基于BIM 技術的施工仿真與資源動態(tài)管理平臺研究

陳永高

摘 要：從建筑施工現(xiàn)狀和實際需求出發(fā)，分析和研究了 BIM 在建筑工程中的應用，綜合應用BIM技術、虛擬施工技術、施工進度計劃、場地布置、資源管理等施工管理職能，對虛擬施工技術應用實踐進行了研究探索，實現(xiàn)了建筑施工過程的可視化管理，實現(xiàn)施工過程中人力、材料、機械等資源的動態(tài)管理和工程成本的實時監(jiān)控，提高建筑施工管理和資源控制能力。

關鍵詞：BIM 建筑信息模型； 施工仿真； 資源管理

引言

現(xiàn)代建筑項目施工過程是一項十分復雜的活動，現(xiàn)在各種異型曲面的建筑設計不斷涌現(xiàn)。雖然這在一定程度上滿足了人們追求視覺美感的需求，應用傳統(tǒng)的建筑施工模式已經(jīng)無法滿足當代建筑的迫切需求。在這種情況下，建筑施工信息化建設無疑給當前面臨窘境的建筑施工領域帶來了希望。

建設領域信息化是指將信息技術應用于建設工程全生命期，實現(xiàn)信息采集與存儲的自動化、信息交換的網(wǎng)絡化、信息利用的科學化和信息管理的系統(tǒng)化。這是一綜合應用高新技術對傳統(tǒng)建設行業(yè)進行改造的重大變革。在當今的政策與環(huán)境兩大利好情況下，工程建設領域的應用管理軟件市場也正處于放量增長狀態(tài)。在這種環(huán)境背景下建筑信息模型（BIM，Building Information Modeling）技術應運而生。

基于建筑信息模型（BIM）技術的施工過程可視化仿真與資源動態(tài)管理平臺，是以施工對象的3D模型為基礎，施工的施工計劃為其時間因素，將工程的進展形象地展現(xiàn)出來，形成動態(tài)的施工過程模擬模型，用以輔助施工計劃管理，幫助建筑施工方最大化的降低風險，減少損耗，輕松完成項目施工。

通過對施工階段BIM應用的技術、方法、標準和軟件進行深入研究，根據(jù)我國施工管理特點和實際需求，提出工程施工BIM應用的技術架構、系統(tǒng)流程和應對措施，并將BIM與4D技術相結合，研發(fā)建筑施工BIM建模系統(tǒng)和基于BIM的4D施工項目管理平臺。

1.平臺開發(fā)內容

基于BIM技術，并結合虛擬現(xiàn)實和結構仿真等計算機技術，在高性能計算機等硬件設備的支持下進行協(xié)同工作，對建筑施工活動中的資源流動過程進行全面的仿真模擬，讓用戶體驗“身臨其境”，各施工參與方可以直觀的對工程項目進行管理、優(yōu)化及進行風險控制，為建筑項目施工過程選擇最佳施工方案及加強實時管理，以提高整體建筑工程效率。主要包括以下幾方面內容。

1.1 基于BIM的設計可視化展示

按照設計圖紙，通過使用Revit、Navisworks和Microsoft Visual Studio語言等相關三維建模工具及開發(fā)平臺，在建立BIM模型的基礎上進行虛擬施工技術的應用研究，可對施工過程進行動態(tài)的可視化展示，使參與方能直觀地理解設計方案，檢驗設計的可施工性，在施工前能預先發(fā)現(xiàn)存在的問題，與設計方共同解決。

1.3 施工資源動態(tài)管理

基于4D施工模型，可以動態(tài)模擬工程的進度計劃和實際進度，顯示施工現(xiàn)場任意時間的相應場地布置和空間狀況的3D視圖，并按照施工進度，全面展現(xiàn)施工現(xiàn)場各種場地設施、設備隨主體建筑物施工所產(chǎn)生的變化，包括各個設備、設施的3D實體、所在位置、設置時間以及型號規(guī)格、技術指標等屬性，實現(xiàn)施工現(xiàn)場的4D模擬。能計算各項施工資源計劃用量，以合理安排施工人員的調配、工程材料的采購、大型機械的進場等工作。

