施工进度计划与BIM模型集成控制关键线路方法与流程

本发明涉及施工进度计划控制，具体涉及施工进度计划与bim模型集成控制关键线路的系统及方法。

背景技术：

1、在建筑施工中，利用有限的资源保证工期，往往是整个工程最重要的目标，施工进度计划管理贯穿整个工程。项目中前后衔接、耗时最长的工序组合称为关键线路，控制关键线路不被拖延，是保证整个工程工期的核心措施。然而由于现代建筑建设规模庞大、内容繁多、工况复杂，往往难以避免各种计划外的情况出现，怎样控制关键线路并保证施工进度计划的顺畅，仍然是建筑施工管理者面对的难题。

2、随着建筑工程技术和管理技术的发展，bim建模技术得到广泛应用，利用bim软件，根据设计图纸和施工方案可建立精细的三维bim模型，使建筑施工不仅依据设计图纸，还参照三维模型来开展，更加直观。在此基础上，发展了施工进度计划与bim模型关联进行管理的技术方法，通过施工现场情况与设计模型的对比，掌握实际进度，并针对存在问题研究对策。然而现有技术的方法，有的通过人工检查记录现场情况，费时费力，无法快速准确地获得施工现场实际状态；有的通过图像分析或动画分析进行进度对比，需要进行大量数据预处理，在实施中难以落地；都难以及时掌握实际进度，使得进度计划的控制不及时。当工程局部实际进度滞后的情况没有及时掌握和控制，扩大到波及关键线路，导致工程关键线路变动，会严重影响整个项目工期；重新计算关键线路、重新规划调配资源，将耗费大量人力物力，严重影响工程成本。

3、因此，如何提升施工进度计划与bim模型集成控制的精细度和及时性，使得工程关键线路真正得到控制，是施工进度计划控制技术领域仍然亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明提出施工进度计划与bim模型集成控制关键线路方法，以克服现有技术所存在的上述问题。

2、本发明公开的施工进度计划与bim模型集成控制关键线路方法，依托施工进度计划与bim模型集成系统进行；

3、所述施工进度计划与bim模型集成系统包括bim建筑模型子系统、施工现场ar子系统、数据集成分析子系统；所述bim建筑模型子系统包括三维建模单元、模型呈现单元，所述施工现场ar子系统包括bim关联单元、现场ar单元、状态记录单元，所述数据集成分析子系统包括进度计划编制单元、实时状态分析单元、前锋线分析单元、关键线路分析单元；所述bim建筑模型子系统、施工现场ar子系统、数据集成分析子系统两两之间建立数据集成关系，所述bim建筑模型子系统向所述施工现场ar子系统集成传输bim模型数据，所述施工现场ar子系统向所述数据集成分析子系统传输现场状态信息，所述数据集成分析子系统向所述bim建筑模型子系统传输实时进度信息数据；

4、所述施工进度计划与bim模型集成控制关键线路方法，包括如下步骤：

5、s1, 在数据集成分析子系统中录入建筑工程wbs工作分解结构数据，根据wbs数据和工程进度需求编制进度计划，分析得出关键线路；

6、s2, 在bim建筑模型子系统中进行bim三维模型构建，将完成的bim模型数据导入到施工现场ar子系统；

7、s3, 在施工现场ar子系统中将bim三维模型与wbs工序进行一一对应关联；

8、s4, 通过移动设备进入施工现场ar子系统，使屏幕呈现bim三维模型，同时摄像装置在施工现场实施拍摄生成建筑构件实况影像，通过空间智能定位技术使三维模型和实况影像叠加，定期针对当期需检查工序相应的建筑构件，通过三维模型和实况影像的对比，检查完成状态并记录，得到现场状态信息；

9、s5, 在数据集成分析子系统中，从施工现场ar子系统获取现场状态信息，与进度计划对比，生成实时进度信息，根据实时进度信息进行前锋线分析并呈现，进行关键线路重算，分析关键线路受影响的情况；

10、s6, 在bim建筑模型子系统中，从数据集成分析子系统获取实时进度信息，将各个工序的实时完成状态与bim模型关联，将对应bim模型标识为不同颜色及透明度，进行计划进度与实际完成进度三维模型对比，直观反映施工进度关键线路控制情况。

11、具体来说，所述步骤s1中，所述wbs工作分解结构数据，是指将建筑工程项目按大的子项目向小的模块，再向工作任务包逐层分解，使上层工作任务包含且穷尽全部下层任务。根据项目进度计划管理的现有技术方法计算总工期最长的线路，得到关键线路。本发明中，采取穷举法，通过计算机进行自动计算，即，根据各工序之间的逻辑关系，找出所有的工序线路，计算所有工序线路的总工期，工期最长的为关键线路。本发明编制进度计划，要求具体到wbs的最下层任务，即对每个具体的工序进行工期天数、计划开始日期、计划完成日期的设置、紧前工序、紧后工序的设置。

