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基于BIM技术的工程监理在施工进度管理中的应用研究

袁方
  
天韵媒体号
2025年9期
荆门华地恒工程咨询有限公司 湖北省荆门市 448000

摘要:随着建筑业的快速发展,施工项目规模日益扩大,工程复杂性不断提高,施工进度管理的重要性日益凸显。传统的施工进度管理方式存在信息割裂、协同效率低等问题,难以满足现代化工程建设的需求。BIM(建筑信息建模)技术凭借其强大的信息集成能力和可视化特性,为施工进度管理提供了全新的解决方案。本文通过研究BIM技术在施工进度计划编制、实施过程监控和进度风险预测中的应用,结合实际案例,探讨其在工程监理工作中的具体作用及成效。研究结果表明,BIM技术能够显著提升施工进度管理的效率与精度,有助于优化工程监理的管理模式。

关键词:BIM技术;施工进度管理;工程监理;信息化管理;风险控制

施工项目普遍面临工期紧张、任务复杂、参与方众多等挑战,传统的管理手段在效率和精度方面已难以满足需求。特别是在信息化快速发展的背景下,工程建设领域亟需一种能够集成各方资源、提升协同效率、实现动态监控的新型技术手段。BIM技术的引入为解决这些问题提供了可能,它以三维数字模型为载体,将建筑的几何、物理及功能信息有机融合,通过可视化、模拟化和信息化的方式,大幅度提高了工程管理的科学性和精确性。施工进度管理作为BIM技术的重要应用领域,其实施效果不仅关系到项目的时间控制,还直接影响资源利用率、成本控制和工程质量。因此,研究BIM技术在施工进度管理中的应用,不仅具有重要的理论价值,还对工程监理实践具有现实指导意义。

一、BIM技术与施工进度管理概述

(一)BIM技术的核心概念与特征

BIM(Building Information Modeling)技术是一种基于数字化三维模型的建筑信息集成方法,其主要特征包括可视化、信息集成性和协同性[1]。在施工进度管理中,BIM技术将建筑几何信息与施工时间计划、资源配置等动态数据整合,使得各参与方能够实时获取项目关键信息并协同工作。例如,通过Autodesk Revit或Navisworks等BIM软件,可以实现三维模型与时间维度的绑定(4D BIM),从而动态模拟施工进度,识别计划与实际的偏差。

(二)施工进度管理的基本要求

施工进度管理的核心在于确保施工活动按时完成,同时优化资源配置和工序安排。传统管理方法如甘特图和网络计划图虽然能提供一定的进度控制支持,但在多工序并行或复杂逻辑关系处理上存在明显局限性。施工进度管理需要具备动态响应性、信息全面性和协同高效性三大特点,以满足现代工程项目的复杂需求。动态响应性要求进度管理能够实时反映施工现场的变化,并快速调整计划以应对突发状况。信息全面性则要求进度数据覆盖资源、人员、设备等多个维度,并通过可视化的方式直观呈现,确保管理者能够全面掌控项目进展。同时,协同高效性是实现进度计划全面执行的关键,参与各方需通过统一的信息共享机制,确保数据在设计、施工和监理等各环节间的高效流通,从而实现进度管理的科学性和准确性。

(三)BIM技术对施工进度管理的赋能

BIM技术在施工进度管理中的应用主要体现在以下几方面:

1、动态模拟施工过程

通过4D BIM技术,可模拟关键工序的施工顺序及耗时,优化计划。以桥梁施工为例,通过对模板、钢筋绑扎及混凝土浇筑等工序建模,可提前发现工序冲突并调整工期安排。

2、实时监测与反馈

结合物联网技术,BIM平台可以实时获取现场数据,如人员考勤、设备运行状态等,并通过与计划模型对比生成偏差报告。

3、数据分析支持决策

利用BIM模型分析关键路径上的延误风险,例如基础施工中因地质条件变化导致的挖土工序延迟,可通过模型调整后续工序时间并模拟资源调配方案。

二、基于BIM技术的施工进度管理应用实践

(一)施工进度计划的优化编制

利用BIM技术编制施工进度计划的核心在于其精细化和动态化特性。这种技术将传统的二维进度计划转变为可视化的四维模型(4D BIM),能够更直观地展示施工过程中的每一个关键步骤及其时间维度[2]。通过BIM模型的分解功能,施工项目的每一个子任务都可以细化到具体的构件和施工节点,进而实现高精度的计划编制。例如,在高层建筑工程中,可以基于BIM模型将每层的柱、梁、板等构件按照施工的先后顺序进行分解。这种精细化的分解过程能够清晰呈现施工逻辑,同时为后续的计划调整提供基础数据支持。

