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0 引言

建筑施工进度计划是施工过程的时间轴，用以控制施工的期限、成本和质量。它是施工过程的重要环节，其编制的合理性和有效性直接影响到施工的工期和资源的利用效率。然而，当前建筑施工中常存在仅重视工期而忽视如何高效资源利用的问题，导致材料堆积、租赁设备闲置、工期延误等一系列问题，不仅增加了施工成本，也降低了施工效率。BIM（建筑信息模型）技术的引入，为建筑施工进度的编制和优化提供了新的解决方案。BIM技术能够通过参数化的建模方式，实现建筑、结构、机电等各个专业的信息集成与共享，为项目的决策和实施提供全面的技术支持。在施工阶段，BIM技术可以通过模拟施工过程、预测可能出现的施工问题、提前制定解决方案等方式，优化施工进度计划。对于施工进度计划的优化，应首要考虑施工作业的时间安排的合理性。传统的编制方法往往只注重工期的安排，而忽视了资源的利用效率。BIM技术可以通过对施工过程的全面模拟，精确预测各阶段所需的资源，包括人力、物力、财力等，从而实现资源的高效利用^[1]。

在现有的研究中，许多学者都试图通过数学优化模型来解决施工进度计划的问题。这些研究多以工期和费用最小化为目标函数，通过建立数学模型来寻求最优解。然而，由于实际施工过程中的复杂性和不确定性，这些模型往往难以完全解决实际问题。而BIM技术的引入，为解决这一问题提供了新的可能。它可以实现对施工过程的精细模拟，考虑到各种可能的施工情况和干扰因素，从而制定出更加切实可行的施工进度计划^[2]。

总的来说，BIM技术对于建筑施工进度的编制和优化具有重要的意义。它通过模拟施工过程、优化资源利用和提高项目管理效率等多种方式，为解决当前建筑施工中存在的问题提供了新的解决方案^[3]。然而，尽管BIM技术在某些方面已经显示出了它的优势，但如何更好地将BIM技术应用到实际的建筑施工过程中，仍需要进一步的研究和实践。对此，本文提出一种BIM技术驱动的建筑施工进度编制及优化研究，旨在对施工周期进行精准控制，从而帮助决策人员制定出更为可行的施工计划。

1 BIM技术驱动的建筑施工进度编制及优化研究

1.1 基于BIM技术的建筑施工进度单元识别

进度单元指的是建筑施工进度计划的基本单元，具体包括构件信息、进度计划时间信息、施工资源配置信息以及构件关系信息等。因此为对建筑工程的施工进度进行编制和优化管理，本文首先构建出完整的施工进度单元数据结构，在此基础上结合BIM技术对不同构件单元进行识别。首先结合施工进度编制需求，本文对建筑施工进度单元的数据结构分析，由此得到进度单元信息结构（见表1)^[4]。

表1 施工进度单元信息结构

针对上述构建出的施工进度单元信息结构，本文采用BIM技术中的IFC实体类型识别和名称识别结合的方式，识别建筑施工进度单元中的构件。IFC标准定义了一套完整的建筑产品数据类型，通过对IFC Product实体类型、IFC Building Element的派生实体类型进行调取，可以在BIM模型中对不同类型的构件进行区分和标识，进而实现对构件的有效管理和精确控制。除了利用IFC实体类型进行识别外，为了更方便地支持人工调整进度计划和费用估算等操作，还需要利用构件的名称来辅助识别构件。因此本文通过名称识别，为每个构件赋予一个唯一的名称标识，从而在BIM模型中快速地找到所需的构件信息^[5]。

本文根据IFC标准，采用IFC Product实体对建筑实体进行定义。IFC Product实体类型一般被看作是具有几何形体描述和空间属性描述的物体。利用派生实体IFC Building Element，本文描述出了BIM模型中的各种不同类型的构件。通过对IFC Building Element派生实体下属子类型进行调取，例如IFC Wall,IFC Floor等，从而实现对不同类型构件的精细化描述与控制。对此，建立了BIM构件与IFC标准中的实体的对应关系（见表2）。

