bim技术在项目进度管理中的运用

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BIM技术在项目进度管理中的运用摘要：项目进度管理是项目管理中的关键内容，工程实践的经验表明，施工进度的合理安排，对保证工程项目的工期、质量和成本有直接的影响，是全面实施“三要素”的关键环节，直接关系到项目的经济效益和社会效益，具有举足轻重的地位。网络计划等管理技术和Project、P6等项目管理软件的应用提升项目进度管理水平，但依靠传统的技术和工具进行进度管理乃然存在许多问题。随着BIM技术的出现并不断成熟，应用BIM技术可以大大提高项目管理水平。因此将BIM引入到项目进度管理中，有助于提高进度管理效率。关键词：BIM技术项目进度管理建筑信息模型建筑信息模型技术（BIM）是一种数字化的管理方法，是以建筑模型为基础，把建筑工程项目的信息和数据全部数字化后融入模型，在计算机上形成一个详细、真是的三维模型。BIM作为一项新技术，目前已在建筑工程管理中得到了有效运用，不仅可以加强管理者的进度控制能力，减少工程延误风险，而且能够节约施工时间，为项目进度管理带来方便的同时也创造了巨大的效益。一、进度管理中引入BIM的原因（一） 通过直观真实、动态可视的施工全程模拟和关键环节的施工模拟，可以展示多种施工计划和工艺方案的实操性，择优选择最合适的方案。（二）利用模型对建筑信息的真实描述特征，进行构件和管件的碰撞检测并优化，对施工机械的布置进行合理规划，在施工前尽早发现设计中存在的矛盾以及施工现场布置的不合理，避免“错、缺、漏、碰”和方案变更，提高施工效率和质量。（三）施工模拟技术是按照施工计划对项目施工全过程进行计算机模拟，在模拟的过程中会暴露很多问题，如结构设计、安全措施、场地布局等各种不合理问题，这些问题都会影响实际工程进度，早发现早解决，并在模型中做相应的修改，可以达到缩短工期的目的。二、BIM的进度管理系统的整体框架、流程（一）基于BIM的进度管理系统的整体框架信息采集系统、信息组织系统、信息处理系统三者之间是一种层层递进、前者是后者的基础的关系。1、信息采集系统负责自动采集业主、设计、施工、供应等各参与方的有关项目的类型、人工、材料、机械、功能构件、工程量、建造过程、运行维护等项目全生命周期内的信息。2、信息组织系统在信息采集基础上按照特定规则、行业标准和实际应用需要对其信息进行编码、分类、存储、建模。 3、信息处理系统则是利用信息组织系统内标准化、结构化的信息在项目全生命周期内为项目各参与方提供施工过程模拟、成本管理、场地管理、运营管理、资源管理等各方面支持。（二）基于BIM的进度管理系统的流程进度计划的核心是现场施工作业计划，与其相关的劳动力计划、材料供应计划、机具设备计划等都是对现场施工作业计划的准备和支持。这多种计划组成了以现场施工作业计划为核心的全面施工作业计划，是对各计划的分类管理，进度管理的侧重点就是对现场施工作业进度计划的管理。可划分为：总进度计划、二级进度计划、周进度计划、日常工作计划。1、总进度计划总进度计划的建立是整个流程的开始，编制小组利用从BIM数据库中获取的相关资料从实质上把握各单位的实施情况，编制一系列高层级的活动和工作项，确定开始和完成时间。完成对主要设备和空间等资源的高层次分配。2、二级进度计划在总进度计划的基础上进行二级进度计划的制订。其编制过程可以按照以下顺序：①将高层次的活动分解为较小的、更容易控制的工作包；②以活动间联系的形式定义逻辑和工序，计算工程量，计算劳动量和机械台班数，确定持续时间；③利用编制项目进度计划的相关软件产生施工进度计划，分配设备和物料。3、周进度计划 周进度计划是以末位计划员系统概念为指导，在二级进度计划的基础上编制。它可以分为两步：首先，每个施工队伍需要根据计划开始时间和优先级从二级进度计划中选择他们在下一周里可以执行的工作包，做成一个候选工作包集，为周进度计划制订会议做准备；其次，项目经理和施工班组长可以根据“建筑组件”这一属性将工作包分解为候选任务，并将它们按照工作类型的不同进行分组。项目经理可以通过将符号拖动到特定一天的特定施工队伍的方式来分配任务。除了施工班组长创建和分配的任务之外，还有两种特别的任务：由该施工班组长安排给另一施工队的工作和其他施工班组长分配给该施工队的工作。这些工作将通过一个协商过程分配给施工人员并安排进他们的周进度计划中。