在实际操作中,BIM平台允许将施工资源(如材料、设备、劳动力)与计划节点绑定,通过智能化算法生成最优的资源配置方案。例如,在一项商业综合体建设项目中,利用BIM技术将施工计划与设备调度相结合,通过动态模拟得出最佳的吊装时间,避免了资源闲置和工期延误。此外,BIM平台的优化算法还能根据实际的施工条件,对进度计划进行多方案模拟并选取最优方案。例如,针对多工序交叉作业的复杂工况,BIM技术可以通过分析工序之间的逻辑关系,调整工序顺序和时间分配,优化资源利用率和整体施工效率。

(二)施工过程监控的智能化实施

BIM技术在施工过程中的智能化监控主要依托可视化平台和传感设备实现。施工监控的智能化体现在实时进度反馈和偏差调整两个方面,这不仅提高了施工管理的精确度,还显著降低了因信息滞后造成的工期风险。

1、进度实时监控

BIM平台通过集成无人机、物联网传感器和RFID(射频识别)技术,可以实时采集施工现场的各类数据,并将这些数据与BIM模型动态联动[3]。例如,在大体积混凝土浇筑过程中,通过在混凝土浇筑区域布置温度传感器,实时监测内部温度的变化,结合BIM模型对施工状态进行动态评估。若温度异常,可立即调整浇筑速度或其他施工工艺,确保工程质量和进度的同步推进。此外,无人机技术的结合使得对高空作业的监控更加便捷,通过航拍图像与BIM模型对比,可以快速发现现场与计划的偏差。

2、偏差分析与纠偏

当施工现场出现与计划不符的情况时,BIM技术通过偏差分析功能,快速计算出进度影响,并提供优化的调整方案。例如,在钢结构吊装过程中,若因机械故障导致关键构件无法按计划安装,BIM平台可通过调整后续工序的顺序,例如提前夜间吊装非关键构件来补偿工期,从而避免整体工程受到重大影响。偏差分析还可以结合历史数据和算法模型,对未来可能出现的类似问题进行预测和预防。

以一项大型公共建筑为例,该项目在主体结构施工阶段,通过BIM技术实时分析发现混凝土施工进度滞后于计划。项目管理团队通过BIM平台快速调整资源分配,将夜班作业安排至关键工序,从而缩短了滞后时间并避免了工期延误。

(三)进度风险的预测与调整

进度风险预测与调整是施工进度管理中的难点,也是BIM技术最能体现优势的环节。通过结合大数据分析和仿真技术,BIM平台能够对施工过程中的风险点进行动态预测和调整,提升工程的韧性和灵活性。

1、风险预测

在施工进度风险预测中,BIM技术能够整合地质、气象、施工工艺等多维度数据,通过模拟分析提前发现潜在风险[4]。例如,在深基坑开挖工程中,BIM平台结合地质勘探数据和气象模型,预测雨季可能引发基坑积水的问题。针对这一风险,平台可以提出防水加固措施,并调整后续施工计划,以避免积水对后续工序的影响。

此外,BIM技术还可以通过对历史项目的进度数据进行分析,发现施工计划中容易出现的瓶颈。例如,在地下管廊施工中,BIM平台通过对过往数据的对比分析,发现特定的接口节点容易因施工流程不清而造成延误。平台据此提出优化接口施工流程的建议,有效降低了类似问题的发生概率。

2、调整优化

当风险实际发生时,BIM平台能够通过多方案模拟和比选,快速生成最优调整方案。例如,在地铁隧道施工中,盾构机由于地质条件的变化导致停机,BIM平台通过调整通风和排水工序的安排,并优化后续资源调配方案,确保盾构机维修期间其他施工活动能够正常进行。

在实际案例中,某大型商业综合体施工项目因恶劣天气导致外墙施工无法按期进行。项目团队利用BIM模型对后续施工计划进行了重新排布,提前组织了内装修工序,并在天气好转后通过加班施工完成外墙施工,从而避免了整体工期延误[5]。

(四)应用案例分析

以某综合管廊项目为例,该项目通过采用BIM技术进行施工进度管理,实现了全流程的精细化控制。在项目初期,通过对挖掘、支护、回填等关键工序建立4D BIM模型,明确各工序的时间节点和资源需求。在模拟过程中,BIM模型发现了原计划中不同施工队之间存在时间冲突的问题,这种冲突可能导致资源闲置和效率下降。为解决这一问题,项目团队利用BIM平台对工序逻辑关系进行重新规划,通过优化资源配置,将部分工序调整为平行作业模式,从而有效减少了工序间的等待时间,施工工期缩短了15%。

