建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的4D可視化管理

韋海濤

摘要：建筑施工是指在建筑過程中，將設(shè)計(jì)所反映的各方面在特定的地點(diǎn)轉(zhuǎn)化為項(xiàng)目的一種階段性活動(dòng)。建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的管理是一個(gè)非常廣泛的領(lǐng)域，它不僅要對(duì)工地布置進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃，還要對(duì)場(chǎng)地的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，還要對(duì)設(shè)備的操作狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，還要對(duì)工人進(jìn)行勞動(dòng)，還要對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行管理，對(duì)造價(jià)進(jìn)行核算。隨著越來越多的工程企業(yè)開始使用可視化管理系統(tǒng)來強(qiáng)化施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控。這樣既能滿足施工現(xiàn)場(chǎng)的需求，又能體現(xiàn)出可視化，提高工程的透明性，確保施工工地的有效管理。

關(guān)鍵詞：建筑施工現(xiàn)場(chǎng);4D可視化管理

1.4D施工現(xiàn)場(chǎng)管理模型特點(diǎn)

1.1 3D可視化

對(duì)各類建筑設(shè)施、設(shè)備進(jìn)行了歸類、分析，并從中抽取出能體現(xiàn)其空間幾何特性的主要屬性，并在圖形平臺(tái)上構(gòu)建三維實(shí)體模型，并能從任何位置、角度動(dòng)態(tài)地顯示、轉(zhuǎn)換三維模型，從而達(dá)到三維可視化的目的。各實(shí)體不僅具有位置、形狀、尺寸等幾何特性，而且還包括其特有的建筑設(shè)備名稱、型號(hào)、技術(shù)參數(shù)等。

1.2場(chǎng)地模型與進(jìn)度計(jì)劃的雙向鏈接

通過對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)布局與施工進(jìn)度、各種施工設(shè)施、材料供應(yīng)與需求之間的關(guān)系進(jìn)行了分析，探討了施工資源的“時(shí)、空、量”關(guān)系，確定了這些關(guān)系的規(guī)則、動(dòng)態(tài)變化規(guī)律及其對(duì)施工效率的影響，并將三維場(chǎng)地模型與施工進(jìn)度規(guī)劃相連接，構(gòu)建了4D場(chǎng)地模型，并實(shí)現(xiàn)了三維場(chǎng)地模型與進(jìn)度軟件之間的雙向信息交換與反饋，確保了場(chǎng)地布局與施工進(jìn)度之間的時(shí)空一致性。該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)仿真施工過程和任意時(shí)刻的施工狀態(tài)，在施工進(jìn)度變化的情況下，可根據(jù)施工進(jìn)度的不同，自動(dòng)計(jì)算出任意施工狀態(tài)下的工程量、人力、材料、機(jī)械等資源的需求和場(chǎng)地的空間狀態(tài)，從而為現(xiàn)場(chǎng)布置提供準(zhǔn)確直觀的依據(jù)。

1.3 4D動(dòng)態(tài)模擬

將三維場(chǎng)地模型與工程進(jìn)度規(guī)劃連接起來，形成4D三維模型。在圖形化的環(huán)境下，只要選定一個(gè)建筑目標(biāo)，指定一個(gè)特定的時(shí)間或一個(gè)特定的時(shí)間，就可以根據(jù)工程的進(jìn)展來顯示目前的工程狀況。4D動(dòng)態(tài)仿真生動(dòng)地反映了工程建設(shè)的全過程和現(xiàn)場(chǎng)情況，并具有可逆性，能夠根據(jù)時(shí)間的順序進(jìn)行仿真，也可以根據(jù)時(shí)間的順序進(jìn)行仿真。通過對(duì)工程量、人工、材料、機(jī)械等的實(shí)時(shí)查詢，可以對(duì)施工全過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤。通過對(duì)施工設(shè)施名稱、類型、型號(hào)、計(jì)劃施工時(shí)間的查詢，實(shí)現(xiàn)工地布局與施工進(jìn)度的協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)4D動(dòng)態(tài)現(xiàn)場(chǎng)管理。

2.4D可視化系統(tǒng)在施工現(xiàn)場(chǎng)管理中的開展措施

2.1施工場(chǎng)地4D模擬

以往的工程設(shè)計(jì)圖很難全面反映工程現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化，也很難體現(xiàn)工程的真實(shí)狀況。在工程實(shí)踐中，工程人員僅憑自己的經(jīng)驗(yàn)來規(guī)劃施工的建筑布置，并沒有考慮到現(xiàn)場(chǎng)的具體條件。另外，由于施工現(xiàn)場(chǎng)的條件比較復(fù)雜，考慮得不夠周全，很容易造成施工現(xiàn)場(chǎng)的各種沖突、矛盾、設(shè)備損壞等問題，要想有效的解決，必須使用可視化管理系統(tǒng)對(duì)施工的各項(xiàng)工作進(jìn)行管理。通過該系統(tǒng)，用戶可以隨時(shí)查看工程進(jìn)度，便于用戶隨時(shí)更改網(wǎng)站的布局。

