刍议4D施工管理系统应用于水利施工中的价值及意义

王藤璋，徐 进

(1.江西省横峰县水利局，江西 上饶 334000；2.江西省上饶市水利科学研究所，江西 上饶 334000)

刍议4D施工管理系统应用于水利施工中的价值及意义

王藤璋1，徐 进2

(1.江西省横峰县水利局，江西 上饶 334000；2.江西省上饶市水利科学研究所，江西 上饶 334000)

随着科学技术和电子技术的快速发展，水利工程上广泛的使用了一种新技术——4D技术。该技术的出现，实现了工程管理方面的智能化和信息化，4D管理系统的应用，有效缩短了工期的同时也提高了工作效率，其在水利工程的设计与施工中有着广泛的应用前景。文章就该管理系统在水利工程中的应用进行了详细的分析与探究。

管理系统；4D技术；水利工程

1 4D管理系统的介绍

4D管理系统是由清华大学研发的，一种先进技术，综合了虚拟现实、工程数据库、计算机软件的应用、人工智能等多项技术。它把施工进度与施工现场相链接，与各个方面的信息融为一体。

通过它的数据引擎，该管理系统已经成功完成了对实际工作中数据的统筹，同时也达到了对施工过程中对数据进行评估的目的。基于网络，这项技术提供了多方面的功能，包括4D施工现场的管理、4D进度管理、4D施工过程的可视化还有4D资源管理等，实现了对人力方面、材料方面、场地方面还有施工进度方面的4D动态管理以及在施工过程中的可视化模拟。该项技术的引入，为水利工程及建筑工程的施工提供了有效而且科学的管理方式。

2 对于该管理系统的分析

该项技术是借助开工前各项评估数据进行开展的，在实践中，各个方面的因素都会对其造成影响。比如工程款的数量、有关技术方面的要求、施工质量还有人员方面的因素等，这些因素会影响对水利工程的评估，同时也影响整个工程的施工进度。为了解决这一问题，创建了一个施工中的动态管理系统，这个系统包括仿真模拟系统和施工设备优化系统。这个系统可以掌握施工现场各方面的信息，方便根据其实际情况控制整个施工过程，当出现拖延工程进度问题时，该系统就会通过具体的数据分析找到解决问题的最佳方案。

2.1 仿真系统在整个过程中的应用

该系统是在循环运行的网络技术和网络的计划技术基础上，建立两个模型，分别是活动模型和工序模型。在整个施工过程中，仿真模型是把工序模型作为框架，然后把框架里面的模拟工序在细分为活动模型，以计算结果和原始数据为媒介在两种模型之间传输来完成整个施工过程的模拟工作[1]。

进行工作的全过程是该系统的基础，它被分成几个不同的小项目，然后该系统把原始数据及模拟出来的数据通过一项或几项计算机技术进行整理，进而能够对整个工程进行预测评估。

这样有利于对工程各个方面的评估，比如，工程材料、工程的进度、人员的配备、工程造价等，让各个部分成为一个不能拆分又相互制约的整体，从而实现统一对其进行整理和分析，促使对整个工程全面的评估顺利进行。

在真正进行评估时需采用仿真钟来完成评估，在这个评估过程中需要具备两个这样的设施，分别用于预测工程施工步骤和计算模型的运转，重要的是两个过程都不能着急，需要慢慢进行。施工管理动态仿真系统见图1。

图1 施工管理动态仿真系统

优化系统的应用：

通过对施工数据的分析，该技术对所使用的设备进行了评估，下面把工程进度和资金作为例子，进行的一个系统的模拟：

决策的变量N={N1.N2……Nm}
其目标函数是MinC(n,t)=∑m

(1)

式中：i，1CiNiT(N),其中，MinT (N)。

MinT(N)

(2)

式中：m表示施工设备的种类数；Ci为某种设备的台班费用；Ni为施工设备的数量；N为指所有设备的数量组成的一个向量；T(N)即为施工的总工期，其由仿真计算得出；C(n,t)是整个施工过程中在设备上需要花费的费用。

通过数学中的线性加权法来求解该目标函数，它的模型如下所示：MinY等于K1C’加上K2T’(3)

在该公式中，K1K2均大于0，K1加上K2等于1；C’(N，T)等于C(N，T)/Cmax，T’(N)等于T(N)/Tmax。

在这个优化计算的全过程中，要对工程施工中使用的设备根据其类别和数量进行排列组合，同时要整理出一切可行的对设备进行配置的方案，也就是列出N的所有取值，在根据费用、工期，确定K1K2。函数值Y最小的方案就是最佳方案。

3 4D管理系统在水利工程施工中的作用与前景

3.1 4D管理系统的作用

1)有效增强了管理的功能。该系统覆盖了同类系统的各种功能，同时也增加了许多功能，比如施工资源、场地的布置、信息共享、网络化管理等功能，实现了施工进度、材料、设备等多方面的4D动态管理和可视化的模拟。

2)扩大了其应用范围。国外的同类系统一般多用于建筑工程上，该系统已经成功应用于建筑工程、水利工程、桥梁工程等，甚至已经慢慢延伸到隧道、风电等工程。

3)实用性较强。该系统是根据我国国情研发的，建立了完整的4D管理机制，能够满足各个工程领域施工项目管理的实际需要。很好的体现了该系统的实用性及适用性，同时其是其他与之类似的系统无法超越的。

3.2 4D管理系统的发展前景

随着我国建筑工程事业的不断发展，提供给4D管理机制一个广阔的发展前景，4D管理系统将从研究深度和应用广度两方面发展。

1)研究深度。该系统已经成功应用于管理及施工过程的模拟和优化、施工安全的分析、建造虚拟工程等方面。对其进行深入研究，不仅可以保证其应用于研究在国际上的主导地位，而且能够实现在建筑领域信息化管理水平的提高，由此看来，4D管理系统的意义重大。

2)应用的广度。把该管理系统推广应用到道路、水利、风电、桥梁等各个工程领域。目前，已经实现了在桥梁工程中的应用，在地铁和风力发电工程中的应用也正在研究之中。4D管理系统的广泛应用有利于提高我国工程建设施工中施工效率和在管理方面的水平，对于实现工程信息化管理具有积极的推动作用。

4 结 语

综上所述，该系统对于解决工程上材料、人力、设备、工期等多方面问题发挥着重要的作用。该系统的应用，实现了随时对施工进度进行资源配置的愿望，同时降低了在数据上的误差，更好的服务各个工程项目，降低了浪费，节约资源，缩短工期，有效的提高了工作效率。我们都知道水利工程是关乎民生的重要工程，在其施工过程中一定要注重相应的施工质量，4D管理系统在水利工程中的应用，对于水利工程的施工质量有了一个很好的保障，有助于对施工过程中各个项目的全面控制与管理。

[1]胡振中,张建平,周毅,张永利.青岛海湾大桥4D施工管理系统的研究和应用[J].施工技术，2008(12)：88-91.

1007-7596(2014)12-0199-02

2014-10-20

王藤璋(1977-)，男，广西贵港人，工程师，从事水利工作。

F426.91

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