基于BIM和4D技術的建筑施工優化及動態管理

賈士全

摘 要：在現階段的工程項目管理中，管理人員所運用的管理技術已經無法適應現代化管理要求。為應對目前的施工管理難題，還需積極引入BIM、4D等現代化技術，以提升工程施工項目管理水平。對基于BIM和4D技術的建筑施工優化及動態管理進行了研究分析。

關鍵詞：BIM；4D技術；建筑施工；動態管理

中圖分類號：TU17；TU72 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.038

建筑施工項目管理是建筑工程建設中的重要工作，對保障工程質量、進度以及資源的合理配置具有重要作用。目前，我國很多建筑工程的施工項目管理還采用直方圖、橫道圖等表示建筑工程的施工資源和進度，未能對施工過程中各方面存在的復雜關系進行清晰表述，管理水平難以提升。因而，相關專家學者基于現代化技術，開展了對BIM、4D技術在優化施工、實現動態管理中應用的研究。

1 建筑施工優化及管理概述

4D模型是基于原本的3D模型，在其中添加時間因素所建立的模型。在建筑施工中應用時，主要是將建筑工程的3D模型作為基礎，融入時間因素，清晰地將施工進度體現出來，以便形成動態的建造過程模擬模型，并由管理人員通過這一模型實現有效的施工計劃管理。在經過長時間對BIM技術和4D技術在建筑施工優化信息模型構建中應用的研究，現階段，我國已經開展了基于BIM和4D建筑施工優化系統、虛擬施工系統、動態管理系統等的研究，并已經在廣州珠江新城西塔等工程中予以應用。

2 基于BIM和4D技術的建筑施工優化

2.1 信息模型構建

在建筑施工項目中，基于BIM和4D技術的施工優化首先需要建立一個信息模型。根據IFC標準，管理人員可以對工程施工中的設備材料、人力資源等的信息模型進行定義。通過將施工計劃等的信息模型與這些資源信息模型相連接，便能夠獲得基于IFC的信息模型。這一信息模型的構建充分發揮了BIM技術在信息共享等方面的優勢，僅運用一個子系統便能夠獲取多方面信息，實現施工優化信息模型的構建。

2.2 4D可視化模擬

通過BIM和4D技術的運用，能夠實現對建筑施工過程的可視化模擬。在實際應用中，工作人員可以利用場地和設備方面的4D技術動態建模子系統中的交互式三維實體建模功能，對建筑工程的資源優化系統和操作優化系統進行融合，實現各方面信息在4D施工管理系統中的集成，從而實現4D可視化模擬。

2.3 施工資源的優化

在建筑工程施工資源的優化中，工作人員需要將施工資源信息輸入到基于離散事件模擬的優化系統中。系統會根據所輸入數據，對施工工序中各方面資源進行計算，為工作人員提供工期、場地、人力等的實際情況分析數據，使其了解現有資源的占用情況，并根據數據對施工資源進行適當的調整優化，實現資源的合理配置。

2.4 施工操作的優化

在這一方面的優化中，工作人員需要運用BIM中的三維空間坐標信息，對建筑工程中的設計信息和施工工序進行融合，并通過對4D模擬技術的運用以及對相關信息的實時收集，最終達到優化施工操作的目的。目前，這一優化方式主要被應用在建筑施工中的大型構件吊裝工作中，發揮著優化其操作及定位的作用。

3 基于BIM和4D技術的建筑施工動態管理

在基于BIM和4D技術的建筑施工動態管理中，工作人員需要做好以下3方面的工作：①構建基于IFC的4D信息模型。模型的構建需要相關機制的支撐，因而，工作人員應基于IFC，先制訂BIM結構以及與之對應的信息拓展和描述機制。同時，結合施工過程模擬需求，對現階段已經完成建立的4D信息模型進行拓展，并最終形成完整的基于IFC的4D信息模型。②應實現對施工環境、施工過程的虛擬模擬。在施工環境方面，工作人員需要引入虛擬仿真技術、過程模擬交互處理技術等。在信息模型中，將建筑工程中所有材料等的材質屬性信息輸入，并根據實際情況，運用計算技術對材料的光照、透明度等進行合理設置，提升建筑模型的真實感，構建虛擬環境。在施工過程方面，工作人員不僅需要運用4D技術，還需要配合動畫技術、虛擬仿真技術等一同使用，使施工工序、資源配置等方面信息能夠按照設置進度進行動態模擬變化。在這一過程中，工作人員也應實現實時的人機交互，以便及時對施工過程中的資源配置、場地布置等進行科學調整。隨后，工作人員還需進行設備碰撞檢測以及施工操作沖突分析。通過動態時空模型的建立，對施工過程中的各因素之間的碰撞和操作沖突進行分析，采用空間碰撞檢測算法，實現場地設施之間、所用設備之間等的碰撞檢測。③基于4D信息模型，采用信息交換技術，實現建筑工程施工的動態集成管理下的虛擬施工。運用系統集成技術等將虛擬施工系統與4D管理系統相融合，以4D動態集成管理，對虛擬施工過程中的人力資源、進度、設備、場地布置等進行管理。

4 建筑施工優化及動態管理發展前景

基于BIM和4D技術的建筑施工優化及動態管理是現階段我國重要的研究課題，對我國建筑工程信息化建設具有重要意義，具有提升我國建筑工程施工效率和管理效果的優勢。其應用范圍較為廣泛，包括電力、道路、水利等多種工程，且有助于解決工程各階段問題，尤其是信息斷層及流失問題，能夠為社會和經濟發展帶來巨大效益，其發展前景必定一片光明。

5 結論

目前，BIM和4D技術在建筑施工優化與動態管理中的應用已經成為了建筑工程領域的重要研究內容，其有效應用能夠拓展我國建筑工程施工管理方法，大大提升施工管理水平，滿足我國建筑施工管理需求。另外，對其的研究和應用也是順應時代要求和建筑工程施工管理發展要求的重要體現。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