1.4 工程量動態(tài)查詢

根據(jù)計劃進度和實際進度信息，可以動態(tài)計算節(jié)點任意時間段內每日計劃工程量、計劃工程量累計、每日實際工程量、實際工程量累計，幫助施工管理者實時掌握工程量的計劃完工和實際完工情況。在分期結算過程中，每期實際工程量累計數(shù)據(jù)是結算的重要參考，動態(tài)計算實際工程量可以為施工階段工程款結算提供數(shù)據(jù)支持。

1.5 基于BIM的施工項目管理

將BIM與4D技術結合起來，通過建立基于IFC的4D施工信息模型，將建筑物及其施工現(xiàn)場3D模型與施工進度鏈接，與施工資源、安全質量以及場地布置等信息集成一體。能夠實現(xiàn)基于BIM和網(wǎng)絡的施工進度、人力、材料、設備、成本、安全、質量和場地布置的4D動態(tài)集成管理以及施工過程的4D可視化模擬。見圖3

2.平臺實現(xiàn)的實施方案

根據(jù)集成BIM的基本結構、建模流程和應用架構，實現(xiàn)施工過程可視化仿真與資源動態(tài)管理的集成BIM建模需要解決以下關鍵技術：

2.1 建立集成BIM應用架構

首先結合集成BIM建模的流程，建立面向施工階段的集成BIM應用架構，如圖4所示。該架構是一個包括應用層、網(wǎng)絡層、平臺層和數(shù)據(jù)層的結構體系。

2.2 基于BIM的4D虛擬施工及動態(tài)管理功能構建

1）完整的基于IFC的建筑施工4D信息模型：通過建立基于IFC的BIM結構及其信息描述與擴展機制，根據(jù)施工過程模擬的需求對已有的4D施工信息模型進行完善和擴展，建立完整的基于IFC的建筑施工4D信息模型。

2）構建4D虛擬施工環(huán)境：研究施工過程虛擬仿真、數(shù)值模擬和虛擬場景之間協(xié)調同步以及過程模擬的交互處理等關鍵技術，通過建筑信息模型賦予建筑構件材質屬性，并給材料設置貼圖、透明度、光照屬性等信息，建立建筑真實感模型。應用設置光源、陰影、場景等真實感圖形技術，構建建筑施工虛擬環(huán)境。

3）施工過程的4D動態(tài)虛擬模擬：基于建筑施工4D信息模型，應用4D技術、虛擬仿真技術、真實感圖形技術以及計算機動畫技術，對施工過程中建筑結構、施工工序以及場地設施布置等隨進度的變化狀況進行動態(tài)虛擬模擬，并在施工模擬過程中進行實時的人機交互，實現(xiàn)施工計劃、場地布置、機械操作的實時調整。

4）施工操作沖突分析與設施碰撞檢測：通過建立施工場地動態(tài)時空模型，研究空間碰撞檢測算法，在施工模擬過程中進行施工操作沖突分析，實現(xiàn)場地設施之間、施工機械之間以及施工機械與主體結構之間的碰撞檢測。

5）基于4D動態(tài)集成管理的虛擬施工：基于建筑施工4D信息模型，應用系統(tǒng)集成和信息交換技術，將4D施工管理系統(tǒng)與虛擬施工系統(tǒng)無縫集成，實現(xiàn)虛擬施工過程中施工進度、人力、材料、設備、成本和場地布置的4D動態(tài)集成管理。

