基于BIM 的建設(shè)工程監(jiān)理系統(tǒng)的實(shí)施研究

余佳

（江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南通 226006）

1 BIM技術(shù)發(fā)展概況

BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的運(yùn)用快速發(fā)展。雖然各地都在力推該技術(shù)且有政策出臺(tái)，但BIM技術(shù)在我國(guó)各個(gè)階段的使用水平并不均衡。目前多應(yīng)用于一些建筑設(shè)計(jì)方案評(píng)選，而較少應(yīng)用于建筑企業(yè)以及企業(yè)運(yùn)維管理過程中。近年來，在國(guó)家政策的推進(jìn)和一些地方政府的支持下，BIM技術(shù)已被應(yīng)用于市政和大型建筑的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)等一些特殊項(xiàng)目中。基于BIM技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)管理主要是通過BIM技術(shù)來預(yù)防和控制工程項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)和組織管理中的風(fēng)險(xiǎn)。在施工過程中，對(duì)于實(shí)際施工進(jìn)度和材料資源配置，可以及時(shí)反饋進(jìn)度誤差，同時(shí)反饋安全薄弱部分，使管理人員更及時(shí)有效地控制施工方案和進(jìn)度計(jì)劃，調(diào)整、提高整個(gè)工程的質(zhì)量和管理水平。

2 研究基礎(chǔ)

基于BIM技術(shù)的監(jiān)理系統(tǒng)的核心工作室與綜合管理、工程監(jiān)控和安全預(yù)警相關(guān)聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)BIM模型與相關(guān)數(shù)據(jù)之間的雙向連接。在監(jiān)理系統(tǒng)工作室運(yùn)行的過程中，可以保證對(duì)數(shù)據(jù)通信和管理決策的實(shí)時(shí)控制，并通過可視化的方式為管理者提供遠(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)。

在施工BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上優(yōu)化監(jiān)理。首先，可利用BIM3D可視化技術(shù)在項(xiàng)目施工前提前控制，使得可能在施工中出現(xiàn)的問題得以預(yù)測(cè)，從而達(dá)到返工次數(shù)大大減少；其次，結(jié)合BIM3D 可視化模擬動(dòng)畫技術(shù)，監(jiān)理可在施工過程中管理施工的各個(gè)方面，相關(guān)的監(jiān)理信息有選擇的整合到BIM模型中，獲得可視化的模型信息；改進(jìn)進(jìn)度，施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際進(jìn)度得到監(jiān)督控制，也可結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況模擬施工方案。通過建立清晰的業(yè)務(wù)邏輯和清晰的數(shù)據(jù)交換關(guān)系，強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目管理的協(xié)同效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)管理的綜合項(xiàng)目管理、實(shí)時(shí)控制和決策支持。

3 基于大數(shù)據(jù)的AIS 可信需求演化傳播模型

3.1 整體結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。整個(gè)系統(tǒng)由基于BIM的施工進(jìn)度管理和項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理兩個(gè)主要模塊組成，并根據(jù)軟件開發(fā)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)。這兩個(gè)模塊通過服務(wù)中間件進(jìn)行集成，共享系統(tǒng)數(shù)據(jù)源，并通過特殊的數(shù)據(jù)通道實(shí)現(xiàn)雙向連接。子功能模塊由需求分析中的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。從圖中可以看出，子模塊的動(dòng)態(tài)管理部分應(yīng)該由相應(yīng)的程序細(xì)化開發(fā)來定義。在集成過程中，可以根據(jù)最終效果進(jìn)行工程計(jì)劃、進(jìn)度準(zhǔn)備、信息收集、可視化管理、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、后臺(tái)查詢、用戶管理等。

圖1 基于BIM的工程監(jiān)理體系結(jié)構(gòu)

3.2 進(jìn)度控制

3.2.1 基于云BIM平臺(tái)的進(jìn)度管理模式。本文采用IFC信息互操作性標(biāo)準(zhǔn)作為數(shù)據(jù)交互的基礎(chǔ)，并采用基于云BIM平臺(tái)的管理模式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新和利用。從Revit 等建模軟件導(dǎo)出IFC 并導(dǎo)入Archicad 和其他軟件將導(dǎo)致模型信息的丟失。建議在執(zhí)行這些操作時(shí)要非常小心，以避免該過程中的數(shù)據(jù)丟失。在控制施工進(jìn)度過程中，采用掙值這種分析方法分析和管理進(jìn)度偏差，可以得到依托BIM建立的施工項(xiàng)目進(jìn)度控制模型?？傮w框架如圖2 所示。

