可能低。项目费用主要由人力、材料、机械资源及其他与工作相关的费用造成。将作业的固定成本和单位资源成本作为计划成本的起点。一旦任务完成并匹配了资源，软件就可以估计整个项目的成本。当费用不能满足预算要求时，应调整项目计划或资源计划。

随着我国建筑行业的快速发展，建筑行业的相关技术和管理水平不断得到改善。虽然有理论和技术的支持，但工程进展缓慢、难以完成工期的现象依然时有发生。我国建设项目进度管理存在影响因素众多，进度管理难以涵盖所有因素的问题。资本、劳动、材料、机械工具、技术因素、环境因素、政治、经济、自然风险因素等资源因素，以及最广泛的人力因素都会对日程管理产生影响。因此，活动前的日程管理很难综合进行，活动中的日程管理跟不上，活动后的应急处理也不充分。建设项目日程计划的拟定，甘特图、网络计划、项目等的技术支持，依然依赖于项目经理的经验。工期施工必然导致日程计划的制定不合理。

另外，网络计划是面向专业人士的，非专业人士通常不能有效理解其内涵，这不利于工作人员对项目进度进行跟进。另外，基于网络计划，分解各过程的逻辑关系和时间的确立需要根据工作经验。在执行计划的过程中，由于各种各样干扰因素的存在，经常会出现不能按照当初的计划进行，背离当初计划的现象，然后调整日程。由于按照进度计划的工作量，工作人员可能在实际工作中需要调整的任务繁多，再加上调整时期比较有限，缺少一定的弹性。

建筑项目往往参与的单位众多，交涉内容复杂，容易沟通和协调不充分。在项目的建设过程中，政府机关、甲方乙方、第三方、现场建设相关人员等都需要全部参与工程建设。建设单位也需要和其他单位合作。有关参与单位要搞好沟通和协调。设计单位的设计变更应及时反馈给施工单位，如有延误或时间变更，容易影响业主单位进行进度付款。材料供应商供应及时，特定施工人员的质量也会影响施工。日程、质量、成本是相互限制的。日程、成本、质量就像三角形的三条边，一条边改变了，其他两条边也会改变。提高进度意味着增加劳动力、机器和其他资源的投入，也有可能导致质量低于标准。达到一定目标必须是一定时间、费用和质量之间平衡的结果。然而，由于工程实践缺乏相关的技术指南，对某些质量和成本的估计是困难的。随着进度的不断接近，一些建设单位会毫不犹豫地增加成本或兴建豆腐渣项目进行进度竞争，一旦发现这种情况，就会返工，进入恶性循环。这不仅不能实现目标而且使成本增加[3]。

4 施工进度模拟与实时施工模型

现有的进度管理理论是结合BIM与互联网、计算与4D技术进行了融合交互的进度管理信息模型。在进度管理过程中，应用各种新信息技术，确保建设项目在规定期限内达到预期目标。特别是使用RFID技术进行实时信息收集，如图3所示，可以有效解决实时跟踪问题。普及计算可以处理所收集的信息，收集信息并将其传输到BIM模型中，以进行实时进度跟踪。以实施部分与计划进度进行三维比较，可以明显发现偏差并早日纠正。同时，并未进行施工的部分项目可以做4D模拟，以施工部分作为参照，为后续施工做样本参照。

图3 RFID技术信息收集顺序

BIM为Building Information Model‐ing，即建筑信息模型。我国对建筑信息模型的研究和发展起步较晚。但是在某些项目中不同程度的使用了BIM，如上海中心大厦，因为建筑项目的结构复杂，需要参考了解的信息较大，同时交涉单位众多，按照传统的施工理念容易发生信息偏差，采用BIM技术，利用Revit建立信息模型，并对完成部分不断修改和加工。

现有的日程管理技术手段存在局限性，难以改善，妨碍了日程管理提高效率，无法充分满足以效率为目标的日程管理需求。随着BIM的出现，结合现有技术和方法引入日程管理，拓宽了建设项目日程管理的技术途径，大大减轻了日程管理中存在的问题。但是，在我国，BIM技术几乎都处于研究阶段，实际应用于项目的阶段仅限于设计阶段，因此还需要进行更详细地的研究（见图4）。

图4 BIM技术应用在设计阶段举例

通过构建进度信息收集平台，结合以往的进度跟踪、检查方法，可以实现基于BIM的进度跟踪、检查。建设管理者使用BIM调度管理功能模块，掌握和调整项目的进度信息，如项目的形象进度率、实际完成时间、实际消耗的资源数量等。基于BIM的日程调整的实施步骤如下所示：

①施工管理负责人提前调整日程，修改BIM施工模型；

②在调度管理系统中，根据调整后的调度计划，对BIM模型中的链路关系进行修改，重新进行建设模拟；

③通过新建模拟，分析调整后的建设计划，建设工作面是否合理，建设顺序是否错误等问题；

④对不同的建设进度调整计划进行比较分析，选择最合理的建设计划，根据新的建设计划和资源需求计划对未完成的工作进行重新调整。

5 事前、事中、事后质量控制

基于BIM4D技术的施工进度优化通过在项目施工BIM三维实体的规划文件中添加信息的时间、资源和成本，对施工过程进行动态模拟演示和安排。同时，在施工过程中，需要注意资源配置合理、场地布置等问题。当发现安排有不合理之处，需要工作人员根据BIM4D模拟的结果进行手动调整和优化。构建资源优化包括通过BIM4D构建模型，对每个流程的相应工作内容进行模拟构建，并对BIM模型的三个信息、构建时间表和资源需求进行相应修改。通过对日历信息的持续调整和可视化施工模拟，选择资源配置最优的施工日历方案，确定最优方案下的关键路线。同时，可以制作该方案下整个施工过程的视频模拟，指导现场施工。