2.3 基于BIM的4D建筑施工優(yōu)化功能構建

1）基于BIM的施工優(yōu)化信息模型：利用IFC標準定義施工管理領域涉及的人力、機械、材料等資源信息模型，通過將資源信息模型與施工計劃、成本和施工場地信息模型進行關聯(lián)和集成，構建基于IFC的施工優(yōu)化信息模型，將充分利用BIM技術在信息集成和共享上的特點。利用一個施工優(yōu)化信息模型建模子系統(tǒng)，能夠從其他數(shù)據(jù)源中提取優(yōu)化信息模型所需要的數(shù)據(jù)，創(chuàng)建施工優(yōu)化信息模型。

2）基于BIM和離散事件模擬的施工資源優(yōu)化：直接將相關數(shù)據(jù)導入到基于離散事件模擬的施工優(yōu)化系統(tǒng)中，通過對各項工序的模擬計算，得出工序工期、人力、機械、場地等資源的占用情況，對施工工期、資源配置以及場地布置進行優(yōu)化。

3）基于BIM的施工操作優(yōu)化：利用BIM中完整的三維空間坐標信息，將設計與施工工序信息集成一體，綜合應用實時數(shù)據(jù)采集技術和4D模擬技術，力求實現(xiàn)實時的施工操作優(yōu)化，可以應用于大型構件的吊裝定位和操作。

4）基于BIM的施工過程4D可視化模擬：通過基于4D技術的場地與機械設施動態(tài)建模子系統(tǒng)，提供交互式場地與機械設施三維實體建模功能。并將施工資源優(yōu)化和施工操作優(yōu)化系統(tǒng)集成到4D施工管理系統(tǒng)中，實現(xiàn)基于BIM和資源優(yōu)化的施工過程4D可視化模擬。

2.4 將資源管理細化到 WBS工序節(jié)點

WBS工序節(jié)點往往處于WBS樹狀結構的葉端，并作為 WBS施工段節(jié)點的子節(jié)點。WBS工序節(jié)點是對施工具體工作內容的分類與細化，沒有對應的模型、沒有對應的清單項目，難以計算其人、材、機資源的用量和成本，但是，只有將資源管理需要細化到WBS工序節(jié)點，才能保障施工階段資源管理的準確性和精細程度。根據(jù)《建設工程工程量清單計價規(guī)范》（GB50500-2013）將資源統(tǒng)一劃分和編碼，細化到WBS工序節(jié)點也是本課題研究過程中需要解決的技術關鍵。

3.應用過程與效果

1）引入建筑業(yè)國際標準IFC（Industry Foundation Classes），建立基于IFC標準的建筑施工管理的數(shù)據(jù)描述，提供IFC文件解析器和基于IFC標準的數(shù)據(jù)接口引擎，實現(xiàn)設計與施工管理以及應用系統(tǒng)之間的信息集成、交換和共享。

2） 應用建筑信息模型BIM（Building Information Model）技術，實現(xiàn)基于IFC標準的工程信息建模，建立基于IFC標準的4D施工管理擴展模型，將建筑物及其施工現(xiàn)場3D模型與施工進度計劃相鏈接，并與人力、材料、機械、成本等施工資源以及場地布置信息集成一體，形成多維信息管理。

3） 引入施工進度與資源分配的優(yōu)化理論和過程模擬技術，應用基于離散事件模擬理論和方法，分析施工過程中各種施工工序、施工資源與施工工期之間的復雜動態(tài)關系、以及各種不確定性和隨機性，通過對各項工序的模擬計算，得出工序工期、人力、機械、場地等資源的占用情況，對施工工期、資源配置以及場地布置進行優(yōu)化。

4）將建筑物及其施工現(xiàn)場3D模型與施工進度相鏈接，與施工資源和場地布置信息集成一體。提供基于網(wǎng)絡環(huán)境的4D進度管理、4D資源管理、4D施工場地管理和4D施工過程可視化模擬等功能，實現(xiàn)施工進度、人力、材料、設備、成本和場地布置的4D動態(tài)集成管理以及施工過程的4D可視化模擬。

