郭 偉

(中鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司 北京 100040)

1 研究背景

進(jìn)度管理是工程項目順利實施的重要保障，可以為項目管理效率以及資源浪費問題的解決提供幫助[1-2]。 目前，隨著住建部“信息化”、“協(xié)同工作”理念的提出，給建筑業(yè)的工作管理模式提出了新的思路，也為進(jìn)度管理的精細(xì)化提供了更為全面、系統(tǒng)的視角[3-4]。

目前，市場上現(xiàn)有的基于BIM 技術(shù)的施工進(jìn)度管理平臺，將BIM 模型與WBS 節(jié)點進(jìn)行智能關(guān)聯(lián)后[5]，當(dāng)對節(jié)點的實際進(jìn)度進(jìn)行錄入時，都是通過手工進(jìn)行錄入，一方面增加現(xiàn)場人員的錄入工作量；另一方面由于人員惰性及責(zé)任心原因，導(dǎo)致數(shù)據(jù)更新不及時，容易出現(xiàn)漏報等情況，時效性和信息完整性均沒有保障。 另外，實際進(jìn)度輸入BIM 平臺后，對于整體進(jìn)度的管理都是基于甘特圖進(jìn)行[6-7]，雖然直觀，但是關(guān)鍵路徑識別不明顯，缺乏有力的數(shù)據(jù)支撐，且針對滯后數(shù)據(jù)，沒有三維可視化的模型可供參考。

本文的目的在于基于現(xiàn)有平臺進(jìn)行二次開發(fā)，以解決上述問題。 提供一種利用地磅稱重系統(tǒng)進(jìn)行BIM 平臺進(jìn)度數(shù)據(jù)自動采集的方法，有效減少人員的工作量及其他人為因素，并將實際進(jìn)度，通過BIM 模型載體與雙代號網(wǎng)絡(luò)圖結(jié)合進(jìn)行管理，通過前鋒線比較法，對里程碑節(jié)點及總工期自動進(jìn)行狀態(tài)判斷，包括：提前、正常、滯后狀態(tài)及相應(yīng)的天數(shù)。并通過BIM 模型顏色顯示來直觀判斷提前及滯后的狀態(tài)，以及滯后不同天數(shù)時，BIM 模型顏色的加深程度不同，一目了然。 所有的實際進(jìn)度數(shù)據(jù)錄入、模型顏色顯示、滯后的狀態(tài)顯示等都在自動的情況下進(jìn)行，以此來對進(jìn)度狀態(tài)進(jìn)行智能監(jiān)測，為項目部提供真實有效的數(shù)據(jù)，以保障工期的順利完成。

2 研究方法和思路

本研究基于現(xiàn)有BIM 軟件平臺的進(jìn)度功能模塊進(jìn)行二次開發(fā)，通過GET 接口將本集團(tuán)公司物資管理系統(tǒng)中混凝土的澆筑信息自動導(dǎo)入到BIM 平臺，并以BIM 模型為載體進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。 同時，將實際進(jìn)度數(shù)據(jù)導(dǎo)入到雙代號網(wǎng)絡(luò)計劃軟件(作為BIM 平臺的插件)并自動進(jìn)行計算，通過關(guān)鍵路徑智能判斷及前鋒線比較法計算里程碑節(jié)點及總工期的進(jìn)度狀態(tài)，包括：提前、正常、滯后狀態(tài)及相應(yīng)的天數(shù)。 此數(shù)據(jù)通過COM 組件形式同步返回到BIM 平臺，一方面，通過BIM 模型可快速查看進(jìn)度滯后的部位，方便及時進(jìn)行原因分析。 一方面，通過結(jié)論可快速查看進(jìn)度狀態(tài)，為項目及公司領(lǐng)導(dǎo)層決策提供重要數(shù)據(jù)。 通過此思路達(dá)到智能監(jiān)測進(jìn)度數(shù)據(jù)，科學(xué)進(jìn)行進(jìn)度管理的目的。 研究思路如圖1 所示。

圖1 研究思路

另外，集團(tuán)公司要求新開工項目必須使用地磅稱重系統(tǒng)，且集團(tuán)公司已將地磅稱重系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過接口開發(fā)自動錄入到物資管理系統(tǒng)，這個為本研究的實施打下了堅實的基礎(chǔ)。

