廖軍華LIAO Jun-hua

（中國(guó)鐵建電氣化局集團(tuán)有限公司，北京 100043）

0 引言

隨著我國(guó)建筑水平的提高，施工規(guī)模不斷增大，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及工藝要求不斷提高，建設(shè)速度逐漸加快，傳統(tǒng)進(jìn)度管理模式難以適應(yīng)鐵路工程建設(shè)信息化快速發(fā)展需求[1]。BIM可視化技術(shù)與傳統(tǒng)施工進(jìn)度管理技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了工程進(jìn)度的可視化以及進(jìn)度管理的動(dòng)態(tài)調(diào)控，滿(mǎn)足新時(shí)代背景下對(duì)精細(xì)化管理的要求，為鐵路四電工程項(xiàng)目進(jìn)度管理提供了新的思路。本文以新福廈鐵路四電工程為應(yīng)用背景，研究BIM技術(shù)在長(zhǎng)距離、多工點(diǎn)、多專(zhuān)業(yè)，大規(guī)模施工的情況下，對(duì)施工進(jìn)度實(shí)時(shí)可視化監(jiān)控和進(jìn)度計(jì)劃糾偏優(yōu)化的應(yīng)用。

1 研究背景

建設(shè)工程項(xiàng)目中，施工進(jìn)度管理一直是重難點(diǎn)問(wèn)題[2]。現(xiàn)階段基于BIM的項(xiàng)目進(jìn)度管理方式主要是對(duì)三維模型進(jìn)行信息集成，借助基于BIM技術(shù)的施工管理平臺(tái)，將三維模型關(guān)聯(lián)進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行模擬演示，并通過(guò)周、月階段性的施工數(shù)據(jù)錄入對(duì)進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行檢查論證[3～6]。進(jìn)度計(jì)劃的可視化模擬可以在施工前發(fā)現(xiàn)可能存在或者將要發(fā)生的問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)[7]，隨著工程的推進(jìn)，無(wú)法做到實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的進(jìn)度管理，對(duì)進(jìn)度計(jì)劃的糾偏、動(dòng)態(tài)調(diào)控手段不夠高效靈活。階段性施工數(shù)據(jù)錄入時(shí)，仍然采用調(diào)度人員逐級(jí)上報(bào)、逐級(jí)統(tǒng)計(jì)的傳統(tǒng)模式為主，效率低、統(tǒng)計(jì)工作量大[8]，在施工規(guī)模大且施工專(zhuān)業(yè)種類(lèi)多的工程項(xiàng)目中，極易造成數(shù)據(jù)更新不及時(shí)，或信息的漏報(bào)錯(cuò)報(bào)等問(wèn)題[9]?，F(xiàn)階段BIM應(yīng)用主要存在的問(wèn)題，主要是因?yàn)楣こ添?xiàng)目施工進(jìn)度管理主體信息獲取不足和處理效率低下所致[10]。

本文以新福廈鐵路四電工程項(xiàng)目為背景，利用自主研發(fā)的BIM+GIS平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)管理平臺(tái)）將由Revit軟件建立的鐵路四電工程參數(shù)化模型與施工進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行關(guān)聯(lián)。通過(guò)管理平臺(tái)收集各工點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)的每日施工實(shí)時(shí)進(jìn)度數(shù)據(jù)，有效減少統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)工作量及其他人為因素。將實(shí)際進(jìn)度通過(guò)模型與甘特圖結(jié)合進(jìn)行管理，通過(guò)模型的顏色顯示來(lái)直觀(guān)地判斷工作任務(wù)的提前及滯后狀態(tài)，為施工進(jìn)度計(jì)劃的調(diào)整優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 應(yīng)用思路

通過(guò)管理平臺(tái)將參數(shù)化模型與進(jìn)度計(jì)劃鏈接，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化模型與時(shí)間維度的鏈接，轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)度模型。整合進(jìn)度模型以及每日施工數(shù)據(jù)，管理人員可在管理平臺(tái)上，通過(guò)進(jìn)度模型的顏色變化可實(shí)時(shí)查看當(dāng)日的施工進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度的對(duì)比情況。應(yīng)用思路如圖1所示。