5）對施工過程仿真及資源動態(tài)管理技術概念及其理論實踐體系進行系統(tǒng)分析，并使用Revit等軟件建立BIM模型，然后借助于Navisworks和Revit API分別對模型施工過程進行真實的模擬再現(xiàn)，實現(xiàn)對BIM模型中特定信息的獲取以及施工過程的建筑構件之間的碰撞檢測功能，從而優(yōu)化并獲得最佳施工方案，為施工階段提供很好的技術和數(shù)據(jù)支持。

6）計算施工段及構件的工程量以及相對施工進度的人力、材料、機械消耗量和預算成本，進行工程量完成情況、資源計劃和實際消耗等多方面的統(tǒng)計分析，實現(xiàn)施工資源的4D動態(tài)管理。

7）可進行3D施工場地布置，自動定義施工設施的4D屬性?？刹樵冊O施實體的名稱、類型以及計劃設置時間等施工屬性，并可進行沖突檢查，將場地布置與施工進度相對應，形成4D動態(tài)的現(xiàn)場管理。

4.應用前景與意義

4.1 提供信息資源利用的解決方案

將識別施工過程主要信息資源并建立標準信息資源模型；實現(xiàn)對信息資源的管理和利用，為施工過程利用信息資源提供有效的解決途徑；通過建立4D模型，實現(xiàn)碰撞檢測與施工模擬展示、施工資源動態(tài)管理、成本實時監(jiān)控施工進度控制、信息實時查詢、計劃和實際進度對比分析以及整個施工過程4D可視化模擬。并相對施工進度，進行工程量及其人力、材料、機械、成本的計劃用量和實際消耗量的查詢及統(tǒng)計分析，實現(xiàn)工程的3D場地布置和施工設施的信息查詢。

4.2 深化BIM技術在施工管理領域的應用

分析和研究BIM在建筑施工中的應用；然后通過專業(yè)建模軟件與軟件開發(fā)平臺相結合的方式，對虛擬施工技術應用實踐進行研究，實現(xiàn)建筑施工過程的可視化仿真和實時監(jiān)控以及對施工資源進行動態(tài)管理；并結合二次開發(fā)實現(xiàn)BIM模型中特定信息的獲取和構件之間碰撞檢測功能，為建筑物的后續(xù)施工提供強大的技術支持。

4.3 實現(xiàn)施工項目資源動態(tài)管理。本研究通過系統(tǒng)地分析施工項目信息資源，可為建筑施工管理提供詳實可靠的科學依據(jù)，從而輔助提高施工項目管理決策水平，提高施工效益與競爭力。

4.4 通過將虛擬施工技術應用于建筑工程領域，可以在不消耗現(xiàn)實資源和能量的前提下利用計算機技術對建筑施工實際過程進行三維模擬分析，加強對施工過程進行事前控制和動態(tài)管理，從而改進和優(yōu)化施工方案，提升建筑行業(yè)的整體效益。

[1] 趙昂. BIM技術在計算機輔助建筑設計中的應用初探[D]. 重慶.重慶大學，2006

[2] 柳娟花.基于BIM的虛擬施工技術應用研究[D]. 西安. 西安建筑科技大學， 2012

[3] 彭鵬. 基于詳圖描述和建筑性能分析的BIM設計流程研究[D].武漢.華中科技大學，2010

[4] 王瑁. BIM理念及BIM軟件在建設項目中的應用研究[D]. 成都.西南交通大學，2011

[5] Deutsch. BIM and Integrated Design [M]. Randy Wiley， 2011

[6] Paul John. BIM for Facility Managers IFMA Teicholz [M]. Wiley & Sons Inc， 2013

5）基于4D動態(tài)集成管理的虛擬施工：基于建筑施工4D信息模型，應用系統(tǒng)集成和信息交換技術，將4D施工管理系統(tǒng)與虛擬施工系統(tǒng)無縫集成，實現(xiàn)虛擬施工過程中施工進度、人力、材料、設備、成本和場地布置的4D動態(tài)集成管理。

