基于BIM的建筑工程进度估计方法研究

武炜

摘 要： 现有施工进度管理方法不能满足复杂化、大型化的建设项目要求。为解决此问题，提出基于BIM的建筑工程进度估计方法。通过估计进度计划编制、进度估计动态联动修改，完成基于BIM技术的进度估计分析；通过建筑工程进度估计计划制定、估计方法运行方式设计，完成基于BIM建筑工程进度估计方法的构建。设计对比实验结果表明，应用基于BIM的建筑工程进度估计方法，可提升建筑工程施工进度，满足复杂化、大型化建设项目要求。

关键词： BIM； 建筑工程； 施工进度； 模型； 估计方法； 研究分析

中图分类号： TN03?34； TU473 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）17?0178?04

Abstract： The available construction schedule management method can′t meet the requirements of complex and large?scale construction project. Therefore， a BIM?based construction progress estimation method for building engineering is presented. The items of schedule planning and schedule estimation dynamic linkage modification are used to complete the construction schedule estimation analysis based on BIM technology. The construction schedule estimation planning of building engineering and operation mode design of estimation method are adopted to construct the BIM?based construction schedule estimation method of building engineering. The designed comparison experimental results show that the BIM?based construction schedule estimation method of building engineering can quicken the construction progress of construction engineering， and meet the requirements of the complex and large?scale construction projects.

Keywords： BIM； building engineering； construction schedule； model； estimation method； research and analysis

0 引 言

建筑工程进度计划以拟建的工程作为对象，对施工过程中各项内容的施工顺序及开、竣工时间进行规划。对于建筑施工来说，不仅要制定详细的工程进度计划，还需根据已制定的计划，估算各期工程的施工进度。传统建筑工程进度估算方法在计算机辅助设计的基础上，应用4D施工技术动态模型，得出建筑工程施工前、中、后期的具体进度[1?2]。这种工程进度估计方法虽然实现在施工的各个阶段，对人力、财力资源有较好的控制，但从施工进度管理角度来看，这种估计方法在面对大型化建设项目时，得到的进度估计结果与真实结果间存在较大差距。

BIM技术也叫建筑信息化管理、基于模型信息化管理，是一种以建筑工程数据为基础，应用数字信息化技术，模拟建筑物真实信息的仿真技术[3]。BIM技术的出现为现有施工进度估计方法提供了巨大的转变契机。在现有技术手段支持下，本文提出基于BIM的建筑工程进度估计方法，具体搭建步骤如下。

1 基于BIM技术的进度估计分析

基于BIM技术的进度估计分析是BIM建筑工程进度估计方法搭建的基础，具体分析过程由进度计划编制、联动修改两部分组成。

1.1 进度计划编制

进度计划编制是基于BIM技术进度估计分析的第一阶段。BIM进度计划编制方法可分为关键日期法、进度曲线法、横道图法、网络计划法、里程碑事件法。

关键日期法是一种只标注关键日期的进度计划编制方法；

进度曲线法以工期和累计工程量分别作为[x，y]轴，根据已完成的工程量，计算施工速度，估计余下工期的完成时间；

横道图法适合对小型项目进行估计进度计划编制，但此方法不能清晰地反映已完成的施工进度；

网络计划法适用于大型、复杂的施工项目，通过工期持续时间、时差参数等相关变量，完成进度计划编制；

里程碑事件法在横道图法基础上，通过工程日历中日期的标注，完成进度计划编辑[4?5]。

上述5种进度计划编制方法的具体优缺点，如表1所示。

1.2 进度估计动态联动修改

动态联动修改是在BIM信息平台上，通过进度管理模块，根据现有施工速度，对已完成的进度估计进行实时修改。当已完成的进度估计与现有施工速度出入较大时，通过修改进度模块中相关四维模型的构建数据，达到进度估计动态联动修改的目的[6]。在BIM技术支持下，修改四维模型中的构建数据后，进度模块中相关的估计信息也会随之更改。具体修改流程如图1所示。

