BIM技术在施工进度管理中的应用.docx
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BIM技术在施工进度管理中的应用
1.1研究背景与意义1.1.1研究背景
目前我国正处于经济高速发展阶段，建筑业是我国经济重要的支柱产业。
据统计，2012年，我国建筑业总产值137217亿元，同比增长16.2%,创造利润4818亿元，同比增长15.6%。
从以上数据可以看出建筑业在国民经济中发挥着极其重要的拉动作用。
同时，2012年房屋建筑施工面积986427万平方米，建筑企业数量75280个，从业人员4267万人1]]，无论工程总量还是规模都是居世界首位。
但是，在建筑业突飞猛进的同时，项目管理水平却没有得到相应的提高，导致建筑业始终无法摘掉劳动密集型产业的“帽子”。
表1.1各国建筑企业劳动生产率（美元/人）
Tab.1.1Constructionlaborproductivityofcountries（Dollarsperperson）
国家
2008
2009
2010
2011
2012
中国
5574.2
6544.4
7159.3
7367.3
9414.1
英国
59256.2
47248.2
52463.2
65426.3
62135.4
日本
46271.0
52103.1
56821.8
57864.9
59432.7
美国
47175.1
46392.5
47956.4
49862.4
52368.2
表i.i是各国建筑企业劳动生产率的比较，从表中我们不难发现，虽然我国建筑企业的劳动生产率逐年稳步提升，但与发达国家的差距依然很大。
即使在国内不同行业之间比较，建筑业的劳动生产率也只排在倒数第三，不及电业、化工业的三分之一。
造成劳动生产率低下的因素有很多，管理水平落后是重要原因之一12】。
我国建筑企业素有“重技术，轻管理”的传统，这种传统思想造成了管理体制落后、组织结构脱轨、管控手段单一等问题。
尤其是在进度管理上，问题更明显。
据统计，每年因进度管理不善造成的损失（人工机械闲置损失、工期延误索赔等）高达上千亿。
因此，建筑企业亟需一种先进、高效的进度管理技术来提高劳动生产率、降低损失。
目前，BIM技术在建筑领域中异军突起，成为建筑信息化的新立足点。
BIM是一个完整的、高度集成的建筑工程项目信息化模型13]，该模型的建立依据是以建筑工程项目的设计、施工及运营维护等整个生命周期内各项信息数据而建立的，该模型可以大大提高项目的信息化、集成化程度。
2002年，Autodesk公司率先提出BIM技术的模型，到目前为止，BIM的推广普及潮流已风靡全球，己经成为世界建筑行业关注的焦点。
美国、
芬兰、挪威、德国、日本、韩国等发达国家，不仅早早完成了本国BIM标准的制定，还在国内大力推广BIM技术，在本国建筑工程项目中BIM软件的使用普及率达到了70%以上。
但是在国内，各科研院所对BIM技术的研宄刚刚处于萌芽阶段，研宂力量和精力投入非常有限，应用体系还没有完全建立起来I4];各建筑企业对BIM也还持有观望态度，仅仅在某一阶段或某个小项目内尝试性地试用BIM技术，尚未形成把BIM技术大规模地应用到工程项目各个阶段乃至全生命周期的潮流。
1.1.2研究目的
在国内，政府、行业协会、建筑企业、科研机构己经开始对BIM技术进行深入的研宄，并尝试在一些政府主导的项目中应用。
发生这种转变的原因有：
建筑业对信息化要求的不断提高、国家科研投经费持续增加、政府企业大力推动和BIM软件开发商积极宣传推广等。
本文从施工企业的角度入手，重点研宄BIM技术在工程项目施工阶段进度管理的应用问题。
通过文献研宄、技术比对、案例分析等方法，论证BIM技术应用到进度管理中的可行性，并以实际项目案例，探寻施工阶段BIM技术的运用思路和方法。
1.1.3研究意义
