基于BIM技術(shù)的建筑工程施工進(jìn)度預(yù)測(cè)獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

基于BIM技術(shù)的建筑工程施工進(jìn)度預(yù)測(cè)獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

【摘要】工程建設(shè)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到重要促進(jìn)作用，工程目標(biāo)按規(guī)劃預(yù)期實(shí)現(xiàn)，是發(fā)揮經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的關(guān)鍵。建筑工程建設(shè)是極度動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，建筑工程呈現(xiàn)出工作量大、周期長(zhǎng)的特點(diǎn)，由于施工過(guò)程復(fù)雜并且參與施工的單位人員眾多，因此建筑施工管理與控制相對(duì)比較困難?，F(xiàn)代建筑工程的目標(biāo)越來(lái)越嚴(yán)格與復(fù)雜，項(xiàng)目設(shè)計(jì)多表現(xiàn)為大規(guī)模和大跨度的建筑，附加信息也種類(lèi)繁多，施工工作中的不確定性和風(fēng)險(xiǎn)也隨之增大。但是建筑工程常表現(xiàn)出材料消耗量與工程效率不匹配，施工效率不高等問(wèn)題，如何有效利用建筑材料和信息，實(shí)現(xiàn)高效管理與控制，是建筑工程施工面臨的主要問(wèn)題。在施工進(jìn)度管理中，應(yīng)用BIM技術(shù)可以對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行管理與預(yù)測(cè)，模擬與展示工程進(jìn)度和成本，為建筑施工提供了強(qiáng)大的信息技術(shù)支持。本文基于BIM技術(shù)對(duì)建筑工程施工進(jìn)度預(yù)測(cè)進(jìn)行研究，準(zhǔn)確有效預(yù)測(cè)整體施工進(jìn)度，對(duì)后續(xù)工作進(jìn)行動(dòng)態(tài)指導(dǎo)，有效控制施工進(jìn)度。通過(guò)本文的研究，進(jìn)一步完善工程管理體系，提高理論水平，同時(shí)拓展了工程管理的應(yīng)用范圍，有助于提升我國(guó)建筑工程信息化管理水平。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù);建筑工程;施工進(jìn)度

1構(gòu)建施工準(zhǔn)備階段進(jìn)度預(yù)測(cè)模型

為量化分析影響施工進(jìn)度的不確定性因素，真實(shí)反映實(shí)際工程中的條件變化，構(gòu)建建筑工程施工進(jìn)度預(yù)測(cè)模型。

1.1確定施工工期

首先確定施工工期，可使用網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算。首先將工程分解為若干分部工程，用網(wǎng)絡(luò)圖來(lái)表示工作間的連接關(guān)系，如圖1所示。

分別計(jì)算出工作時(shí)間參數(shù)，主要包括最早開(kāi)始、最早完成、最晚開(kāi)始、最晚完成和總時(shí)差、自由時(shí)差，進(jìn)而得出整個(gè)工程實(shí)施的關(guān)鍵路徑和施工工期。為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)顯示每一項(xiàng)工作的6個(gè)時(shí)間參數(shù)，并自動(dòng)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的關(guān)鍵工作，使用最短路算法，計(jì)算1個(gè)節(jié)點(diǎn)到其他節(jié)點(diǎn)的最短路徑，以起始點(diǎn)為中心向外擴(kuò)展，直到終點(diǎn)為止，按路徑長(zhǎng)度選出最優(yōu)解。

使用網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃計(jì)算，可以確定6個(gè)時(shí)間參數(shù)，量化、細(xì)化工程量，有利于控制施工進(jìn)度，科學(xué)掌握每一工作時(shí)間準(zhǔn)確度。

1.2設(shè)計(jì)整體進(jìn)度可靠性預(yù)測(cè)模型

考慮整體施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃存在多種影響因素，建立進(jìn)度可靠性預(yù)測(cè)模型。首先建立影響因素隨機(jī)變量，考慮相互獨(dú)立和具有關(guān)聯(lián)性的2種不同情況，構(gòu)建目標(biāo)工期和工期偏移矩陣，進(jìn)而得到整個(gè)施工預(yù)測(cè)進(jìn)度矩陣。

為預(yù)測(cè)整體施工進(jìn)度，需要對(duì)局部進(jìn)度實(shí)施控制，設(shè)定T1，T2，…，Tm分別表示各施工節(jié)點(diǎn)的局部進(jìn)度，則施工瞬時(shí)進(jìn)度向量可表示為：