表2 IFC实体与建筑工程构件的对应关系

以上述对应关系作为映射准则，可以利用IFC标准中的实体来表达和识别BIM构件，从而完成对于施工进度单元的有效识别。

1.2 施工进度单元资源消耗计算

针对上述的施工精度单元的识别结果，本文首先对施工持续时间进行估算，在此基础上对平均进度单元的施工资源消耗量进行计算，从而为后续的施工精度编制提供帮助^[6]。

在本文规划出的施工进度单元的信息结构中，施工时间信息包括施工活动的开始时间和结束时间，在两个时间节点内的时间即为施工持续时间。对此，本文采用定额计算法，结合建筑施工的工程量和人物排班情况，对施工活动的持续时间进行计算，具体计算公式如下：

式（1）中：T为建筑施工活动的期望持续时间，d;Q为子项目下的施工工程量，m³;W₁为施工人员，人；W₂为施工机械配备的数量，台；S为在标准施工条件下，施工资源的消耗标准，即施工定额；C为在工程周期内，工人的工作排班周期，d。通过式（1），可以得到施工活动的预计持续时间，在该持续时间内，可以对施工进度单元所消耗的资源量进行计算^[7]。

在施工项目中，每个进度单元的完成都需要依赖一定的人工消耗。由于资源的限制，往往会有多个同类型的进度单元同时进行施工^[8]。例如，在某个时间段内，可能会有多根柱子同时进行钢筋绑扎工作。然而，如何确定同时施工的相同类型进度单元的数量，是需要解决的关键问题。为了解决这个问题，本文引入了平均进度单元人工消耗量和人工总量两个指标，并以扎绑钢筋工作作为说明对象。假设在建筑工程的施工过程中，在某个单元结构下共安装了n个钢筋混凝土柱，那么其对应的绑扎施工单元个数也为n，由此可以得到该施工单元下的平均进度资源消耗量 BIM技术驱动的建筑施工进度编制及优化研究，具体计算公式如下：

式（2）中：H_i为进行绑扎钢筋工作所需要的工人数量，人。假设某一时段内施工区域下的施工人员总量为M，那么在该时段下，可以同时进行钢筋绑扎工作的施工进度单元总数m的计算公式如下：

根据上述得到的施工进度单元总数，本文可以计算出单位施工周期下，施工工程完成建筑项目所需要的施工资源消耗总量H_sum，具体计算公式如下：

式（4）中：r为不同施工模式下的材料费率，%。通过上述步骤即可计算出不同施工进度单元下，施工资源的消耗量，该消耗量可以用于施工资源的分配，从而帮助编制施工计划。

1.3 施工进度计划动态编制及优化方案生成

施工进度计划的编制与优化实际上是对既定施工周期内的施工资源进行“盘活”，从而使现有的施工资源能够发挥出最大的施工作用。因此，针对上文中计算出的施工进度单元下的施工资源消耗情况，本文通过构建施工工期与施工资源之间的优化函数，从而生成施工进度计划的编制和优化方案。首先，从宏观上来分析，施工资源的投入与施工周期的长短呈现负相关，因此可以得到施工周期与资源投入之间的关系公式：

式（5）中：R为施工工程的资源需求总量，m³;I为施工进度单元下全部工序的总数；R_i为第i道施工工序下的施工资源期望值，m³;T_i为第i道施工工序下的施工周期，d;R₀为统计周期内施工资源的需求量；m³。然后本文以单位时间内施工资源投入方差的最小值作为优化目标，由此构建出的关于施工周期与施工资源的优化目标函数公式：

式（6）中：T为施工总工期，d;R(t）为t时段内施工资源的需求函数，m³;R_m为施工资源的平均需求量，m³。通过上述目标函数，即可调节施工资源与施工周期之间的关系，由此本文所构建出施工进度动态编制和优化方案的生成流程（见图1）。