12、所述步骤s2中，所述bim模型包含了建筑物或工程项目的几何形状、构件属性、空间关系等信息。施工现场ar子系统中从bim建筑模型子系统获取bim模型数据，通过导出bim模型数据，再一次性导入的方式进行。

13、所述步骤s3中，需要将bim三维模型与wbs一一关联，即具体到wbs的最下层工序，每个工序与一个或一组bim模型对应，建立id索引关联，能够通过计算机系统检索对应。

14、所述步骤s4中，采用平板电脑、手机等移动设备，可手持设备查看三维模型ar图像，并与施工现场的实况进行对比检查。对比检查前，需在施工现场配置定位点，并从该定位点开始进行影像叠加和对比检查，以使三维模型ar图像的坐标系与施工现场的坐标系保持一致。参见中国专利申请“一种基于bim模型的镜现平台数据处理方法”（申请号：202211718142.2），将bim模型在真实环境中实现厘米级定位，使三维模型和实况影像精准叠加便于对比检查，这一问题已在现有技术中得到解决，本发明将其引入到施工进度计划与bim模型集成控制关键线路方法中，加以延伸应用。针对当期需检查的工序对应的建筑构件，通过三维模型和实况影像的对比进行检查，检查内容包括是否完成，是否存在错漏，存在错漏的情况视为未完成，记录内容包括检查时间，每个被检查工序的id、名称，所关联的建筑构件id、名称，完成状态，存在错漏的问题摘要。检查周期一般设为每周。

15、所述步骤s5中，数据集成分析子系统中从施工现场ar子系统获取现场状态信息，通过建立远程数据交互接口、发送数据调用指令进行自动调用的方式进行。由于检查的周期短，信息量大，处于及时掌握情况进行管控的需求，应实时获取动态信息，因此必须采用自动获取信息的数据集成方式。通过将现场状态信息即每个被检查工序的检查日期和是否完成的状态与该工序计划完成日期对比，得到未达、超前、按时、滞后四种状态，连同原进度计划信息构成实时进度信息。未达，即检查日期未达到计划应完成日期，且该工序未完成；超前，即检查日期未达到计划应完成日期，而该工序已完成；按时，即检查日期已达到计划应完成日期，且该工序已完成；滞后，即检查日期已达到计划应完成日期，而该工序未完成。根据实时进度信息，以图表形式，显示当前日期（即最新检查日期）各工序的完成状态，并与计划完成日期对比，将各工序的完成点连接呈现前锋线，便于直观地掌握工程进度情况。针对关键线路工序是否滞后的情况，进行关键线路总工期重算。

16、所述步骤s6中，bim建筑模型子系统从数据集成分析子系统获取实时进度信息，采用批量导出数据包再导入的方式，或建立远程数据交互接口、发送数据调用指令进行调用的方式进行。实时进度信息包括当期应检查各工序的未达、超前、按时、滞后四种状态信息，操作bim建筑模型子系统将各工序对应bim模型标识为四种不同颜色及透明度，进行计划进度与实际完成进度三维模型对比。通过三维模型的颜色及层次对比，可直观地掌握工程实际进度，特别是掌握关键线路控制情况，突出重点解决存在问题。

17、进一步地，基于wbs分解的精细度和实时进度信息的及时检查反馈，为了能够更有效地控制关键线路，本发明施工进度计划与bim模型集成控制关键线路方法，还包括如下步骤：

18、所述步骤s5中，还包括进行未来一周未来前锋线预测和次关键线路预测。

19、未来前锋线预测，指通过历次现场检查获得的实时进度数据，计算每个工序效率，依据工序效率预测工序完成时间，获得未来一周每个工序的完成状态，绘制未来一周的前锋线。具体方法：（1）统计需预测工序的同类工序历史进度数据，同类工序指同属于一个工程模块，由同一个施工队伍负责，工程内容近似的已完成工序；（2）工序效率=同类工序实际完成时长/计划应完成时长；（3）未来一周假设工序效率不变，本工序预计耗时=本工序计划总时长×工序效率；（4）本工序预计还需耗时大于一周（即5工作日），则该工序未来一周完成状态为否，反之为是；（5）根据预测完成情况绘制未来前锋线。

20、次关键线路预测，对出现滞后工序所在线路进行，通过未来前锋线预测的方法，计算各非关键线路到关键线路的接驳点非关键线路接驳点预测完成时长，重算各工序线路总时长，当出现总时长等于或大于原关键线路总时长的线路，则为次关键线路。

