BIM技術在4D施工進度模擬的運用

柳 茂

（四川建筑職業技術學院 四川 德陽 618000）

1 引言

近年來，隨著我國建設工程項目數量的逐漸增加，其管理工作逐漸復雜，在建設工程項目管理中，施工進度的管理一直都是管理工作的難點，由于受到施工期間內在因素與外在因素的影響，如施工技術與施工工藝等方面的因素，該種因素屬于內在因素，外在因素則是天氣、管理水平與人員素質等，受到這些方面因素的影響，導致建設工程施工工期常出現被拖延的現象。而傳統的施工進度管理方法通過網絡圖與橫道圖以及直方圖等方式，對建設項目進度展開管理，但項目管理者在編制進度計劃過程中，很多時候都憑借自己的經驗來完成，這便導致精確度受到了極大程度的影響。為此，當前采用BIM技術在4D施工進度模擬中的運用方式極為重要，相關工作人員必須給予高度重視。

2 BIM的4D進度模擬相關闡述

4D技術主要將進度相關事件信息與動態3D模型連接所產生的4D施工進度展開相應的模擬，換言之，利用計算機軟件，逐漸的建立相應的3D模型，同時還借助各種可視化的設備來虛擬描述項目，并附加時間維度，利用WBS關聯施工進度計劃[1]，將施工期間的每一個工作，都能夠以可視化的形式建筑構件虛擬建造過程，從而使得施工進度管理工作能夠更加有效的實施。

4D理論的提出最早時間便是在1996年，由美國斯坦福大學工程中心所提出，經過多年的發展，在建筑施工進度中已經實現了三維可視化動態管理與施工現場場地布置動態管理的目標。與此同時，伴隨近年來建筑信息模型的不斷發展，去發展方向與運用方向正在趨向于5D與6D的技術方向，已經面向建筑的全壽命周期。

如今，我國政府已經高度重視BIM的應用價值，同時BIM的應用價值也給各個行業所認可。以BIM技術為基礎的下一代建筑工程應用軟件的研究，在當前已經成為我國建筑行業所高度重視的項目之一，其原因在于，對于施工優化管理理論與4D施工管理方法展開深入的研究[2]，使其在建筑項目施工管理中的作用能夠充分的發揮出來，從而帶動建筑行業更好的發展。為了能夠將BIM技術在4D施工進度模擬中的價值充分體現出來，本文將某公共建筑作為研究背景，通過Navisworks軟件等，建立BIM模型與施工進度計劃Project文件，通過該種方式，對整體與局部的施工過程、施工場地布置情況等進行動態演示，通過Navisworks軟件監理4D進行模擬模型。以此對建筑施工進度模擬模型與價值展開研究，并對其進行深化與運用。項目概況如表1所示。

表1 項目概況

和傳統的施工進度管理方式相比，以BIM為基礎的4D施工進度模擬擁有一定的特點，如：

第一，通過4D進行模擬，不僅能夠對整個項目的施工過程進行模擬，同時還可以模擬復雜技術方案的施工過程與施工進度[3]，以此來實現施工方案的可視化交底。這能夠有效避免由于語言文字與二維圖紙交底，所導致理解上出現的分歧與信息上出現錯漏的問題。

第二，能夠實現3D參數化模型和Project文件中數據的對接，這保證了施工現場管理和施工進度能夠在時間與空間上協調一致[4]，在幫助項目管理人員合理安排施工進度與施工場地布置方面有著積極意義，同時依據進度要求對人、材以及機等各種資源展開優化分配，使得資源能夠得到充分的利用。

第三，通過該項技術的應用，建筑信息的交流層次得到了有效的提升，同時也方便了參與各方的溝通，極大程度上降低了建設項目由于信息過載，或者信息流失量大的影響，在極大程度上提升了建筑施工管理人員的工作效率與管理能力，同時也給大型建筑項目管理工作的實施，提供了創新的途徑與新的管理方法支撐[5]。這與李凱，黃振邦，于培德等在《BIM技術在鋼結構施工方案優選中的應用》一文中的觀點極為相似。

第四，在4D模擬中，可以將整個施工過程更為直觀的展現出來，這在為項目管理者提供三維可視化平臺方面發揮這積極意義，為施工期間可視化管理工作的實施創造了更大的機遇。

3 創建3D參數化模型

3D參數化模型的創建需做到以下幾點，即：

一方面是以BIM平臺建模給艱澀和項目所帶來的價值體現，主要分為以下幾點，即：

第一，協調性。對于整個三維建筑模型而言，屬于一個集成數字化數據庫，模型中構建的實體與功能特征，都以參數化的形式表現，同時以數字的形式被儲存在數據庫當中[6]。主要存在數據庫和視圖與視圖之間的雙向關聯性之中，這便能夠保證所有圖形與非圖形數據能夠保持輕松協調的狀態。例如在修改項目中存在的三維圖形，對其三視圖與相關的明細表統計還需要同步的進行修改。

