水利工程4D進(jìn)度監(jiān)控系統(tǒng)的重點(diǎn)技術(shù)

孟向陽(yáng)

(蒙城縣水利局茨淮新河工程管理所，安徽 蒙城 233500)

0 引 言

我國(guó)建設(shè)項(xiàng)目的施工項(xiàng)目管理都是利用二維圖紙或者紙質(zhì)文檔開(kāi)展，此二維精度無(wú)法動(dòng)態(tài)化的展現(xiàn)工程建設(shè)項(xiàng)目，圖紙中信息大部分都是隱形的，對(duì)信息共享與傳遞造成了阻礙，并且無(wú)法及時(shí)優(yōu)化需要資源與施工環(huán)境，導(dǎo)致資源浪費(fèi)、返工等情況[1]。以此，為了使工程管理粗放式管理方式解決，需要?jiǎng)?chuàng)建全新平臺(tái)對(duì)成本進(jìn)行控制，合理安排施工過(guò)程中的計(jì)劃，對(duì)整體施工進(jìn)度有精準(zhǔn)的掌控，保證企業(yè)能夠保質(zhì)保量的實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目計(jì)劃，促進(jìn)水利工程建設(shè)發(fā)展，使管理模式等具備先進(jìn)性與專業(yè)性。

1 BIM-4D技術(shù)模型分析

BIM也可以稱之為建筑信息化模型，是將CAD作為基礎(chǔ)發(fā)展，基于建筑工程項(xiàng)目信息創(chuàng)建三維建筑模型，并且結(jié)合了整體建設(shè)項(xiàng)目全生命周期信息。BIM-4D為4D-CAD技術(shù)結(jié)合BIM技術(shù)，將時(shí)間因素融入到BIM多項(xiàng)信息數(shù)據(jù)建模的實(shí)現(xiàn)中，對(duì)時(shí)間進(jìn)度表進(jìn)行制定，通過(guò)形象三維模型展現(xiàn)建筑項(xiàng)目的施工過(guò)程，對(duì)工程的整體施工進(jìn)行模擬，為項(xiàng)目參與方的提前施工提供相應(yīng)的參考，方便實(shí)際工程施工過(guò)程中進(jìn)度管理與總過(guò)程控制、優(yōu)化[2]。

2 水利工程4D進(jìn)度監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)方法

2.1 4D模型的創(chuàng)建

創(chuàng)建4D模型主要包括兩種方法：其一，創(chuàng)建三維信息模型與進(jìn)度計(jì)劃，基于此使用4D軟件關(guān)聯(lián)模型和進(jìn)度計(jì)劃；其二，創(chuàng)建三維信息模型實(shí)現(xiàn)4D軟件導(dǎo)入，并且基于4D軟件中實(shí)現(xiàn)進(jìn)度計(jì)劃的編制，最后構(gòu)成4D模型。在水利工程建設(shè)過(guò)程中使用第一種方法，利用Tekla與Autodesk Revit軟件結(jié)合創(chuàng)建三維信息模型，利用Project創(chuàng)建進(jìn)度計(jì)劃，最后利用Synchro 4D軟件實(shí)現(xiàn)4D模型創(chuàng)建[3]，圖1為BIM 4D模型的構(gòu)成。

創(chuàng)建三維信息模型為BIM 4D施工進(jìn)度管理基礎(chǔ)，以不同用途、詳細(xì)程度劃分模型包括概念模型、施工模型、設(shè)計(jì)模型、局部細(xì)節(jié)模型等。創(chuàng)建的三維模型為施工模型，要求具備模型圖元、標(biāo)注圖元、視圖圖元三種基本要素，模型中構(gòu)件對(duì)象要求能夠細(xì)化進(jìn)度計(jì)劃中的作業(yè)活動(dòng)。