4、日常工作计划 日常工作的制定是在周进度计划的基础上完成的，与每周内工作的执行同时发生。施工班组长可以通过它获知工作计划，并且在需要的时候有权与其他工人们一起协调工作计划。这里需要一个专业的模型界面来显示每一位施工班组长的任务，可以通过大型的触摸屏来传递信息。这个界面不仅可以根据需要传递过程和产品信息，还可以实时收集过程信息。施工班组长利用它来报告任务的开工、暂停及过程、完成和更新状态。一些对任务的执行产生不利影响的问题，比如设计错误等就可以通过它进行上报。系统服务器根据预先设定的工作流自动提醒相关负责人来解决问题。如果某一施工班组长需要改变一项任务的执行顺序，他就可以通过触摸屏发起对话，与项目计划者和其他相关施工班组长进行协商，以此来维持整个工作计划的稳定性。三、BIM项目进度计划分析（一）基于BIM进度管理工作分解及计划编制通过总进度计划、二级进度计划、周进度计划、日常工作编制流程后，项目进度计划还需结合作业工期、各工序间逻辑关系、资源配置、成本估算及预算设定等条件制定，利用project、P6等进度计划工具完成总进度计划的编制，再结合模型数据、工程量等逐一估计作业时间及各工序间逻辑关系。将BIM模型构建与作业工期估算值相关联、分配各工序间逻辑关系，同时赋予模型构件详细信息，如计划起止时间、资源分配（人工资源、材料资源等）、作业成本等。在项目模拟及实施过程中便可比较实际费用与预算费用，随时调整项目计划，监控支出。（二）计划分析与目标建立进度计划初步完成后，需对计划从最小工作分解级别划分、资源分配、作业工期、施工工序、施工工序限制条件等内容进行分析，以确定计划合理性。在BIM 进度管理系统中可在进度视图中直接对工作进行模拟仿真，能够更形象的展示工作进展，发现工作间逻辑关系的合理性。同时在模型完成各级进度计划的关联后，每一项工作均已分配了相关预算，可直观反映预算费用与实际支出的偏差。当出现较大偏差时，可过滤不相关构件，选择相关工作进行单独分析比较，找出引起较大偏差原因。同理，经多方面分析协调后的各级进度计划，可作为相应目标计划用于进度控制，用来比较实际施工进展情况。四、BIM进度控制分析方法（一）实现方法1、基于BIM技术的进度自动生成系统通过运用BIM中空间、几何、逻辑关系和工程量等数据建立一个自动生成工程项目进度计划的系统。通过系统自动创建任务时长，并利用有效生产率计算活动持续时间，最后结合任务间逻辑关系输出进度计划，可以大大提高进度计划制定的效率和速度。2、进度施工模拟基于BIM技术的可视化与集成化特点，在已经生成进度计划前提下利用BIM5D等软件可进行精细化施工模拟。从基础到上部结构，对所有的工序都可以提前进行预演，可以提前找出施工方案和组织设计中的问题，进行修改优化，实现高效率、优效益的目的。3、实现进度计划动态管理和修改纠偏基于BIM技术的进度控制系统，实现进度计划的动态管理与联动修改。进度计划编制中 每项任务都有独一无二的项目编码，这样就可以与3D实体模型的ID以特定规则链接，当出现工程变更时可以将变更信息联动传递到进度管理系统；当需要修改进度信息时，3D模型信息与资源需求量也会相应改变。（二）应用步骤1、构建基于BIM的5D模型在BIM5D软件中导入已建立完成的REVIT模型，并以其作为5D信息模型的基础。作为基本信息模型，主要在于建筑物的三维几何信息，如构件实体的几何尺寸、空间位置以及空间关系等，此外还包括工程项目的类型、名称、用途、建设单位等基本工程信息。5D虚拟建造技术，其原理是为3D建筑信息模型附加上时间维度与费用指标，从而构成5D模拟动画，通过在计算机上建立模型并借助于各种可视化设备对项目进行虚拟描述。此模型在施工过程中可以应用到进度管理和施工现场管理的多个方面，在进度管理上主要表现为可视化功能、监控功能、记录功能、进度状态报告功能和计划的调整预测功能。2、5D施工管理系统中的进度管理5D施工管理系统的应用，为管理者提供了相关管理操作界面与工具层。利用该系统，操作人员可制定相应的施工进度计划、施工现场布置、资源配置等，从而实现施工进展、施工现场布置的可视化模拟，以及对项目进度、综合资源的动态控制和管理。5D施工进度管理使用以下实现方法：①利用进度管理软件管理界面，可以控制并调整进度计划。如果平台中的进度计划被修改，5 D施工模型也会随之自动调整，不仅能够用横道图、网络图等二维平面来表示，还可以运用三维模型方式进行动态呈现。