CN107480370A - 一种基于bim模型的施工进度预测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于BIM模型的施工进度预测方法及系统，包括：获取施工信息以构建三层次模型，三层次模型包括宏观模型、中观模型和微观模型；编制施工进度计划，将施工进度与三层次模型链接以产生四维进度模拟；根据四维进度模拟建立施工任务分解结构以制定不同层次的施工计划，根据项目内容向施工计划内逐步添加施工任务和进度计划，形成四维施工仿真模型；根据四维施工仿真模型指导工程的施工进度，将施工过程的每一个工作以可视化形象的建筑构件虚拟建造过程来显示，附加时间维度，通过实时数理统计分析，模拟出施工过程中的问题；从宏观到中观，再到微观分步建模，不同层次模型之间可以通过点选操作实现切换，大大增加了便利性。
Description
技术领域
本发明涉及变电站施工管理信息化技术领域，更具体地说，它涉及一种基于BIM模型的施工进度预测方法及系统。
背景技术
变电站作为电力系统的重要组成部分，是连接很多偏远地区或者是特殊作业地区的重要枢纽，变电站的施工由于其本身的特殊性也就有区别于普通建筑施工的高难度，同时其施工效率也比普通建筑施工的施工效率低，材料利用率低下。其中27%的施工过程需要返工，62%的劳动力被浪费，9%的损失来自材料的浪费。变电站建设工程项目的施工进度管理是变电站建设工程项目管理的重要环节，传统进度管理方法信息滞后、信息化程度较低等特点，制约工程进度管理水平的发展。建筑信息模型，简称BIM,BIM技术具有信息化、可视化等特点，基于BIM的施工进度信息化管理模式在工程中的应用对提升该类工程的管理水平，进而提高工程的整体价值具有重要意义。
现有技术中，虽然也存在一些变电站施工进度管理方法，但是这些方法均为针对某一特定工程定制的解决方案，方案中只能反映工程项目本身，而变电站场地的地上设备及附属较多，对施工工艺质量要求也高，现有的变电站施工进度管理方法并不能结合实际的变电站建设情况来预测出变电站建设中出现的问题，而是等施工现场出现问题后需要现场的施工项目部先根据实际情况了解问题的根源，再组织专家组来寻找解决问题的初步方案，同时依照方案来采取措施应对问题，发现问题后与解决问题前的这段时间则占用了施工计划中的时间，延长了施工周期，不利于施工进度的按时推进。
发明内容
本发明技术方案所解决的技术问题为，如何准确模拟实际变电站的建设信息，从而预测出针对变电站建设中可能出现的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种基于BIM模型的施工进度预测的方法，包括：
获取施工信息以构建三层次模型，所述三层次模型包括整体项目的宏观模型、附属建筑的中观模型和设备线路的微观模型；
编制施工进度计划，将施工进度与所述三层次模型链接以产生四维进度模拟；
根据四维进度模拟建立施工任务分解结构以制定不同层次的施工计划，根据项目内容向所述施工计划内逐步添加施工任务和进度计划，形成四维施工仿真模型；
根据四维施工仿真模型指导工程的施工进度，将施工过程的每一个工作以可视化形象的建筑构件虚拟建造过程来显示，附加时间维度，通过实时数理统计分析，模拟出施工过程中的问题。
进一步的，所述施工信息包括第一至第三模型数据，所述三层次模型采用逐步建模的方法建立，所述建立方法包括：
根据所述第一至第三模型数据分别建立宏观模型、中观模型以及微观模型；
保存所述宏观模型、所述中观模型以及所述微观模型。
进一步的，所述第一模型数据包括：变电站项目3D模型、整体施工进度及工程信息；
所述第二模型数据包括：简化的3D模型以及相应的施工进度和施工信息；
所述第三模型数据包括：自定义的电气设备族与详细的关联施工进度及施工信息在内的所有构件。
进一步的，所述编制施工进度计划包括：
获取进度任务安排以创建工程任务，对应进度任务安排与所述三层次模型中的构建对象，根据所述三层次模型中的各个工程任务制定用于指导工程的施工进度的甘特图。
