基于BIM和4D技术的建筑施工优化及动态管理

贾士全

摘 要：在现阶段的工程项目管理中，管理人员所运用的管理技术已经无法适应现代化管理要求。为应对目前的施工管理难题，还需积极引入BIM、4D等现代化技术，以提升工程施工项目管理水平。对基于BIM和4D技术的建筑施工优化及动态管理进行了研究分析。

关键词：BIM；4D技术；建筑施工；动态管理

中图分类号：TU17；TU72 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.038

建筑施工项目管理是建筑工程建设中的重要工作，对保障工程质量、进度以及资源的合理配置具有重要作用。目前，我国很多建筑工程的施工项目管理还采用直方图、横道图等表示建筑工程的施工资源和进度，未能对施工过程中各方面存在的复杂关系进行清晰表述，管理水平难以提升。因而，相关专家学者基于现代化技术，开展了对BIM、4D技术在优化施工、实现动态管理中应用的研究。

1 建筑施工优化及管理概述

4D模型是基于原本的3D模型，在其中添加时间因素所建立的模型。在建筑施工中应用时，主要是将建筑工程的3D模型作为基础，融入时间因素，清晰地将施工进度体现出来，以便形成动态的建造过程模拟模型，并由管理人员通过这一模型实现有效的施工计划管理。在经过长时间对BIM技术和4D技术在建筑施工优化信息模型构建中应用的研究，现阶段，我国已经开展了基于BIM和4D建筑施工优化系统、虚拟施工系统、动态管理系统等的研究，并已经在广州珠江新城西塔等工程中予以应用。

2 基于BIM和4D技术的建筑施工优化

2.1 信息模型构建

在建筑施工项目中，基于BIM和4D技术的施工优化首先需要建立一个信息模型。根据IFC标准，管理人员可以对工程施工中的设备材料、人力资源等的信息模型进行定义。通过将施工计划等的信息模型与这些资源信息模型相连接，便能够获得基于IFC的信息模型。这一信息模型的构建充分发挥了BIM技术在信息共享等方面的优势，仅运用一个子系统便能够获取多方面信息，实现施工优化信息模型的构建。

2.2 4D可视化模拟

通过BIM和4D技术的运用，能够实现对建筑施工过程的可视化模拟。在实际应用中，工作人员可以利用场地和设备方面的4D技术动态建模子系统中的交互式三维实体建模功能，对建筑工程的资源优化系统和操作优化系统进行融合，实现各方面信息在4D施工管理系统中的集成，从而实现4D可视化模拟。

2.3 施工资源的优化

在建筑工程施工资源的优化中，工作人员需要将施工资源信息输入到基于离散事件模拟的优化系统中。系统会根据所输入数据，对施工工序中各方面资源进行计算，为工作人员提供工期、场地、人力等的实际情况分析数据，使其了解现有资源的占用情况，并根据数据对施工资源进行适当的调整优化，实现资源的合理配置。

2.4 施工操作的优化

在这一方面的优化中，工作人员需要运用BIM中的三维空间坐标信息，对建筑工程中的设计信息和施工工序进行融合，并通过对4D模拟技术的运用以及对相关信息的实时收集，最终达到优化施工操作的目的。目前，这一优化方式主要被应用在建筑施工中的大型构件吊装工作中，发挥着优化其操作及定位的作用。

3 基于BIM和4D技术的建筑施工动态管理

在基于BIM和4D技术的建筑施工动态管理中，工作人员需要做好以下3方面的工作：①构建基于IFC的4D信息模型。模型的构建需要相关机制的支撑，因而，工作人员应基于IFC，先制订BIM结构以及与之对应的信息拓展和描述机制。同时，结合施工过程模拟需求，对现阶段已经完成建立的4D信息模型进行拓展，并最终形成完整的基于IFC的4D信息模型。②应实现对施工环境、施工过程的虚拟模拟。在施工环境方面，工作人员需要引入虚拟仿真技术、过程模拟交互处理技术等。在信息模型中，将建筑工程中所有材料等的材质属性信息输入，并根据实际情况，运用计算技术对材料的光照、透明度等进行合理设置，提升建筑模型的真实感，构建虚拟环境。在施工过程方面，工作人员不仅需要运用4D技术，还需要配合动画技术、虚拟仿真技术等一同使用，使施工工序、资源配置等方面信息能够按照设置进度进行动态模拟变化。在这一过程中，工作人员也应实现实时的人机交互，以便及时对施工过程中的资源配置、场地布置等进行科学调整。随后，工作人员还需进行设备碰撞检测以及施工操作冲突分析。通过动态时空模型的建立，对施工过程中的各因素之间的碰撞和操作冲突进行分析，采用空间碰撞检测算法，实现场地设施之间、所用设备之间等的碰撞检测。③基于4D信息模型，采用信息交换技术，实现建筑工程施工的动态集成管理下的虚拟施工。运用系统集成技术等将虚拟施工系统与4D管理系统相融合，以4D动态集成管理，对虚拟施工过程中的人力资源、进度、设备、场地布置等进行管理。

4 建筑施工优化及动态管理发展前景

基于BIM和4D技术的建筑施工优化及动态管理是现阶段我国重要的研究课题，对我国建筑工程信息化建设具有重要意义，具有提升我国建筑工程施工效率和管理效果的优势。其应用范围较为广泛，包括电力、道路、水利等多种工程，且有助于解决工程各阶段问题，尤其是信息断层及流失问题，能够为社会和经济发展带来巨大效益，其发展前景必定一片光明。

5 结论

目前，BIM和4D技术在建筑施工优化与动态管理中的应用已经成为了建筑工程领域的重要研究内容，其有效应用能够拓展我国建筑工程施工管理方法，大大提升施工管理水平，满足我国建筑施工管理需求。另外，对其的研究和应用也是顺应时代要求和建筑工程施工管理发展要求的重要体现。

参考文献

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[3]张建平，范喆，王阳利，等.基于4D-BIM的施工资源动态管理与成本实时监控[J].施工技术，2011，4（4）：37-40.

〔编辑：刘晓芳〕