BIM技術(shù)在4D施工進(jìn)度模擬的運(yùn)用

柳 茂

（四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川 德陽(yáng) 618000）

1 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)建設(shè)工程項(xiàng)目數(shù)量的逐漸增加，其管理工作逐漸復(fù)雜，在建設(shè)工程項(xiàng)目管理中，施工進(jìn)度的管理一直都是管理工作的難點(diǎn)，由于受到施工期間內(nèi)在因素與外在因素的影響，如施工技術(shù)與施工工藝等方面的因素，該種因素屬于內(nèi)在因素，外在因素則是天氣、管理水平與人員素質(zhì)等，受到這些方面因素的影響，導(dǎo)致建設(shè)工程施工工期常出現(xiàn)被拖延的現(xiàn)象。而傳統(tǒng)的施工進(jìn)度管理方法通過(guò)網(wǎng)絡(luò)圖與橫道圖以及直方圖等方式，對(duì)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度展開(kāi)管理，但項(xiàng)目管理者在編制進(jìn)度計(jì)劃過(guò)程中，很多時(shí)候都憑借自己的經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成，這便導(dǎo)致精確度受到了極大程度的影響。為此，當(dāng)前采用BIM技術(shù)在4D施工進(jìn)度模擬中的運(yùn)用方式極為重要，相關(guān)工作人員必須給予高度重視。

2 BIM的4D進(jìn)度模擬相關(guān)闡述

4D技術(shù)主要將進(jìn)度相關(guān)事件信息與動(dòng)態(tài)3D模型連接所產(chǎn)生的4D施工進(jìn)度展開(kāi)相應(yīng)的模擬，換言之，利用計(jì)算機(jī)軟件，逐漸的建立相應(yīng)的3D模型，同時(shí)還借助各種可視化的設(shè)備來(lái)虛擬描述項(xiàng)目，并附加時(shí)間維度，利用WBS關(guān)聯(lián)施工進(jìn)度計(jì)劃[1]，將施工期間的每一個(gè)工作，都能夠以可視化的形式建筑構(gòu)件虛擬建造過(guò)程，從而使得施工進(jìn)度管理工作能夠更加有效的實(shí)施。

4D理論的提出最早時(shí)間便是在1996年，由美國(guó)斯坦福大學(xué)工程中心所提出，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，在建筑施工進(jìn)度中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了三維可視化動(dòng)態(tài)管理與施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地布置動(dòng)態(tài)管理的目標(biāo)。與此同時(shí)，伴隨近年來(lái)建筑信息模型的不斷發(fā)展，去發(fā)展方向與運(yùn)用方向正在趨向于5D與6D的技術(shù)方向，已經(jīng)面向建筑的全壽命周期。

如今，我國(guó)政府已經(jīng)高度重視BIM的應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)BIM的應(yīng)用價(jià)值也給各個(gè)行業(yè)所認(rèn)可。以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的下一代建筑工程應(yīng)用軟件的研究，在當(dāng)前已經(jīng)成為我國(guó)建筑行業(yè)所高度重視的項(xiàng)目之一，其原因在于，對(duì)于施工優(yōu)化管理理論與4D施工管理方法展開(kāi)深入的研究[2]，使其在建筑項(xiàng)目施工管理中的作用能夠充分的發(fā)揮出來(lái)，從而帶動(dòng)建筑行業(yè)更好的發(fā)展。為了能夠?qū)IM技術(shù)在4D施工進(jìn)度模擬中的價(jià)值充分體現(xiàn)出來(lái)，本文將某公共建筑作為研究背景，通過(guò)Navisworks軟件等，建立BIM模型與施工進(jìn)度計(jì)劃Project文件，通過(guò)該種方式，對(duì)整體與局部的施工過(guò)程、施工場(chǎng)地布置情況等進(jìn)行動(dòng)態(tài)演示，通過(guò)Navisworks軟件監(jiān)理4D進(jìn)行模擬模型。以此對(duì)建筑施工進(jìn)度模擬模型與價(jià)值展開(kāi)研究，并對(duì)其進(jìn)行深化與運(yùn)用。項(xiàng)目概況如表1所示。