編制施工進(jìn)度計(jì)劃是將BIM 4D施工進(jìn)度管理作為基礎(chǔ)的主要工作，其主要包括工程項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃綱要、總體進(jìn)度計(jì)劃和二級(jí)進(jìn)度計(jì)劃?？傮w進(jìn)度計(jì)劃綱要為項(xiàng)目控制性工期，以剛要?jiǎng)澐猪?xiàng)目施工階段，對(duì)單項(xiàng)工程開(kāi)始與完成的時(shí)間實(shí)現(xiàn)總體進(jìn)度計(jì)劃的編制。以總體進(jìn)度計(jì)劃要求范圍對(duì)單項(xiàng)工程分解，實(shí)現(xiàn)二級(jí)進(jìn)度計(jì)劃的編制，將每個(gè)單項(xiàng)工程單位工程與分部分項(xiàng)工程列出。在進(jìn)度計(jì)劃編制過(guò)程中，要充分考慮工序作業(yè)空間、資源配置與工作時(shí)間，方便使工程施工工藝要求與工序安排得到滿足，并且使各施工工序聯(lián)系3D施工模型構(gòu)建，從而創(chuàng)建4D模型[4]。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)

在Solidwork Composer中導(dǎo)入創(chuàng)建的模型，將其成為系統(tǒng)主要展現(xiàn)平臺(tái)，其主要優(yōu)勢(shì)就是在產(chǎn)品出現(xiàn)改變的過(guò)程中不需要重建，能夠有效節(jié)約成本和時(shí)間，還能夠利用交互產(chǎn)品和3D動(dòng)畫(huà)的創(chuàng)建，將產(chǎn)品信息生動(dòng)的展現(xiàn)出來(lái)。4D BIM系統(tǒng)能夠二次開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)與其中的插件，利用數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)模型，通過(guò)直觀式進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括剖切面創(chuàng)建、顯示、隱藏等可視化方法、過(guò)程與屬性。

數(shù)據(jù)庫(kù)使用SQL Server 2008，通過(guò)4D模型名稱成為主鍵，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建，主要包括每段模型名稱所對(duì)應(yīng)的計(jì)劃開(kāi)挖時(shí)間、工作面、計(jì)劃襯砌時(shí)間、實(shí)際開(kāi)挖時(shí)間等BIM信息。

2.3 實(shí)際進(jìn)度監(jiān)控技術(shù)

在進(jìn)度錄入過(guò)程中，對(duì)施工部位和施工的方向進(jìn)行選擇，將工程的起始日期進(jìn)行展現(xiàn)，從而能夠平均分配日期的4D模型。實(shí)際進(jìn)度輸入詳見(jiàn)圖2，比如從樁號(hào)K1+110到K1+180，開(kāi)挖起止日期為2016-08-10與2016-08-23，施工方向從小樁號(hào)到大樁號(hào)，系統(tǒng)使此時(shí)間段平均分配在K1+110到K1+180整體模型中，對(duì)不同的模型賦予不同的顏色，將實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行輸入。主要的技術(shù)為：

其一，選擇數(shù)據(jù)庫(kù)中滿足樁號(hào)的模型，利用數(shù)據(jù)庫(kù)樁號(hào)對(duì)模型名稱進(jìn)行選擇，利用sql中Select語(yǔ)句得出模型的名稱；

其二，將已經(jīng)開(kāi)挖顏色賦予滿足條件模型；

其三，利用線性計(jì)算使日期在滿足條件模型中平均分配，通過(guò)sql中update語(yǔ)句對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中此模型實(shí)際開(kāi)挖日期進(jìn)行更新[5]。

2.4 虛擬建造技術(shù)

將進(jìn)度計(jì)劃導(dǎo)入到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)中，并且對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)模型名稱、襯砌時(shí)間、開(kāi)挖時(shí)間等字段對(duì)應(yīng)，利用Visual Studio中的控制功能，能夠在時(shí)間進(jìn)展過(guò)程中展現(xiàn)計(jì)劃進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)虛擬建造的技術(shù)。將開(kāi)挖工藝為例，其主要技術(shù)包括：

