BIM4D技术框架下的项目场地施工标准化管理方法分析

本文以 BIM4D 技术为基础，对项目场地施工标准化管理方法进行研究。通过研究施工场地的参数化、施工工序的标准化、工程项目资源配置标准化及穿插法流水施工的布置下赶工措施和施工受限分析，进而保障工程的进度、质量和成本，为建设工程项目的顺利进行奠定基础。
第一章 绪论

1.1 研究背景分析

  在第十三个五年计划的尾声，是我国工业化实现转型升级，在即将步入工业 4.0的时期，02 年的十六大代表大会中明确走“通过信息化带动工业化，进而工业化促进信息化的新型工业化道路”，在十七、十八大的中也强调“要大力推动信息化与工业化的融合发展”。由此可见，信息化己成为社会发展中至关重要的因素，信息化的发展成为推动经济增长和改变社会结构的重要基础。随着时代的发展，信息技术的不断成熟，BIM 技术越来越广泛出现在大众面前，即将对建筑行业带来深刻变革。近年来，随着我国信息化的发展中，建筑行业信息化管理的运用发展迅猛，开始逐渐取代传统建筑行业所固有的施工管理模式。伴随工程建设规模日趋增大，附加在项目上的信息量越来越大。对于建筑项目施工管理来说，其包含的信息量是非常庞大的，如何将一个参与方多，工期长，影响因素多的施工项目做到标准化和信息化管理，是现阶段商讨的热题。对于建筑行业来说，施工信息化和标准化关乎着缩短建筑工期，取得更大的经济效益、同时提高工程质量和生产周期。项目场地施工管理作为施工管理的重要组成部分，对施工的有序进行有着巨大的影响。当前项目场地施工管理效率低下的原因有：一是二维进度计划表存在缺陷，如不能可视化及可模拟，仅凭专业人员按照经验布置，无法确认是否出现问题；二是多专业协同和工作面有效利用不足，存在多种受限，场地和资源保障难以满足动态施工需求，即是各个专业之间的信息沟通不及时或者传递不流畅导致信息丢失。对于建筑企业来说，其施工项目管理效率直接影响工程项目质量及利益。因此 BIM技术对其进行信息化、标准化管理应运而生。

1.2 研究现状与问题提出

1.2.1 国外研究现状

  建筑信息模型即 BIM 概念，最早出现在美国，Charles Eastman[1]在编写《BIM手册》中将 BIM 定义为：“通过参数化建模，并将建筑物整体信息集成于模型当中，项目参与主体可以在建筑全生命周期中运用模型实现项目的信息的传递和交流”。但是这个词 BIM 是由 Alex Neihaus 和 Dave Lemont 在美国欧特克公司办公室开会时独创的，并由 Phil Bernstein 向国际建筑师协会(UIA)提出 BIM 及其概念[2]。近些年来，BIM 技术被运用与建筑结构分析、施工管理、施工资源分析和现场质量安全管理等方面的频率正在快速增加。BIM 4D 技术萌芽于 1996 年，斯坦福大学的研究中心建议将施工任务以视频的形式模拟实际的施工过程，并提出了 4D CAD的概念。2000 年，Kamat 和 Martinez 开发出可以将施工过程进行动态模拟的软件工具。之后不断出现满足 BIM 4D 功能的软件，如 2006 年 Dawood 开发的 PECASO 系统和 2011 年胡振中的 GCPSU 系统，其中都描述了 BIM 4D 所应有的功能和数据库要求。往后大量研究 BIM4D 技术的运用范围。2008 年 Timo Hartmann 及 Ju Gao[3]等人针对BIM3D 及 4D 模型的应用领域进行分析，并提倡将模型运用于建筑全生命周期。根据Park 于 2011 年发布的报告，行业中近 50%的企业已经意识到 BIM 的价值，正在实践中应用 BIM4D 技术于施工管理。2013 年 Bonsang Koo[4]等人运用 BIM4D 技术，在拥挤区域和有限施工时间内安装 MEP 组件。2014 年 HyounSeok Moon[5]等人对桥梁项目运用 BIM4D 技术，通过生成工作空间模型和检查工作空间冲突，提高项目安全性和可施工性。2015 年 Robert Lopez，Heap-Yih Chon[6]等人对 BIM4D 技术在建筑工程和管理体系上的可用性进行评估，并研究 BIM4D 的工程准备情况及其后续发展。2017年 aehyun Park， Hubo Cai[7]等人基于 BIM4D 技术，运用 Web 和数据库，研究实时共享和可视化平台，促进项目参与者的沟通与协作。2019 年 Rafaela Bortolini[8]等人将 BIM4D运用于不同层次上的物流计划和控制，并取得良好效果。2019年 R.N.F.Sloot,A. Heutink[9]等人在采购阶段运用 BIM 4D 技术，研究如何极大的支持高效风险缓解策略的开发，扩展了 BIM 4D 技术的文献。综上所述，BIM4D 技术在国外得到广泛的重视，并随着时间运用在施工建筑各个阶段，但是对于场地施工管理方面研究较少，偏向于项目安全性、可施工性及风险把控方面

