基于BIM的工程进度计划编制

［摘 要］建筑信息模型技术,正引领建筑业信息技术走向更高层次。本文分析了BIM技术应用于工程项目进度计划与控制的现状，并基于集成管理的思想，探讨了应用BIM技术编制进度计划和实施进度控制的可行性。最后以某大型机场项目为例，提出基于BIM的进度计划编制构想。

［关键词］BIM技术 大型项目 进度计划编制

工程项目的进度计划编制与管理在项目管理的三大控制—投资控制、进度控制和质量控制中，占有非常重要的地位。良好的施工进度计划可以使项目各参与方达到“协调一致”。因此，不管是从业主方还是从施工方，在工程项目管理中做好施工进度计划编制与管理工作是非常重要的。目前大多数项目进度计划多是对设计方设计出的图纸用专门的进度计划软件编制，在这个过程中项目的相关信息随着项目的进展不断增多，但是由于项目各方不能很好的传递信息，以及相关的设计变更，致使进度计划编制的工作量加大。
为了解决这一问题，在2002年Autodesk公司首先提出将所有建设工程信息放在一个平台上，这样，建设项目中的所有相关人员都可以从这个平台中获取信息，保证协同工作，增强工作效率。这个平台就是BIM，自2002年后，Autodesk公司一直致力于在全球范围内推广BIM。在其发布的《Autodesk BIM白皮书》对BIM进行了如下定义：BIM是一种用于设计、施工、管理的方法，运用这种方法可以及时并持久地获得高质量、可靠性好、集成度高、协作充分的项目信息。
本文结合大型机场项目进度计划的编制，对BIM应用于进度计划编制的贡献上进行了分析，提出了基于BIM的进度计划编制过程，构建了基于BIM的进度计划编制模型。

一、建筑信息模型及应用现状分析
BIM是“建筑信息模型”（Building Information Modeling）的简称，这项被众多国内外设计师称之为“革命性”的技术，最早是由美国乔治亚技术学院（Georgia Tech College）建筑与计算机专业的查克•伊斯曼（Chuck Eastman）博士于30年前提出的一个概念：“建筑信息模型综合了所有的几何模型信息、功能要求和构件性能，将一个建筑项目整个生命周期内的所有信息整合到一个单独的建筑模型中，而且还包括施工进度、建造过程、维护管理等的过程信息。”
自2002年BIM被提出以来，BIM的涉及面已十分广。目前来说主要被应用于设计阶段。除此之外还被人们应用到建筑业的多个方面，包括：建筑结构设计、文档管理、成本估算、施工管理、项管理、可视化等（如图1所示）。

从众多相关资料的研究中可以发现，建筑信息模型一般具有以下几个方面的特点：第一，BIM是对建筑构件数据化或智能数字化的表述；第二，BIM是一种协作过程，它包含自动化的处理能力，和维护信息的关联性和一致性；第三，BIM可用于信息交换，可为建筑全生命周期提供可重复、可验证、可维持的明晰的信息环境；第四，可以产生完整的非图形数据的报告，可以持续、即时地提供可靠、高质的项目设计规模、进度和成本信息。同时，BIM能够在综合数字环境中保持信息不断更新并可提供访问，使建筑师、工程师、施工人员以及业主可以清楚全面地了解项目。这些信息在建筑设计、施工和管理的过程中能促使加快决策进度、提高决策质量，从而使项目质量提高，收益增加。
在BIM中涉及了多个专业的多个数据，为此，建立了开放的建筑产品数据表达与交换的国际标准IFC(工业基础类别，Industry Foundation Class)。最新的IFC标准包含了以下9个方面的建筑实
务：建筑、结构分析、结构构件、电气、管道与消防、暖通空调、建筑控制、施工管理、物业管理。将来，IFC还会扩充到施工图审批、GIS等的领域。