圖2 基于BIM的施工項(xiàng)目進(jìn)度控制模型

3.2.2 BIM法與掙值法的結(jié)合。分析收益值的關(guān)鍵是得到項(xiàng)目在某一時(shí)間點(diǎn)的計(jì)劃成本AC、實(shí)際投入成本EV、實(shí)際完成進(jìn)度PV。BIM和掙值法的關(guān)鍵是在WBS工作分解過程中建立建筑構(gòu)件各要素的管理信息，并將進(jìn)度成本相關(guān)信息以數(shù)字形式串聯(lián)。在BIM進(jìn)度控制模塊中，PV、EV、AC通過預(yù)設(shè)參數(shù)編輯計(jì)算。然后，通過對(duì)計(jì)劃值進(jìn)行階段比較，確定進(jìn)度表偏差，從而生成績(jī)效估計(jì)值和調(diào)整進(jìn)度表。

3.2.3 進(jìn)度警告模塊。進(jìn)度警告生成器是根據(jù)進(jìn)度變更數(shù)據(jù)和進(jìn)度警告模型來顯示和管理進(jìn)度警告狀態(tài)的生成器。詳細(xì)描述了預(yù)警位置信息的初始預(yù)警值、工作延遲和通信影響。通知信息，提醒和處理正在進(jìn)行的預(yù)警管理，通知信息施工經(jīng)理和工作人員。

進(jìn)度警報(bào)圖像屏幕上的部分關(guān)鍵代碼描述如下：

3.3 監(jiān)督和編輯

BIM技術(shù)在施工監(jiān)理中起著重要的作用。幫助監(jiān)理對(duì)施工項(xiàng)目質(zhì)量進(jìn)行控制和管理，有效管理施工工程質(zhì)量、工程施工進(jìn)度以及工程施工中的所有信息，對(duì)施工項(xiàng)目之間的協(xié)調(diào)發(fā)揮很大的幫助作用。BIM技術(shù)在監(jiān)理工作中的應(yīng)用也會(huì)對(duì)監(jiān)理的具體生產(chǎn)工作產(chǎn)生很多影響。如BIM技術(shù)通過系統(tǒng)可以對(duì)監(jiān)理的工作內(nèi)容產(chǎn)生相關(guān)的影響：在公布聯(lián)合設(shè)計(jì)和評(píng)審信息的過程中，設(shè)計(jì)單位運(yùn)用BIM技術(shù)制作的設(shè)計(jì)模型可以被監(jiān)理提取使用，然后通過評(píng)審設(shè)計(jì)確定模型的質(zhì)量和深度；在施工方案審核過程中，針對(duì)施工方運(yùn)用BIM技術(shù)結(jié)合設(shè)計(jì)模型進(jìn)行施工模型構(gòu)建和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的提取后，監(jiān)理系統(tǒng)可以審核施工方的施工方案的合理性和可施工性，達(dá)到監(jiān)理工程師獲取控制質(zhì)量關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)重要信息，如圖3 所示。

圖3 基于BIM的項(xiàng)目審核

4 案例研究

本文以某地的一個(gè)建設(shè)項(xiàng)目為例，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度控制的全過程進(jìn)行了仿真和分析。項(xiàng)目類型為大型商業(yè)用地，共計(jì)三層結(jié)構(gòu)，占地面積8975.23m2。利用建筑信息模型構(gòu)建軟件自動(dòng)桌面完成設(shè)計(jì)，然后將三維模型和施工進(jìn)度集成到NavisWorks 軟件中，實(shí)現(xiàn)四維仿真和可視化顯示，如圖4 所示。將項(xiàng)目文件導(dǎo)入NavisWorks 以制定施工進(jìn)度。整體數(shù)據(jù)的輸入和存儲(chǔ)由BIM的輸入模塊進(jìn)行操作。初始數(shù)據(jù)設(shè)置必須是進(jìn)度報(bào)告、WBS、成本預(yù)算、持續(xù)時(shí)間閾值、管理權(quán)限分配等。