3 BIM 進(jìn)度監(jiān)測的實施過程

3.1 應(yīng)用項目概況

星火站是京沈客運專線的始發(fā)終到站，位于北京市朝陽區(qū)東北部，為特大型立體交通樞紐。 設(shè)計總規(guī)模為7 臺15 線。 地鐵M3 線和R4 線貫通車站西廣場，實現(xiàn)出行旅客零換乘。 工程主體采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屋蓋采用大跨度空間鋼桁架結(jié)構(gòu)。 星火站站房坐向坐東朝西，站房建筑面積18.3萬m2，站臺面積4.35 萬m2，雨棚面積6.22 萬m2。站房區(qū)域共分為三個部分，中央站房、西站房和南北雨棚。 站房部分東西方向長度為230 m，南北方向長度為288 m。 項目效果圖如圖2 所示。

圖2 星火站效果圖

由于鐵路站房項目一般呈扁平式，體量大，占地面積大，在施工管控中，采集各個區(qū)域的進(jìn)度數(shù)據(jù)，工作量大，花費時間長，采集數(shù)據(jù)難度大，且完整性差，缺乏有效的進(jìn)度管控手段。 鑒于此，本研究以鐵路站房為試點項目，意在通過集成智能采集和雙代號網(wǎng)絡(luò)圖管理，以及三維可視化手段達(dá)到智能進(jìn)度監(jiān)測及管控的目的。

3.2 實施步驟

(1)建立BIM 模型，添加相關(guān)模型屬性

根據(jù)工程需要，建立本項目的施工階段BIM 模型，并對細(xì)部節(jié)點進(jìn)行優(yōu)化，為后期可視化展示形象進(jìn)度效果打好基礎(chǔ)；本工程土建模型采用Revit 軟件，鋼結(jié)構(gòu)部分采用Tekla 建立，模型建立完成后，將不同專業(yè)進(jìn)行整合，并通過數(shù)據(jù)輸出的形式，導(dǎo)出為.obj格式文件[8]。 并將整合后的模型導(dǎo)入到數(shù)字管理平臺里。 本工程項目BIM模型如圖3 所示。

建立模型時，因物資管理系統(tǒng)與BIM 管理平臺接口開發(fā)規(guī)則的需要，模型命名規(guī)則需要提前跟項目土建技術(shù)填寫預(yù)拌混凝土委托書的人員溝通好，澆筑部位的名稱需要跟模型完全相同。

(2)編寫進(jìn)度計劃，并與模型關(guān)聯(lián)

編寫項目進(jìn)度計劃，導(dǎo)入BIM 管理平臺，并將WBS 節(jié)點名稱信息添加到需要關(guān)聯(lián)的模型屬性中，通過屬性搜索，實現(xiàn)WBS 節(jié)點與模型的智能關(guān)聯(lián)[9]。 如圖4 所示。

圖3 項目結(jié)構(gòu)模型

圖4 WBS 節(jié)點與模型智能關(guān)聯(lián)

(3)設(shè)置模型顏色展示

對數(shù)字平臺中模型顯示顏色參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，本項目進(jìn)度超前顏色設(shè)置為“綠色”，按照原進(jìn)度計劃執(zhí)行顏色設(shè)置為“藍(lán)色”；進(jìn)度滯后顏色設(shè)置為“紅色”，進(jìn)度滯后超過n 天，設(shè)置為深紅色，n 的數(shù)值可根據(jù)項目情況自行設(shè)置。 目的是通過顏色查看來達(dá)到預(yù)警的功能。

(4)填寫混凝土澆筑申請單

在公司門戶網(wǎng)物資管理系統(tǒng)中填寫預(yù)拌混凝土委托書，并通過系統(tǒng)在委托書左上角自動生成一個二維碼，二維碼中包含委托書中所有的信息，包括：澆筑部位、澆筑時間、混凝土方量、混凝土標(biāo)號等相關(guān)信息。

為實現(xiàn)澆筑部位和相關(guān)模型的名稱保持一致，可以在項目開工準(zhǔn)備階段，提前預(yù)設(shè)一個命名規(guī)則，在建立模型及申請混凝土?xí)r都用這個規(guī)則進(jìn)行部位命名，或者直接從模型平臺里把部位命名導(dǎo)出來，在委托書里進(jìn)行申請時，采用復(fù)制的命令進(jìn)行填報。 以防止由于標(biāo)點符合和個別文字出入出現(xiàn)信息對應(yīng)不上導(dǎo)致錄入出現(xiàn)差錯的情況。