二、应用BIM编制施工进度计划的可行性
BIM从3D模型发展出4D(3D+时间或进度)建造模拟功能[3]，让项目相关人员都能够更加轻松地预见到施工建设的进度计划。Innovaya是最早推出BIM施工进度软件的公司之一，支持Autodesk
公司的Primavera及Microsoft Project施工进度软件[4]。Visual Simulation这个新型的进度计划和施工分析工具可将MS Project或者Primavera的施工计划与3D BIM模型关联起来。那么，项目进度计划便通过3D构件在进度计划安排下的施工过程表现出来——这便是4D(3D+时间) 施工模拟的含义（如图2所示）。由此方式产生的相关任务可以自动地关联到BIM软件上，调整施工进度图后，进度安排也会自动变化，并在4D施工模拟时体现。该模型在项目建设的前期可以形成可视化的进度信息、可视化的施工组织方案、以及可视化的施工过程模拟，在建设过程中可将工程变更结果及风险事件结果进行模拟。类似软件还有Navisworks公司的Timeliner。
对比建设行业编制施工进度计划的横道图、网络图，4D模型的优点显而易见。传统的施工进度计划的编制和应用多适用于技术人员和管理层人员，不能被参与工程的各级各类人员广泛理解和接受，而4D模型将施工中每一个工作以可视化形象的建筑构件虚拟建造过程来显示，使建筑工程的信息交流层次提高了。
在工程施工中，利用4D模型可以使全体参建人员很快理解进度计划的重要节点；同时进度计划通过实体模型的对应表示，可有利于发现施工差距，及时采取措施，进行纠偏调整；即使我们遇到设计变更、施工图更改，也可以很快速的联动修改进度计划。另外，在项目评标过程中，4D模型可以使专家从模型中很快地了解投标单位对工程施工组织的编排情况、主要的施工方法、总体计划等，从而对投标单位的施工经验和实力做出初步评估。
需要指出的是，4D软件所承担的分析推理工作其实离不开使用者的介入，这就要求使用者具有一定程度的操作经验和足够的专业知识，因此在设计阶段就应介入施工人员，才能更好的依靠4D模型来调整方案，进行进度编排，使设计更具备可施工性。

4D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，主要表现为进度管理的可视化功能、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，以及施工现场管理策划可视化功能、辅助施工总平面管理功能、辅助环境保护功能、辅助防火保安功能。同时还可以应用到物资采购管理方面，表现为辅助编制物资采购计划功能、物资现场管理功能及物资仓储可视化管理功能。

通过4D模型的应用，可以在项目建设整个建设过程中实现工程信息的高度共享，提高信息的利用价值，提高施工技术水平。在这个过程中可视化减少了进度计划编制人员翻阅图纸的工作量，缩短了施工前期的技术准备时间，提高了编制效率和准确性。还可帮助施工人员更深层次的理解设计意图和施工方案要求，减少因信息传达错误而给施工带来不必要的问题，提高施工进度和质量，保证项目决策尽快执行。

三、BIM在某机场进度计划编制过程中的应用构想

1.项目概况

某机场工程是一个以机场建设指挥部为主要投资单位，同时有其他多家投资单位同时并存的大型复杂项目群，它所包含的实施项目多并且范围广。其中建设指挥部投资的工程项目包括：地基处理与土石方工程、航站区工程、飞行区工程、货运区工程和综合配套工程；非建设指挥部投资的工程项目包括：航管工程、航空公司基地工程、供油工程、场外综合配套工程（场外道路及轨道交通工程、场外供电工程、场外供水工程、场外排水工程、场外燃气工程、场外消防工程、场外通信工程、场外环卫工程、场外邮政设施）和其他项目。

该工程中的航站区工程、飞行区工程、综合配套工程和驻场单位工程相互之间有大量的工作界面, 需紧密配合协调解决之外, 还有许多驻场单位生产生活设施和场外配套工程需要机场建设指挥部协调配合。因此该机场总进度计划覆盖所有与此机场工程有关的项目，包括建设指挥部投资的工程项目和非建设指挥部投资的工程项目。目前采取的进度计划编制方法如图3所示。

该机场建设项目总进度计划先由总进度计划编制小组编制,并采取由总进度计划编制小组通过定期的专题调研会议沟通不同部门的进度实施近况，并指导各部门在统一的总进度计划控制下逐层编制分层进度计划。通过总进度计划逐一细化、分层计划, 直至月或旬、周进度计划, 及时地采用循环模式预测可能产生的偏差并做出提前预警、提出产生偏差后的纠偏措施,使实际的工程进度不影响关键性节点控制, 按计划完成工程任务。

