Intergraph Smart? Construction在項(xiàng)目施工管理中的應(yīng)用

■ 福陸（中國(guó)）工程建設(shè)有限公司 謝旭濤

Intergraph Smart Construction是?？怂箍翟谑┕ぐ鍓K的核心產(chǎn)品，Smart Construction用于施工管理的主要功能之一就是系統(tǒng)集成，通過Smart Construction集成項(xiàng)目設(shè)計(jì)、工程采購(gòu)、施工進(jìn)度、成本、質(zhì)量、安全以及現(xiàn)場(chǎng)的人材機(jī)等資源。系統(tǒng)集成是打通信息流通的通道，是完成Plan（計(jì)劃）、Do（執(zhí)行）、Check（檢查）和Action（行動(dòng)）閉環(huán)控制的基礎(chǔ)，為施工管理提供了必要條件。Smart Construction用于施工管理的核心角色是組織施工?；诩蓴?shù)據(jù)的基礎(chǔ)，Smart Construction通過工作包的方式將設(shè)計(jì)、計(jì)劃、材料、人材機(jī)資源等數(shù)據(jù)予以整合，完成對(duì)具體施工的各種制約條件的梳理，確保施工工作能按計(jì)劃進(jìn)行。施工過程中，工人按照工作包中的具體施工工序要求展開施工。施工完畢后，施工的實(shí)際執(zhí)行情況也會(huì)以工作包為載體進(jìn)行反饋，包括實(shí)際的執(zhí)行時(shí)間、人機(jī)料的消耗情況等。這些數(shù)據(jù)構(gòu)成了項(xiàng)目管理層進(jìn)行施工進(jìn)度控制、成本控制、質(zhì)量控制和安全控制的基礎(chǔ)。Smart Construction還集成了二維圖紙和三維模型，不僅能以可視化的方式組織施工，還能將施工信息以可視化的方式直觀的展示給決策者。

福陸（中國(guó)）工程建設(shè)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“福陸公司”）運(yùn)用先進(jìn)工作包管理理念，以全項(xiàng)目周期的數(shù)據(jù)為支撐，采用“以終為始”的項(xiàng)目管理哲學(xué)，即以施工驅(qū)動(dòng)的工作流程來執(zhí)行EPFC項(xiàng)目，這種工作流程大大提高了施工現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)力以及成本、計(jì)劃等關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)的可預(yù)測(cè)能力。先進(jìn)工作包和工作面計(jì)劃之所以不同于傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理和項(xiàng)目規(guī)劃，是因?yàn)樗鼈兲峁┝艘粋€(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的流程和詳細(xì)的施工規(guī)劃。先進(jìn)工作包領(lǐng)先于傳統(tǒng)的項(xiàng)目規(guī)劃過程是通過確保Home Office的交付物進(jìn)場(chǎng)時(shí)間支持現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵施工路線的進(jìn)度計(jì)劃，全盤計(jì)劃從前期規(guī)劃到項(xiàng)目移交，是一個(gè)綜合的流程。工作面計(jì)劃確保工作以安全的、有組織的、持續(xù)高效的方式進(jìn)行，并減輕了一線施工人員繁雜文書工作的負(fù)擔(dān)。先進(jìn)工作包和工作面計(jì)劃共同顯著提高了施工安全、施工質(zhì)量以及生產(chǎn)力。為了實(shí)現(xiàn)先進(jìn)工作包和項(xiàng)目信息自動(dòng)化的結(jié)合，福陸公司采用了海克斯康的Smart Construction 多維可視化工作面管理系統(tǒng)。

1.系統(tǒng)集成

1.1 系統(tǒng)集成概述

施工現(xiàn)場(chǎng)管理需要隨時(shí)掌握工程的進(jìn)展情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并協(xié)調(diào)解決現(xiàn)場(chǎng)的問題，部署和調(diào)整施工任務(wù)，協(xié)調(diào)各部門的關(guān)系，使項(xiàng)目部成為統(tǒng)一部署、統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)發(fā)展的團(tuán)隊(duì)。信息是決策和調(diào)整的依據(jù)，施工中要想做到工程進(jìn)度計(jì)劃合理、材料供應(yīng)有序、人力資源配備優(yōu)化、施工機(jī)具配置優(yōu)化等，都離不開信息溝通。為了滿足施工管理對(duì)信息溝通的需求，Smart Construction基于SmartPlant Foundation集成了Smart 3D、Smart Interop Publisher、材料控制系統(tǒng)、項(xiàng)目控制信息、文檔管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析和可視化系統(tǒng)，集成后各系統(tǒng)之間彼此協(xié)調(diào)工作，達(dá)到數(shù)據(jù)集成整體優(yōu)化的目的，滿足了施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)資源調(diào)度和資源計(jì)劃的需要。

