BIM技术在工程项目进度管理中的应用研究.pdf

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淘豆网网友ds6573近日为您收集整理了关于BIM技术在工程项目进度管理中的应用研究的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：重庆大学硕士学位论文BIM技术在工程项目进度管理中的应用研究姓名:牛博生申请学位级别:硕士专业:建筑与土木工程指导教师:赵彬20120526中文摘要摘要项目进度管理是项目管理中的一项关键内容,直接关系到项目的经济效益和社会效益,具有举足轻重的地位。网络计划等管理技术和Proiect、P6等项目管理软件的应用提升项目进度管理水平,然而项目进度管理中的大量问题依靠传统的技术和工具无法解决。随着BIM技术出现并不断发展成熟,应用BIM技术可以大大提高项目管理水平。因此将BIM技术引入到项目进度管理中,有助于提高进度管理效率。目前,BIM技术正逐渐应用于建设工程项目各阶段,但仍处于初级探索中,尤其是在施工阶段的研究及应用尚不成熟。国内基于BIM技术的进度管理方面的研究较少,而且研究范围较窄;仅有少数项目进度管理中应用BIM技术,且局限性较大,不能充分发挥其应有价值。因此,有必要从新的视角探究BIM技术在进度管理中的系统应用。论文通过参考大量文献资料,结合调查分析和案例分析展开工作。在分析现有进度管理的理论和方法的基础上,引入BIM技术来解决进度管理现存问题,并拓宽进度管理的新思路。文章通过对BIM技术和相关软件的深入分析,首先对进度管理BIM实现的核心技术尤其是四维建筑信息模型的建立进行研究:其次,构建BIM技术在进度管理中的应用框架体系和流程,并在分析传统软件工具应用基础上,努力探究引入BIM技术后的进度管理过程;第三,在前文分析基础上,总结BIM技术引入前后进度管理的差异,及进度管理中现存问题的解决情况。最后,对当前进度管理中BIM技术引入应用的障碍进行归纳,并提出相关发展建议。本文为BIM技术在工程项目进度管理中的应用,提供了思路、体系和过程,分析了差异性,总结了应用障碍,提出了发展建议,具有一定的理论价值和现实意义,能够为具体应用实践和后续研究提供参考。关键词:项目进度管理,BIM技术,四维建筑信息模型重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTThe project schedule management is one key content of project management,which directly relate to the project social benefits and economic benefits.The use work planning technology and the project management software,increases theproject schedule management efficiency.However,relying on traditional techniquesand tools,a lot of problems in the project schedule management can not be resolved.With BIM technology developing more and more maturely,BIM technology can beused in each stage of the construction project life cycle,ensure the creating,transferringand sharing of project information,change mode of production and way anizing,and greatly improve the level of project management.Thus BIM technology should beimmediately introduced into the project schedule management.Now BIM technology isgradually used into each phase of construction project,but it is still in primary stage.The study and application of BIM in the construction phase is even not mature.Theresearch about project schedule management based on BIM technology is very few andthe research area is limited.BIM technology is limitedly used in few projects,whichcan’t play to the full benefits.Therefore,it is necessary toexplore the systematicapplication of BIM in project schedule management from a new angle.This paper is done through extensive literature