項目技術(shù)人員將該預(yù)拌混凝土委托書電子版發(fā)送給混凝土攪拌站相關(guān)人員，作為申請混凝土澆筑的依據(jù)，攪拌站相關(guān)人員根據(jù)委托書中的要求按照規(guī)定時間進(jìn)行混凝土的配送。

(5)信息自動采集

混凝土罐車進(jìn)場項目現(xiàn)場，并上地磅稱重系統(tǒng)，得到一個進(jìn)場罐車重量。 待澆筑完相關(guān)部位混凝土，混凝土罐車出廠時，得到一個出廠罐車重量，同時用掃描槍掃描填寫的預(yù)拌混凝土委托書左上角的二維碼，物資管理系統(tǒng)會自動對混凝土的澆筑時間和部位進(jìn)行錄入，同時澆筑時間和部位與BIM平臺中的模型自動進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并自動更新平臺中模型的實際進(jìn)度時間；此時的實際進(jìn)度時間能實現(xiàn)自動智能錄入，可減少信息技術(shù)人員的工作量以及有效避免了漏報遲報等情況的發(fā)生。

(6)進(jìn)度結(jié)論自動計算

本進(jìn)度的結(jié)論性數(shù)據(jù)分為提前、正常和滯后三種。 為通過智能手段對結(jié)論性狀態(tài)進(jìn)行自動計算，通過二次研發(fā)，將BIM 管理平臺和雙代號網(wǎng)絡(luò)計劃管理軟件進(jìn)行整合，將之前自動采集的實際進(jìn)度通過數(shù)據(jù)接口自動導(dǎo)入到雙代號網(wǎng)絡(luò)計劃管理軟件中，以通過關(guān)鍵路徑自動識別及前鋒線比較法對結(jié)論狀態(tài)進(jìn)行自動計算，如圖5 所示。 并通過接口的形式將結(jié)論數(shù)據(jù)返回顯示在BIM 管理平臺的導(dǎo)航欄中，方便項目管理人員及公司領(lǐng)導(dǎo)查看，及時做出決策，如圖6 所示。

圖5 前鋒線比較法進(jìn)行結(jié)論計算

圖6 模型界面監(jiān)測預(yù)警

同時，為通過BIM 模型對結(jié)論狀態(tài)進(jìn)行可視化展示，我們將結(jié)論性狀態(tài)直接通過模型顏色進(jìn)行可視化展示。 通過查看模型中部位顏色，可查看施工現(xiàn)場中的進(jìn)度超前或滯后情況。 針對里程碑關(guān)鍵節(jié)點滯后，及時做出應(yīng)對措施。 以此來實現(xiàn)對工期滯后及時進(jìn)行預(yù)警及糾偏的目的。

4 結(jié)束語

通過信息化手段，基于現(xiàn)有BIM 管理平臺進(jìn)行資源整合及二次開發(fā)，有效地實現(xiàn)了工程進(jìn)度實時監(jiān)測，并取得了良好的應(yīng)用效果[10]。

本系統(tǒng)應(yīng)用具有以下特點：

(1)首次嘗試了通過地磅稱重系統(tǒng)及物資管理系統(tǒng)對主體結(jié)構(gòu)實際進(jìn)度數(shù)據(jù)進(jìn)行智能自動輸入，有效減少了人力成本，并保障了進(jìn)度輸入的時效性及信息完整性[11]。

(2)首次將BIM 模型數(shù)據(jù)通過雙代號網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行管控，得出的結(jié)論性數(shù)據(jù)科學(xué)合理，速度快、結(jié)論可靠度高，一目了然，方便管理層查看，可有效指導(dǎo)施工。

(3)不同部位的提前和滯后狀態(tài)，以及滯后不同的天數(shù)時，通過顏色加深的形式來進(jìn)行可視化展現(xiàn)，可達(dá)到三維可視化預(yù)警的功能。

隨著信息化及智能化水平的不斷提高，施工管控的精細(xì)化程度會越來越高。 我們也將在未來的研究中不斷拓寬領(lǐng)域，深入研究智能及信息化管理手段在工程建設(shè)其他方面的應(yīng)用[12]。