建筑施工现场的4D可视化管理

建筑施工现场的 4D可视化管理

王冠群

山东省烟台市市属直管公房管理服务中心 264010

摘要：施工场地的合理布局、合理利用空间、动态的施工设备，关系到设备的运行、材料的供应、劳动力的调配乃至施工的整体进度与费用。目前，“施工空间”是建筑资源的一个重要组成部分，它与时间、投资、人力、材料、设备等资源的分配、利用与调控已经成为建筑管理的一个重要内容。“现场管理”是当今世界建筑工程领域的一个重要课题。

关键词：建筑；施工现场；4D可视化；管理；

引言：随着施工技术和信息技术的不断发展，施工现场的情况越来越清楚，以前依靠数据、猜测等方法来构建现场模型，而现在，利用现代计算机技术可以实现对施工现场的可视化管理。施工现场的施工组织设计、施工组织结构的优化是施工现场管理的重点，施工现场的施工管理与施工质量有着密切的联系，必须加强施工现场的管理。本文通过对4 D可视化管理的研究，期望能将其引入到施工现场，从而达到高效、便捷地管理。

1.4D可视化管理理论概述

4D可视化管理是一种与施工现场动态相结合的新技术，它可以在施工现场的各个方面进行数据的共享，借助计算机技术，4 D可视化技术可以采集到相应的数据，并与前端设备协同工作，比如前端摄像机，将采集到的信息发送到终端（计算机），再经过编码转换成数字信号，发送到工地的监控室，由现场的技术人员根据这些信息，对工地进行可视化管理。以日本隧道工程施工现场可视化技术为例，既能提高施工安全，又能有效地提高施工效率。日本已经在滑动型钢拱上安装了各种传感器（温度、压力等），用于分析隧道施工过程中的混凝土浇注过程，并能自动采集监控数据，上传等，实现了可视化管理。该可视化技术的主要应用特征是：传感器数据的集中管理、衬砌浇筑状态的可视化（浇筑高度161个传感器，温度传感器15个）；实现了对混凝土衬砌过程中的施工质量的可视化管理；施工现场的管理效率高、采集资料简单、便于后期的维修、管理等。

2.4D可视化系统在施工现场管理中的开展途径

2.1施工现场3D布置方面

在施工场地3D布局时，要严格按照施工进度，合理安排设备、设施的空间布局、平面布局，确保施工工作的顺利进行，并做好文明施工、安全施工的准备。3D空间的布局很复杂，包括仓库、运输通道、电力系统等等。在4 D可视化管理系统中可以根据项目的需要，根据项目的完成情况，确定设备和设施的合理布局，从而保证项目的可视化管理。

2.2将3D模型和施工进度有效地结合起来

4D可视化管理的3D模型必须要在施工中应用，通常情况下都是3D模型和施工过程的结合，在建造4 D实体模型的时候，需要仔细地分析研究场地的布局、工程进度、施工设备、施工材料等的关系，找到施工资源的空间、时间和数量的关系，寻找影响施工进度的因素。另外，在将3D建模与施工进度相结合的过程中，为了保证施工场地的布局与时间与空间的一致性，可以将施工过程中的各个时间节点的施工状况进行动态仿真，从而在工程进度出现变化的时候，由管理系统实时的计算出所有的时间、工程的施工状况、所需要的材料、人力、设备等，从而让管理者能够得到精确的数据，从而保证项目的正常运转，从而达到科学、标准化的目的。

2.3构建4D工程模拟模型

传统的施工方案往往是以平面的方式呈现，对施工现场的各种信息不能及时的反映，而对施工过程中的各个环节进行管理和监督，这样的方法不但效率低下，而且无法及时地作出正确的决策，从而影响到项目的进度，而且还会因为决策的不当而增加矛盾，从而对管理者的管理产生不利的影响。而采用4 D技术进行建筑项目管理，能有效地解决施工过程中遇到的各种问题。利用计算机技术和相关的软件，可以建立4 D工程仿真模型，它能将项目各个环节的施工过程动态地呈现给管理者，从而实现对项目的现场实时管理，大大提高了项目的整体管理水平。