圖1 基于BIM技術(shù)的施工進(jìn)度可視化應(yīng)用思路

3 參數(shù)化模型創(chuàng)建

3.1 模型劃分及編碼標(biāo)準(zhǔn)

為了實(shí)現(xiàn)信息的無(wú)縫傳遞，需要對(duì)模型構(gòu)件進(jìn)行分類(lèi)與編碼[11]。參考鐵路BIM聯(lián)盟的《鐵路工程實(shí)體結(jié)構(gòu)分解指南》中對(duì)鐵路四電工程各專(zhuān)業(yè)模型單元的劃分，并結(jié)合《鐵路工程WBS工項(xiàng)分解指南》以及項(xiàng)目部進(jìn)度管理實(shí)際的相關(guān)需求，采用線(xiàn)分類(lèi)法對(duì)模型進(jìn)行構(gòu)件劃分。依托可擴(kuò)展的編碼體系，形成各專(zhuān)業(yè)的模型構(gòu)件劃分及編碼表（表1）?；诖吮?，對(duì)構(gòu)建代碼第三層級(jí)及之后層級(jí)的構(gòu)件進(jìn)行族文件建模，父級(jí)的構(gòu)件模型均為子級(jí)的構(gòu)件模型組成，例如第二層級(jí)構(gòu)件模型均采用第三層級(jí)之后的族文件拼接而成。

表1 牽引變電專(zhuān)業(yè)模型構(gòu)件劃分及編碼表（示例）

圖2 模型劃分示意

為保證模型分類(lèi)編碼的唯一性和表意性[12]，每一個(gè)模型構(gòu)件都將賦予唯一的編碼。模型構(gòu)件編碼共由5層結(jié)構(gòu)組成（圖3），第一層為項(xiàng)目代碼，為固定名稱(chēng)代碼；第二層為專(zhuān)業(yè)代碼，對(duì)應(yīng)構(gòu)件劃分及編碼表的第一層級(jí)構(gòu)件代碼；第三層為工點(diǎn)代碼，從“0001”開(kāi)始，施工里程從小到大依次增加；第四層為構(gòu)件分類(lèi)代碼，對(duì)應(yīng)構(gòu)件劃分及編碼表的第二層級(jí)之后的構(gòu)件代碼；第五層為構(gòu)件編號(hào)，采用不定長(zhǎng)字符，依據(jù)相關(guān)構(gòu)件的使用而定，例如接觸網(wǎng)支柱編號(hào)、變電設(shè)備編號(hào)等可直接使用設(shè)計(jì)編號(hào)，接觸網(wǎng)吊弦構(gòu)件編號(hào)可以按跨距內(nèi)順序編號(hào)結(jié)合支柱編號(hào)和錨段編號(hào)，以方便人員查看辨認(rèn)。

圖3 模型編碼結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 模型創(chuàng)建

采用Autodesk Revit系列軟件對(duì)本項(xiàng)目的各專(zhuān)業(yè)工程進(jìn)行參數(shù)化模型創(chuàng)建。模型創(chuàng)建后，通過(guò)自研的二次插件導(dǎo)出輕量化模型（JIN格式文件），然后上傳至系統(tǒng)工點(diǎn)標(biāo)簽之下進(jìn)行模型統(tǒng)一管理。鑒于四電專(zhuān)業(yè)工程的特點(diǎn)，本項(xiàng)目的參數(shù)化建模還需依托站前單位的道路、橋梁、隧道模型進(jìn)行創(chuàng)建。各專(zhuān)業(yè)工程的建模范圍包含線(xiàn)路內(nèi)所有工點(diǎn)，與現(xiàn)場(chǎng)保持高度一致。

圖4 基于BIM的參數(shù)化建模流程

4 模型與進(jìn)度計(jì)劃鏈接

4.1 WBS工項(xiàng)分解編碼表的編制

按照單位工程、分部工程、分項(xiàng)工程、檢驗(yàn)批的質(zhì)量驗(yàn)收體系以及施工深化應(yīng)用需求進(jìn)行施工作業(yè)分解，得到標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的WBS工項(xiàng)分解表。結(jié)合各專(zhuān)業(yè)的模型構(gòu)件劃分及編碼表，將工項(xiàng)任務(wù)與相關(guān)模型構(gòu)件名稱(chēng)及編碼對(duì)應(yīng)，形成一套適合鐵路四電項(xiàng)目管理的WBS工項(xiàng)分解編碼表（表2）。