随着建筑的科技含量越来越高、施工工艺越来越复杂，传统的施工进度管理技术己无法适应现在的施工管理。
在工程项目进度管理中引用BIM技术，可以加强管理者的进度控制能力、减少工程延误的风险，并能够节约10%左右的施工时间，为项目进度管理带来方便的同时也创造巨大的效益。
但在国内，BIM技术的应用还未普及，工程实践应用经验不足，理论研宄也不够成熟<>因此，需要对BIM技术在工程进度管理中的应用进行理论研究和推广普及。
在工程项目进度管理中，BIM技术的应用研宄不多，缺乏对它应用价值的系统认识，整体应用方式匮乏，BIM技术没有实现真正意义上的应用和发挥。
为了降低管理过程中因信息流动而造成的损失、提升进度管理的效率，亟需在工程项目的进度管理中引入BIM技术，不仅能够提升工程项目进度管理的水准的、提高建筑业的劳动效率，还对BIM技术的应用和推广具有重要意义。
在研究BIM技术应用于进度管理之前，首先要做的是对进度管理中BIM相关技术的实现进行研宄。
进度管理水平的深化需要构建一个信息交流平台，三维建筑信息模型具有的特点恰好可以作为进度管理的信息交流平台。
BIM技术自诞生起就一直包含进度管理功能，BIM技术应用于进度管理是建立在四维建筑信息模型的基础上。
本文明确了
BIM技术的应用思路，规划了实现BIM技术的步骤流程，这有助于四维建筑信息模型系统的研发，有助于发挥进度管理中BIM技术的全部功能和重要价值。
建立BIM技术应用于工程项目进度管理中的体系框架和具体流程，以及对进度管理引入BIM技术后的过程分析，可以帮助建筑企业寻找项目进度管理的新思路，可以加深施工管理者对BIM技术应用在进度管理中的认识，更加熟悉BIM技术的功能和价值，转变项目管理者的管理手段、提供新的管理思路，这对施工企业应用BIM技术提供了有益的经验。
通过案例分析，以实际项目的进度管理为例，展现BIM技术在施工过程带来的巨大便利，并找到BIM技术应用中的问题，有的放矢地给出发展建议和提升策略，推进BIM技术的发展；可以加深施工企业对BIM技术的认识，解决BIM技术的普及难题。
希望通过本文的研宄对BIM技术的后续科研和应用提供有益指导。
1.2国内外研究状况1.2.1国外研究现状
国外对BIM技术在进度管理中的应用研宄开展的较早，研宄的一个重要方面是如何把时间维度合理地与三维建筑信息模型集成，以实现4D模拟技术。
1996年，美国StanfordUniversity集成设备工程中心（CenterforIntegratedFacilityEngineering）第一次提出4D雏形。
经过多次尝试，成功演示用计算机对施工过程进行可视化模拟的过程，采用的主要方法就是在三维模型中插入时间进度[5】。
要想将模型单元与具体活动建立联系，可以通过升级4D平台的办法来实现，操作者可以为任何模型单元与任何活动流程建立联系并写入规则，实现4D模型的联动，降低了人工操作的难度。
接着，工程中心研制出可以调整构件碰撞的4D建造模型系统，该系统由碰撞测定仪、4D模拟器和调整器3个工具构成，分别完成构件碰撞检测，建造模拟，劳动率修改和工期计划网。
工程中心在2003年研制了新一代PM4D系统，该系统不仅可以实现建造过程的三维可视化，还可以实现4D模拟施工，并能够对成本进行预算分析、对环境进行评价等。
现在，中心正在建设全参数化交互实验室（InteractiveRoom），将4D模型推广到更广阔的的领域中，促进项目各参与方的协同合作17]。
4D理论出现后，Bechtel公司在3DMTM软件上做了很多施工过程模拟方面的尝试，比如增加了制定工程计划和模拟施工两个功能。
Bechtel公司还研发了一款施工进展模拟工具一一4D-Planner，来协助项目管理者对工程进行快捷、有效、便利地计划与管理，只需把三维模型与进度文件导入4D-Planner,模型与进度即可自动关联生成模拟施工文件。