进一步的，所述四维施工仿真模型形成方法包括：
根据所述项目内容制定所述施工任务和进度计划，施工任务和进度计划通过对施工场地布置、机械设备布置、施工方案布置以及其他附属工程进行模拟分析得出。
进一步的，所述虚拟建造过程包括：
用计算机软件建立3D模型再通过可视化的设备对项目内容进行虚拟描述，附加时间维度，通过施工任务分解结构关联施工进度计划。
一种基于BIM模型的施工进度预测的系统，包括：
获取单元，用于获取施工信息；
构建单元，用于根据所述施工信息以构建并保存三层次模型，所述三层次模型包括整体项目的宏观模型、附属建筑的中观模型和设备线路的微观模型；
编制单元，用于编制施工进度计划；
链接单元，用于将施工进度与所述三层次模型链接以产生四维进度模拟；
制定单元，用于根据四维进度模拟建立施工任务分解结构以制定不同层次的施工计划；
添加单元，用于根据项目内容向所述施工计划内逐步添加施工任务和进度计划以形成四维施工仿真模型；
预测单元，用于根据四维施工仿真模型指导工程的施工进度，将施工过程的每一个工作以可视化形象的建筑构件虚拟建造过程来显示，附加时间维度，通过实时数理统计分析，模拟出施工过程中的问题。
进一步的，所述编制单元包括：
创建子单元，用于获取进度任务安排并创建工程任务；
对应子单元，用于对应进度任务安排与所述三层次模型中的构建对象；
制定子单元，用于根据所述三层次模型中的各个工程任务制定用于指导工程的施工进度的甘特图。
进一步的，所述添加单元还包括：
模拟子单元，用于根据所述项目内容通过对施工场地布置、机械设备布置、施工方案布置以及其他附属工程进行模拟分析得出所述施工任务和进度计划。
进一步的，所述预测单元还包括：
虚拟子单元，用于借助计算机软件建立3D模型再通过可视化的设备对项目内容进行虚拟描述；
附加子单元，用于向所述项目内容中附加时间维度；
关联子单元，用于通过施工任务分解结构将所述项目内容与施工进度计划进行关联。
本发明技术方案的有益效果至少包括：
（1）通过逐步建立基于BIM的三层次模型，在实际建模中，不同层次模型之间可以通过点选操作实现切换，大大增加了便利性，解决了建模期间容易碰到不同层次的模型存在信息冲突、重复创建的问题；同时，将整体分层细化成多个独立的小项目，对各个子项目进行相依的施工要求和分层模型的建设，降低了整体的复杂程度，应对预测管理中的随即性问题，将随机风险合理分配至子项目中，增加对施工进度预测工作的可靠性保证，保证施工进度按计划进行；
（2）通过建立四维施工仿真模型以指导工程的施工进度，将施工过程的每一个工作以可视化形象的建筑构件虚拟建造过程来显示，附加时间维度，通过实时数理统计分析，模拟出施工过程中的问题，可以直观地反映施工的各项工序，方便施工单位协调好各专业的施工顺序、提前组织专业班组进场施工、准备设备、场地和周转材料等；同时，四维施工仿真模型也具有很强的直观性，即使是非工程技术出生的业主方领导也能快速准确地把握工程的进度。
附图说明
图1为本发明实施例一的方法流程示意图；
图2为本发明实施例一S100的方法流程示意图；
图3为本发明实施例一S200的方法流程示意图；
图4为本发明实施例一S300的方法流程示意图；
图5为本发明实施例一S400的方法流程示意图；
图6为本发明实施例二的装置结构框图；
图7为本发明实施例二编制单元的框图；
图8为本发明实施例二添加单元的框图；
图9为本发明实施例二预测单元的框图。
附图标记：100、获取单元；200、构建单元；300、编制单元；301、创建子单元；302、对应子单元；303、制定子单元；400、链接单元；500、制定单元；600、添加单元；601、模拟子单元；700、预测单元；701、虚拟子单元；702、附加子单元；703、关联子单元。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