research,investigation research andcase studies.After analyzing former theories and methods,BIM technology has beenintroduced to solve the existing problems,and bring the new idea about schedulemanagement.Firstly,this paper analyzes BIM technology and related software,anddiscusses the core technology by which schedule management on BIM Can bereached.The establishment of four-dimensional building information model is especiallyresearched.Secondly,the application framework and flow of project schedulemanagement based on BIM are established,and working process is deeply described.Finally,through a lot more case analysis,this paper summarizes the function advantageof BIM technology in schedule management,finds application problems,and putsforward the pointed development suggestions.This article provides the idea,system,work flow and process,analyzes the function advantages,summarizes the existingproblems,and puts forward suggestions for the project schedule management based on重庆大学硕士学位论文BIM technology,which has certain theory value and practical significance,and Can bethe reference to specific application and subsequent studies.Key words:Project schedule management,BIM technology,4D building information modelingIV1绪论l 绪论1.1研究背景分析建筑业是中国国民经济的支柱产业,每年完成的工程量居世界之首,然而相比其他行业,建筑业效率相当低下。据美国斯坦福大学的设施集成化工程研究中心2004年的一项研究表明,建筑业生产效率在四十年里实际上下降了大约10%,而其他非农业行业的生产效率同期增长了80%【l】,建筑业的生产效率不是在增长而是在下降。建筑业的低效率和浪费现象迫使人们去思考如何对建设工程的生产方式和组织方式进行变革。随着计算机技术和信息技术的快速发展,信息技术革命已经深刻影响到社会各个行业。在制造业、金融业、电子业等行业,信息技术的应用,大大提高了其生产效率和竞争力。我们同样需要应用信息技术来提升项目管理水平和建筑业生产效率。建筑业项目管理效率低下的主要原因之一是信息传递不流畅造成信息丢失。伴随工程建设规模日趋增大,附加在项目上的信息量越来越大,必须在整个建设工程生命周期中实现对项目的全面信息管理,才能提高工程建设的效率和效益。这就推动了建设工程全生命周期管理理念(Building Lifecycle Management,BLM)的出现。制造业和建筑业具有很多相同的地方,部分学者也考虑将制造业的先进理念和技术引入建筑业中,伴随着计算机技术和信息技术的不断成熟,建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)技术出现并将给整个行业带来深刻变革。建筑业信息化可分为技术信息化和管理信息化两大部分,BLM正是技术信息化的核心理念。BIM技术通过其承载的工程信息把其他技术信息化方法如CAD/CAE等集成起来,从而成为建筑业信息化的核心技术。BLM理念下的BIM技术是建筑业信息化的发展方向,其应用可以极大的提高建筑业生产效率。近几年,BIM技术的发展日趋成熟,其应用给建设项目全生命周期的各阶段及各参与方带来极大的价值和效益。项目进度管理是项目管理中的一项关键内容,直接关系到项目的社会经济效益,具有举足轻重的地位。20世纪初以来,项目进度管理的理论和方法得到长足发展,甘特图、工作分解结构、网络计划等技术得到广泛应用。20世纪80年代,P6、Project等项目管理软件的研发和应用,使得项目管理通过计算机得以实现12J。网络计划等管理技术和Project、P6等项目管理软件的应用提升项目进度管理水平,然而项目进度管理中的大量问题依靠传统的技术和工具无法解决,工期拖延现象时有发生。目前,BIM技术正逐渐应用于建设工程项目各阶段,但其应用仍处于初级探索阶段,尤其是在施工阶段的研究及应用尚不成熟。住房和城乡建设部重庆大学硕士学位论文《201 1-2015年建筑业信息化发展纲要》中提出推进BIM技术在施工阶段的应用,加快推广4D项目管理技术在工程项目管理中的应用【引。