此外，英国Strachclyde大学于1997年提出
的PROVISYS模型也是4D研究领域的一•个代表，它在模拟施工过程和进度方面更逼真、更灵活，但该模型管理施工计划的作用比较弱|81。
以上成果大部分是以CAD平台为基础进行4D技术开发，但由于CAD平台具存3D功能弱的先天不足、建模过程需要消耗大量的人力和精力，而且模型还不是严格意义上的三维建筑信息模型，所以CAD平台并不适用于4D技术开发。
相对而言，BIM模型可以应用于任意阶段甚至持续应用于项目的全生命周期，这是由于BIM模型是基于丨FC标准构建，B1M软件具备创建和修改3D模型的功能，通过BIM软件可以直接、快捷、方便地生成面向对象的数字化3D模型，BIM的价值体现于此。
基于BIM的4D模型可以在进度管理中发挥巨大作用，进度计划编制、进度控制、施工模拟等都可以通过4D模型实现，但要充分发挥4D模型的全部功能，还要借助软件來实现，BIM软件多由专门的软件公司开发。
如丨nnovaya公司的VisualSimuIation、Autodesk公司的Navisworks、VicoSoftware公司的VirtualConstruction等软件，它们的共同特点是可以载入BIM模型信息，实现4D模拟功能，缺点是不能与进度管理软件交换信息。
现有的软件工具仅仅能够实现建造过程的可视化模拟，能够完整实现4D全部功能的系统还未研制成功。
关于进度管理中BIM技术的应用研究，国外的其他代表性研宄较少。
Eastman在BIM手册中对4D模型应用于进度管理的优势进行了归纳总结，给出了创建4D模型的方法，并提倡BIM技术应用在项目管理中，指出注意事项，并给出相应的建议M。
施工过程的快速模拟方法由Marx和Konig首先提出，他们通过SiteSimEditor的4D工具成功模拟了预定的施工过程，从而证明了方法的可行性和正确性。
基于IFC标准的施工进度计划概念由Tauscher，Mikulakova，Beucke和Konig首先提出，IFC标准可以做为建筑信息模型和进度计划的桥梁，迅速实现工程项目的4D模拟，便于管理者直接对项H施工进行规划，降低管理者与系统平台的后续交互频率Tulke，Hanff创建了可以预测活动持续时间的BIM模型，应用此模型可合理安排项目的进度计划1||】。
Alvarado，Laccmture构建了“设计一工程一施工”加“设备管理”的集成管理模式，给出在BIM技术下合理安排总体进度计划的方法|121。
12.2国内研究现状
在国内，清华大学BIM课题组一直走在4D研宄的最前沿。
清华大学张建平教授上世纪九十年代开始，一直致力于4D模型的理论和技术研究。
1995年，研发了一种计算机图形处理系统——施工流程及场地布置系统（GCPSU），可以用于安排建筑施工进度和布置施工场地。
国家“十五”规划期间，4D技术得到越来越多的重视，4D模型研宄成为国家重点科技攻关项目，很快科研成果就应用在“鸟巢”工程的施工中，并获得圆满成功。
课题组于2005年和2006年相继开发了05版和06版两个系统，使4D建造管理领域的理论研究和实践经验向前迈进了一大步。
4D-GCPSU的成功开发促进了4D施工模型的理论发展，填补了4D模拟施工领域的空白，该4D模型吸纳了国际上先进的施工模拟系统的优点，在具备常规功能的基础上还增加了更多的管理工具，适用范围更加宽广。
通过WBS和信息交互等核心模块的共同作用，建立了4D可视化平台，实现4D集成化施工管理。
与国外同类系统相比，它具有支持基于IFC标准的数据集成与交换、信息高度集成、预留升级空间用于4D++模型扩展等优势，该4D施工管理系统的研发成功和实践应用在国内是首次，完全自主知识产权并达到了世界一流水准。
但是，该项成果局限于工程项目现场施工进度管理，没有将其应用范围扩展到全生命周期，从而无法尽早开展对项目的可行性研宄和早期规划，是一个不小的遗憾。