圖4 在設(shè)計(jì)階段的BIM建模案例

根據(jù)工程施工進(jìn)度，可以選取兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析監(jiān)測(cè)工程的施工進(jìn)度。依據(jù)PV和PM（項(xiàng)目管理）獲取的施工項(xiàng)目進(jìn)度報(bào)告以及每個(gè)月財(cái)務(wù)提供的實(shí)際項(xiàng)目成本，分析數(shù)據(jù)，利用掙值法我們可以對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行成本和進(jìn)度分析，進(jìn)而達(dá)到監(jiān)的目的。通過統(tǒng)計(jì)施工中計(jì)劃完成的工程量，根據(jù)收益值分析的原則，我們可以通過計(jì)算分析該項(xiàng)目的成本偏差、施工進(jìn)度偏差、績(jī)效指標(biāo)、施工竣工估算，結(jié)合所計(jì)算的數(shù)據(jù)得出項(xiàng)目的運(yùn)行和進(jìn)度情況：

? 成本偏差(CV)=EV-AC=993.25

? 進(jìn)度偏差(SV)=EV-PV=1197.84

成本性能指數(shù)(CPI)=EV/AC=1.33

進(jìn)度性能指數(shù)(SPI)=EV/PV=1.24

(EAC)=項(xiàng)目預(yù)算/(CPI*SPI)=78546

? 項(xiàng)目進(jìn)度表=EV/項(xiàng)目預(yù)算=9.91%

根據(jù)以上指標(biāo)，在第二周，得到的結(jié)果為：施工項(xiàng)目進(jìn)展順利，節(jié)約了成本，同時(shí)提前了進(jìn)度。

在調(diào)度表和調(diào)度詳細(xì)參數(shù)的信息表示中，將使用可獲取的方法對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查詢。建立數(shù)據(jù)表，并在該表的每個(gè)單元格中，用百分比的形式顯示進(jìn)度條。根據(jù)具體的百分比數(shù)值，進(jìn)度條將會(huì)用不同顏色進(jìn)行顯示，達(dá)到分析效率及相關(guān)問題的目的。當(dāng)使用設(shè)計(jì)表達(dá)和網(wǎng)格控制自己的進(jìn)度控制時(shí)，許多特殊效果無法實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檫M(jìn)度條的顏色不能通過背色/預(yù)測(cè)色來改變。我們使用GDI 根據(jù)單元格值繪制一個(gè)具有背景顏色的矩形，以實(shí)現(xiàn)百分比效果。同時(shí)，繪圖的觸發(fā)器也在自定義單元格中。另外，在靜態(tài)仿真圖頁(yè)面中，我們也可以使用相應(yīng)的操作按鈕來快速查看相關(guān)信息。

圖5 調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)查詢

當(dāng)發(fā)現(xiàn)工程進(jìn)度偏差時(shí)，應(yīng)及時(shí)分析進(jìn)度滯后的原因，并采取相應(yīng)措施，將工程實(shí)際施工進(jìn)度控制在計(jì)劃范圍內(nèi)。協(xié)助各專業(yè)完成相互滲透、相互配合的工作；始終注意施工現(xiàn)場(chǎng)人力資源的統(tǒng)籌安排、材料設(shè)備的供應(yīng)能力等影響進(jìn)度的主要因素，保證這個(gè)階段施工所需的人、材、機(jī)的需求，確保施工中各個(gè)階段的進(jìn)度目標(biāo)的控制，最終確保工程建設(shè)按期完成。

5 結(jié)論

本文從項(xiàng)目監(jiān)理的角度尋找BIM技術(shù)應(yīng)用的切入點(diǎn)，深入探討基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目管理與控制方法。BIM模型數(shù)據(jù)庫(kù)包含項(xiàng)目前期規(guī)劃階段、設(shè)計(jì)階段和施工階段的所有數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，建立案例風(fēng)險(xiǎn)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，并根據(jù)IFC數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。此外，在運(yùn)營(yíng)和維護(hù)階段，BIM模型可以通過與類似案例的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素，并建立風(fēng)險(xiǎn)因素預(yù)測(cè)模型。本文通過對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素的評(píng)級(jí)和量化，從質(zhì)量控制、進(jìn)度跟蹤與比較、成本控制、安全控制等方面對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行了全面控制，進(jìn)一步提高了項(xiàng)目監(jiān)理的信息化水平。