另外,《中国工程建设BIM应用研究报告2011》对BIM在施工阶段的应用现状进行调查,受访企业中,大部分都没有应用过BIM进行虚拟建造,只有1/4曾经在所参与的项目中采用BIM来进行虚拟建造,应用率并不高。BIM在进度控制方面的调查显示:近7成受访者认为BIM有利于增强进度控制能力,降低工期延误风险,但是半数调查者并未能给出具体提高的比例。20%的受访者认为BIM能够在施工计划安排上节约5%~10%的时间[41。可见BIM技术应用能够为工程项目进度管理带来很大的便利,且当前应用不成熟。因此,需要研究和推广BIM相关技术在施工阶段进度管理中的应用。1.2研究现状与问题提出1.2.1国外研究现状探究如何将三维建筑模型与时间维度集成实现4D模拟的技术是国外BIM技术在进度管理中应用研究的重要方面。美国斯坦福大学整合设施工程中心CIFE(Center for Integrated Facility Engineering)于1 996年首先提出4D理论。经过研究,CIFE实现了计算机三维模型与施工进度的关联,可对施工顺序进行可视化表现15J。通过4D工具的升级,使用者可以任意选取模型元件,与具体活动进行关联,并定义逻辑关系,操作更加便利,实现人机交互。随后,CIFE开发出能够将施工冲突最小化的4D Production Model系统,由冲突检测器、4D仿真器和结果修改器三个模块组成,分别完成施工冲突识别,施工过程仿真,以及生产率修改与施工时间定义16J。2003年CIFE开发了新的4D产品模型PM4D系统(Product Model andFourth Dimension),该系统实现产品模型的三维可视化及4D施工模拟,并能够快速生成施工进度、成本预算、环境报告以及项目全过程成本分析。目前,CIFE正构建全数字交互工作室(Interactive Room),将4D概念应用到整个A/E/C领域中,以期实现项目各参与方间的实时协同工作【|71。4D理论提出后,Bechtel公司对施工进度模拟做了大量研究,扩展了旗下3DMTM的功能,实现了系统工程计划制定、施工进度仿真等功能。Bechtel开发出一款图形仿真工具4D--Planner软件,用户可导入进度文件与三维模型,实现模型与进度关联,自动生成仿真文件,可协助项目管理人员高效地计划与管理工程。另外,英国Straehclyde大学在4D研究领域也具有一定的代表性,于1997年提出PROVISYS模型,能够更逼真的动态模拟施工现场状况和进度情况,但施工计划管理方面的功能欠缺【81。以上研究多是基于CAD平台进行4D技术研发,然而基于CAD环境下的4D建模,其3D功能较差,不是真正意义上的三维信息模型,且建模耗费大量的时间和精力。相比之下,基于IFC标准的面向对象的参数化设计理论的BIM模型可以1绪论应用于项目的全寿命周期。设计师完成设计时自然完成3D模型的建立,BIM概念软件本身就具备创建和修改3D模型的功能。BIM的核心内容是设计和施工管理,而进度计划和进度控制是施工管理的基础,基于BIM的4D模型更具应用价值。目前,在BIM环境下,4D功能的实现多是通过研发第三方商用软件实现,如Autodesk公司的Navisworks、Vico Sottware公司的Ⅵrtual Construction、Innovaya公司的Visual Simulation等软件,能够导入BIM模型信息,实现模拟功能。虽然现有的软件工具能够帮助项目团队以可视化方式按时间顺序模拟施工过程,但目前还没有能够自动与进度软件进行交互的系统,基于BIM的能够自身实现4D功能的系统尚在研究中。国外关于BIM技术在进度管理中应用的其他代表性研究较少。Eastman在BIM手册中分析了支持项目计划与控制的4D模型创建途径,总结了4D模型应用给项目带来的益处,并提出了BIM支持的项目计划与控制中应注意的问题和建议例。Marx和Konig提出了加快建设模拟过程的方法,并引入SiteSim Editor的4D工具进行分析证明。Tauscher,Mikulakova,Beucke和Konig提出基于IFC标准建筑信息模型的施工进度计划生成方法,有助于项目管理者利用模型信息进行施工计划,从而实现快速4D模拟,减少使用者与系统的后续交互【l…。Tulke,Hanff提出基于BIM计算活动持续时间的模型,应用此模型可进行项目进度计划安排【l¨。Alvarado,Lacouture在分析BIM功能及应用BIM技术进行进度计划编制基础上,构建AEC+FM集成框架,提出应用BIM技术进行集成进度计划安排的方法【1引。1.2.2国内研究现状国内4D方面研究主要集中在清华大学研究组。从1991年开始,清华大学张建平教授致力于建筑施工进度与场地布置三维可视化模拟和动态管理方面的研究。1995年,开发了用于多层建筑施工进度与场地利用的计算机图形计划系统GCPSU(Graphics for Construction Planning and Site.Utilization)。该系统将施工对象定义为一个3D整体描述、施工过程模拟以及结构构件实体的三维复合模型。2004年,4D模型理论及技术研究被列入国家“十五”重点科技攻关项目的专题,其研究成果在国家体育场工程进行示范应用,先后推出应用了4D.GCPSU 2005和4D.GCPSU 2006,使4D施工管理的研究和应用得到了突破性的发展。4D.GCPSU2006作为我国第一个具有自主知识产权的4D施工管理系统,其研究发展了4D模型理论,不仅覆盖了国外同类系统的主要功能,而且扩展了管理功能和应用范围。