表1 項(xiàng)目概況

和傳統(tǒng)的施工進(jìn)度管理方式相比，以BIM為基礎(chǔ)的4D施工進(jìn)度模擬擁有一定的特點(diǎn)，如：

第一，通過(guò)4D進(jìn)行模擬，不僅能夠?qū)φ麄€(gè)項(xiàng)目的施工過(guò)程進(jìn)行模擬，同時(shí)還可以模擬復(fù)雜技術(shù)方案的施工過(guò)程與施工進(jìn)度[3]，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)施工方案的可視化交底。這能夠有效避免由于語(yǔ)言文字與二維圖紙交底，所導(dǎo)致理解上出現(xiàn)的分歧與信息上出現(xiàn)錯(cuò)漏的問(wèn)題。

第二，能夠?qū)崿F(xiàn)3D參數(shù)化模型和Project文件中數(shù)據(jù)的對(duì)接，這保證了施工現(xiàn)場(chǎng)管理和施工進(jìn)度能夠在時(shí)間與空間上協(xié)調(diào)一致[4]，在幫助項(xiàng)目管理人員合理安排施工進(jìn)度與施工場(chǎng)地布置方面有著積極意義，同時(shí)依據(jù)進(jìn)度要求對(duì)人、材以及機(jī)等各種資源展開(kāi)優(yōu)化分配，使得資源能夠得到充分的利用。

第三，通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，建筑信息的交流層次得到了有效的提升，同時(shí)也方便了參與各方的溝通，極大程度上降低了建設(shè)項(xiàng)目由于信息過(guò)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(shí)也給大型建筑項(xiàng)目管理工作的實(shí)施，提供了創(chuàng)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(shù)在鋼結(jié)構(gòu)施工方案優(yōu)選中的應(yīng)用》一文中的觀點(diǎn)極為相似。

第四，在4D模擬中，可以將整個(gè)施工過(guò)程更為直觀的展現(xiàn)出來(lái)，這在為項(xiàng)目管理者提供三維可視化平臺(tái)方面發(fā)揮這積極意義，為施工期間可視化管理工作的實(shí)施創(chuàng)造了更大的機(jī)遇。

3 創(chuàng)建3D參數(shù)化模型

3D參數(shù)化模型的創(chuàng)建需做到以下幾點(diǎn)，即：

一方面是以BIM平臺(tái)建模給艱澀和項(xiàng)目所帶來(lái)的價(jià)值體現(xiàn)，主要分為以下幾點(diǎn)，即：

第一，協(xié)調(diào)性。對(duì)于整個(gè)三維建筑模型而言，屬于一個(gè)集成數(shù)字化數(shù)據(jù)庫(kù)，模型中構(gòu)建的實(shí)體與功能特征，都以參數(shù)化的形式表現(xiàn)，同時(shí)以數(shù)字的形式被儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中[6]。主要存在數(shù)據(jù)庫(kù)和視圖與視圖之間的雙向關(guān)聯(lián)性之中，這便能夠保證所有圖形與非圖形數(shù)據(jù)能夠保持輕松協(xié)調(diào)的狀態(tài)。例如在修改項(xiàng)目中存在的三維圖形，對(duì)其三視圖與相關(guān)的明細(xì)表統(tǒng)計(jì)還需要同步的進(jìn)行修改。

第二，模擬性。通過(guò)運(yùn)用不同的方法，如顯示、隱藏或者設(shè)置不同顏色的方法，通過(guò)BIM軟件所建立的3D場(chǎng)地實(shí)體模型[7]，能夠直觀的演示建筑項(xiàng)目整體與節(jié)點(diǎn)施工工藝，并且與一系列的輔助設(shè)計(jì)工具相結(jié)合，對(duì)各個(gè)施工階段的場(chǎng)地進(jìn)行相應(yīng)的布置。

第三，可視化。BIM模型的建立，能夠從不同的角度對(duì)模型進(jìn)行查看，在模型中點(diǎn)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行選擇，不僅能夠?qū)D元的尺寸以及材料等參數(shù)屬性提供出來(lái)，同時(shí)還能夠?qū)τ谠搱D元的設(shè)備型號(hào)以及相關(guān)技術(shù)指標(biāo)等場(chǎng)地屬性進(jìn)行查看，以此來(lái)明確模型建立的質(zhì)量。

