基于BIM技术的建筑工程施工进度智能化管理系统的构建及应用

李慧海

（山西工程科技职业大学，山西 晋中 030606）

0 引言

BIM 技术（建筑信息模型）是当下常用的智能化施工管理技术，可以实现建筑信息化、数据化管理[1]。在大型建筑工程项目中使用此技术，能够促进设计团队、施工团队的施工管理信息共享与协作。基于BIM 技术的智能化建筑施工管理系统，能够全面优化大型建筑工程项目管理水平，提高施工进度的管理效率、施工资源的调度效率，可节省施工成本[2]。本文以BIM 技术为技术支撑，研究建筑施工进度智能化管理系统在大型项目中的应用，并分析此技术的应用效益。

1 BIM技术概述

建筑信息模型，简称BIM 技术，此技术通过参数模型整合项目各种相关信息，在项目策划、运行和维护的全生命周期中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及建筑运营单位等各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用[3]。

将BIM技术使用在建筑工程施工管理中，可以提供可视化的项目概况，将各种专业数据信息以三维模型的方式呈现出来，从而令各参与方更加直观地理解项目，提高沟通效率；同时还可以帮助项目开发商和施工方有效地协调不同人员之间的工作，使各专业之间的配合更加紧密，避免信息孤岛[4]。

2 基于BIM技术的建筑工程施工进度智能化管理系统的构建

2.1 系统结构设计

2.1.1 系统结构

基于BIM技术在建筑工程施工管理中的优势，构建施工进度智能化管理系统，如图1所示。该系统结构主要划分为数据层、逻辑层、应用层、操作层，充分利用BIM技术把工程项目施工进度管理相关信息集成管理。

由图1可以看出，结构数据层中BIM模型与施工管理业务数据互相关联，施工管理业务数据存储在空间数据库、关系数据库中。数据层是系统的数据资源存储中心，可存储多维、大规模工程项目施工进度数据。且在BIM 模型构建过程中，可将全局相似度最大的案例，作为大型项目施工的备选方案，用于构建研究项目的BIM模型。

逻辑层使用M/S（移动端/服务器）、B/S（浏览器/服务器）处理施工进度数据，使用两种浏览器可支持大量用户同时登陆系统[5]。

应用层使用中间件，接收逻辑层浏览器用户输入的操作指令，由系统模块进入各个功能模块处理后，在中间件的协助下，处理结果实时反馈至浏览器页面。系统模块属于系统的核心应用，涉及施工进度智能化管理多种业务[6]。

操作层表示系统的用户群体，包含BIM 工程师、监理、业主、施工管理人员、设计人员[7]。

2.1.2 系统功能模块

施工进度智能化管理系统中，功能模块主要分为前期管理模块、成本管理模块、进度管理模块、质量管理模块、合同管理模块、安全管理模块、物资设备管理模块，如图2所示。

图2 施工进度智能化管理系统功能模块

前期管理模块在项目施工前期用于管理项目策划文件；成本管理模块使用BIM技术分析工程造价成本等数据，可保证项目施工成本在计划金额范围内[8]；进度管理模块在项目设计过程中用于审核施工方案，当全部施工方案审核通过，便可开始施工；质量管理模块、合同管理模块、安全管理模块、物资设备管理模块分别用于监管大型项目施工质量、施工日期与效果、人员安全、施工物资设备等。

2.2 BIM建模

在施工进度智能化管理系统数据层中，构建施工项目的BIM模型首先需提前制定施工方案，在制定施工方案时，使用初级、高级两种检索方法，设定备选施工方案。其中初级检索目标是历史已有的建筑工程项目施工案例，检索关键词是建筑结构类型；高级检索目标是基于初级检索结果，将建筑结构特征属性作为检索关键词，深度检索与所研究工程高度相似的施工案例，将全局相似度最大的案例，作为大型项目施工的备选方案，展开建筑工程项目施工进度BIM模型的构建。

假如所研究建筑工程项目是b0，历史建筑工程项目是bj，为保证相似度运算精度，将全部建筑工程数据进行无量纲化处理：

式中：j——第j个建筑工程项目案例；

i——第i个建筑工程项目特征属性值；

yji——建筑工程项目案例无量纲化处理结果；

bji——特征属性值无量纲化处理结果；

n——建筑工程项目特征属性集合。

建筑工程项目历史案例筛选时，初级检索过程中项目案例局部相似度运算方法如下：

式中：β、yzi——分别代表分变系数、b0的特征属性值。

基于式（2），高级检索过程中，建筑工程项目历史案例全局相似度计算方法如下：

式中：ϖi——特征属性权值。

建筑工程项目BIM建模过程中，需应用CAD软件，在该软件中已标识建筑项目尺寸、材质和每个部件的准确位置信息[9]，设计师可结合备选方案信息，利用二维CAD图片构建建筑的三维图像，施工人员能够结合图纸信息获取三维建筑信息，为BIM 建模奠定基础[10]。CAD在BIM模型构建中的应用流程如图3所示。

图3 CAD在BIM模型构建中的应用流程

最后使用BIM设计软件Revit进行BIM三维模型构建，其中，在结合施工方案设计建筑样式时，需设计建筑部件族文件，并简化Revit建模过程。BIM建模具体步骤如下：

（1）设定建筑工程项目场地条件、标高条件、轴网条件；

（2）构建建筑部件CAF图层分层连接；

（3）设定建筑部件族参数和材质，组建大型建筑工程的墙体、柱、门、窗、楼板、屋顶，组建为三维模型。

建筑工程项目BIM建模时，因设计过程中对项目施工现场的了解不深入，会出现建筑构件碰撞问题，为此，需要使用MicroStation自带的Clash Detection功能，处理三维模型交叉碰撞问题。

3 施工进度智能化管理系统的应用

3.1 应用流程

建筑工程项目施工进度智能化管理系统可实时跟进施工进度，控制工期在方案规定时间内。施工进度智能化管理流程如图4所示。

图4 项目施工进度智能化管理流程

3.2 施工进度管理效果验证

以某建筑工程项目作为研究对象，该工程项目属于商业型建筑工程，总面积超过48000m2，地面楼层是35层。为分析施工进度智能化管理系统的应用效果，利用该系统管理工程施工进度，分析其应用前后的施工进度变化，结果如表1所示。

表1 智能管理系统使用前后施工进度对比

从表1数据可以看出，智能进度管理系统使用前施工进度和计划任务之间存在较大偏差，未能按照计划完成施工；而使用后该工程的施工进度超出计划任务，说明本文系统能够提高施工效率，节省工时，从而提高大型建筑工程项目的经济效益。

4 结束语

综上所述，基于BIM技术的建筑施工进度管理系统在提高施工效率、合理调整进度计划等方面具有显著优势。然而，BIM技术在建筑施工进度管理中的应用仍面临一些挑战和问题，如技术门槛高、数据整合难度大、缺乏统一标准等。因此，未来需要加强BIM技术的研发和推广，完善BIM 数据集成和共享标准，加强跨学科合作等，以促进BIM技术在建筑施工进度管理中的应用和发展。同时，在实际应用中，需要结合具体工程项目的特点和实际情况，合理选择和应用BIM 技术，实现建筑施工进度的有效管理和控制。