项目总进度计划编制小组是直属于机场指挥部领导的独立课题组，在施工过程中不跟随施工队伍进行现场追踪，对施工的进程情况只能从各阶段的专题研讨会中获得。进度课题组的成员在编制进度计划的前期对项目相关资料进行研究，如项目可研报告、设计文件、施工图纸、不同专业施工措施要求等，然后借助相关软件对进度计划进行编制，尽量从实质上把握各单位的实施情况，编制可行性的进度计划。同时，施工人员在施工之前也要对项目的相关资料进行重新整理，输入到进度计划编制软件当中。在这个过程中，进度计划编制人员和施工人员都要对设计资料进行整理，出现了重复性工作；另外，进度计划编制人员还需阶段性的组织相关部门对目前的实施情况做汇报总结，根据汇报结果重新组织面向指挥部的汇报文件，这样使信息的收集整理工作任务量加大。

2.BIM的实现方案

要将BIM应用到该机场项目中应采取以下步骤：首先，建立一个BIM信息平台，使机场项目相关人员可在同一时间看到相关资料；第二，结合时间进度，借助BIM软件编制机场的进度计划；第三，机场项目实施过程中，实施跟踪检查；第四，根据实际资料鉴别偏差，实施过程诊断(如图4所示)。

（1）建立一个BIM信息平台。为保证项目信息在实施阶段能够在各参建主体之间顺畅地传递，并为各管理职能部门所调用，需要建立机场项目集成控制系统,利用计算机网络以机场项目为管理基本对象，构建协同管控的业务处理平台，实现跨部门、跨企业、跨地域的协同管理,达到信息资源共享。① 机场指挥部不管在指挥部投资的项目上还是非指挥部投资的项目上都需要信息的及时交换、传递和共享。包括领导决策层和业务执行层(各职能部门) 以及各现场项目部之间都需要流畅的信息传递途径与方式，使执行层内部实现信息共享, 保证有工作面交接的相关部门得到协作信息，发挥协同效应。②BIM 还能提高机场所有建设文档质量，改善施工规划，实现施工模拟，从而节省施工中在过程与管理环节上投入的时间与资金。最终结果就是，能将业主更多的施工资金投入到建造，而不是行政和管理中。

（2）借助4D模型编制机场进度计划。①利用常规软件形成机场项目的3D建筑模型。②利用编制项目进度计划的相关软件产生机场施工进度，应首先用WBS的分解模式将项目目标进行分解，判断并输入工期的估值，创建时间列表并按大纲的形式将其组织起来，给各个任务配置资源，决定这些任务之间的关系并指定日期，然后检查项目甘特图是否符合要求。③将3D模型的构件与进度表联系，形成4D模型以直观展示施工进程。

目前应用4D模型实践大型建筑工程的不多，主要是一些工程数量巨大的项目，比较典型的例子是美国盖里事务所最新完成的迪斯尼音乐厅建筑群。

（3）收集机场项目施工信息资料，实施跟踪检查。对项目实施情况进行跟踪检查的过程主要是收集项目进展信息资料的过程。项目施工各有关控制部门和控制人员，应当视控制内容和控制目的的需要，利用各种手段实施跟踪检查。不同部门的实施情况等相关内容应及时发布在BIM信息模型上，保证其他工程人员查阅。

（4）鉴别机场项目施工偏差、实施过程诊断。这个阶段由机场指挥部进行，在对相关信息的反馈中鉴别进度偏差，发现和揭示项目施工中的问题，执行相关控制职能。

四、结语

本文通过运用管理集成的思想，研究工程项目进度控制的原理，并结合工程实践及国内外相关研究文献，对工程项目进度控制集成模型的研究现状进行了分析，认为借助具有多维化、可视化基本特征的BIM工具，构建基于BIM的进度计划编制方法是可行的。

参考文献：
[1]周迎 丁烈云：地铁工程建设集成控制系统研究[J].施工技术,2009(10).116-118

[2]中国建筑标准设计研究院.论建筑行业信息化及其相关标准发展[R]

[3]陈建国 周兴：基于BIM的建设工程多维集成管理的实现基础[J]. 科技进步与对策,2008(10).150-153

[4]丁杰：建设工程项目4D模型实现方法的研究[J]. 项目管理技术.2008,11.21-25

[5]刘爽：建筑信息模型(BIM)技术的应用[J]. 数字学报,2008.2,100-101