基于BIM技术的项目进度计划优化

1.项目进度计划编制流程

基于BIM的进度管理流程设计和分析按照总进度计划、二级进度计划、周进度计划和日常工作四个层面展开。BIM应用体系支持末位计划员（Last Planner System，LPS）概念，让施工一线的基层团队负责人（最后一层做计划并保证计划实施的人）充分参与项目计划的制定，通过保障末位计划员负责的每个任务的按要求完成来保障整个项目计划的按时、按价、按质和安全完成（图6-7）。

从总进度计划、二级进度计划、周进度计划、日常工作四个层面对BIM进度管理计划编制进行分析。项目进度计划编制流程的第一步是总进度计划编制。总进度计划的编制不局限于系统的应用，可综合应用进度计划的相关技术和方法。计划编制负责人首先从BIM建筑信息模型数据库中查看相关资料，确定工程量。根据合同确定各单位工程的施工期限以及搭接时间。然后应用Project、P6等现有进度计划工具完成总进度计划的编制，并将施工进度信息与BIM模型联动进行施工过程分析和总进度计划调整优化（图6-8）。

图6-7 BIM进度管理体系协同与沟通流程

图6-8 总进度计划编制流程

二级进度计划的编制需要在BIM进度管理信息界面内完成。在总进度计划的基础上，二级进度计划由各单位项目经理或计划负责人共同完成。其编制过程如下：利用WBS技术将高层次的活动分解成工作包；定义任务间工序和逻辑关系，计算工程量、人工和机械台班数，确定开始和完成时间；利用相关进度计划软件制定二级进度计划。计划编制完成后，要实现系统中模型组件和活动的关联，实现施工过程分析和进度计划优化。目前根据计划的详略程度，此过程可利用BIM进度管理平台完成（图6-9）。

图6-9 二级进度计划编制流程

周进度计划是在二级进度计划的基础上编制完成。计划编制过程中应该坚持末位计划员思想。首先，施工队伍可以在二级进度计划中选择下周执行的工作包。分包经理也可以通过系统的设置为施工班组长分配工作包。根据建筑组件的属性，分包经理和施工班组长将工作包继续分解为可执行的任务。各施工队伍间通常存在任务的交叉和分配，工作界面的划分可以通过系统，经各队伍协商解决。最后，将分解的可执行任务安排周进度计划。周进度计划初步完成后，需利用BIM模型信息和进度信息进行施工过程模拟，分析潜在问题，调整施工方案，优化施工计划，增强计划的可操作性。4D模拟功能在周计划制定中的应用，更能凸显BIM技术价值。周工作计划是二级进度计划与日常工作计划的桥梁，周工作计划的准确性既能保证项目总体进度的实现，又能指导日常工作安排。日常工作的制定建立在周进度计划的基础上，BIM进度管理系统可以提供专业的模型界面显示工作任务，模拟施工过程。通过相关终端设备，施工人员可以查看模型信息，施工班组长可输入现场进度信息，并与计划编制人员互动。尤其是现场施工过程中出现各种问题可以得到及时的上报并得到解决，做出新的工作任务的调整，保证周进度计划的执行。

2.基于BIM技术的项目进度计划编制

（1）创建3D建筑模型。利用Revit软件提供的建模工具直接新建3D建筑模型。系统一般都会提供梁、柱、板、墙、门、窗等经常使用的构件类型的快捷工具，只需输入很少的参数就可以建立相应的构件模块，并且给构件模块赋予相应的位置、尺寸、材质等工程属性的信息，多种模块组合就形成3D建筑模型（图6-10、图6-11）。

（2）BIM模型的工作结构分解。施工过程模型就是进度计划的模拟，通过WBS把建筑结构分为整体工程、单项工程、分部工程、分项工程、分层工程、分段工程等多层节点，并自动生成WBS树状结构。把总体进度计划划分到每一个节点上，即可完成进度计划的创建工作。Revit系统提供了丰富的WBS编辑功能以及基本的施工流程工序模板，只需做少量输入就能够为WBS节点增添施工工序节点，并且在进度信息中添加这些节点的工期以及任务逻辑关系。同时在进度管理软件中设置一些简单的任务逻辑关系，创建进度计划就完成了，这显著提高了工作效率（图6-12）。

图6-10 BIM3D模型实例图

图6-11 BIM3D模型含工程属性信息实例

图6-12 BIM3D模型的工作结构分解

（3）通过ID编码关联创建BIM4D信息模型。在完成3D模型的建立和进度过程结构的建立后，利用Revit系统提供的链接工具进行WBS节点与工程构件以及工程实体关联操作（图6-13）。