表2 WBS工項(xiàng)分解編碼表（示例）

4.2 參數(shù)化模型與進(jìn)度計(jì)劃的鏈接

參數(shù)化模型的構(gòu)件層級(jí)與分部分項(xiàng)工程均為一一對(duì)應(yīng)，且包含有相同的編碼。施工進(jìn)度計(jì)劃按照分部分項(xiàng)工程進(jìn)行編制時(shí)，所有施工進(jìn)度計(jì)劃內(nèi)的項(xiàng)目和模型已經(jīng)進(jìn)行了鏈接。將參數(shù)化模型與進(jìn)度計(jì)劃導(dǎo)入BIM管理平臺(tái)，即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)聯(lián)。

5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及創(chuàng)建

管理平臺(tái)進(jìn)度管理模塊系統(tǒng)側(cè)重對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工日志、工作項(xiàng)進(jìn)度計(jì)劃、調(diào)度報(bào)表進(jìn)行管理。結(jié)合進(jìn)度模型，實(shí)現(xiàn)施工數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)進(jìn)度模型形象變化，并通過(guò)模型顏色變化區(qū)分進(jìn)度計(jì)劃的實(shí)施情況。

5.1 硬件架構(gòu)

管理平臺(tái)進(jìn)度管理模塊系統(tǒng)包括，工作站1臺(tái)，后臺(tái)服務(wù)器2臺(tái)。服務(wù)器通過(guò)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)與工作站的數(shù)據(jù)互聯(lián)，1臺(tái)服務(wù)器用于進(jìn)度的Web發(fā)布，另1臺(tái)服務(wù)器安裝標(biāo)準(zhǔn)版SqlServer數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，用來(lái)提供數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)及管理服務(wù)。

①數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器包括中心數(shù)據(jù)庫(kù)、配置文件、BIM模型數(shù)據(jù)庫(kù)、編碼數(shù)據(jù)庫(kù)、日志文件和進(jìn)度管理系統(tǒng)。

②進(jìn)度管理Web服務(wù)器用于進(jìn)度管理的Web發(fā)布。

③工作站，操作人員通過(guò)工作站登陸服務(wù)器，進(jìn)入進(jìn)度管理系統(tǒng)。

5.2 軟件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示例圖

5.2.1 數(shù)據(jù)層

管理平臺(tái)進(jìn)度管理模塊系統(tǒng)數(shù)據(jù)層主要由模型數(shù)據(jù)庫(kù)、編碼數(shù)據(jù)庫(kù)、配置文件和日志文件組成。

5.2.2 服務(wù)層

主要由DAL數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)層、WebService和編碼映射關(guān)系構(gòu)成。其中：DAL數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)層：B/S數(shù)據(jù)處理程序的基礎(chǔ)。主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的增改、查閱，以及配置文件的讀取等基本操作。WebService為應(yīng)用層的B/S頁(yè)面提供RESTful Web API接口服務(wù)。編碼映射關(guān)系：BIM模型通過(guò)構(gòu)件編碼同施工日志工作項(xiàng)編碼進(jìn)行關(guān)聯(lián)，達(dá)到日志數(shù)據(jù)可驅(qū)動(dòng)模型數(shù)據(jù)。

5.2.3 應(yīng)用層

應(yīng)用層表現(xiàn)為Web頁(yè)面，基于服務(wù)層和數(shù)據(jù)層實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用功能包括：模型管理、編碼管理、工點(diǎn)管理、計(jì)劃管理、日志填報(bào)、日志查看、三位回溯、甘特圖和數(shù)據(jù)維護(hù)功能。