三、BIM技术应用于施工进度管理的挑战与对策

(一)当前应用中面临的主要挑战

1、技术成本

BIM技术的实施通常需要高性能的硬件设备、专业软件以及配套的技术服务支持,这对中小型企业而言是一笔不小的投入。例如,BIM建模所需的软件如Revit、Navisworks等,其许可证费用较高,同时还需要配备高性能计算机以支持复杂模型的处理。此外,BIM技术的实施过程中,企业还需投入大量成本进行平台搭建、服务器维护和网络优化,这进一步加重了中小企业的经济压力。

2、数据标准化不足

BIM技术的广泛应用需要各方参与者(设计方、施工方、监理方等)之间实现信息的无缝共享。然而,目前行业内缺乏统一的数据格式和交互标准,导致信息孤岛问题严重。例如,不同单位可能使用不同的软件和平台,数据导入导出时容易丢失关键信息或产生兼容性问题。这种标准化不足的现状不仅降低了BIM技术的协同效率,还增加了项目管理的复杂性。

3、专业人才短缺

BIM技术的有效应用需要复合型人才,他们既需掌握BIM建模技术,又需具备一定的工程管理能力。然而,目前市场上此类人才供给严重不足。一方面,掌握BIM技术的专业人员主要集中在大城市和高等院校,难以覆盖中小型企业和偏远地区;另一方面,施工管理人员通常对新技术的接受度较低,难以迅速适应BIM技术的应用需求。这种人才缺口直接限制了BIM技术的普及和推广。

(二)应对挑战的解决策略

1、成本优化

为了降低BIM技术的实施成本,中小企业可以选择采用开源的BIM工具或租用基于云端的BIM服务。开源BIM工具如FreeCAD和BlenderBIM提供了基本的建模功能,能够满足小型项目的需求,而云端服务则可以通过按需计费的方式显著减少初始投资。例如,Autodesk Forge平台提供了灵活的BIM服务选项,包括数据存储、模型共享及协同功能,企业只需支付实际使用的服务费用,无需一次性购置高昂的硬件和软件设备。此外,云端服务的可扩展性也让企业能够根据项目规模灵活调整资源配置,从而优化成本结构。

2、标准化建设

推动BIM技术的标准化是实现信息共享和提高协同效率的关键。行业协会应制定统一的数据接口标准,如IFC(Industry Foundation Classes)格式,以确保不同平台之间的数据能够无缝互通。这不仅能减少因格式不兼容而导致的数据丢失问题,还能为各方提供一致的技术框架,降低项目管理复杂度。例如,在建筑设计阶段使用Revit生成的BIM模型可以通过IFC标准导入到施工方使用的Navisworks中,确保不同软件间的数据完整性和一致性,从而实现多方协同工作的高效推进。

3、人才培养

培养BIM技术与施工管理相结合的复合型人才是推动技术普及的重要举措。一方面,高校可以设立BIM相关课程,涵盖建模技术、进度管理及施工模拟等内容,为行业输送具备专业知识的年轻人才;另一方面,企业应针对在职人员制定BIM技术培训计划,通过举办专项讲座、在线课程和实操训练,提升团队的整体技术水平。例如,某省建筑业协会在过去几年内开展了多批次的BIM认证课程,培训内容涵盖建模软件操作、数据管理及协同工作方法,已成功培养出数千名专业人才,这为地方建筑企业的BIM技术应用提供了有力支持。

总结:

BIM技术通过信息集成、动态模拟和实时监控,显著提升了施工计划的精确性和执行效率。在进度计划编制阶段,BIM技术实现了施工任务的精细化分解和资源的动态关联优化,为复杂工程的进度管理提供了科学支持。在施工过程中,BIM平台通过结合传感设备和物联网技术实现了施工动态的实时反馈,有效降低了信息滞后造成的管理风险。同时,BIM技术在进度风险预测与调整中的作用尤为显著,依托其模拟和算法能力,能够快速生成优化方案,提升施工项目的抗风险能力。尽管BIM技术在推广过程中仍面临技术成本高、标准化不足和人才短缺等挑战,但其在施工进度管理中的实践效果已经充分证明了其价值,为工程监理行业带来了显著的效率提升和质量保障。

参考文献:

[1]吕猛.基于BIM技术的工程管理优化路径探讨[J].科技创新与应用,2023.32.047.

[2]陈晓桐.基于BIM技术的建设工程项目施工进度管理研究[J].广西城镇建设,2023,(04):56-61.

[3]胡旭冉.基于BIM技术的建筑施工进度智能化管理系统研究[J].九江学院学报(自然科学版),2023.02.010.

[4]张德海,高明烁,张雨,等.基于BIM技术的建筑工程施工进度-成本优化模型研究[J].沈阳建筑大学学报(社会科学版),2023,25(01):64-68.

[5]张晓清.BIM技术在工程项目施工进度管理中的应用[J].四川建材,2023,49(01):203-204.

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