另外，该4D系统的三维模型只是对工程的不完全模拟，只包含基本信息，没有存入其他相关工程倍息，所以还不是严格标准的数字化模型[8]。
陈谦、齐键在分析了项目施工组织和4D模型相关理论的基础上，详细分析了4D模型的可视化模拟、信息共享与交互等功能对施工进度产生的影响，他们认为4D模型的应用有利于工程目标的管理和控制，提高劳动效率113]。
丁杰从一体化的角度提出4D模型是设计与建造的一体化融合，分别使用CAD方法和BIM方法建立4D模型，并通过IDEFO验证了4D建模的实施过程〃4]。
牟铭详细介绍并总结4D模型的研宄成果，并结合Revit软件提出了详细具体的4D建模方案，使Revit平台下的工程项目进度管理得以实现，满足建筑企业对信息一体化的渴望和追求【7]。
4D模型的具体适用条件由丁卫平首先提出，他构造了“3D”+“时间维度”的4D模型，指出了模型的问题并给出模型的优化建议[8]。
国内对BIM技术在工程项目进度管理中的其他应用研宂不多。
赵彬提出了基于BIM的4D施工模拟技术更适应进度管理的发展趋势I15晰观点，并比较了4D施工模拟技术比传统技术的优势和价值。
王青薇结合国内BIM技术的应用现状，探讨了BIM技术应用在进度管理中的优势和价值，并结合具体的工作如制定计划、计划控制和计划调整进行深入探讨，最后以某市地铁项目为例，实际应用BIM技术对项目的进度计划进行编制丨丨6】。
1.3论文内容1.3.1研究内容
本文的研究内容有以下方面:
（1）分析工程项目进度管理的理论。
先划分工程项目进度管理的内容，阐述施工企业在进度管理中传统方法，分析传统方法在现代施工进度管理过程中产生的问题，比较传统方法的优势和劣势。
（2）研宄BIM与BIM技术。
梳理BIM的概念和发展历史，以及BIM技术在我国的应用现状。
重点分析BIM技术的原理，为BIM技术在进度管理中的应用打下基础。
最后总结BIM技术对于建筑业的价值以及相较于传统技术的优势。
（3）研究BIM技术在进度管理中的应用理论。
首先探索了BIM技术在施工进度管理中的应用思路，然后按应用思路规划步骤，实现BIM技术的应用。
结合国内外施工项目的情况和BIM技术应用于进度管理的现状，归纳BIM技术的应用价值、应用前景和应用方法，从而帮助施工企业克服现阶段困难与阻碍，实现技术革新。
（4）研宄BIM在实际项目进度管理中的应用方法和价值。
本文以大连甘井子区中华路“城市综合体”项目为例，在BIM平台软件的支撑下进行BIM的建模与进度计划以及施工的模拟。
1.3.2研究方法
本文的研究总共使用了文献研究、资料搜集、统计调查、定性分析、比较分析、案例分析等多种方法，结合不同的研究内容，使用不同的研究方法。
（1）文献研究法
通过图书馆、网络、施工企业资料库等途径，获取研宂需要的论文、数据、案例、文献、图书等相关资料，结合BIM技术的研宂现状，分析工程项目进度管理和BIM技术的相关理论。
查阅现存的有关BIM的统计数据，并通过邮件调查、电话约谈等方式向领域内的专家了解情况，汇总分析我国BIM技术的发展和普及情况，并在此基础上对BIM技术应用于施工进度管理进行研究。
（2）对比分析法
论文通过对比分析法，在现有工程项目进度管理理论及技术方法体系基础上，分析传统方法在现代施工进度管理过程中产生的问题，比较传统方法和BIM技术的异同。
总结BIM技术对于建筑业的价值以及相较于传统技术的优势。
（3）案例分析法
本文以大连甘井子区中华路“城市综合体”项目为例，在BIM平台软件的支撑下进行BIM的建模与进度计划以及施工的模拟。
研究BIM在实际项目进度管理中的应用方法和价值体现。
1.3.3技术路线
本文的研宄是按照“发现问题”、“分析问题”、“解决问题”的思路进行，采用文献研宄、调查分析、定性比较、案例分析等方法对前述4个问题进行研宄。