发明人在实现本发明的过程中，对现有技术进入深入分析，发现现有技术中，虽然也存在一些变电站施工进度管理方法，但是这些方法均为针对某一特定工程定制的解决方案，方案中只能反映工程项目本身，而变电站场地的地上设备及附属较多，对施工工艺质量要求也高，现有的变电站施工进度管理方法并不能结合实际的变电站建设情况来预测出变电站建设中出现的问题，而是等施工现场出现问题后需要现场的施工项目部先根据实际情况了解问题的根源，再组织专家组来寻找解决问题的初步方案，同时依照方案来采取措施应对问题，发现问题后与解决问题前的这段时间则占用了施工计划中的时间，延长了施工周期，不利于施工进度的按时推进。
基于上述现有技术的缺陷，本发明技术方案提供了解决思路。本发明技术方案从项目内容中获取施工信息，再将施工信息按照细化程度构建出整体项目的宏观模型、附属建筑的中观模型和设备线路的微观模型，然后将施工进度与上述模型链接产生四维进度模拟，从而根据具有三层次模型的四维进度模拟制定不同层次的施工计划，使用项目内容对施工计划进行填充，从而通过可视化形象的建筑构件虚拟显示建造过程，附加时间维度，通过实时数理统计分析，模拟出施工过程中的问题。通过建立四维施工仿真模型以指导工程的施工进度，将施工过程的每一个工作以可视化形象的建筑构件虚拟建造过程来显示，附加时间维度，通过实时数理统计分析，模拟出施工过程中的问题，可以直观地反映施工的各项工序，方便施工单位协调好各专业的施工顺序、提前组织专业班组进场施工、准备设备、场地和周转材料等；同时，四维施工仿真模型也具有很强的直观性，即使是非工程技术出生的业主方领导也能快速准确地把握工程的进度。
实施例一
结合本发明技术方案的上述发明思路，一种基于BIM模型的施工进度预测的方法，如图1所示，包括：
步骤S100：获取施工信息以构建三层次模型，三层次模型包括整体项目的宏观模型、附属建筑的中观模型和设备线路的微观模型。
根据变电站项目的内容来获取所有与项目有关的施工信息，并将这些信息导入BIM系统中建立项目模型。将这些信息按其信息内容的细化程度分成第一至第三模型数据。第一模型数据包括了变电站项目3D模型、整体施工进度及工程信息，本次建模中采用不同材质颜色表示各个片区及墙体、道路、设备等。第二模型数据包括了简化的3D模型以及相应的施工进度和施工信息，其中简化的3D模型根据实际设计施工需要可以不包括室内设备和管道等细部构件。第三模型数据包括了自定义的电气设备族与详细的关联施工进度及施工信息在内的所有构件，第三模型数据可用于变电站的精细化管理。
如图2所示，步骤S100还包括步骤S101和步骤S102。
步骤S101：根据第一至第三模型数据分别建立宏观模型、中观模型以及微观模型。
步骤S102：保存宏观模型、中观模型以及微观模型。
采用逐步建模的方法根据第一模型数据建立整体项目的宏观模型，根据第二模型数据建立附属建筑的中观模型，根据第三模型数据建立设备线路的微观模型。上述宏观模型、中观模型以及微观模型构成三层次模型。基于这三个层次所建立的施工模型实际上是构成整个变电站施工项目完整BIM模型的子模型，模型之间相互关联，信息互通。其中各个层次不同维度的模型施工信息包含相关的进度、工程量、安全质量指标、成本等。在建模期间容易碰到不同层次的模型存在信息冲突、重复创建，为规避此类问题，本发明技术方案采用逐步建模的方法，从宏观到中观，再到微观分步建模。在实际建模中，不同层次模型之间可以通过点选操作实现切换，大大增加了便利性。
建立三层次模型后进行步骤S200：编制施工进度计划，将施工进度与三层次模型链接以产生四维进度模拟。
如图3所示，步骤S200还包括步骤S201、步骤S202以及步骤S203。
步骤S201：编制施工进度计划时先获取进度任务安排以创建工程任务。
步骤S202：对应进度任务安排与三层次模型中的构建对象。
步骤S203：根据三层次模型中的各个工程任务制定用于指导工程的施工进度的甘特图。