2.4资源管理方面

利用4 D可视化系统进行资源的管理，可以从两个方面进行：首先是工程装备的资源库。在运用此管理系统进行建筑设备资源的管理时，管理者必须将本项目所需的一切设备，如卷扬机、塔吊、履带机等进行登记、归类，并将各类型的数据以参数化的方式录入计算机中，建立数据库，对每一种设备进行精炼，并以参数化的方式展示，提高了建筑的个性化程度。同时，要利用机械模型来描述3D机械实体，并且要使虚拟建筑结构能够互相协调，便于管理人员进行设计和修改；最后，工程资金的查询、计算和分析。管理者可以利用3D场景和后台数据库中的相关资源，对其进行统计和分类，并能根据定额库的设置，自动地对数据进行分析。

2.5对施工机具设施的管理

通过对该系统的研究，发现它可以实现对施工机械的管理，可以将4 D实体模型、3D设施和实体设施与项目建设计划相结合。当管理者在操作时，只要用鼠标轻轻一点所要查看的地方，系统就会显示出对应的高度、名称、型号等信息，并根据实际情况和需求，进行相应的调整，以达到对工程机械的可视化管理。

3.4D可视化管理的应用

3.1施工现场4D模拟

每一座建筑工地都是独一无二的，其地理环境、施工条件、施工目标绝不相同，材料的运输、设备的调配、人员的频繁调动，都使得施工现场的管理变得复杂、动态。在实际工程中，常规的施工方案难以体现现场布局的动态变化，特别是高层建筑工地上各种施工层的场地利用情况。在施工期间，工地的管理人员和工程师们都是根据自己的经验，根据现场的情况，进行适当的调整。4D-CSMS是一种有效的管理方法，可以有效地解决以上的工程问题。该系统以4 D结构为基础，能够动态地仿真项目的进度和实际进展，实时地展示在施工现场的3D立体布局和空间状态，并根据施工进度，充分展示了施工现场的各类场地设施、设备的3D实体、所在位置、设置时间以及型号规格、技术指标等特征，实现施工现场的4 D模拟。在4D-CSMS系统中，使用者可以在任意的时间段内指定施工时间，根据工程进度来显示目前的施工状态，也可以选择任意的时间段，按时间正序或逆序对工程进行仿真。系统具有自动仿真功能，只要使用者设定显示的速率，就可以根据设定的速度和设定的时间间隔，实时显示工程状况。

3.2施工设施动态管理

在很长一段时间里，建筑工地的管理工作都是以施工组织设计报告和平面布置为基础，而在工程建设中，一般仅对主要的大型设备的选择和布局进行规划。同时，由于这些图表中大部分都是以纸质文件形式进行存储和传输，不能及时地反映出各个施工阶段设施和设备的实际配置状况，更没有全面、详尽的资料。施工企业信息化建设中急需解决的问题就是如何进行信息管理。4D-CSMS为建筑设备的动态管理提供了全新的功能。由于本系统是以4D场地模型为基础，所以3D设施、设备的实体均具备有关指标、参数、施工用途和条件、设置及拆除时间等细节，并与施工进度计划相联系。使用者在萤幕上点击任何地点的实体，就可以显示其名称、类型、型号、高度、规划设定时间等资讯，并能即时修正。该系统还能根据不同类型、不同时期的设备资料进行查询，并以图表形式对设备的使用情况进行统计和输出。同时，用户可以在现有建筑或完成的楼层中选择材料区域和建筑设施的布局，并根据工程进度自动确定相应的4 D属性，实现对建筑设施的4D动态管理。

结束语

采用4D-CSMS可以方便快捷地进行3D场地布局，根据工程进度的不同，对整个工程进行4 D可视化仿真，并对任意施工阶段的场地使用和设施设备进行实时查询、修正，从而达到动态管理的目的。该系统能很好地满足工程建设现场管理的需要，在工程建设中，提高工程管理的科学性和工作效率。4 D技术的引进，为施工现场的管理提供了一种新的途径和方式。

参考文献：

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