2.3 基于BIM的4D建筑施工優(yōu)化功能構建

1）基于BIM的施工優(yōu)化信息模型：利用IFC標準定義施工管理領域涉及的人力、機械、材料等資源信息模型，通過將資源信息模型與施工計劃、成本和施工場地信息模型進行關聯(lián)和集成，構建基于IFC的施工優(yōu)化信息模型，將充分利用BIM技術在信息集成和共享上的特點。利用一個施工優(yōu)化信息模型建模子系統(tǒng)，能夠從其他數(shù)據(jù)源中提取優(yōu)化信息模型所需要的數(shù)據(jù)，創(chuàng)建施工優(yōu)化信息模型。

2）基于BIM和離散事件模擬的施工資源優(yōu)化：直接將相關數(shù)據(jù)導入到基于離散事件模擬的施工優(yōu)化系統(tǒng)中，通過對各項工序的模擬計算，得出工序工期、人力、機械、場地等資源的占用情況，對施工工期、資源配置以及場地布置進行優(yōu)化。

3）基于BIM的施工操作優(yōu)化：利用BIM中完整的三維空間坐標信息，將設計與施工工序信息集成一體，綜合應用實時數(shù)據(jù)采集技術和4D模擬技術，力求實現(xiàn)實時的施工操作優(yōu)化，可以應用于大型構件的吊裝定位和操作。

4）基于BIM的施工過程4D可視化模擬：通過基于4D技術的場地與機械設施動態(tài)建模子系統(tǒng)，提供交互式場地與機械設施三維實體建模功能。并將施工資源優(yōu)化和施工操作優(yōu)化系統(tǒng)集成到4D施工管理系統(tǒng)中，實現(xiàn)基于BIM和資源優(yōu)化的施工過程4D可視化模擬。

2.4 將資源管理細化到 WBS工序節(jié)點

WBS工序節(jié)點往往處于WBS樹狀結構的葉端，并作為 WBS施工段節(jié)點的子節(jié)點。WBS工序節(jié)點是對施工具體工作內容的分類與細化，沒有對應的模型、沒有對應的清單項目，難以計算其人、材、機資源的用量和成本，但是，只有將資源管理需要細化到WBS工序節(jié)點，才能保障施工階段資源管理的準確性和精細程度。根據(jù)《建設工程工程量清單計價規(guī)范》（GB50500-2013）將資源統(tǒng)一劃分和編碼，細化到WBS工序節(jié)點也是本課題研究過程中需要解決的技術關鍵。

3.應用過程與效果

1）引入建筑業(yè)國際標準IFC（Industry Foundation Classes），建立基于IFC標準的建筑施工管理的數(shù)據(jù)描述，提供IFC文件解析器和基于IFC標準的數(shù)據(jù)接口引擎，實現(xiàn)設計與施工管理以及應用系統(tǒng)之間的信息集成、交換和共享。

2） 應用建筑信息模型BIM（Building Information Model）技術，實現(xiàn)基于IFC標準的工程信息建模，建立基于IFC標準的4D施工管理擴展模型，將建筑物及其施工現(xiàn)場3D模型與施工進度計劃相鏈接，并與人力、材料、機械、成本等施工資源以及場地布置信息集成一體，形成多維信息管理。

3） 引入施工進度與資源分配的優(yōu)化理論和過程模擬技術，應用基于離散事件模擬理論和方法，分析施工過程中各種施工工序、施工資源與施工工期之間的復雜動態(tài)關系、以及各種不確定性和隨機性，通過對各項工序的模擬計算，得出工序工期、人力、機械、場地等資源的占用情況，對施工工期、資源配置以及場地布置進行優(yōu)化。