②在BIM软件操作界面中，可实现5D的施工动态管理，对未能按工期完成的工序使用不同的颜色来标注，从而实时监督任意起止时间、时间段或工程段的施工进度，查看任意构件、构件单元或工程段等的施工状态与工程属性，进行适当的修改，系统即会自动调整进度数据库和进度计划，并即时更新呈现5D图像最终实现了基于进度计划的资源动态管理。五、引入BIM前后管理的差异基于BIM的虚拟施工，其施工本身不消耗施工资源，却可以根据可视化效果看到并了解施工的过程和结果，可以较大程度地降低返工成本和管理成本，降低风险，增强管理者对施工过程的控制能力。（一）流程方面BIM建立了一种三维设计理念，它是建立在平面和二维设计的基础上，让设计目标更立体化更形象化。BIM提供了可视化的思路，让人们将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们的面前。运用BIM技术创建的虚拟建筑模型包含了建筑的所有信息，将这个虚拟建筑模型导入建筑能耗分析软件中，可以自动的识别、转换并分析模型中包含的大量建筑数据信息，从而方便快捷的得到建筑能耗分析结果，以满足日益复杂的建筑功能需求。 （二）协调性方面在设计时，往往由于各专业设计师之间的沟通不到位，而出现各种专业之间的碰撞问题，例如暖通等专业中的管道在进行布置时，由于施工图纸是各自绘制在各自的施工图纸上的，真正施工过程中，可能在布置管线时正好在此处有结构设计的梁等构件在此妨碍着管线的布置，这种就是施工中常遇到的碰撞问题，BIM的协调性服务就可以帮助处理这种问题，也就是说BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据提供出来。当然BIM的协调作用也并不是只能解决各专业间的碰撞问题，它还可以解决例如：电梯井布置与其他设计布置及净空要求之协调，防火分区与其他设计布置之协调，地下排水布置与其他设计布置之协调等。（三）可视化效果方面对于建筑行业来说，可视化的作用是非常大的，对于一般简单的东西来说，可以想象，但是近几年建筑业的建筑形式各异，复杂造型在不断的推出，那么这种光靠人脑去想象的东西就有点不太现实了。所以利用BIM技术，让人们将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们的面前；在BIM建筑信息模型中，由于整个过程都是可视化的，所以，可视化的结果不仅可以用来效果图的展示及报表的生成，更重要的是，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。 （四）模拟性 模拟性并不是只能模拟设计出的建筑物模型，还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。施工阶段可以进行4D模拟（三维模型加项目的发展时间），也就是根据施工的组织设计模拟实际施工，从而来确定合理的施工方案来指导施工。同时还可以进行5D模拟（基于3D模型的造价控制），从而来实现成本控制；后期运营阶段可以模拟日常紧急情况的处理方式的模拟，例如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。（五）优化性 基于BIM的优化可以做下面的工作： 1、项目方案优化：把项目设计和投资回报分析结合起来，设计变化对投资回报的影响可以实时计算出来；这样业主对设计方案的选择就不会主要停留在对形状的评价上，而更多的可以使得业主知道哪种项目设计方案更有利于自身的需求。 2、特殊项目的设计优化：例如裙楼、幕墙、屋顶、大空间到处可以看到异型设计，这些内容看起来占整个建筑的比例不大，但是占投资和工作量的比例和前者相比却往往要大得多，而且通常也是施工难度比较大和施工问题比较多的地方，对这些内容的设计施工方案进行优化，可以带来显著的工期和造价改进。六、在进度管理中引入BIM带来的经济成本效益 进度和成本控制贯穿于工程项目各个阶段，然而工序的复杂性和参与人员的多样性，为建筑项目的有效成本控制带来了许多不确定因素.对于每一个项目而言，其最终所要达到的目的就是通过一系列有效的控制手段和管理方案来取得良好的经济效益。1、可以有效减少传统二维图纸的错漏碰缺问题，减少由于后期返工造成的成本增加，节约工期，从而实现更多的经济效益；2、可以提高成本控制中工程量计算环节的工作效率和精度。