【摘　要】结合项目实际，文章以BIM（Building information modeling）技术为承载，以项目数据为驱动，对高速公路机电工程进度管理进行统筹规划并设计一套管理系统，从而实现机电工程计划、组织、施工、协调的高效运转，进一步推进项目进度的动态管控，全面保障项目顺利交付。

【关键词】BIM；高速公路；机电工程；进度管理；可视化

引言

高速公路作为我国重要的交通运输纽带，承载了巨大的运输流量，对我国经济的发展及人民生活水平的改善起到了极其关键的作用。随着我国高速公路建设规模的飞速扩张及信息技术的发展日新月异，作为高速公路建设重要组成部分的机电工程同时也得到了蓬勃发展，5G、物联网、大数据、云计算、BIM模型等新基建前沿技术在机电工程建设中得到了广泛应用。实时数据获取、交通基础设施BIM建模、数据分析决策都为工程整体交付提供了有力支撑，有效地提高了高速公路机电工程项目管理水平和效率，提升高速公路信息产业的价值链，实现对项目进度的数字化、智能化、智慧化管控，进而带动经济社会高质量发展。

1 高速公路机电工程进度管理现状

高速公路机电工程建设实施过程中涉及的系统工程工艺类型纷繁复杂，随着项目规模的不断扩大，项目涉及的数据量呈指数增长，影响施工进度的不确定因素也随之增加。本文以广西某段高速公路机电工程项目为例，该路段机电工程施工范围主要包含收费、监控、通信三大系统，供给配电与照明系统及隧道机电工程进行工作。该路段施工工作量大，而进度管理方式仍停留在传统模式，即于各施工阶段依靠工作经验倒排编制进度计划、进度横道图、物料分配计划等。该方式信息交换效率低，严重影响了信息交流的时效性，已无法适应当前复杂的施工环境，急需运用新的技术及更直观更智能的新方法来解决传统管理方式无法解决的问题。因此，如何以高速公路机电工程管理建设需求为导向，结合BIM技术可视化、可模拟、可协同、可分析等优点，设计并研究出一套满足现有高速公路机电工程设计、施工及协同管理的进度管理系统是当前需要解决的关键问题。

2 基于BIM的高速公路机电工程进度管理系统

2.1 系统架构

基于BIM的高速公路机电工程进度管理系统主要由“五横两纵N应用”组成，其中“五横”是指五级分层架构：模型层、硬件基础层、数据资源层、应用服务层及展示层。“两纵”为两种配套体系：信息安全保障体系和数据资源综合管理体系。“N应用”主要包括工程量清单、计划管理、进度汇报、进度分析、模型管理等。系统整体架构如图1所示。

图1 系统架构

本系统采用“平台+应用”的业务架构，运用组件化的建设部署模式，将系统的基础功能进行模块化封装，实现数据与应用的分离，保证各业务系统应用的可定制化需求和资源共享服务需求，同时满足业务应用的变化和后期系统不断扩展的需要，确定统一建设标准做到平台统一。

2.2 数据架构

工程进度管理的核心是数据，本系统致力于构建一套数据交换共享体系，制定统一的数据标准与规范体系，通过合理规划，将多渠道数据与信息采集汇总并在底层进行清洗、融合、分析及处理，实现数据的统一管理和集成共享，同时加强数据的分析利用，实现对数据的无条件归集、有条件使用，有利于消除各系统间的信息孤岛效应，规避施工中存在的安全风险及决策瓶颈，促进参建各方的协同管理。数据架构如图2所示。