四维进度模拟是通过将进度计划文件与三层次模型链接来实现。其关键在于进度任务和进度安排必须划分足够详细。例如前期的平整场地、设备进场、材料进场和搭设脚手架等活动需要详细划分。同时，编制合理的次序和进度计划，需要充分考虑空间、时间等各方面的因素。本发明技术方案使用Project项目管理软件，创建工程的任务，并设定好各工作任务之间的关系，制定甘特图。进度任务安排和三层次模型的构件对象相对应，运用BIM工具将细分的活动在四维进度模拟中展示出来，实现任务、甘特图和三层次模型完全对接，整个进度计划就是四维进度模拟需要展示的全部内容。为了达到更好的效果，可以为构件的出现添加动画，设置任务类型以及播放时间等。至此，四维进度模拟就创建完成，过程包括：(1)创建完成的四维进度模拟，以天、周、月为时间单位，而且可以按照不同的时间间隔对施工的进度进行正序的模拟或者是逆序的模拟，形象地反映整个施工的进度。(2)播放的同时右上角显示出日期和当天完成的和未完成的工程量，方便随时查看。(3)系统会在更改施工时间和当前状态后对进度数据库进行实时更新，并调整Project进度计划。(4)三维模型上的不同颜色代表不同工序。
以BIM技术为工具，以本建筑为工程背景，利用Navisworks软件将由Revit软件建立的建筑、结构及机电设备的BIM模型和施工进度计划Project文件动态演示整体和局部的施工过程以及施工场地布置情况，运用Navisworks软件建立相应的四维进度模拟模型。与传统施工进度管理方法相比基于BIM的四维进度模拟具有以下特点：(1)四维进度模拟能够直观地展示整个施工过程，从而为项目管理者提供三维可视化的平台，使施工过程可视管理化成为可能。(2)实现了3D参数化模型与Project文件中数据的完全对接，从而保证了施工现场管理与施工进度在时间和空间上协调一致，有效地帮助项目管理者合理安排施工进度和施工场地布置，并且根据进度要求优化分配人、材、机等各种资源。(3)四维进度模拟不但可以模拟整个项目的施工过程，还可以对复杂技术方案的施工过程和进度进行模拟，实现施工方案可视化交底，避免了由于语言文字和二维图纸交底引起的理解分歧和信息错漏等问题。(4)通过这项技术的使用，提高了建筑信息的交流层次并且使参与各方沟通方便，降低了建设项目由于信息过载或信息流失所产生的影响，提升了建筑施工管理者的工作效率和管理能力，为大型建设项目的管理开创新途径和新方法提供了有力的支持。
步骤S300：根据四维进度模拟建立施工任务分解结构以制定不同层次的施工计划，根据项目内容向所述施工计划内逐步添加施工任务和进度计划，形成四维施工仿真模型。
如图4所示，步骤S300包括步骤S301：根据项目内容向施工计划内逐步添加施工任务和进度计划，形成本项目的四维施工仿真模型。其中施工任务和进度计划通过对施工场地布置、机械设备布置、施工方案布置以及其他附属工程进行模拟分析得出。
四维进度模拟完成后，变电站工程根据4D-BIM系统建立施工任务分解结构，制定不同层次的施工计划，其中，中观和微观模型均创建自定义族来表示各种电气设备、线路、管道等对象。并通过自动关联的方式将使用Revit软件创建的BIM模型导入采用Navisworks所创建的4D-BIM系统中，其中施工任务分解结构与模型各部分间将自动建立一一对应的关联关系，形成四维施工仿真模型框架。
之后步骤S400：根据四维施工仿真模型指导工程的施工进度，将施工过程的每一个工作以可视化形象的建筑构件虚拟建造过程来显示，附加时间维度，通过实时数理统计分析，模拟出施工过程中的问题。
如图5所示，步骤S400的虚拟建造过程包括步骤S401、步骤S402以及步骤S403。
步骤S401：用计算机软件建立3D模型再通过可视化的设备对项目内容进行虚拟描述。
步骤S402：附加时间维度。
步骤S403：通过施工任务分解结构关联施工进度计划。