4）將建筑物及其施工現(xiàn)場3D模型與施工進度相鏈接，與施工資源和場地布置信息集成一體。提供基于網(wǎng)絡環(huán)境的4D進度管理、4D資源管理、4D施工場地管理和4D施工過程可視化模擬等功能，實現(xiàn)施工進度、人力、材料、設備、成本和場地布置的4D動態(tài)集成管理以及施工過程的4D可視化模擬。

5）對施工過程仿真及資源動態(tài)管理技術概念及其理論實踐體系進行系統(tǒng)分析，并使用Revit等軟件建立BIM模型，然后借助于Navisworks和Revit API分別對模型施工過程進行真實的模擬再現(xiàn)，實現(xiàn)對BIM模型中特定信息的獲取以及施工過程的建筑構件之間的碰撞檢測功能，從而優(yōu)化并獲得最佳施工方案，為施工階段提供很好的技術和數(shù)據(jù)支持。

6）計算施工段及構件的工程量以及相對施工進度的人力、材料、機械消耗量和預算成本，進行工程量完成情況、資源計劃和實際消耗等多方面的統(tǒng)計分析，實現(xiàn)施工資源的4D動態(tài)管理。

7）可進行3D施工場地布置，自動定義施工設施的4D屬性?？刹樵冊O施實體的名稱、類型以及計劃設置時間等施工屬性，并可進行沖突檢查，將場地布置與施工進度相對應，形成4D動態(tài)的現(xiàn)場管理。

4.應用前景與意義

4.1 提供信息資源利用的解決方案

將識別施工過程主要信息資源并建立標準信息資源模型；實現(xiàn)對信息資源的管理和利用，為施工過程利用信息資源提供有效的解決途徑；通過建立4D模型，實現(xiàn)碰撞檢測與施工模擬展示、施工資源動態(tài)管理、成本實時監(jiān)控施工進度控制、信息實時查詢、計劃和實際進度對比分析以及整個施工過程4D可視化模擬。并相對施工進度，進行工程量及其人力、材料、機械、成本的計劃用量和實際消耗量的查詢及統(tǒng)計分析，實現(xiàn)工程的3D場地布置和施工設施的信息查詢。

4.2 深化BIM技術在施工管理領域的應用

分析和研究BIM在建筑施工中的應用；然后通過專業(yè)建模軟件與軟件開發(fā)平臺相結合的方式，對虛擬施工技術應用實踐進行研究，實現(xiàn)建筑施工過程的可視化仿真和實時監(jiān)控以及對施工資源進行動態(tài)管理；并結合二次開發(fā)實現(xiàn)BIM模型中特定信息的獲取和構件之間碰撞檢測功能，為建筑物的后續(xù)施工提供強大的技術支持。

4.3 實現(xiàn)施工項目資源動態(tài)管理。本研究通過系統(tǒng)地分析施工項目信息資源，可為建筑施工管理提供詳實可靠的科學依據(jù)，從而輔助提高施工項目管理決策水平，提高施工效益與競爭力。

4.4 通過將虛擬施工技術應用于建筑工程領域，可以在不消耗現(xiàn)實資源和能量的前提下利用計算機技術對建筑施工實際過程進行三維模擬分析，加強對施工過程進行事前控制和動態(tài)管理，從而改進和優(yōu)化施工方案，提升建筑行業(yè)的整體效益。

[1] 趙昂. BIM技術在計算機輔助建筑設計中的應用初探[D]. 重慶.重慶大學，2006

[2] 柳娟花.基于BIM的虛擬施工技術應用研究[D]. 西安. 西安建筑科技大學， 2012

[3] 彭鵬. 基于詳圖描述和建筑性能分析的BIM設計流程研究[D].武漢.華中科技大學，2010

[4] 王瑁. BIM理念及BIM軟件在建設項目中的應用研究[D]. 成都.西南交通大學，2011

[5] Deutsch. BIM and Integrated Design [M]. Randy Wiley， 2011

[6] Paul John. BIM for Facility Managers IFMA Teicholz [M]. Wiley & Sons Inc， 2013