2 BIM建筑工程进度估计方法构建

完成基于BIM技术的进度估计分析后，可按照如下步骤，继续完成BIM建筑工程进度估计方法构建。

2.1 基于BIM的建筑工程进度估计计划制定

计划制定是进行建筑工程进度估计的第一步，该步骤建立在工作结构分解的基础上。工作结构分解可将项目按照层次划分为多级树状结构，层次越多代表划分越细致，最终得到的工作包是包含所有BIM编码的集合。根据工作包中的BIM编码，制定工期安排及时间搭接，完成工程进度估计计划的制定[7]。该过程赋予工作包BIM编码功能，是完成BIM建筑工程进度估计方法构建的关键步骤。具体计划制定流程如图2所示。

2.2 估计方法运行方式

BIM建筑工程进度估计方法运行方式可以从数据层、模型层、平台层、应用层四个方面介绍。

数据层处于最低端，相当于BIM基层数据库，对建筑工程进度估计起到控制作用。数据层的所有数据可分为基本数据和扩展数据两种，且这些数据都保持半结构化形式。

模型层中的BIM进度控制结构可对数据层中的零散估计数据进行整合，且当数据层中的估计信息发生改变时，模型层中的BIM进度控制结构也会随之改变[8]。

平台层主要负责连接模型层与应用层，一方面支持模型层中BIM进度控制结构的建立，另一方面使应用层用户不必时时关注BIM估计方法的具体集成步骤。

应用层可以接收平台层的进度估计结果，并根据该结果对整体工程进度起到监督管理作用。

上述四層结构组成估计方法运行方式的基础结构，详细架构如图3所示。

2.3 BIM建筑工程进度估计方法的实现

通过进度计划编制、进度估计动态联合修改、估计计划定制、估计方法运行方式架构确定4个步骤，可以完成BIM建筑工程进度估计方法的构建。为保证该方法的正常运行，还需以SQL Server作为数据库载体，对已完成的工程进度估计数据进行存储。SQL Server数据库载体负责记录所有进程估计过程中产生的基础数据。当进度估计发生变化时，下一阶段的施工计划将被重新编制。当工程项目管理人员需要查看已完成进度情况或预期进度估计时，SQL Server数据库载体可直接提供实时信息，但该信息不可被直接修改[9?10]。

3 实验结果与分析

按照上述流程，可完成基于BIM的建筑工程进度估计方法的搭建。为验证该方法的实用性价值，以某两幢20层大楼的建筑施工过程作为研究对象进行实验。在实验正式开始前，对相关实验参数进行设置。

3.1 实验参数设置

实验参数设置如表2所示。参数名称项从上至下依次为楼层高度、预期施工速度、预期完工时间、最小估计偏差、进度估计准确率、工程进度评估等级。其中，工程进度评估等级为Ⅴ级，代表本次工程进度估计可行性极高。为保证本次实验的公平性，实验组与对照组实验参数设置均保持一致。

3.2 建筑工程施工进度对比

建筑工程施工进度依靠UPW指标衡量，UPW指标是估计建筑工程进度过程中产生的重要变量。UPW指标与建筑工程施工进度成反比，该项指标越低，则施工进度越快，反之则越慢。完成参数设置后，令实验组与对照组同时开始大楼施工。其中，实验组在施工前应用基于BIM的建筑工程进度估计方法估计完成时间；对照组在施工前应用普通方法估计完成时间。两组UPW指标变化情况如图5所示。

分析图5可知，本次实验施工共分为4个阶段，每个阶段实验组的UPW指标均低于对照组，且UPW指标与建筑工程施工进度成反比，即实验组建筑工程施工进度始终大于对照组。所以可证明应用基于BIM的建筑工程进度估计方法确实可提升建筑工程施工进度。

3.3 大型化建设项目估计匹配度对比

大型化建设项目估计匹配度依靠UPW指标与UPD指标共同判定。根据过往施工经验，随着施工进程的推进，UPW，UPD两项指标的变化幅度越大，代表与建设项目估计匹配度越高。本次实验中，UPW，UPD两项指标变化趋势如图6所示。

图6中圆黑点代表施工的4个阶段，根据实验组、对照组曲线变化幅度可知，实验组UPW指标与UPD指标变化幅度明显大于对照组。根据UPW，UPD两项指标的变化幅度越大，建设项目估计匹配度越高可知，应用基于BIM的建筑工程进度估计方法可提升大型化建设项目估计匹配度。

4 结 语

本文提出基于BIM的建筑工程进度估计方法，以两幢20层待建大楼作为实验对象证明，应用基于BIM的建筑工程进度估计方法确实更符合大型建设项目要求，且很大程度上提升了施工进度。

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