具体技术路线如图1.1所示。
研宄背景
国内外研究现状
进度管理相关理论
进度管理传统技术
传统技术存在的问题
2^
2工程项目进度管理与BIM2.1工程项目进度管理
英国特许建造学会（CharteredInstituteofBuilding）编写的《项目管理实施规则》定义工程项目管理是“为一个项目进行全方位的计划、控制与协调，以使委托人的项目能够由概念最终变为现实，并使项目的质量达到所要求的标准，保证完成项目的费用在批准的预算额度内，完成项目的时间在规定的期限内由此可以看出，进度、质量和成本是工程项目管理过程中的核心任务和总目标。
进度通常是指工程项目的进展情况。
在工程项目实施过程中要消耗时间、劳动力、.材料、成本等多种资源才能完成项目的任务，所以在现代工程项目中，人们将工程项目任务、工期、成本有机地结合起来，形成一个能够全面而综合地反映项目实施状况的指标，这就是进度。
项目进度管理是指在项目实施过程中，对各阶段的活动和程序进行的计划、控制和调整，以保证项目实际进展的偏差在可控范围内容，最终能在规定的时间约束下实现总目标。
进度与质量、成本之间存在着相互联系、相互制约的关系[18],如图2.1所示。
成本
图2.1进度与质量、成本的关系Fig.2.1Relationshipbetweenscheduleandquality&cost
由图2.1可知，项目进度管理在项目管理中起着至关紧要的作用，对项目总目标的顺利完成具有重要的影响。
如果一个项目的进度缺乏管理，任其自由发展，势必工期拖沓，造成资源的浪费；若盲目追求进度，不顾一切地赶工期、抢进度，又势必会增加成本、影响质量，后患无穷。
所以，在项目实施过程中，合理安排计划，有效管理进度，有利于项目质量和成本的控制，从而实现三大目标的共管共赢。
建设项目从最初的概念到设计雏形，从施工建造到投入使用，直至最终的物理拆除，经历了一个全寿命周期。
工程项目从“诞生”到“死亡”经历了5个阶段【19】：
决策阶段、设计阶段、实施阶段、竣工验收、运营维护。
如图2.2所示。
图2.2项目的阶段划分Fig.2.2Projectphases
决策阶段：
决策阶段是在项目正式开始以前，对项目进行策划，包括项目的概念设计、对风险、机会、可行性进行分析，然后开始立项、投资、招标等工作。
这一阶段主要由开发商和业主主导。
设计阶段：
设计阶段首先业主向设计单位提出项目功能要求，设计单位按此对项目进行设计，设计内容包括：
结构设计、布局设计、构件设计等，并根据设计内容编制项目的施工组织计划和施工方案。
这一阶段主要由设计单位负责。
实施阶段：
实施阶段是把设计图纸实现为建筑物产品的过程，施工单位按照设计图和施工组织计划编制施工方案、进度计划、资源配置等施工计划，并按照施工计划执行实施。
实施阶段也是施工阶段，该阶段以竣工移交为终止。
竣工验收：
竣工验收指建设工程项目竣工后，对该项目是否符合规划设计要求以及建筑施工和设备安装质量进行全面检验，合格后，正式办理固定资产交付使用手续。
竣工验收虽然是一个持续的过程，但它更重要的意义是一个里程碑事件，所以在图中用虚线表示。
运营维护阶段：
运营维护阶段时从项目通过竣工验收并投入使用直至毁灭的全过程。
项目投入使用后，要不断地进行设备维护、构件维修、安全检测等工作，必要时还要改建、扩建。
当项目达到或者超过使用年限，需要报废、拆除时，运营维护阶段即结束，同时项目的生命周期也宣告终结。
可以看出，实施阶段是整个项目全寿命周期中最核心的一个环节，是把项目由概念图纸变为实物的过程，而进度管理是实施阶段最重要的任务|2~，它关系到竣工交付能否如期进行，因此对实施阶段的进度管理是整个项目全寿命周期管理的核心任务。
广义上的进度管理是对项目全寿命周期各个阶段的进度进行规划、控制、调节，以保证每一阶段都能按期达到阶段目标，从而保证项目总目标的顺利实现。