第二，模擬性。通過運用不同的方法，如顯示、隱藏或者設置不同顏色的方法，通過BIM軟件所建立的3D場地實體模型[7]，能夠直觀的演示建筑項目整體與節點施工工藝，并且與一系列的輔助設計工具相結合，對各個施工階段的場地進行相應的布置。

第三，可視化。BIM模型的建立，能夠從不同的角度對模型進行查看，在模型中點對構件進行選擇，不僅能夠將圖元的尺寸以及材料等參數屬性提供出來，同時還能夠對于該圖元的設備型號以及相關技術指標等場地屬性進行查看，以此來明確模型建立的質量。

另一方面還需要明確參數化建模的步驟等。這便要求明確結構模型。一般而言，結構包括梁、板以及剪力墻等其他砼結構，結構建模期間，需按照先樁基礎與基礎梁、柱等順序實施建模工作，并確保能夠規范構建命名。同時，還需要明確建筑建模相關工作，使得建筑項目管理更加有效。由于一些建筑項目所使用的技術方案比較復雜，二維與三維圖紙根本不能有效的表現出其特點，只有4D方式的應用，才能夠達到現代建筑在管理方面提出的要求。

4 基于BIM的4D進度模擬研究

首先，需運用BIM軟件來實現施工進度模擬目標。實踐表明，4D模擬主要是在所制定的進度計劃文件與3DBIM模型之間建立起來的一種連接，同時按照時間信息給定有效合理的裝配次序，其目的在于使其能夠在可視化的環境中將施工過程演示出來[8]。這與駱鵬飛，萬玲在《BIM技術在鋼結構施工中的研究與應用》一文中的觀點有著相似之處。現階段，在BIM施工方面已經廣泛的應用了Navisworks軟件，通過該軟件的應用，能夠確保其在三維模型進行期間，實現漫游的目標，并不需要任何昂貴硬件的支持。另外，還能夠快速的完成碰撞檢查，在避免出現重大失誤方面有著積極意義；還能夠集成不同的格式設計模型，通過時間維度的附加，可以開展4D動態模擬操作。該種方式所表現出來的她點在于，具有較多的接口，并且這些接口的格式各不相同，所指定的計劃文件與3DBIM模型，能夠通過這些接口來實現連接的目標，在提供二次開發功能方面也有著重要意義。為此，該種平臺能夠被很好的利用在創建4D進行模擬的方面，并能夠取得較好的模擬效果。

其次，在4D進度模擬期間，需要對建筑、結構與MEP的所有各專業中的.rvt格式文件進行分層，同時能夠將其全部轉化為DWF/DWFX文件，通過Navisworks軟件將其打開，并且對其進行整合。而作為mpp文件的接口，timeliner命令能夠通過此接口來完成相關的進度任務[9]，之后設置相應的規則等。為了能夠達到更好的效果，可以將動畫融入構件中，并且設置相應的任務類型，安排好播放時間等，這便完成了4D進度模擬相關創建工作。

5 結語

伴隨科技與建筑行業的不斷發展，BIM技術已經被廣泛的應用在4D施工進度模擬當中，這給建筑項目管理工作的實施提供了一定的便利，同時也保證了建筑項目管理的效果與質量。建筑項目的管理從3D到4D的發展，標志著建筑行業在管理方面的創新，也在一定程度上推動了建筑行業的發展，在實現現代化管理目標的同時，帶動我國社會更好的發展。與此同時，在BIM的4D技術研究方面，其價值也被充分的體現出來，這幫助了工程施工相關工作人員有效的解決其中存在的問題，在推動建筑行業的更好發展有著積極意義。

[1] 王婷，池文婷.BIM技術在4D施工進度模擬的應用探討[J].圖學學報，2015，36(2)：306-311.

[2] 曹旭明，張士彤.BIM技術在機電施工階段的應用[J].建筑技術，2013，44(10)：909-912.

[3] 甘露.BIM技術在施工項目進度管理中的應用研究[D].大連理工大學，2014，（56）：78-89.

[4] 吳子昊.BIM技術在建筑施工進程中的碰撞研究[D].武漢科技大學，2013，（12）：56-89.

[5] 李凱，黃振邦，于培德，等.BIM技術在鋼結構施工方案優選中的應用[J].鋼結構，2015，30(11)：88-93.

[6] 譚佩，陳立朝，周龍翔，等.BIM技術在深基坑施工中的應用[J].廣州大學學報（自然科學版），2016，15(1)：64-68.

[7] 楊震卿，郭友良，張強，等.BIM(4D)方案模擬在總承包施工進度管理中的應用[J].建筑技術，2016，47(8)：686-688.

[8] 駱鵬飛，萬玲.BIM技術在鋼結構施工中的研究與應用[J].建材世界，2016，37(2)：72-75.

[9] 張建平，余芳強，趙文忠，等.BIM技術在邢汾高速公路工程建設中的研究和應用?[J].施工技術，2014，(18)：92-96.