基于BIM和4D技術(shù)的建筑施工優(yōu)化及動(dòng)態(tài)管理

賈士全

摘 要：在現(xiàn)階段的工程項(xiàng)目管理中，管理人員所運(yùn)用的管理技術(shù)已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代化管理要求。為應(yīng)對(duì)目前的施工管理難題，還需積極引入BIM、4D等現(xiàn)代化技術(shù)，以提升工程施工項(xiàng)目管理水平。對(duì)基于BIM和4D技術(shù)的建筑施工優(yōu)化及動(dòng)態(tài)管理進(jìn)行了研究分析。

關(guān)鍵詞：BIM；4D技術(shù)；建筑施工；動(dòng)態(tài)管理

中圖分類號(hào)：TU17；TU72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.038

建筑施工項(xiàng)目管理是建筑工程建設(shè)中的重要工作，對(duì)保障工程質(zhì)量、進(jìn)度以及資源的合理配置具有重要作用。目前，我國(guó)很多建筑工程的施工項(xiàng)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(jìn)度，未能對(duì)施工過(guò)程中各方面存在的復(fù)雜關(guān)系進(jìn)行清晰表述，管理水平難以提升。因而，相關(guān)專家學(xué)者基于現(xiàn)代化技術(shù)，開(kāi)展了對(duì)BIM、4D技術(shù)在優(yōu)化施工、實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理中應(yīng)用的研究。

1 建筑施工優(yōu)化及管理概述

4D模型是基于原本的3D模型，在其中添加時(shí)間因素所建立的模型。在建筑施工中應(yīng)用時(shí)，主要是將建筑工程的3D模型作為基礎(chǔ)，融入時(shí)間因素，清晰地將施工進(jìn)度體現(xiàn)出來(lái)，以便形成動(dòng)態(tài)的建造過(guò)程模擬模型，并由管理人員通過(guò)這一模型實(shí)現(xiàn)有效的施工計(jì)劃管理。在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)BIM技術(shù)和4D技術(shù)在建筑施工優(yōu)化信息模型構(gòu)建中應(yīng)用的研究，現(xiàn)階段，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)展了基于BIM和4D建筑施工優(yōu)化系統(tǒng)、虛擬施工系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)等的研究，并已經(jīng)在廣州珠江新城西塔等工程中予以應(yīng)用。

2 基于BIM和4D技術(shù)的建筑施工優(yōu)化

2.1 信息模型構(gòu)建

在建筑施工項(xiàng)目中，基于BIM和4D技術(shù)的施工優(yōu)化首先需要建立一個(gè)信息模型。根據(jù)IFC標(biāo)準(zhǔn)，管理人員可以對(duì)工程施工中的設(shè)備材料、人力資源等的信息模型進(jìn)行定義。通過(guò)將施工計(jì)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(gòu)建充分發(fā)揮了BIM技術(shù)在信息共享等方面的優(yōu)勢(shì)，僅運(yùn)用一個(gè)子系統(tǒng)便能夠獲取多方面信息，實(shí)現(xiàn)施工優(yōu)化信息模型的構(gòu)建。

2.2 4D可視化模擬

通過(guò)BIM和4D技術(shù)的運(yùn)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)建筑施工過(guò)程的可視化模擬。在實(shí)際應(yīng)用中，工作人員可以利用場(chǎng)地和設(shè)備方面的4D技術(shù)動(dòng)態(tài)建模子系統(tǒng)中的交互式三維實(shí)體建模功能，對(duì)建筑工程的資源優(yōu)化系統(tǒng)和操作優(yōu)化系統(tǒng)進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)各方面信息在4D施工管理系統(tǒng)中的集成，從而實(shí)現(xiàn)4D可視化模擬。

2.3 施工資源的優(yōu)化

在建筑工程施工資源的優(yōu)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(yōu)化系統(tǒng)中。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)所輸入數(shù)據(jù)，對(duì)施工工序中各方面資源進(jìn)行計(jì)算，為工作人員提供工期、場(chǎng)地、人力等的實(shí)際情況分析數(shù)據(jù)，使其了解現(xiàn)有資源的占用情況，并根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)施工資源進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)資源的合理配置。