传统的施工方案是以技术人员和专家的经验为主，无法定量地加以描述，并且不能对施工方案进行直观的比较、验算和优化，无法预测施工中可能出现的突发情况。BIM施工模型的创建将施工方案的全过程映射成虚拟环境，通过对此虚拟环境的操作来实现对施工全过程的观察、跟踪、控制和引导，最终达到验证、优化、调整、优选施工方案的目的。在施工阶段，基于BIM的虚拟建造对施工方案的模拟，可以在虚拟的环境下发现施工过程中可能存在的风险，并针对风险对模型和计划进行调整、修改用来指导实际的施工，从而保证项目施工的顺利进行。
通过逐步建立基于BIM的三层次模型，在实际建模中，不同层次模型之间可以通过点选操作实现切换，大大增加了便利性，解决了建模期间容易碰到不同层次的模型存在信息冲突、重复创建的问题；同时，将整体分层细化成多个独立的小项目，对各个子项目进行相依的施工要求和分层模型的建设，降低了整体的复杂程度，应对预测管理中的随即性问题，将随机风险合理分配至子项目中，增加对施工进度预测工作的可靠性保证，保证施工进度按计划进行。同时，通过建立四维施工仿真模型以指导工程的施工进度，将施工过程的每一个工作以可视化形象的建筑构件虚拟建造过程来显示，附加时间维度，通过实时数理统计分析，模拟出施工过程中的问题，可以直观地反映施工的各项工序，方便施工单位协调好各专业的施工顺序、提前组织专业班组进场施工、准备设备、场地和周转材料等；同时，四维施工仿真模型也具有很强的直观性，即使是非工程技术出生的业主方领导也能快速准确地把握工程的进度。
实施例二
结合本发明技术方案的上述发明思路，一种基于BIM模型的施工进度预测的系统，如图6所示，包括：
获取单元100，用于获取施工信息。
构建单元200，用于根据施工信息以构建并保存三层次模型，三层次模型包括整体项目的宏观模型、附属建筑的中观模型和设备线路的微观模型。
编制单元300，用于编制施工进度计划。如图7所示，编制单元300包括创建子单元301、对应子单元302以及制定子单元303。
创建子单元301用于获取进度任务安排并创建工程任务。
对应子单元302用于对应进度任务安排与三层次模型中的构建对象。
制定子单元303用于根据三层次模型中的各个工程任务制定用于指导工程的施工进度的甘特图。
链接单元400，用于将施工进度与三层次模型链接以产生四维进度模拟。
制定单元500，用于根据四维进度模拟建立施工任务分解结构以制定不同层次的施工计划。
添加单元600，用于根据项目内容向施工计划内逐步添加施工任务和进度计划以形成四维施工仿真模型。如图8所示，添加单元600还包括模拟子单元601。
模拟子单元601用于根据项目内容通过对施工场地布置、机械设备布置、施工方案布置以及其他附属工程进行模拟分析得出施工任务和进度计划。
预测单元700，用于根据四维施工仿真模型指导工程的施工进度，将施工过程的每一个工作以可视化形象的建筑构件虚拟建造过程来显示，附加时间维度，通过实时数理统计分析，模拟出施工过程中的问题。如图9所示，预测单元700还包括虚拟子单元701、附加子单元702以及关联子单元703。
虚拟子单元701用于借助计算机软件建立3D模型再通过可视化的设备对项目内容进行虚拟描述。
附加子单元702用于向项目内容中附加时间维度。
关联子单元703用于通过施工任务分解结构将项目内容与施工进度计划进行关联。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于BIM模型的施工进度预测的方法，其特征在于，包括：
获取施工信息以构建三层次模型，所述三层次模型包括整体项目的宏观模型、附属建筑的中观模型和设备线路的微观模型；
编制施工进度计划，将施工进度与所述三层次模型链接以产生四维进度模拟；
根据四维进度模拟建立施工任务分解结构以制定不同层次的施工计划，根据项目内容向所述施工计划内逐步添加施工任务和进度计划，形成四维施工仿真模型；