圖1 施工管理的相關(guān)部門

圖2 Smart Construction系統(tǒng)集成

1.2 Smart Construction與Smart 3D的集成

在集成系統(tǒng)中，Smart Construction接收Smart 3D設(shè)計(jì)模型，包括樁基、主體結(jié)構(gòu)、地下管道系統(tǒng)、道路、設(shè)備、管道、電氣設(shè)備、電纜橋架、儀表、儀表控制柜、照明系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等，充分還原了實(shí)際工廠的資產(chǎn)。這些模型按照WBS等任務(wù)分解結(jié)構(gòu)有層次、有條理的統(tǒng)一部署，按照福陸公司的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)輸入必要的屬性，為Smart Construction創(chuàng)建安裝工作包計(jì)劃（IWP）提供準(zhǔn)確可靠的模型和數(shù)據(jù)。另外，結(jié)構(gòu)模型用鋼結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)軟件TEKLA實(shí)現(xiàn)模型的進(jìn)一步深化設(shè)計(jì)，包含了完整的鋼構(gòu)件編號(hào)、節(jié)點(diǎn)板編號(hào)、螺栓等信息，并通過Smart Interop Publisher發(fā)布到Smart Construction。工作面計(jì)劃組基于模型創(chuàng)建安裝工作包，為鋼結(jié)構(gòu)安裝提供必要的依據(jù)。

1.3 Smart Construction與材料管理系統(tǒng)的集成

采用福陸公司自主開發(fā)的材料管理系統(tǒng)以及完整的材料編碼和項(xiàng)目前期制定的材料規(guī)劃，材料數(shù)據(jù)庫(kù)能提供完整的材料采購(gòu)信息、分配計(jì)劃、到場(chǎng)計(jì)劃以及實(shí)時(shí)的入庫(kù)、出庫(kù)、庫(kù)存記錄等。這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為材料管理系統(tǒng)和Smart Construction集成打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為施工班組根據(jù)安裝工作包定額領(lǐng)料保駕護(hù)航。在集成系統(tǒng)中，工作面計(jì)劃組從帶有材料編碼的三維模型中，拖拽相關(guān)的模型創(chuàng)建安裝工作包（IWP），工作包創(chuàng)建完成后相應(yīng)的材料需求會(huì)同時(shí)生成?；赟mart Construction和材料系統(tǒng)的集成，工作面計(jì)劃組可以預(yù)測(cè)所需材料的到貨日期、到貨狀態(tài)。如果材料狀態(tài)顯示為到貨，工作面計(jì)劃組根據(jù)IWP的計(jì)劃安裝日期在Smart Construction預(yù)訂材料，該訂單經(jīng)材料計(jì)劃員確認(rèn)后，材料管理系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)在倉(cāng)庫(kù)管理模塊生成材料領(lǐng)料單，施工班組憑此單到倉(cāng)庫(kù)定額領(lǐng)料。這種根據(jù)安裝計(jì)劃提前預(yù)測(cè)材料狀態(tài)、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安裝條件預(yù)訂材料的方式，為施工管理部門協(xié)調(diào)材料到場(chǎng)日期和精確調(diào)整安裝計(jì)劃提供了真實(shí)可靠的依據(jù)。

1.4 Smart Construction與文檔管理系統(tǒng)的集成

通過配置Smart Construction/Smart Plant Foundation的Web服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)Smart Construction與文檔管理系統(tǒng)的集成。設(shè)計(jì)工程師根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)度發(fā)放施工圖到文檔系統(tǒng)，Smart Construction調(diào)用文檔系統(tǒng)的資源，在Smart Construction界面通過查找關(guān)鍵字搜索到所需的文件，選擇目標(biāo)文件添加到相應(yīng)的IWP，作為安裝工作包的施工圖。工作面計(jì)劃組根據(jù)安裝計(jì)劃，把施工圖添加到工作包。在集成環(huán)境中，工作面計(jì)劃組可以及時(shí)了解施工圖發(fā)放狀態(tài)，提前協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)部門的發(fā)圖順序，減少因施工圖紙?zhí)峁┎患皶r(shí)給項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃帶來的影響。

圖3 發(fā)布到Smart Construction的TEKLA模型

圖4 Smart Construction與文檔管理系統(tǒng)的集成效果

圖5 集成環(huán)境中的三維可視化

1.5 三維可視化

三維模型是安裝工作包計(jì)劃編制的主要依據(jù)，在設(shè)計(jì)階段，按照福陸公司的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)為Smart 3D三維模型添加了在智能施工中必要的屬性，在Smart Construction編制IWP時(shí)又賦予模型施工計(jì)劃、材料需求計(jì)劃、實(shí)際施工狀態(tài)等屬性。將這些屬性集成到Smart Review，形成一個(gè)更加完善的智能模型，使用該模型能夠顯示多專業(yè)施工計(jì)劃的工作面關(guān)系，比較計(jì)劃進(jìn)度和實(shí)際進(jìn)度，顯示材料到貨計(jì)劃、到貨狀態(tài)、庫(kù)存狀態(tài)和工作包完工狀態(tài)等。在Smart Construction集成環(huán)境中，多專業(yè)三維模型加上進(jìn)度計(jì)劃，可以實(shí)現(xiàn)在空間和時(shí)間范圍內(nèi)動(dòng)畫顯示不同施工班組的工作順序和工作面關(guān)系。項(xiàng)目進(jìn)度以工作包的形式體現(xiàn)，通過四維可視化模型幫助項(xiàng)目管理組更加直觀全面的掌控項(xiàng)目全局信息，為決策提供依據(jù)，從而進(jìn)一步優(yōu)化項(xiàng)目管理和施工過程管理。