5）基于4D動態(tài)集成管理的虛擬施工：基于建筑施工4D信息模型，應用系統(tǒng)集成和信息交換技術，將4D施工管理系統(tǒng)與虛擬施工系統(tǒng)無縫集成，實現(xiàn)虛擬施工過程中施工進度、人力、材料、設備、成本和場地布置的4D動態(tài)集成管理。

2.3 基于BIM的4D建筑施工優(yōu)化功能構建

1）基于BIM的施工優(yōu)化信息模型：利用IFC標準定義施工管理領域涉及的人力、機械、材料等資源信息模型，通過將資源信息模型與施工計劃、成本和施工場地信息模型進行關聯(lián)和集成，構建基于IFC的施工優(yōu)化信息模型，將充分利用BIM技術在信息集成和共享上的特點。利用一個施工優(yōu)化信息模型建模子系統(tǒng)，能夠從其他數(shù)據(jù)源中提取優(yōu)化信息模型所需要的數(shù)據(jù)，創(chuàng)建施工優(yōu)化信息模型。

2）基于BIM和離散事件模擬的施工資源優(yōu)化：直接將相關數(shù)據(jù)導入到基于離散事件模擬的施工優(yōu)化系統(tǒng)中，通過對各項工序的模擬計算，得出工序工期、人力、機械、場地等資源的占用情況，對施工工期、資源配置以及場地布置進行優(yōu)化。

3）基于BIM的施工操作優(yōu)化：利用BIM中完整的三維空間坐標信息，將設計與施工工序信息集成一體，綜合應用實時數(shù)據(jù)采集技術和4D模擬技術，力求實現(xiàn)實時的施工操作優(yōu)化，可以應用于大型構件的吊裝定位和操作。

4）基于BIM的施工過程4D可視化模擬：通過基于4D技術的場地與機械設施動態(tài)建模子系統(tǒng)，提供交互式場地與機械設施三維實體建模功能。并將施工資源優(yōu)化和施工操作優(yōu)化系統(tǒng)集成到4D施工管理系統(tǒng)中，實現(xiàn)基于BIM和資源優(yōu)化的施工過程4D可視化模擬。

2.4 將資源管理細化到 WBS工序節(jié)點

WBS工序節(jié)點往往處于WBS樹狀結構的葉端，并作為 WBS施工段節(jié)點的子節(jié)點。WBS工序節(jié)點是對施工具體工作內容的分類與細化，沒有對應的模型、沒有對應的清單項目，難以計算其人、材、機資源的用量和成本，但是，只有將資源管理需要細化到WBS工序節(jié)點，才能保障施工階段資源管理的準確性和精細程度。根據(jù)《建設工程工程量清單計價規(guī)范》（GB50500-2013）將資源統(tǒng)一劃分和編碼，細化到WBS工序節(jié)點也是本課題研究過程中需要解決的技術關鍵。

3.應用過程與效果

1）引入建筑業(yè)國際標準IFC（Industry Foundation Classes），建立基于IFC標準的建筑施工管理的數(shù)據(jù)描述，提供IFC文件解析器和基于IFC標準的數(shù)據(jù)接口引擎，實現(xiàn)設計與施工管理以及應用系統(tǒng)之間的信息集成、交換和共享。

2） 應用建筑信息模型BIM（Building Information Model）技術，實現(xiàn)基于IFC標準的工程信息建模，建立基于IFC標準的4D施工管理擴展模型，將建筑物及其施工現(xiàn)場3D模型與施工進度計劃相鏈接，并與人力、材料、機械、成本等施工資源以及場地布置信息集成一體，形成多維信息管理。