根据四维施工仿真模型指导工程的施工进度，将施工过程的每一个工作以可视化形象的建筑构件虚拟建造过程来显示，附加时间维度，通过实时数理统计分析，模拟出施工过程中的问题。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述施工信息包括第一至第三模型数据，所述三层次模型采用逐步建模的方法建立，所述建立方法包括：
根据所述第一至第三模型数据分别建立宏观模型、中观模型以及微观模型；
保存所述宏观模型、所述中观模型以及所述微观模型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一模型数据包括：变电站项目3D模型、整体施工进度及工程信息；
所述第二模型数据包括：简化的3D模型以及相应的施工进度和施工信息；
所述第三模型数据包括：自定义的电气设备族与详细的关联施工进度及施工信息在内的所有构件。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述编制施工进度计划包括：
获取进度任务安排以创建工程任务，对应进度任务安排与所述三层次模型中的构建对象，根据所述三层次模型中的各个工程任务制定用于指导工程的施工进度的甘特图。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述四维施工仿真模型形成方法包括：
根据所述项目内容制定所述施工任务和进度计划，施工任务和进度计划通过对施工场地布置、机械设备布置、施工方案布置以及其他附属工程进行模拟分析得出。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟建造过程包括：
用计算机软件建立3D模型再通过可视化的设备对项目内容进行虚拟描述，附加时间维度，通过施工任务分解结构关联施工进度计划。
7.一种基于BIM模型的施工进度预测的系统，其特征在于，包括：
获取单元（100），用于获取施工信息；
构建单元（200），用于根据所述施工信息以构建并保存三层次模型，所述三层次模型包括整体项目的宏观模型、附属建筑的中观模型和设备线路的微观模型；
编制单元（300），用于编制施工进度计划；
链接单元（400），用于将施工进度与所述三层次模型链接以产生四维进度模拟；
制定单元（500），用于根据四维进度模拟建立施工任务分解结构以制定不同层次的施工计划；
添加单元（600），用于根据项目内容向所述施工计划内逐步添加施工任务和进度计划以形成四维施工仿真模型；
预测单元（700），用于根据四维施工仿真模型指导工程的施工进度，将施工过程的每一个工作以可视化形象的建筑构件虚拟建造过程来显示，附加时间维度，通过实时数理统计分析，模拟出施工过程中的问题。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述编制单元（300）包括：
创建子单元（301），用于获取进度任务安排并创建工程任务；
对应子单元（302），用于对应进度任务安排与所述三层次模型中的构建对象；
制定子单元（303），用于根据所述三层次模型中的各个工程任务制定用于指导工程的施工进度的甘特图。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述添加单元（600）还包括：
模拟子单元（601），用于根据所述项目内容通过对施工场地布置、机械设备布置、施工方案布置以及其他附属工程进行模拟分析得出所述施工任务和进度计划。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述预测单元（700）还包括：
虚拟子单元（701），用于借助计算机软件建立3D模型再通过可视化的设备对项目内容进行虚拟描述；
附加子单元（702），用于向所述项目内容中附加时间维度；
关联子单元（703），用于通过施工任务分解结构将所述项目内容与施工进度计划进行关联。
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