2.安裝工作包計(jì)劃（IWP）的編制

安裝工作包是一個(gè)施工班組在一定時(shí)期內(nèi)需要執(zhí)行的單一專業(yè)的一部分工作。按計(jì)劃提前編制并及時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)施工班組下發(fā)無限制條件的安裝工作包計(jì)劃，是執(zhí)行工作面計(jì)劃的核心工作。限制條件是對(duì)決策方案的各項(xiàng)約束，是決策方案中的變量。安裝工作包的限制條件是指任何會(huì)對(duì)IWP工作現(xiàn)場(chǎng)的啟動(dòng)產(chǎn)生阻礙的情況，主要包括圖紙未發(fā)給承包商、設(shè)計(jì)變更、設(shè)計(jì)待定項(xiàng)、材料未到位、供應(yīng)商變更、前置工作未完成、各工作面之間進(jìn)度計(jì)劃的依賴性、人力資源不到位、沒有許可證、腳手架未搭設(shè)、安全和測(cè)量工作未完成、施工機(jī)具不到位等。工作面計(jì)劃組必須首先解決這些問題，然后才能向現(xiàn)場(chǎng)發(fā)布安裝工作包。計(jì)劃員需要搜集大量的信息，應(yīng)對(duì)多個(gè)相關(guān)方，在開工前清除安裝工作包的限制條件。

技術(shù)和創(chuàng)新極大地提高了大量信息的管理能力。在福陸公司的集成環(huán)境中，Smart Construction集成工程設(shè)計(jì)、采購(gòu)和預(yù)制數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)交互式工作包計(jì)劃。計(jì)劃員只要把三維智能模型、圖紙和注冊(cè)組件拖放到工作包中，就能界定安裝工作包的范圍。簡(jiǎn)單的拖放動(dòng)作觸發(fā)強(qiáng)大的自動(dòng)化功能，通過拖放模型組件生成材料需求，實(shí)現(xiàn)材料代碼自動(dòng)關(guān)聯(lián)材料管理系統(tǒng)，并通過Smart Construction預(yù)測(cè)工作包所需材料的到貨狀態(tài)。自動(dòng)化團(tuán)隊(duì)已經(jīng)為智能模型中的每個(gè)組件匹配了標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)和工序——ROP（Rule of Progress），組件拖放到工作包后Smart construction會(huì)自動(dòng)運(yùn)算，將工時(shí)顯示在每個(gè)組件的工時(shí)列內(nèi)，并將所有工時(shí)匯總成為整個(gè)工作包的計(jì)劃工時(shí)。

在編制安裝工作包時(shí)，計(jì)劃員根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃為工作包添加計(jì)劃開工時(shí)間和計(jì)劃完工時(shí)間，Smart Construction根據(jù)計(jì)劃工時(shí)和計(jì)劃進(jìn)度核算班組規(guī)模。在工作包實(shí)施階段，計(jì)劃員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋輸入實(shí)際開工時(shí)間和實(shí)際完工時(shí)間，這些進(jìn)度計(jì)劃以橫道圖的形式在軟件進(jìn)度模塊中全局顯示，便于比較實(shí)際進(jìn)度和計(jì)劃進(jìn)度，直觀顯示不同專業(yè)的計(jì)劃依附關(guān)系。在資源管理窗口，計(jì)劃員根據(jù)需求為工作包添加施工機(jī)具臺(tái)班計(jì)劃。對(duì)于整個(gè)項(xiàng)目而言，所有的機(jī)具可以根據(jù)日期和需求數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和整理，形成一份項(xiàng)目階段性的需求柱狀圖，有利于設(shè)施管理部門進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)劃和管理。所有限制條件的清除和資源的規(guī)劃都在安裝工作包編制過程中集中管理，最后形成物資申請(qǐng)單和安裝作業(yè)指導(dǎo)書，按照安裝工作包的發(fā)放流程和執(zhí)行規(guī)定發(fā)到現(xiàn)場(chǎng)。

3.小結(jié)

在國(guó)內(nèi)某大型EPC項(xiàng)目執(zhí)行中，福陸公司使用Intergraph Smart Construction，遵循先進(jìn)工作包原則，結(jié)合豐富的工程設(shè)計(jì)及施工管理經(jīng)驗(yàn)，制定了詳細(xì)的安裝工作包計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的精益管理。福陸公司的集成方案運(yùn)用信息技術(shù)建立了一套全面高效的信息管理系統(tǒng)，通過標(biāo)準(zhǔn)化的安裝工作包將人、機(jī)、料、法、環(huán)等數(shù)據(jù)予以整合，提前消除影響施工的各種制約因素，以滿足施工管理、設(shè)計(jì)、采購(gòu)以及預(yù)制等相關(guān)部門之間信息交互的需求，有力地保障了項(xiàng)目按規(guī)定的計(jì)劃實(shí)施。