兩個(gè)獨(dú)立的影響因素xi和xj對(duì)應(yīng)的獨(dú)立進(jìn)度預(yù)測(cè)變量TY（i）和TY（j）表示為：

式（2）中，TM（i）和TM（j）表示目標(biāo)進(jìn)度，%。一般情況下，不同影響因素的目標(biāo)進(jìn)度不同;ε表示隨機(jī)影響度。

本文構(gòu)建的施工進(jìn)度預(yù)測(cè)模型，通過(guò)定量分析，簡(jiǎn)化了工程進(jìn)度預(yù)測(cè)的計(jì)算，可應(yīng)用于大型復(fù)雜施工項(xiàng)目，有利于提高預(yù)測(cè)效率和準(zhǔn)確度，提升建筑工程施工管理水平。

2基于BIM技術(shù)的施工進(jìn)度動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)

2.1設(shè)計(jì)進(jìn)度監(jiān)控模塊

根據(jù)編制好的施工進(jìn)度計(jì)劃，對(duì)每個(gè)時(shí)段的工程量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算出計(jì)劃完成和實(shí)際完成工程量，對(duì)這2項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得出評(píng)價(jià)指標(biāo)：進(jìn)度偏差值。在施工進(jìn)度控制過(guò)程中，一旦進(jìn)度偏差超過(guò)可靠性區(qū)間，就會(huì)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，以便針對(duì)性地采取措施。

2.2設(shè)計(jì)進(jìn)度動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模塊

在建筑工程施工進(jìn)度可靠性控制中，當(dāng)實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃發(fā)生偏離時(shí)，需要及時(shí)對(duì)進(jìn)度計(jì)劃作出調(diào)整，由于后續(xù)施工過(guò)程中依然存在不確定因素的影響，因此還應(yīng)判斷動(dòng)態(tài)計(jì)劃時(shí)間td的可靠性。設(shè)當(dāng)前施工進(jìn)度的預(yù)測(cè)施工持續(xù)時(shí)間為te，計(jì)算公式可表示為：

式（3）中，n表示單元工作已持續(xù)進(jìn)行的天數(shù)，d;t表示施工準(zhǔn)備階段通過(guò)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃算出的預(yù)測(cè)施工時(shí)間，d;tj表示單元工作計(jì)劃施工持續(xù)時(shí)間，d。同理，考慮不確定因素的影響，可以得到動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)持續(xù)時(shí)間的效用ue。將ud與ue進(jìn)行比較，得到ud的偏離程度S，用公式可以表示為：

偏離程度越大，ud越不可靠，說(shuō)明受到不確定因素的影響較大。調(diào)整后一天的施工計(jì)劃，以此來(lái)達(dá)到動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)與控制，滿足施工工程對(duì)進(jìn)度的要求。

本文從施工準(zhǔn)備階段和施工過(guò)程2個(gè)方面，對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)與控制，將進(jìn)度預(yù)測(cè)模型與BIM技術(shù)相結(jié)合，提高施工進(jìn)度預(yù)測(cè)與管理水平。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)方法的有效性，以某建筑工程為實(shí)驗(yàn)背景，對(duì)BIM技術(shù)的施工進(jìn)度預(yù)測(cè)效果進(jìn)行驗(yàn)證。施工進(jìn)度計(jì)劃網(wǎng)絡(luò)路線由5項(xiàng)工作組成。

3.1影響度隨機(jī)性分析

在施工進(jìn)度網(wǎng)絡(luò)上，結(jié)合歷史資料與本建筑工程實(shí)際情況，假定每項(xiàng)單元工作的隨機(jī)影響度ε服從正態(tài)分布，計(jì)算得出ε的分布及概率。

3.2整體進(jìn)度預(yù)測(cè)分析

由于εi具有隨機(jī)性和服從正態(tài)分布，因此每個(gè)單元工作的預(yù)測(cè)進(jìn)度TYi也具有隨機(jī)性和服從正態(tài)分布。根據(jù)表1的相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算TYi的期望和方差。

綜上，本文設(shè)計(jì)的預(yù)測(cè)方式有效可靠，適合于實(shí)際建筑工程應(yīng)用。

4結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)建筑工程施工進(jìn)度的預(yù)測(cè)進(jìn)行研究，引入定量分析法，采用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)與控制模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法具有一定準(zhǔn)確性，可有效預(yù)