3） 引入施工進度與資源分配的優(yōu)化理論和過程模擬技術，應用基于離散事件模擬理論和方法，分析施工過程中各種施工工序、施工資源與施工工期之間的復雜動態(tài)關系、以及各種不確定性和隨機性，通過對各項工序的模擬計算，得出工序工期、人力、機械、場地等資源的占用情況，對施工工期、資源配置以及場地布置進行優(yōu)化。

4）將建筑物及其施工現(xiàn)場3D模型與施工進度相鏈接，與施工資源和場地布置信息集成一體。提供基于網(wǎng)絡環(huán)境的4D進度管理、4D資源管理、4D施工場地管理和4D施工過程可視化模擬等功能，實現(xiàn)施工進度、人力、材料、設備、成本和場地布置的4D動態(tài)集成管理以及施工過程的4D可視化模擬。

5）對施工過程仿真及資源動態(tài)管理技術概念及其理論實踐體系進行系統(tǒng)分析，并使用Revit等軟件建立BIM模型，然后借助于Navisworks和Revit API分別對模型施工過程進行真實的模擬再現(xiàn)，實現(xiàn)對BIM模型中特定信息的獲取以及施工過程的建筑構件之間的碰撞檢測功能，從而優(yōu)化并獲得最佳施工方案，為施工階段提供很好的技術和數(shù)據(jù)支持。

6）計算施工段及構件的工程量以及相對施工進度的人力、材料、機械消耗量和預算成本，進行工程量完成情況、資源計劃和實際消耗等多方面的統(tǒng)計分析，實現(xiàn)施工資源的4D動態(tài)管理。

7）可進行3D施工場地布置，自動定義施工設施的4D屬性?？刹樵冊O施實體的名稱、類型以及計劃設置時間等施工屬性，并可進行沖突檢查，將場地布置與施工進度相對應，形成4D動態(tài)的現(xiàn)場管理。

4.應用前景與意義

4.1 提供信息資源利用的解決方案

將識別施工過程主要信息資源并建立標準信息資源模型；實現(xiàn)對信息資源的管理和利用，為施工過程利用信息資源提供有效的解決途徑；通過建立4D模型，實現(xiàn)碰撞檢測與施工模擬展示、施工資源動態(tài)管理、成本實時監(jiān)控施工進度控制、信息實時查詢、計劃和實際進度對比分析以及整個施工過程4D可視化模擬。并相對施工進度，進行工程量及其人力、材料、機械、成本的計劃用量和實際消耗量的查詢及統(tǒng)計分析，實現(xiàn)工程的3D場地布置和施工設施的信息查詢。

4.2 深化BIM技術在施工管理領域的應用

分析和研究BIM在建筑施工中的應用；然后通過專業(yè)建模軟件與軟件開發(fā)平臺相結合的方式，對虛擬施工技術應用實踐進行研究，實現(xiàn)建筑施工過程的可視化仿真和實時監(jiān)控以及對施工資源進行動態(tài)管理；并結合二次開發(fā)實現(xiàn)BIM模型中特定信息的獲取和構件之間碰撞檢測功能，為建筑物的后續(xù)施工提供強大的技術支持。

4.3 實現(xiàn)施工項目資源動態(tài)管理。本研究通過系統(tǒng)地分析施工項目信息資源，可為建筑施工管理提供詳實可靠的科學依據(jù)，從而輔助提高施工項目管理決策水平，提高施工效益與競爭力。

4.4 通過將虛擬施工技術應用于建筑工程領域，可以在不消耗現(xiàn)實資源和能量的前提下利用計算機技術對建筑施工實際過程進行三維模擬分析，加強對施工過程進行事前控制和動態(tài)管理，從而改進和優(yōu)化施工方案，提升建筑行業(yè)的整體效益。

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[3] 彭鵬. 基于詳圖描述和建筑性能分析的BIM設計流程研究[D].武漢.華中科技大學，2010

[4] 王瑁. BIM理念及BIM軟件在建設項目中的應用研究[D]. 成都.西南交通大學，2011

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