只要设计单位提交合格的BIM设计模型，甲乙方造价工作人员在算量阶段均无需再次建模，工作量可减少50%以上，且精度不受人为因素影响。如果用于招投标、预结算，可大幅提高工作效率；如果用于过程控制，可对单层或者单构件所用工程量进行实时控制和预警，作为材料采购和编制施工计划的依据，有利于材料管理和控制，便于及时发现工程量偏差，从而及时纠偏；3、可以用于制作竣工模型，便于后期运维管理。设计单位可以配合施工方汇总施工过程各相关材料设备并制定最终的全专业BIM模型。项目所记录的资料同样会保存在服务器中，便于日后对该项目的查找和追溯，可以快速、准确地对工程各种资料进行定位。大量的数据留存与服务器经过相应处理形成数据库，为后期运维管理提供数据支持，可有效降低后期运维成本。七、BIM技术存在的实际问题及看法（一）BIM在发展中存在的实际问题 1、BIM认识不完全，BIM在国外的发展所带来的利益的是有目共睹的，我国很多企业也开始大力发展BIM的应用。但是有很多企业没有清楚和完全认识到BIM是什么，BIM可以做什么，怎么应用BIM等问题，就开始树立BIM大旗。这样就导致了BIM热的表象，从根本上偏离了引入BIM的初衷，甚至给企业带来亏损。比如在选择BIM产品时没有正确评估企业引入目标和各种BIM产品的功能，导致引入的BIM产品根本达不到预期的效果，起不到实际作用，白白浪费了资金的同时也降低了BIM的价值。2、建筑设计缺陷带来的进度管理问题。图纸所包含数据庞大，设计者审图者精力有限，存在错误是必然的。现在设计单位对BIM还没有普及，导致甲方或施工方如需引入BIM仍需找寻第三方进行服务，增加了成本。或对设计自行建模翻模，在过程中发现问题还需和设计方进行协调、解决，这样加大了前期工作量，和人员投入。而且建立模型质量的好坏，直接影响到施工质量、进度、成本、安全的管理。BIM中构件如何划分、建立，决定了工程相关数据的提取的使得性和准确性。信息粒度越细，构件的信息填写基数越多，造成后期实际施工管理中，施工人员的BIM信息维护量增大。 3、中国施工企业在长期经营中形成了一套固定、熟悉的业务流程、阻碍了BIM的推广；另一方面BIM软件本身并不能完全适应中国国情，国内的施工人员素质有限，无法掌握复杂、操作繁琐的BIM软件；BIM软件应用接口少。对新的管理方式不适应。尽管主流BIM软件一再强调其易学易用性，实际上相对2D设计而言，BIM软件培训难度还是比较大的，对于一部分施工人员来说熟练掌握BIM技术有一定难度。因此需要施工单位需要建立自己的培训中心，或加强有关方面的培训，引进有关BIM有关的施工管理人才，建立相应的人才机制。4、协同性不强，如施工方应用BIM，其他参与方不了解，等同于传统模式的沟通和衔接不畅。无法实现各部门之间的无缝隙交流。5、BIM为施工企业带来的收益短期内不明显，而且还需要企业投入大量的资金进行信息化改造、软硬件升级和人员培训，造成的经营成本增加。6、软件体系不健全现阶段BIM软件存在一些弱点：本地化不够彻底，工种配合不够完善，细节不到位，特别是缺乏本土第三方软件的支持。软件的本地化工作，除原开发厂商结合地域特点增加自身功能特色之外，本土第三方软件产品也会在实际应用中发挥重要作用。目前，流行的BIN软件主在是针对设计单位开发的，对于施工管理方面的软件远远没有设计单位的那么多，况且，有的相关软件无法相互转接，没有相应的接口技术进术支撑。（二）BIM技术运用的建议BIM要发展以上问题是必须要解决的，首先要学习BIM掌握BIM，不停留在浅层次的了解和知道，在大方向上正确把握 ，应用BIM指导施工，帮助施工企业技术进步，提高建筑工程项目价值。提倡EPC总承包模式，减少BIM工作量，提高BIM模型价值。培养BIM团队，使BIM应用专业化，逐渐使BIM应用普遍化全面化，提高其在施工阶段的应用价值。我国BIM技术在施工进度管理中的研究正处于初步阶段，面对其应用的逐步加深及推广，将更进一步体现出与传统进度管理的优越性，也将逐步修正目前BIM技术在施工进度管理中的不足，实现其真正的运用价值及意义。参考文献：[1]王珂，基于IFC的3D+建筑工程费用维的信息模型研究[D]，同济大学，2007[2]牟茗，四维建筑信息模型技术研究[D]，北京林业大学，2009[3]王青薇、张建平，基于BIM的工程进度计划编制[J]，商场现代化，2010[4]何关培、王轶群、应宇垦，BIM总论[M]，中国建筑工业出版社，2011[5]网络，百度百科关于BIM的介绍，2017