第二章 工程项目标准化 BIM4D 施工进度计划研究

2.1 BIM4D 标准化进度计划工作内容的划分

2.1.1 标准 BIM4D 进度计划主导工序的划分

  工序是施工生产过程最基本的组成单位，是以一个或一组工人在一个工作地对一个或几个劳动对象进行连续施工生产活动。本研究是在以国内某大型房地产企业典型标准设计项目为对象进行的，项目划分的工序主要是工艺工序，运输工序（包括场外运输和场内输送）。在这个基础上，考虑下列因素进行了调整：（1）考虑建筑结构特点、工艺要求和不同专业工种分工。本次研究选择是框剪结构，在工艺要求考虑楼层及使用材料上，如地下室模板上采用木模板，楼层采用铝模板，其次对不同的专业的工种进行分工，分为土建（建筑、结构）、电气、装修、暖通等。（2）考虑 BIM4D 模型的对应关系。例如将原主体结构标准层“铝模安装”拆分为标准层“墙柱铝模安装”和标准层“梁板铝模安装”，以适应 BIM 建模以构件为对象的要求。（3）考虑相关资源的场内外运输和堆放。例如对于钢筋绑扎工序来说，其钢筋资源需离钢筋绑扎处较近，且在吊塔工作范围内。（4）考虑相关施工过程的合理整合，对部分工序进行归并。例如“刮腻子”这道工序，原工序划分为“一遍腻子”、“打磨”和“二遍腻子”共三道工序，就某一个部位来看，这三个过程在施工时间上是不连续的，应该划分为三道工序，但是当采用同层户间流水施工或者竖向层间流水施工时，则三个过程是连续进行的，因此将原来的三道工序合并为“刮腻子”这一道工序，在工序说明中注明该工序包含三个方面的施工内容，这样给现场管理人员更多的灵活性，灵活安排施工班组的施工活动，提高工作效率。
2.2 进度计划模型建立方法研究

2.2.1 建模软件选择

  当前，随着信息技术的发展，BIM 建模软件的种类和数量逐渐增多，常见的BIM 建模软件及其特征如下图所示。一个被大众所接受及功能性强的建模软件无疑更符合建筑行业的利益，经过市场调研，如下图 2-1 和表 2-1，建模软件 Revit 相对其他建模软件来说，更能满足当前建筑行业的建模需求。并且由于 Revit 与Navisworks 被同一公司研发，其在模型文件信息共享方面存在着优势，在后续运用Navisworks 的模型进行实时漫游、碰撞分析以及模拟施工有着极大优势。本文选用Revit 2016 和 Navisworks 2016 软件平台进行构建 BIM4D 模型。