图2 数据架构

2.3 BIM数据管理

BIM可通过数字化手段将建筑的相关信息以模型的方式呈现，而BIM数据管理的本质是依照建筑的直观形态形成各种资源库，如BIM模型库、BIM构件库、BIM编码库、BIM标准文档库等。在BIM项目设计阶段，需定义模型的数据标准、交换、应用及共享要求，并逐一将所有构件、部件、组件、模型等进行分类和编码，以便在模型搭建过程中快速、准确地查找出所需的信息（几何信息、性能参数、构件属性等）。在项目施工阶段，构件编码与工程量清单编码相结合，对施工过程中产生的数据（进度信息、施工方法、构件成本、采购情况等）与变更记录进行存储，这些数据将贯穿于项目的整个生命周期，并对项目的运营管理及后期的维护提供数据支撑，使管理者能合理地制定运营管理方法、养护及维护计划，有效降低运营过程中突发事件的发生率。

2.4 系统组成

在工程项目施工管理中，工程进度管理作为项目管理的重要组成部分，施工单位依据项目建设总体目标，科学、合理地规划、控制各施工环节的进度，主要目的是确保工程项目的顺利完成。本系统主要包含工程量清单、计划管理、进度汇报、进度分析、模型管理、进度模拟等功能模块。

2.4.1 工程量清单

工程量清单是机电工程建设各分部分项的工程明细清单，它反映了工程的全部内容以及为完成这些工程内容而进行的工作。系统具备组态化的伸缩式树型导航结构，可直观展示清单的逻辑关系，并可通过点击跳转至任一分项或清单细项。

2.4.2 计划管理

在项目实施前期，通过对工程量清单中的各分部分项工程或者清单子目进行计划制定，结合项目资金计划，有效地保证资源和资金的合理分配，控制项目资源的消耗，使项目能在合同约定的时间内优质完成。

大部分应用型本科院校已根据自身的专业特色，建立了相对成熟的校企合作机制。而电子商务实践的教学改革，正好可以利用这一优势，搭建适合电子商务课程的实践平台，以企业的实践工作和社会发展趋势为导向，为学生提供更接地气的学习环境。应用型本科院校还可以聘请创新创业培训团队的企业讲师做学生的“场外指导”，将工作实践第一线的内容搬到教学实践中，帮助学生制订工作计划，拟订工作任务，以小组为单位展开竞赛，能够极大地提高教学效果。

2.4.3 进度汇报

为方便管理层及时了解项目各项进度状态，系统支持设定汇报时间，将预先设定好的进度汇报流程下发给指定的项目部及相应角色的人员。各项目根据实际情况对每周/每月的进度进行汇报，在项目经理审核后，系统自动完成汇总上报及分析。

2.4.4 进度分析

系统对实时数据、历史数据、变更数据等分类归组，支持对单一项目、单一分部分项或多项目、多分部分项的月度、季度、年度进展进行数据分类、统计，通过动态化的“计划/实际进度对比”，将计划开始/完工时间、实际开始/完工时间等关键时间参数与施工进度计划所使用的资源、设备、人力关联起来，并自动输出报表供管理员进行进度分析、诊断、制定变更计划[1]。

2.4.5 模型管理

结合设计图纸、施工图纸及工程量清单，根据技术指标进行模型构建并逐一对模型各组件进行编码，生成清单式的树形结构，方便使用者快速寻找、定位、查看所需模型，并直观地获取模型相关数据（数量、价格、性能参数、进度情况等）。模型查看示意图如图3所示。

图3 模型查看示意图

以项目任务为主线、时间进度为基准，将BIM模型与进度规划相关联，提供项目施工过程中各时间节点的进度情况，以可视化的方式模拟实现项目施工动态、资源分配动态、预测工期、变更情况、进度干扰等内容，并在项目完工后提供施工过程与规划出现偏差的分析报告，分析已完工项目的实际用工时间及不同施工阶段人材物料的分配情况，以便及时进行纠偏，确保整个项目的进度时刻保持可控，从而实现大型复杂项目的可视、可控、可管及优化。