其一，將全部模型隱藏，通過(guò)sql語(yǔ)句對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中計(jì)劃開(kāi)挖時(shí)間最小值T1與最大值T2進(jìn)行查詢，兩者也是虛擬建造開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)間。

其二，對(duì)全部滿足計(jì)劃開(kāi)挖時(shí)間作為t模型名稱進(jìn)行查詢，通過(guò)SetVisibility函數(shù)展現(xiàn)滿足條件的模型，然后t=t+1依次循環(huán)。將全部計(jì)劃開(kāi)挖時(shí)間為t模型的名稱進(jìn)行查詢，將此模型顯示[6]。

2.5 施工屬性查詢

4D施工管理技術(shù)在水利施工中使用，能夠查詢多個(gè)施工屬性，水利工程項(xiàng)目管理人員利用所收集的施工工程信息，比如進(jìn)度、質(zhì)量、資源等綜合分析實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。主要功能為：針對(duì)水利施工構(gòu)件或者工段，可以現(xiàn)在所創(chuàng)建的3D模型中進(jìn)行選擇，在視圖中放大，并且利用多視角三維瀏覽；針對(duì)3D模型，能夠利用不同角度與試圖的全方位查看；針對(duì)施工項(xiàng)目詳細(xì)的信息，能夠利用施工段與WBS節(jié)點(diǎn)的分析實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)查詢，詳細(xì)信息主要包括資源使用量與施工單位、質(zhì)檢表、成本、工程量、施工工序等。實(shí)時(shí)查詢工程構(gòu)件與施工信息，有效實(shí)現(xiàn)水利工程項(xiàng)目施工可視化管理。另外，系統(tǒng)還能夠記錄工程、施工段、施工單元與各節(jié)點(diǎn)資源，合理分配下個(gè)階段施工所需要的資源，從而避免出現(xiàn)資源浪費(fèi)的情況。

2.6 動(dòng)態(tài)資源管理

利用4D進(jìn)度監(jiān)控系統(tǒng)能夠使水利工程項(xiàng)目三維模型、資源需求和施工進(jìn)度結(jié)合，以此實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程中消耗資源的動(dòng)態(tài)管理。動(dòng)態(tài)管理指的是材料人力、工程量與器械管理，從而對(duì)水利工程項(xiàng)目中需要的器械、財(cái)力與人力成本、消耗量進(jìn)行計(jì)算，并且計(jì)算資源在不同階段的需求量。工程量統(tǒng)計(jì)功能能夠利用施工實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度對(duì)施工單位、工程與WBS節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，最后利用統(tǒng)計(jì)圖方式實(shí)現(xiàn)完成情況的統(tǒng)計(jì)和分析[7]。

3 結(jié) 語(yǔ)

4D進(jìn)度監(jiān)控系統(tǒng)中具備進(jìn)度監(jiān)控、BIM信息與進(jìn)度信息等模塊，利用人計(jì)劃的交互方式成功應(yīng)用在實(shí)際工程中。4D進(jìn)度監(jiān)控系統(tǒng)能夠調(diào)用并且查看信息，能夠使實(shí)際進(jìn)度信息精準(zhǔn)性與及時(shí)性得到提高，動(dòng)態(tài)化的控制現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程，使進(jìn)度可視化管理得到實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步的節(jié)約工程時(shí)間和成本。根據(jù)不同的項(xiàng)目需求，4D進(jìn)度監(jiān)控系統(tǒng)個(gè)性化需求不同，但是都是根據(jù)數(shù)字化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、工程技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等研究不同學(xué)科之間交互。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展的現(xiàn)社會(huì)，在工程項(xiàng)目管理過(guò)程中有效使用4D進(jìn)度監(jiān)控系統(tǒng)在工程項(xiàng)目為良好管理手段與方法，使工程實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益得到提高。