2.2有效結(jié)合3D模型和施工進(jìn)度

要實(shí)現(xiàn)4D的可視化管理，首先要構(gòu)建一個(gè)4D的實(shí)體模型，一般的4D實(shí)體模型都是將三維模型與施工進(jìn)度有機(jī)的結(jié)合起來，在此過程中，管理者要綜合考慮場(chǎng)地的布局、施工進(jìn)度、施工設(shè)施、施工材料等的相互關(guān)系，并從中發(fā)現(xiàn)各種資源的空間、時(shí)間和數(shù)量之間的聯(lián)系、規(guī)律以及影響施工進(jìn)度的各種影響因素，以保證三維建模的有效性。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)三維建模和施工進(jìn)度的統(tǒng)一，還必須保證工程的布局和時(shí)間、空間上的協(xié)調(diào)，可以實(shí)時(shí)地模擬施工現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的施工，也可以保證工程的進(jìn)度、工期、材料、人才、設(shè)備等，從而為施工單位提供立體、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，確保管理工作更加科學(xué)化、規(guī)范化。

2.3 4D工程模擬模型

以前的施工方案都是平面的，在施工現(xiàn)場(chǎng)的布局，無法直觀的及時(shí)的反映出這些數(shù)據(jù)的變化，所以管理者們也只是根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)施工的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行管理和監(jiān)督，這種方法不但效率低下，而且不能及時(shí)的作出正確的判斷，從而影響到項(xiàng)目的進(jìn)度，而且還會(huì)因?yàn)椴徽_的決策而激化矛盾，從而影響到管理者的工作質(zhì)量。利用4D建設(shè)管理系統(tǒng)，可以有效地解決傳統(tǒng)的施工現(xiàn)場(chǎng)管理問題，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和相關(guān)的軟件，構(gòu)建4D仿真模型，通過對(duì)項(xiàng)目各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模，使項(xiàng)目的實(shí)際管理達(dá)到了一個(gè)新的高度。

2.4安全管理控制

在建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理中，安全管理是一項(xiàng)非常重要的工作，它對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的安全建設(shè)具有十分重要的作用。在施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施可視化管理時(shí)，必須將安全分析、控制、施工安全管理有機(jī)結(jié)合起來，并通過構(gòu)建安全辨識(shí)分析與控制管理局側(cè)整合機(jī)制，對(duì)施工階段各環(huán)節(jié)和時(shí)段進(jìn)行可靠的安全管理與控制。在4D模型的支撐下，動(dòng)態(tài)地模擬了工程的施工過程，收集了大量的數(shù)據(jù)，進(jìn)行了相應(yīng)的安全措施和安全事故的預(yù)演，并根據(jù)預(yù)演的結(jié)果，進(jìn)行必要的選擇和調(diào)整，保證了項(xiàng)目的實(shí)施。同時(shí)，在4D仿真中，可以根據(jù)所需時(shí)間節(jié)點(diǎn)的施工情況，將結(jié)構(gòu)安全分析結(jié)果直接從結(jié)構(gòu)安全分析中提取出來，并將其引入到結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)中。

2.5資源管理方面

一是工程裝備的資源庫(kù)。在運(yùn)用此管理系統(tǒng)進(jìn)行建筑設(shè)備資源的管理時(shí)，管理者必須將本項(xiàng)目所需的一切設(shè)備，如卷?yè)P(yáng)機(jī)、塔吊、履帶機(jī)等進(jìn)行登記、歸類，并將各類型的數(shù)據(jù)以參數(shù)化的方式錄入計(jì)算機(jī)中，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)每一種設(shè)備進(jìn)行精煉，并以參數(shù)化的方式展示，提高了建筑的個(gè)性化程度。同時(shí)，要用機(jī)械模型來描述三維機(jī)械的三維模型，并且要將虛擬建筑和虛擬建筑的模型結(jié)合起來，這樣可以方便的進(jìn)行管理和修改，同時(shí)還要考慮到工程資金的查詢、計(jì)算和分析。

結(jié)束語

綜上所述，4D可視化施工管理是目前應(yīng)用最廣泛的一項(xiàng)技術(shù)，它是在三維CAD建模的基礎(chǔ)上，增加了時(shí)間維度。該系統(tǒng)將4D可視化管理與施工時(shí)間、三維建模相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了工程的動(dòng)態(tài)管理。建設(shè)單位可以根據(jù)系統(tǒng)提供的信息，建立項(xiàng)目管理預(yù)警系統(tǒng)，使系統(tǒng)在建設(shè)過程中出現(xiàn)任何問題時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)，減少施工過程中出現(xiàn)的危險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]張?zhí)K.基于改進(jìn)的4D模型的可視化施工管理系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2009，37（4）：98-101.