根据上述动态编制及优化流程可以看出，本文首先结合BIM技术对施工进度单元进行识别，然后将基础的BIM模型导入进IFC格式中，实现施工进度单元的有效划分。分别对施工资源和施工持续时间进行计算，在此基础上，对施工进度单元的逻辑顺序进行确定，从而生成施工计划。最后，通过制定出的施工进度计划合理性进行判定，并进行人工调整，从而优化预先制定好的逻辑顺序，实现施工进度优化^[9]。

图1 建筑施工进度计划动态编制及优化流程图

通过上述步骤即可完成对于施工进度计划的动态编制及优化，通过以施工资源投入方差最小值作为优化目标，构建出施工周期与施工资源的均衡优化函数，在此基础上通过对进度单元的逻辑顺序进行分配，从而生成施工进度计划。将本节内容与上述提到的施工进度单元识别、施工资源消耗量计算等相关内容进行结合，至此，BIM技术驱动的建筑施工进度编制及优化方法设计完成。

2 实验论证

为了证明本文提出的BIM技术驱动的建筑施工进度编制及优化方法在实际编制效果方面优于常规的建筑施工进度编制方法，在理论部分的设计完成后，构建实验环节，对本文方法的实际编制效果进行检验。

2.1 实验说明

为验证本文提出的方法在实际编制效果方面的优越性，本次实验选取了两组常规的施工进度编制方法作为对比对象，分别为基于资源共享的施工进度编制方法和基于三维模型的施工进度编制方法。通过构建实验平台，采用三种编制方法对同一个施工工程对象进行计划编制，对比不同方法的实际编制效果。

2.2 实验对象

本次实验选取的实验对象为福建省泉州市某学校建筑工程项目，该项目总面积达到15 000 m²，包括一栋新的教学楼和一处改建的体育馆。施工工程项目的建筑结构形式包括钢筋混凝土框架结构和钢结构。其中，教学楼采用了钢筋混凝土框架结构，以提高建筑的抗震性能和承载能力。同时，为了满足教学楼的高效使用要求，设计团队还采用了无梁楼盖结构，以增加楼层空间利用率。该项目的施工速率及资源量见表3。

以上述施工计划作为基础的实验对象，分别采用三种编制方法对施工计划进行编制分析，待施工计划制定完成后，对项目进行模拟运行，从而比较实际施工进度与计划施工进度的拟合程度。

表3 施工速率及资源量

2.3 施工进度编制对比结果

本次实验以不同施工进度编制方案下的拟定计划与实际施工进度之间的拟合程度作为对比指标，用于衡量不同方法的编制效果，具体实验结果见图2。

图2 拟定施工计划与实际施工进度之间的拟合程度对比结果

通过上述实验结果可以看出，相较于常规方法，本文方法下的施工计划更贴近真实施工进度，由此可以证明本文方法的施工进度编制及优化效果更好。

3 结语

本文针对常规的施工进度优化编制方法在编制效果方面不够理想的问题，通过结合BIM技术，提出一种新型的施工进度编制方法。通过构建施工进度单元的信息结构，并利用国际IFC标准中的实体精准表达和识别BIM构件，实现了施工信息的全面集成与高效管理。结合定额计算法，有效提升了施工活动持续时间的估算精度，进而精确计算了各施工进度单元的施工资源需求。此外，本文以施工资源投入方差最小化为优化目标，构建了施工周期与施工资源的均衡优化函数，不仅确保了施工进度的合理性，还实现了施工资源的高效利用与优化配置。测试结果表明，该方法编制的施工进度计划与实际施工进度的拟合度显著提高，验证了该方法的有效性和实用性。在未来的研究中，可以进一步优化该编制方法，并将其应用在实际建筑工程施工计划制定的工作中。