[摘 要]建筑信息模型(Building Information Modeling, BIM)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(Building information modeling is an approach to building design, construction, and management. It supports the continuous and immediate availability of project design scope, schedule, and cost information that is high quality, reliable,
integrated, and fully coordinated.)。
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。