与国外同类系统相比,该系统在支持基于IFC标准的数据集成与交换、建立4D++扩展模型及其信息集成机制、实现以WBS为核心的4D集成化施工管理和建立基于网络的4D可视化平台等方面具有创新性。该系统的研制成功和实际应用属国内首创,填补了国内空白,达到了国际先进水平。该项研究集中于工程现场施工计重庆大学硕士学位论文划管理,还未能将其拓宽至工程设计阶段乃至生命周期,不能从前期开始就对项目进行决策分析。同时,该4D系统的3D模型仅仅是施工对象的模拟,还不是真正意义上的信息化3D模型【8J。丁杰认为4D模型的核心思想是设计与施工的集成,对4D模型的可视化模拟、交流与协作功能进行了分析,从系统集成的角度提出基于CAD技术和基于BIM技术的4D建模方法,并通过IDEFO方法研究了4D建模实现过程【131。陈谦、齐键首先分析了建筑工程项目的特点,在对4D模型介绍的基础上,阐述了施工过程模拟、分析与管理功能对施工过程产生的影响,并认为4D模型的应用对进度、成本管理都能起到作用,提高项目管理水平和生产效率【14】。丁卫平分析了4D模型建立的条件,建立了3D+进度的4D模型,并提出了模型的改进建议r7】。牟铭以四维建筑信息模型技术为研究对象,对已有的BIM技术和4D模型技术研究成果进行介绍和总结,进而从施工管理和信息集成化的实际需求出发,提出切实可行的4D模型建立方案,在一定程度上实现基于Revit平台的进度管理【8】。国内BIM技术应用于进度管理的其他研究较少。2010年12月,王青薇首先对国内工程项目进度计划与控制中BIM技术的应用现状进行分析,进一步探讨进度计划编制和进度计划控制应用BIM技术的价值,并以某大型机场项目为例,构想基于BIM的进度计划编制【l 51。201 1年9月,赵彬在分析工程项目进度管理现存问题基础上,发现问题的成因,然后对比传统进度管理技术与基于BIM的4D技术的差异,论证了基于BIM的4D施工模拟技术在进度管理中应用的优越性【l引。2011年9月,何清华、韩翔宇尝试构建了基于BIM的进度管理系统的框架,并对该进度管理系统的流程进行梳理【161。1.2.3研究问题提出国内外关于BIM技术在工程项目进度管理中的研究多集中在4D模拟实现方面。4D理论和技术的研究始于上世纪90年代初,多是基于CAD平台进行系统研发。然而基于CAD平台的建模过程复杂,4D功能单一,相关模型不能实现项目全过程的信息承载、共享和传递。目前,通过第三方软件的开发,实现了BIM模型与进度信息的关联,从而创建四维建筑信息模型,应用动态施工过程模拟、实时进度跟踪等功能支持项目计划与进度控制。但应用第三方软件,需要导入BIM模型数据和施工进度数据,不能实现数据间的充分交互,流程复杂,信息易丢失。基于BIM信息平台的四维建筑信息模型创建是BIM技术应用于项目进度计划与控制的基础。此外,目前还没有基于BIM能够自动与进度软件进行交互的系统。国内外关于BIM技术在进度管理中的其它研究较少,而且研究范围较窄,缺乏综合应用BIM技术进行工程项目进度管理的系统研究。在实践应用方面,整个行业对BIM技术在进度管理中的应用认识不够,意识薄弱,没有整体思路。国内4l 绪论在施工阶段,只有少数项目应用BIM技术,且应用存在较大局限性,仅局部应用其可视化等功能,BIM模型应用与进度管理相分离,根本没有实现基于BIM的进度计划与控制,从而不能充分发挥BIM技术的应有价值。针对研究背景,国内外研究及应用现状分析,引出本文要研究的问题:问题1:将BIM引入进度管理需要做好哪些技术准备?国内这些技术实现如何?有必要对基于BIM的进度管理实现所需技术,尤其是对基于BIM信息平台的四维建筑信息模型实现做进一步分析研究。问题2:进度管理中BIM相关技术实现后,如何进行工程项目进度管理?有必要在现有理论与技术方法基础上,分析构建进度管理中BIM技术的应用体系,并尝试分析基于BIM的进度计划与控制过程。问题3: BIM技术引入给现存进度管理带来多大改变?作为一项新技术,在进度管理中的应用会存在哪些问题和障碍?通过问题1和问题2的分析,总结得出BIM技术应用前后工程项目进度管理的差异,并发现BIM技术引入存在的障碍,尝试提出相关建议。针对以上问题,本文以“BIM技术在工程项目进度管理中的应用研究”为题,按照“BIM引入一模型建立一模型应用一应用总结”的整体思路,对BIM技术在工程项目进度管理中的应用进行系统探索和尝试性研究,为促进BIM技术在工程项目进度管理中的应用提供一定的理论依据,并对后续研究具有一定参考价值。1.3研究内容与研究意义1.3.1研究内容论文的研究在总结BIM技术应用价值、应用趋势等基础理论的基础上,分析现有进度管理理论与技术方法,发现传统进度管理中的现存问题与成因,进而引入BIM技术在进度管理中的应用,拓宽进度管理的新思路。文章通过3D建筑信息模型的建立和施工进度数据的创建分析,进一步探究基于BIM的4D功能实现思路;结合BIM和进度管理基础理论,在现有进度管理体系的基础上,构建基于BIM的进度管理体系,形成应用框架,并设计和分析应用流程,然后进一步分析基于BIM的进度计划与控制过程;在前文分析的基础上,总结BIM技术引入后给进度管理带来的改变;结合案例分析,总结归纳进度管理中BIM技术引入应用存在的障碍和问题,给出相关发展建议。论文的研究内容主要为:①建筑信息模型技术分析。通过大量文献研究,对BIM技术的基础理论进行分析总结。探究了BIM技术产生源由;明确了BIM内涵;介绍了BIM技术在建

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