3 BIM技术在高速公路机电工程进度管理中的应用

BIM模型以三维数字技术为基础，具有可视化、可模拟、数据整合、可协同等特点，它助力推进了建筑产业信息化进程，为大型工程建设项目各参建方协同处理工程中存在的技术及管理问题提供了高效而便捷的手段，有助于指导项目成员进行核对图纸、规划工期等工作，杜绝隐患、减少返工、节约成本，在建筑行业领域乃至整个工程建设领域都得到了广泛的应用。

BIM模型将项目图纸和施工信息进行数字化整合[2]，通过可视化的方式对空间进行分析，在施工初期就检查出项目规划的不合理性，对关键工序的施工方案进行动态调整，通过BIM在工程全生命周期内实现连贯的信息传递、追溯及共享，为工程实施与协同决策提供有效的数据支撑，有助于提高施工计划的精确度、优化项目工期、降低成本和控制费用支出。

3.1 可视化有效避免沟通不当和信息缺失

高速公路机电工程施工与建筑施工相比，涉及更复杂的地理环境与施工工艺，因此，对高速公路机电工程设计及施工提出了更高的要求。传统的工程设计主要依靠二维图纸，平面图纸无法直观展示各系统组件的详细数据信息。同时，各个系统、各个阶段的设计和施工相对独立，缺乏有效的沟通与协同作业，设计不符合实际、清单与设计图出现偏差及施工计划编制不合理等问题在实际施工过程中才被发现，对施工进度带来了极大的影响。

BIM的多维可视化功能可以形象、直观地表达信息数据与模型之间的关系，让施工管理人员可以从时间和空间的角度领会设计人员想表述的复杂信息及设计意图，避免二维图纸作为信息传递载体造成不必要的信息缺失，有效避免各建设参与方因沟通不当而对项目施工进度造成的影响。不同变更方式对工程进度的影响如表1所示。

表1 不同变更方式对工程进度的影响

3.2 “先模拟后建设”实现施工优化

在项目实施过程中，编制施工进度计划是一个十分重要的环节，是管理者对所管项目精准把控的关键。项目管理者通常是结合工程量清单对各分部分项工程或者明细清单的进度进行规划，通过合理的计划制定，可有效地指导生产，定期跟踪项目进展，保证资源和资金的合理分配，控制项目资源的消耗，使项目能在合同约定的时间内完成交付。然而，传统的工程施工进度管理因缺乏相关模拟技术的支持，施工进度时常受到各种因素的影响，如资源的安排、进度的规划、图纸及方案的变更等主观因素，同时还受到天气情况、设备及物资到货时间等客观因素的影响，实际进度情况与计划进度往往会出现偏差。

在基于BIM的工程进度管理模式下，施工方可在施工前期，以建设方的进度要求为指导，对设计单位提供的设计清单进行BIM施工模拟，并结合施工现场情况、施工材料堆放情况和设备到货情况对现场工作环境进行分析规划，合理规划行车路线，避免施工现场的拥堵，并定期完成数据更新。同时，在系统模拟中施工方可对施工常见变更点进行验证，及时发现问题，提出针对性的整改意见，调整实施优先级，将事后管理变成事前管控，做到设计及施工规划提前优化，有效降低项目风险。

3.3 为各参建方提供有效的信息共享

传统的项目进度问题处理方式主要以施工周报或月报为基础，对当前关键问题节点进行经验性评估并做相应处理，该管理方式时常会错漏一些小问题导致后期施工受到影响，而随着施工周期的不断推进，进度滞后问题不断累积，这些小问题如果未能及时纠正以及控制偏差，将会不断地被放大，给施工管理造成隐患，甚至会影响施工的安全及最终的工程交工质量。

通过BIM技术进行工程项目进度管理时，各工程参建方都可以通过可视化的方式直观高效地对施工组织方案进行探讨与调整，系统将参建各方的进度信息进行实时统计与共享[3]，能直观地展现项目各方关注的焦点问题并使各方迅速达成共识，有效避免信息传递过程中的误差，为工程项目施工过程中进度问题的协同解决提供了高效渠道。