21、进一步地，本发明施工进度计划与bim模型集成控制关键线路方法，在前述步骤s1-s6的基础上，还包括如下步骤：

22、所述步骤s3中对工序完成状态进行检查，采取应检全检和按需检查两种方式。应检全检，指检查日期已达到计划应完成日期的工序，且根据上次检查记录未完成的所有工序进行完成状态检查。此方式在工程量庞大的情况下将占用较多检查时间和资源。优选地，采用按需检查方式，即，处在关键线路上的工序，每周必检；非关键线路上的工序，每月检查；上次检查应完成未完成的工序，下次必检；当分析出现次关键线路，则该线路上的工序，每周必检，直至该线路在下次进行次关键线路预测时消除。

23、在施工项目管理中，控制关键线路的要点，首先是保证关键线路的资源，确保其进度不被拖延，其次，必须监控其他线路不会因拖延变成关键线路。当出现这种隐患，就应该采取资源调度的方法提前解决，弥补拖延的时间。为此，进一步地，本发明施工进度计划与bim模型集成控制关键线路方法，包括如下内容和步骤：

24、所述数据集成分析子系统，还包括资源调度分析单元；

25、所述步骤s1中，根据wbs数据和工程进度需求编制进度计划的同时，还包括资源配置计划，施工所需人力、设备、专家资源对应wbs的每个工序进行配置，并为关键线路工序分配足够资源，确保达到总工期要求；

26、所述步骤s4中，记录所检查工序完成状态的同时，记录改工序关联的人力、设备、专家资源消耗情况；

27、所述步骤s5中，对检查发现的每个超前、滞后的工序进行资源分析，计算超前工序已节省可腾出的资源，计算滞后工序若赶工需调配的资源；当出现关键线路总工期拖延，或通过测算出现次关键线路，对关键线路及次关键线路所有工序通过赶工弥补拖延时间所需资源进行测算；

28、还包括步骤s7，根据步骤s5的计算，提出资源调度方案，即，通过计算机数据分析，列出可从超前工序中调配资源弥补滞后工序拖延时间的所有可能方案，实现次关键线路消除，或在未出现次关键线路时实现消除关键线路的拖延。获得上述资源调度方案后，项目管理人员再根据实际情况考察各方案的可行性，选择方案进行实施。

29、与现有技术相比，本发明能够获得如下有益效果：

30、1、施工进度计划与bim模型集成系统包括bim建筑模型子系统、施工现场ar子系统、数据集成分析子系统，三个子系统发挥其功能特性，分别实现三维模型的搭建与呈现、现场ar影像叠加检查集成，数据集成分析，而三个系统之间数据进行集成，能够根据方法流程的需求进行数据交互；同时，wbs的编制分解、进度计划的编制分解、现场实时状态的检查，具体的末端工序，达到足够的精细度，使施工进度的监控得到细化；数据的精细化监控的细化，依托了系统的高度集成和数据自动关联。

31、2、应用将bim模型在真实环境中实现厘米级定位的技术，对施工现场相关工序进行以周为单位的检查，以高频率更新实时完成状态信息，通过自动分析得到的实时进度状态，获得信息及时，发现问题及时，针对工序滞后问题给出可能的解决方案，使工程项目管理人员能够在最小的周期内及时采取措施，将施工进度计划的偏离降到最小。

32、3、本发明提供的方法，旨在保护关键线路，对可能出现其他工序线路因拖延变成关键线路的隐患及时处理，避免需要调整关键线路，牵一发动全身，对工程项目总体进度和资源管理造成巨大负面影响。在工程项目尚未实施前编制进度计划与资源配置计划，由于处在静态计划阶段，不受外部干扰的影响，可以充分考虑各种因素，对wbs进行分解，对资源进行合理配置，对各个工序的工期进行合理设置，由此得到的进度计划和资源配置，以及计算出的关键线路也是最合理的。而项目实施期间，进度计划和资源调配的调整难度显著增大。建筑工程项目各环节需达成的成果有其确定要求，内容不能随便删减，资源的调配有很大限制，如可动用的专家、工作人员和设备，往往是跨部门乃至跨企业的，其专业匹配度、调配可行性都需要核实，一旦项目的关键线路变动，需要调整进度计划进而重新调配资源，管理难度呈几何级数倍增。因此尽可能保护关键线路不发生变动，能够最大限度地保证工期，节省资源，降低成本，这也是本发明技术方案思路的核心。本发明提供的方法通过系统各单元的运作和各个步骤的配合，能够最大限度保护关键线路不发生变动。

33、4、本发明提供的方法可操作性强，实用性强，可在建筑施工领域，以及其他相似项目管理领域推广使用。