狭义上的进度管理是仅对实施阶段的施工进行管理|2\本文的进度管理仅指实施阶段的进度管理，即施工进度管理。
2.1.1工程项目进度管理的内容
工程项目进度管理是指项目管理者为了使项目达到目标工期的要求，而编制计划并执行、实施|221。
在计划实施过程中要随时检查计划的实际进展，对于检查中发现的进度偏差，要尽快分析原因，制定相应的措施，通过修改进度计划和施行补偿措施两种手段来不断缩小进度偏差，使之始终保持在允许范围内直至工程竣工结束：
通过对影响进度的风险进行预估并制定预案措施，协调各方关系，运用一切可行力量保证项目进度在合理范围内，使项目在规定的时间内顺利竣工，在综合考虑费用和质量目标的同时，尽量缩短建设工期。
项目进度管理包括两个部分内容，即项目进度计划的制定和项目进度计划的控制M。
（1）项0进度计划的制定
进度计划是对项目全部工作的时间节点、顺序关系、逻辑关系所制定的计划。
在幵工前，依据合同约定的总工期目标，计算总任务量，制定出进度计划。
进度计划还要对全部工作所需的资源（人、机、物、料）进行合理调配。
项目进度计划的细致程度随着施工对象不同而不同。
这个计划的作用有t21l:
1是进度控制的依据；
2对资源进行合理调配；
3相关方加入项目的时间表；
4督促各方实现工期目标。
项目进度计划的编制依据：
项目承包合同和设计文件；建筑总平面图、施工图、建设规范等技术资料：
项目施工部署和施工方案；项目概算和预算文件；项目物资和设备供应条件；项因组织和现场条件。
项目进度计划的内容包括：
编制说明，施工进度计划表，施工进度计划的风险分析及控制措施，分期分批施工工程的开工日期、完工日期及工期一览表，资源需要量分配及供应平衡表等。
具体的进度计划编制流程如图2.3所示。
图2.3施工进度计划的编制程序Fig.2.3Processofcompilingscheduleplan
（2）项目进度计划的控制
正式项目进度计划完成后，必须在施工过程中贯彻执行，要不断地对项目实际施工进展进行检测，比较实际进度与计划进度、分析偏差原因、做出修改进度计划或是缩小偏差的调整[24],总之，发现问题要及时采取措施加以解决，确保项目的工期目标得以实现。
总结起来，进度控制的实质就是一系列调控行为的循环：
检查发现问题——进行进度计划的调整（制定措施）——执行新计划（措施）——检查发现问题。
项目进度计划控制包含以下内容：
1监督进度计划的实施。
按照进度计划的目标要求，制定实施措施，按预设的计划进度安排各项工作，并监督执行。
2实时进度信息的收集、分析。
管理者获取进度信息的主要来源就是通过检查的方式，定期对施工情况进行检查，可以获得实时进度数据，对收集到的数据进行数学处理，并与原计划进行对比分析。
3实际进度与计划进度的比对。
将通过检查收集的数据经过处理后，与原计划进行分析比对，可以得到偏差情况。
进度偏差是计划调整的依据，也是进度控制的关键要素。
为了正确反映实际进度偏差，通常采用绘制图表的方法对数据进行对比，从而得出实际进度与计划进度比较结果，根据一致或超前或滞后的结论，拟定进度调整方案。
关于进度比较方法后边会进行详细分析。
4若实际进度与计划进度不一致，则应采取相应措施，调整施工进度，并对进度计划进行修改，使实际进度与计划进度尽可能一致。
进度控制流程如图2.4所示。
图2.4进度调整流程Fig.2.4Processofscheduleadjustment
进度计划调整的方法主要有两种：
1调整某些线路上的逻辑关系。
对实际进度的检查中出现了进度偏差，为了缩小偏差而不影响总工期，可以通过调整线路上工作之间的逻辑关系达到追赶进度的目的，前提是线路上逻辑关系可以更改。
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