6 實(shí)時(shí)進(jìn)度可視化

6.1 實(shí)時(shí)進(jìn)度數(shù)據(jù)的收集

進(jìn)度數(shù)據(jù)的收集方法主要依靠現(xiàn)場(chǎng)工點(diǎn)施工作業(yè)人員手動(dòng)更新。現(xiàn)場(chǎng)各工點(diǎn)的施工作業(yè)人員通過(guò)智能移動(dòng)端或網(wǎng)頁(yè)瀏覽器登錄管理平臺(tái)選取相應(yīng)工點(diǎn)，實(shí)時(shí)填報(bào)上傳施工進(jìn)度日志（圖6）。日志內(nèi)容包含現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)日進(jìn)度數(shù)據(jù)以及施工情況的照片、工作人員、機(jī)具等。管理平臺(tái)對(duì)每日的進(jìn)度日志進(jìn)行匯總可輸出進(jìn)度報(bào)表，也可選取某工點(diǎn)對(duì)相關(guān)的施工進(jìn)度日志進(jìn)行查閱，提高了數(shù)據(jù)處理的效率以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確率。

圖6 施工日志填報(bào)數(shù)據(jù)界面

6.2 實(shí)時(shí)進(jìn)度可視化應(yīng)用

6.2.1 實(shí)時(shí)進(jìn)度可視化

管理平臺(tái)依據(jù)每日進(jìn)度數(shù)據(jù)，結(jié)合三維模型與甘特圖，直觀(guān)表達(dá)每日實(shí)際施工進(jìn)度情況，并將實(shí)際量與計(jì)劃量進(jìn)行顏色區(qū)分，通過(guò)工作量、累計(jì)百分比等指標(biāo)數(shù)據(jù)，顯示當(dāng)前施工進(jìn)度計(jì)劃滯后的工點(diǎn)或者施工部位。

6.2.2 進(jìn)度可視化動(dòng)態(tài)控制

管理平臺(tái)依據(jù)選定的進(jìn)度計(jì)劃可實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)態(tài)模擬展示，選定計(jì)劃時(shí)間軸對(duì)施工過(guò)程按進(jìn)度計(jì)劃時(shí)間軸進(jìn)行模擬，實(shí)現(xiàn)施工方案可視化交底。隨著工程項(xiàng)目施工實(shí)施的逐步推進(jìn)，在管理平臺(tái)可隨時(shí)對(duì)工程任務(wù)的計(jì)劃開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。管理平臺(tái)進(jìn)度管理模塊界面分為模型顯示區(qū)與計(jì)劃調(diào)整區(qū)，上部分為工點(diǎn)選擇，模型顯示區(qū)域，下部分為進(jìn)度計(jì)劃顯示與調(diào)整區(qū)域（圖7）。

圖7 進(jìn)度可視化管理示例圖

6.2.3 進(jìn)度形象化與物資管理的結(jié)合

通過(guò)進(jìn)度模型對(duì)物資二維碼安裝后的掃描填報(bào)數(shù)據(jù)（圖8）以及每日的進(jìn)度數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)集成，將相關(guān)物資的安裝信息與進(jìn)度報(bào)表的進(jìn)度量對(duì)比，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度與物資管理的聯(lián)動(dòng)，保障進(jìn)度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

圖8 模型信息示例圖

7 應(yīng)用效果

管理平臺(tái)對(duì)每日的進(jìn)度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)匯總處理，可視化展示，提高進(jìn)度管理效率。通過(guò)管理平臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)管，減少了管理人員去現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證進(jìn)度情況的頻次。對(duì)于長(zhǎng)距離，工點(diǎn)多且分散的鐵路四電工程項(xiàng)目，有利于提高施工進(jìn)度監(jiān)管效率。通過(guò)數(shù)據(jù)集成、模型與實(shí)體對(duì)比、無(wú)紙化辦公、云端傳輸?shù)仁侄渭涌炝藬?shù)據(jù)與施工安排的效率。如，在泉港10kV配電所的施工中提前對(duì)進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整5處，對(duì)電力專(zhuān)業(yè)與房建專(zhuān)業(yè)的施工計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，穿插進(jìn)行施工，相較于原施工進(jìn)度計(jì)劃減少施工人員投入3人，節(jié)約工期8天，在準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)進(jìn)度目標(biāo)的同時(shí)，有效的節(jié)約了人工成本。

8 結(jié)束語(yǔ)

工程進(jìn)度的有效管理是進(jìn)度目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)整合，開(kāi)拓了BIM技術(shù)在施工進(jìn)度管理中的應(yīng)用新思路，對(duì)于BIM技術(shù)在實(shí)時(shí)過(guò)程控制的可視化進(jìn)度預(yù)警和糾偏方面有很大的應(yīng)用價(jià)值。