图6-13 BIM4D模型的ID关联

系统提供的工程构件可以依据施工情况定义为各种形式，可以是单个构件，如柱、梁、门、窗等，也可以是多根构件组成的构件组。工程构件保存了构件的全部工程属性，其中有几何信息、物理信息、施工计划以及建造单位等附加信息（图6-14～图6-16）。

图6-14 BIM4D模型构件的几何信息

图6-15 BIM4D模型构件的计划信息

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图6-16 BIM4D模型构件的附加信息

（4）4DBIM模型数据的管理。在4DBIM模型中，模型数据的记录、分析、管理、访问和维护等操作主要是在施工管理信息数据库中完成。在系统中加入面向对象的计算方法，并创建面向对象的工程数据库系统，主要包括施工管理过程中所有数据的统计、分析，数据之间逻辑关系的建立和调整，产品数据与进度数据的关联，施工管理数据库的维护等。通过信息数据库访问端口，可以对数据库内所有的复杂实体数据进行访问，允许用户根据实体的工程属性信息进行分类搜索、统计查询和批量修改等操作。在4D施工进度模型中数据交换端口主要用于与项目进度管理软件进行数据交换（图6-17）。

图6-17 BIM4D模型数据库信息的管理

3.基于BIM技术的项目进度计划管理

（1）基于BIM的4D施工进度管理。4D施工进度管理可以有两种实现方法：一是通过进度管理软件的管理界面，对进度计划进行控制和调整。当平台中的进度计划被修改，4D施工模型也自动调整，使进度计划不仅可以用横道图、网络图等二维平面表示，还可以用三维模型方式动态地呈现出来（图6-18）。

图6-18 进度计划调整带来模型变化

二是在BIM软件的操作界面中，实现4D施工模型的动态管理，其主要功能为：可实时查看任意起止时间、时间段、工程段的施工进度（图6-19）。

图6-19 通过模型查看计划进度安排

模型上不同的颜色代表了不同的工作，己完工的用特殊颜色标记。可实时查看图像平台上的任意构件、构件单元或工程段等任意施工对象的施工状态和工程属性信息，如当前工作的计划起始时间、持续时间、施工工艺、承揽单位和任务量等。对施工对象的持续时间和目前施工情况进行修改，系统会根据项目进展自动调整进度数据库，修改进度计划，并即时更新呈现4D图像。当4D模型或进度计划发生了改变，系统会自动更新数据，重新进行劳动力、机械、材料等施工资源的计算和调配，资源配置始终与施工进度计划关联，协调时间的同步性，实现了基于进度计划的资源动态管理（图6-20～图6-24）。

（2）基于BIM的4D施工过程模拟。通过将建筑物的3D信息模型与施工进度计划关联，以及与人力、机械、材料、设备、成本等相关资源的信息融合，可以建立起施工进度计划与3D模型之间、与相关资源用量之间的复杂的逻辑关系，并以三维模型的形式直接地呈现出来，完成整个施工建造过程的可视化模拟。在BIM环境中，用户只要指定施工对象并选择显示时间，系统就可以按照施工进度生成当前施工状态的三维图像。4D动态模拟能够呈现任意施工时间区间任意时间间隔的工程三维图像，既能够按照时间渐进的顺序进行模拟，又能够按照时间的逆序进行模拟，还可以随时获取工程量以及劳动力、机械、材料等施工资源的信息，实现对整个施工过程的动态监测。

图6-20 通过模型查看资源信息

图6-21 数据交换方式

图6-22 调整之前的计划对应的人料机

图6-23 调整之后的人料机

图6-24 基于BIM的施工过程模拟

（3）基于BIM技术的4D动态资源管理。4D动态资源管理系统将施工进度、建筑三维模型、资源配置等信息通过WBS合理地关联在一起，达到了对整个施工中资源的计划、配置、消耗等过程进行动态管理的目的。资源管理的对象包括材料、劳力和机械，通过计算各单位工程、分部工程、分项工程的人力、机械、材料的需求量和折算成本，并将各种资源与构件的三维模型关联，就可以生成任意构件或构件单元在施工阶段内的资源消耗。将资源消耗情况结合施工进度计划就达到了资源的动态管理目的（图6-25～图6-26）。

图6-25 BIM进度模型结合资金需求计划曲线图

图6-26 BIM进度模型结合劳动力机械等资源需求计划曲线图