3.4 有效实现各类管理方式的有机结合

项目管理涵盖方方面面，在进度管理的基础上，还需结合其他管理，如项目投资、工程质量、项目成本等。基于BIM模型的进度管理系统，汇总了工程参建各方的工程管理信息，为项目的施工进度管理提供了重要的数据支撑。借助BIM建模可视化的功能，能够协助项目经理高效、精确地分析出施工全过程中各工序施工时所需的人工、材料和机械设备的工程量，有利于在进行项目任务划分和工作部署时，对各道工序的工作时间进行合理的规划安排，并确保资源分配与进度计划间的协调性。

3.5 BIM机电工程进度管理应用成果分析

本路段机电项目部探索性地将BIM技术引入高速公路机电工程领域，结合机电工程设计图纸与BIM技术完成模型创建，并参照施工组织设计方案对工程实施进行可视化分析、进度分析、施工模拟、施工变更方式分析，实现参建各方的协同作业。通过BIM模型可视化模拟，本项目提前规避了70余处图纸缺陷，如组件重复、预埋预留空间不足、线缆短缺或土方过量等，为项目实施节省约500万元项目支出。通过“先模拟后建设”的施工模拟方式，加快了参建各方对施工方案的讨论与变更验证，减少了项目施工进度偏差，同时为各系统施工合理地安排了人力、物力等资源，综合施工效率提升35%以上。综上所述，BIM技术的应用为高速公路机电工程的实施合理优化了施工方案，降低了施工成本[4]，有效地保证资源和资金的合理分配，降低了项目的风险，确保整个项目的进度时刻保持可控，从而实现大型复杂项目的可视、可控、可管及优化。

4 结束语

当前正处于数字产业化和产业数字化变革的新时代，各行各业都在积极探索数字化转型之路，推动各产业各环节发生深刻变革。随着行业供给侧技术的发展与需求的快速增长，BIM模型将能有效推动基建行业的数字化建设，改变工程项目传统的生产管理和施工模式，有效解决项目实施过程中因信息传递效率低、信息不对称导致的进度受阻、资源浪费、成本增加等问题，实现建设项目全生命周期信息的有效整合，同时也是未来施工项目强有力的管理工具，有助于提高项目全周期精细化管理水平，从而提升项目效益，实现降本增效。

【参考文献】

[1] 加崇曦. BIM技术在项目进度控制中的应用[C]. 中国图学学会建筑信息模型(BIM)专业委员会. 第七届全国BIM学术会议论文集，2021.

[2] 彭慧纯，沈嵘枫. BIM技术在我国工程项目进度管理中的进展[J]. 安徽建筑，2021(9): 160-162.

[3] 周宏音，刘晓月，叶静，等. 基于BIM技术的建设项目过程信息集成管理模式构建研究[J]. 项目管理技术，2021(12): 81-86.

[4] 洪骏飞. BIM技术在大型桥梁工程项目管理中的应用研究[D]. 广州: 广东工业大学，2016.

Research on Progress Management System of Expressway Electromechanical Engineering Based on BIM

Abstract: In combination with the actual situation of the project, the article takes BIM (Building information modeling) technology as the carrier and project data as the driver to carry out overall planning and design a set of management system for the progress management of expressway electromechanical engineering, so as to achieve the efficient operation of electromechanical engineering planning, organization, construction and coordination, further promote the dynamic control of project progress, and comprehensively ensure the smooth delivery of the project.

Key words: BIM; expressway; electromechanical engineering; progress management; visualization

【中图分类号】TP315; U415

【文献标识码】A　

【文章编号】1008-1151(2023)01-0001-04

【收稿日期】2022-11-12

【基金项目】2021年度交通运输行业重点科技项目清单——创新研发项目（2021-ZD2-052）。

【作者简介】苏文琦（1990－），女（壮族），广西桂林人，广西交科集团有限公司机电专业工程师，硕士，从事高速公路机电工程施工管理工作。