另一方面還需要明確參數(shù)化建模的步驟等。這便要求明確結(jié)構(gòu)模型。一般而言，結(jié)構(gòu)包括梁、板以及剪力墻等其他砼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)建模期間，需按照先樁基礎(chǔ)與基礎(chǔ)梁、柱等順序?qū)嵤┙９ぷ?，并確保能夠規(guī)范構(gòu)建命名。同時(shí)，還需要明確建筑建模相關(guān)工作，使得建筑項(xiàng)目管理更加有效。由于一些建筑項(xiàng)目所使用的技術(shù)方案比較復(fù)雜，二維與三維圖紙根本不能有效的表現(xiàn)出其特點(diǎn)，只有4D方式的應(yīng)用，才能夠達(dá)到現(xiàn)代建筑在管理方面提出的要求。

4 基于BIM的4D進(jìn)度模擬研究

首先，需運(yùn)用BIM軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度模擬目標(biāo)。實(shí)踐表明，4D模擬主要是在所制定的進(jìn)度計(jì)劃文件與3DBIM模型之間建立起來(lái)的一種連接，同時(shí)按照時(shí)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(huán)境中將施工過(guò)程演示出來(lái)[8]。這與駱鵬飛，萬(wàn)玲在《BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)施工中的研究與應(yīng)用》一文中的觀點(diǎn)有著相似之處?，F(xiàn)階段，在BIM施工方面已經(jīng)廣泛的應(yīng)用了Navisworks軟件，通過(guò)該軟件的應(yīng)用，能夠確保其在三維模型進(jìn)行期間，實(shí)現(xiàn)漫游的目標(biāo)，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(xiàn)重大失誤方面有著積極意義；還能夠集成不同的格式設(shè)計(jì)模型，通過(guò)時(shí)間維度的附加，可以開(kāi)展4D動(dòng)態(tài)模擬操作。該種方式所表現(xiàn)出來(lái)的她點(diǎn)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(jì)劃文件與3DBIM模型，能夠通過(guò)這些接口來(lái)實(shí)現(xiàn)連接的目標(biāo)，在提供二次開(kāi)發(fā)功能方面也有著重要意義。為此，該種平臺(tái)能夠被很好的利用在創(chuàng)建4D進(jìn)行模擬的方面，并能夠取得較好的模擬效果。

其次，在4D進(jìn)度模擬期間，需要對(duì)建筑、結(jié)構(gòu)與MEP的所有各專(zhuān)業(yè)中的.rvt格式文件進(jìn)行分層，同時(shí)能夠?qū)⑵淙哭D(zhuǎn)化為DWF/DWFX文件，通過(guò)Navisworks軟件將其打開(kāi)，并且對(duì)其進(jìn)行整合。而作為mpp文件的接口，timeliner命令能夠通過(guò)此接口來(lái)完成相關(guān)的進(jìn)度任務(wù)[9]，之后設(shè)置相應(yīng)的規(guī)則等。為了能夠達(dá)到更好的效果，可以將動(dòng)畫(huà)融入構(gòu)件中，并且設(shè)置相應(yīng)的任務(wù)類(lèi)型，安排好播放時(shí)間等，這便完成了4D進(jìn)度模擬相關(guān)創(chuàng)建工作。

5 結(jié)語(yǔ)

伴隨科技與建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在4D施工進(jìn)度模擬當(dāng)中，這給建筑項(xiàng)目管理工作的實(shí)施提供了一定的便利，同時(shí)也保證了建筑項(xiàng)目管理的效果與質(zhì)量。建筑項(xiàng)目的管理從3D到4D的發(fā)展，標(biāo)志著建筑行業(yè)在管理方面的創(chuàng)新，也在一定程度上推動(dòng)了建筑行業(yè)的發(fā)展，在實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理目標(biāo)的同時(shí)，帶動(dòng)我國(guó)社會(huì)更好的發(fā)展。與此同時(shí)，在BIM的4D技術(shù)研究方面，其價(jià)值也被充分的體現(xiàn)出來(lái)，這幫助了工程施工相關(guān)工作人員有效的解決其中存在的問(wèn)題，在推動(dòng)建筑行業(yè)的更好發(fā)展有著積極意義。

[1] 王婷，池文婷.BIM技術(shù)在4D施工進(jìn)度模擬的應(yīng)用探討[J].圖學(xué)學(xué)報(bào)，2015，36(2)：306-311.

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