基于B I M技術(shù)的建筑施工數(shù)字化管理應(yīng)用

張鑫

陜西煤業(yè)化工建設(shè)（集團(tuán)）有限公司 陜西 西安 710021

前言

建筑或土木工程項(xiàng)目生命周期各階段的數(shù)據(jù)或訊息大多以二維的工程圖說作為傳遞的方式，然而隨著工程內(nèi)容的日益復(fù)雜與繁多接口的涉入，傳統(tǒng)的2D方式經(jīng)常無法適當(dāng)表達(dá)設(shè)計(jì)者的意象或無法解決接口間的沖突，再加上工程圖文件技術(shù)的發(fā)展，CAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的功能便由2D提升至三維模式。近年來建筑與土木工程產(chǎn)業(yè)的電子化、信息化與網(wǎng)絡(luò)化也快速的進(jìn)展，其中，以3D為基礎(chǔ)架構(gòu)、并能將建筑信息加以整合與數(shù)據(jù)化，以及能表達(dá)建筑構(gòu)件與其間關(guān)系的建筑信息模型(BIM)，逐漸在工程界與學(xué)術(shù)界受到關(guān)注[1,2]。而在BIM 運(yùn)用領(lǐng)域的中，將BIM 模型與建筑工程施工管理，亦即建立所謂的4D模型，受到極高的重視，管理者可透過可視化的方式，進(jìn)行工程進(jìn)度的管理。

1 基于BIM的建筑施工管理模式

本文所提模式的架構(gòu)內(nèi)容包括：①BIM模型建立；②工期估算管理系統(tǒng)；③計(jì)算機(jī)仿真；④建立進(jìn)度網(wǎng)圖；⑤4D模型動畫等五部分。以下各小節(jié)分別說明各部分的內(nèi)容。

1.1 BIM模型建立

本研究以Autodesk Revit Architecture建置BIM模型，建置完成后，在BIM 明細(xì)表中記錄柱、梁、墻、的鋼筋、模板、混凝土等數(shù)量信息。之后，按樓層與類別分別匯出數(shù)量明細(xì)表(.txt文件)，以利Access 數(shù)據(jù)庫讀取。

1.2 工期估算管理系統(tǒng)

此接口管理系統(tǒng)為整個(gè)模式的運(yùn)作中樞，透過Visual Basic 程序建立，其主要作用為整合BIM、Access 數(shù)據(jù)庫、STROBOSCOPE、Excel、Microsoft Project等各軟件的信息。此系統(tǒng)主要包括兩個(gè)模塊：登入畫面與主畫面。

（1）登入畫面模塊：主要功能為將BIM 模型提供的各項(xiàng)工作的施工數(shù)量匯入Access 數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行整合，并將整合后Access 數(shù)量明細(xì)表鏈接于本系統(tǒng)中，并自動產(chǎn)生數(shù)量明細(xì)信息，以作為工期估算的數(shù)量信息來源。

（2）主畫面模塊：此模塊執(zhí)行輸入施工條件、估算工期、產(chǎn)生施工進(jìn)度表等三項(xiàng)步驟[4]。

①輸入施工條件：包括工率(包括最樂觀、最可能及最悲觀的工率)、模板套數(shù)、工人數(shù)、吊車數(shù)、是否加班等。②估算工期：鏈接Access 數(shù)量數(shù)據(jù)庫，讀取各樓層柱、墻、梁、版的鋼筋、模板、混凝土等數(shù)量，再配合施工條件以及是否加班的工時(shí)設(shè)定，計(jì)算出各施工工作的最樂觀、最可能與最悲觀工期等三點(diǎn)分布的工作時(shí)間。以某一層(或某區(qū))的柱筋吊料(施工工作)為例，本系統(tǒng)會自動讀取Access 數(shù)據(jù)庫的中，有關(guān)該樓層(或某區(qū))的全部柱筋施工數(shù)量(BIM模型所提供)的總和，并根據(jù)使用者輸入的吊車臺數(shù)及吊料工率，再計(jì)算柱筋吊料最樂觀、最可能及最悲觀的工作時(shí)間。

（3）產(chǎn)生施工進(jìn)度表：將計(jì)算機(jī)仿真后的各施工工作的工期等信息，整理后產(chǎn)出施工進(jìn)度表。進(jìn)度表顯示各施工工作的任務(wù)名稱、工期、開始時(shí)間、完成時(shí)間、前置任務(wù)、浮時(shí)、計(jì)算機(jī)仿真一萬次的帄均時(shí)間、最小時(shí)間、最大時(shí)間、鋼筋工、模板工、吊車的等候時(shí)間等信息，用戶再將Excel導(dǎo)出至Microsoft Project 軟件，以利后續(xù)進(jìn)度管理上的應(yīng)用。

1.3 數(shù)字化模擬

本模式運(yùn)用STROBOSCOPE計(jì)算機(jī)仿真的特性，對施工工作進(jìn)行模擬分析，其執(zhí)行所需的數(shù)據(jù)包括：①施工工作的施工流程網(wǎng)圖；②各施工工作的工人工率(每人每單位時(shí)間可完成的數(shù)量)；③各施工工作所需施作的數(shù)量(例如，柱鋼筋的噸數(shù))；④鋼筋工與模板工的工班人數(shù)；⑤模板套數(shù)等。STROBOSCOPE可透過統(tǒng)計(jì)分布(例如最樂觀、最可能與最悲觀的三點(diǎn)時(shí)間分布)考慮不確定性對于各工作時(shí)間的影響，并可分析人力與機(jī)具間的競爭情況，同時(shí)亦可透過多次模擬循環(huán)以客觀地評估工期，最后并可建立整體工程的完工概率分布曲線。

1.4 建立進(jìn)度網(wǎng)圖與4D模型動畫

當(dāng)STROBOSCOPE完成計(jì)算機(jī)仿真，透過Excel匯出至Microsoft Project之后，管理者可在Microsoft Project 中可將數(shù)個(gè)施工工作結(jié)合成施工作業(yè)或整合成里程碑作業(yè)來展示。然后將BIM的3D構(gòu)件及MS-Project進(jìn)度表匯到Navis Works加以整合，進(jìn)而產(chǎn)生4D模型，此部分執(zhí)行作法則與一般作法相同。

2 結(jié)束語

本文建立一個(gè)BIM與計(jì)算機(jī)仿真的整合模式，此模式將BIM數(shù)量計(jì)算結(jié)果匯入以工地階層為分析基礎(chǔ)的STROBOSCOPE 計(jì)算機(jī)仿真中，經(jīng)過較客觀的模擬過程后，產(chǎn)生各施工工作的工期與總工期，再匯入進(jìn)度軟件以產(chǎn)出工程進(jìn)度表，最后運(yùn)用Navis Works檢視施工進(jìn)度的4D模擬，形成建筑施工數(shù)字化管理模式。本文介紹的建筑施工管理模式可以協(xié)助工程進(jìn)度的規(guī)劃，基于BIM模式提高施工效率，可以為同類建筑工程施工管理提供參考，為推動數(shù)字建筑的發(fā)展貢獻(xiàn)綿薄之力。