基于 BIM 技术的建筑工程施工进度预测

发表时间:2021/7/8   来源:《建筑实践》2021年3月40卷第7期   作者:臧春玲
[导读] 工程建设对经济发展起到重要促进作用,工程目标按规划预期实现
        臧春玲
        身份证号码:3706111987062****
        摘要:工程建设对经济发展起到重要促进作用,工程目标按规划预期实现,是发挥经济和社会效益的关键。建筑工程建设是极度动态变化的过程,建筑工程呈现出工作量大、周期长的特点,由于施工过程复杂并且参与施工的单位人员众多,因此建筑施工管理与控制相对比较困难。现代建筑工程的目标越来越严格与复杂,项目设计多表现为大规模和大跨度的建筑,附加信息也种类繁多,施工工作中的不确定性和风险也随之增大。但是建筑工程常表现出材料消耗量与工程效率不匹配,施工效率不高等问题,如何有效利用建筑材料和信息,实现高效管理与控制,是建筑工程施工面临的主要问题。在施工进度管理中,应用BIM技术可以对施工进度进行管理与预测,模拟与展示工程进度和成本,为建筑施工提供了强大的信息技术支持。本文基于BIM技术对建筑工程施工进度预测进行研究,准确有效预测整体施工进度,对后续工作进行动态指导,有效控制施工进度。通过本文的研究,进一步完善工程管理体系,提高理论水平,同时拓展了工程管理的应用范围,有助于提升我国建筑工程信息化管理水平。
        关键词:建筑工程;BIM技术;进度管理;进度预测
        引言
        本文通过对建筑工程施工进度的预测进行研究,引入定量分析法,采用BIM技术设计预测与控制模型。实验结果表明,该方法具有一定准确性,可有效预测并控制施工进度,提高建筑工程施工效率,有助于提升我国建筑工程信息化管理水平。但本文研究还存在一定不足。由于影响施工进度的因素十分复杂,后续应进行深入分析与研究,更好地完善进度预测和控制体系,进一步促进建筑工程施工的发展。
        1构建施工准备阶段进度预测模型
        为量化分析影响施工进度的不确定性因素,真实反映实际工程中的条件变化,构建建筑工程施工进度预测模型。
        1.1确定施工工期
        首先确定施工工期,可使用网络计划系统进行计算。首先将工程分解为若干分部工程,用网络图来表示工作间的连接关系,如图1所示。

        图1网络计划图
        分别计算出工作时间参数,主要包括最早开始、最早完成、最晚开始、最晚完成和总时差、自由时差,进而得出整个工程实施的关键路径和施工工期。为实现自动显示每一项工作的6个时间参数,并自动识别网络计划的关键工作,使用最短路算法,计算1个节点到其他节点的最短路径,以起始点为中心向外扩展,直到终点为止,按路径长度选出最优解。
        使用网络计划计算,可以确定6个时间参数,量化、细化工程量,有利于控制施工进度,科学掌握每一工作时间准确度。
        1.2设计整体进度可靠性预测模型
        考虑整体施工网络计划存在多种影响因素,建立进度可靠性预测模型。首先建立影响因素随机变量,考虑相互独立和具有关联性的2种不同情况,构建目标工期和工期偏移矩阵,进而得到整个施工预测进度矩阵。
        为预测整体施工进度,需要对局部进度实施控制,设定T1,T2,…,Tm分别表示各施工节点的局部进度,则施工瞬时进度向量可表示为:
        

        式(2)中,TM(i)和TM(j)表示目标进度,%。一般情况下,不同影响因素的目标进度不同;ε表示随机影响度。
        本文构建的施工进度预测模型,通过定量分析,简化了工程进度预测的计算,可应用于大型复杂施工项目,有利于提高预测效率和准确度,提升建筑工程施工管理水平。
        2基于BIM技术的施工进度动态预测
        在建筑工程施工阶段,针对实际建筑工程需求,运用BIM技术对施工进度进行动态控制与预测,以实现数据管理的便捷性,对进度进行实时跟踪与检查,直观显示预测的可靠性,及时调整施工方案。因此本文为实现施工动态控制与进度预测,利用BIM技术构建模型,设计施工进度动态预测模块,来提升施工可靠性。
        2.1设计进度监控模块
        根据编制好的施工进度计划,对每个时段的工程量进行统计,计算出计划完成和实际完成工程量,对这2项数据进行对比,得出评价指标:进度偏差值。在施工进度控制过程中,一旦进度偏差超过可靠性区间,就会发出预警信号,以便针对性地采取措施。
        除了通过计算施工工程量偏差值进行预警外,还需要针对不同单元工作,基于BIM技术基础上,对施工持续时间进行定量分析,以实现精确的进度动态控制,以保持施工工程的持续进行。为计算施工持续时间,先根据各单元工作的自身因素进行分析,确定单元工作的质量、进度与成本三者不同权重的效用函数。将当前进度下的计划施工持续时间记为t,d,该条件下的效用记为u,正常情况下根据计划时间tj的效用表示为uj,则存在以下3种情况:ud>uj,施工进度按有利方向进行;ud=uj,施工进度与计划工期相等;ud<uj,施工进度朝不利方向进行。前2种情况均不需要采取措施,第3种情况则需要采取一定措施来保证施工按进度完成。
        2.2设计进度动态预测模块
        在建筑工程施工进度可靠性控制中,当实际进度与计划发生偏离时,需要及时对进度计划作出调整,由于后续施工过程中依然存在不确定因素的影响,因此还应判断动态计划时间td的可靠性。设当前施工进度的预测施工持续时间为te,计算公式可表示为:
        
        式(3)中,n表示单元工作已持续进行的天数,d;t表示施工准备阶段通过网络计划算出的预测施工时间,d;tj表示单元工作计划施工持续时间,d。同理,考虑不确定因素的影响,可以得到动态预测持续时间的效用ue。将ud与ue进行比较,得到ud的偏离程度S,用公式可以表示为:
        
        偏离程度越大,ud越不可靠,说明受到不确定因素的影响较大。调整后一天的施工计划,以此来达到动态预测与控制,满足施工工程对进度的要求。
        本文从施工准备阶段和施工过程2个方面,对施工进度进行动态预测与控制,将进度预测模型与BIM技术相结合,提高施工进度预测与管理水平。
        结语
        建筑工程施工时常出现建材消耗量大、工程效率低等情况,因此采用BIM技术预测与控制施工进度。在施工准备阶段,使用网络计划系统计算并确定施工工期,设计整体进度可靠性预测模型,利用定量分析法优化计算过程。在工程施工阶段,运用BIM技术动态监控与预测施工进度,提升施工进度预测的可靠性。实验结果表明,设计方法可良好预测与控制施工进度,预测准确性较高。
        参考文献
        [1]张寿彪.建筑工程施工进度预测与管理中BIM技术的应用分析[J].住宅与房地产,2019(31):123.
        [2]李燕,武彦生,高雄.建筑工程施工进度预测与管理中BIM技术的应用分析[J].四川水泥,2019(03):122.
        [3]杜一凡.BIM技术在建筑工程施工进度预测与管理中的应用研究[J].住宅与房地产,2018(19):205.
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