2.4 施工操作的優(yōu)化

在這一方面的優(yōu)化中，工作人員需要運(yùn)用BIM中的三維空間坐標(biāo)信息，對(duì)建筑工程中的設(shè)計(jì)信息和施工工序進(jìn)行融合，并通過(guò)對(duì)4D模擬技術(shù)的運(yùn)用以及對(duì)相關(guān)信息的實(shí)時(shí)收集，最終達(dá)到優(yōu)化施工操作的目的。目前，這一優(yōu)化方式主要被應(yīng)用在建筑施工中的大型構(gòu)件吊裝工作中，發(fā)揮著優(yōu)化其操作及定位的作用。

3 基于BIM和4D技術(shù)的建筑施工動(dòng)態(tài)管理

在基于BIM和4D技術(shù)的建筑施工動(dòng)態(tài)管理中，工作人員需要做好以下3方面的工作：①構(gòu)建基于IFC的4D信息模型。模型的構(gòu)建需要相關(guān)機(jī)制的支撐，因而，工作人員應(yīng)基于IFC，先制訂BIM結(jié)構(gòu)以及與之對(duì)應(yīng)的信息拓展和描述機(jī)制。同時(shí)，結(jié)合施工過(guò)程模擬需求，對(duì)現(xiàn)階段已經(jīng)完成建立的4D信息模型進(jìn)行拓展，并最終形成完整的基于IFC的4D信息模型。②應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)施工環(huán)境、施工過(guò)程的虛擬模擬。在施工環(huán)境方面，工作人員需要引入虛擬仿真技術(shù)、過(guò)程模擬交互處理技術(shù)等。在信息模型中，將建筑工程中所有材料等的材質(zhì)屬性信息輸入，并根據(jù)實(shí)際情況，運(yùn)用計(jì)算技術(shù)對(duì)材料的光照、透明度等進(jìn)行合理設(shè)置，提升建筑模型的真實(shí)感，構(gòu)建虛擬環(huán)境。在施工過(guò)程方面，工作人員不僅需要運(yùn)用4D技術(shù)，還需要配合動(dòng)畫(huà)技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)等一同使用，使施工工序、資源配置等方面信息能夠按照設(shè)置進(jìn)度進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬變化。在這一過(guò)程中，工作人員也應(yīng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的人機(jī)交互，以便及時(shí)對(duì)施工過(guò)程中的資源配置、場(chǎng)地布置等進(jìn)行科學(xué)調(diào)整。隨后，工作人員還需進(jìn)行設(shè)備碰撞檢測(cè)以及施工操作沖突分析。通過(guò)動(dòng)態(tài)時(shí)空模型的建立，對(duì)施工過(guò)程中的各因素之間的碰撞和操作沖突進(jìn)行分析，采用空間碰撞檢測(cè)算法，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地設(shè)施之間、所用設(shè)備之間等的碰撞檢測(cè)。③基于4D信息模型，采用信息交換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建筑工程施工的動(dòng)態(tài)集成管理下的虛擬施工。運(yùn)用系統(tǒng)集成技術(shù)等將虛擬施工系統(tǒng)與4D管理系統(tǒng)相融合，以4D動(dòng)態(tài)集成管理，對(duì)虛擬施工過(guò)程中的人力資源、進(jìn)度、設(shè)備、場(chǎng)地布置等進(jìn)行管理。

4 建筑施工優(yōu)化及動(dòng)態(tài)管理發(fā)展前景

基于BIM和4D技術(shù)的建筑施工優(yōu)化及動(dòng)態(tài)管理是現(xiàn)階段我國(guó)重要的研究課題，對(duì)我國(guó)建筑工程信息化建設(shè)具有重要意義，具有提升我國(guó)建筑工程施工效率和管理效果的優(yōu)勢(shì)。其應(yīng)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(wèn)題，尤其是信息斷層及流失問(wèn)題，能夠?yàn)樯鐣?huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)巨大效益，其發(fā)展前景必定一片光明。

5 結(jié)論

目前，BIM和4D技術(shù)在建筑施工優(yōu)化與動(dòng)態(tài)管理中的應(yīng)用已經(jīng)成為了建筑工程領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容，其有效應(yīng)用能夠拓展我國(guó)建筑工程施工管理方法，大大提升施工管理水平，滿足我國(guó)建筑施工管理需求。另外，對(duì)其的研究和應(yīng)用也是順應(yīng)時(shí)代要求和建筑工程施工管理發(fā)展要求的重要體現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：劉曉芳〕