基于B I M技术的建筑施工数字化管理应用

张鑫

陕西煤业化工建设（集团）有限公司 陕西 西安 710021

前言

建筑或土木工程项目生命周期各阶段的数据或讯息大多以二维的工程图说作为传递的方式，然而随着工程内容的日益复杂与繁多接口的涉入，传统的2D方式经常无法适当表达设计者的意象或无法解决接口间的冲突，再加上工程图文件技术的发展，CAD计算机辅助设计的功能便由2D提升至三维模式。近年来建筑与土木工程产业的电子化、信息化与网络化也快速的进展，其中，以3D为基础架构、并能将建筑信息加以整合与数据化，以及能表达建筑构件与其间关系的建筑信息模型(BIM)，逐渐在工程界与学术界受到关注[1,2]。而在BIM 运用领域的中，将BIM 模型与建筑工程施工管理，亦即建立所谓的4D模型，受到极高的重视，管理者可透过可视化的方式，进行工程进度的管理。

1 基于BIM的建筑施工管理模式

本文所提模式的架构内容包括：①BIM模型建立；②工期估算管理系统；③计算机仿真；④建立进度网图；⑤4D模型动画等五部分。以下各小节分别说明各部分的内容。

1.1 BIM模型建立

本研究以Autodesk Revit Architecture建置BIM模型，建置完成后，在BIM 明细表中记录柱、梁、墙、的钢筋、模板、混凝土等数量信息。之后，按楼层与类别分别汇出数量明细表(.txt文件)，以利Access 数据库读取。

1.2 工期估算管理系统

此接口管理系统为整个模式的运作中枢，透过Visual Basic 程序建立，其主要作用为整合BIM、Access 数据库、STROBOSCOPE、Excel、Microsoft Project等各软件的信息。此系统主要包括两个模块：登入画面与主画面。

（1）登入画面模块：主要功能为将BIM 模型提供的各项工作的施工数量汇入Access 数据库中进行整合，并将整合后Access 数量明细表链接于本系统中，并自动产生数量明细信息，以作为工期估算的数量信息来源。

（2）主画面模块：此模块执行输入施工条件、估算工期、产生施工进度表等三项步骤[4]。

①输入施工条件：包括工率(包括最乐观、最可能及最悲观的工率)、模板套数、工人数、吊车数、是否加班等。②估算工期：链接Access 数量数据库，读取各楼层柱、墙、梁、版的钢筋、模板、混凝土等数量，再配合施工条件以及是否加班的工时设定，计算出各施工工作的最乐观、最可能与最悲观工期等三点分布的工作时间。以某一层(或某区)的柱筋吊料(施工工作)为例，本系统会自动读取Access 数据库的中，有关该楼层(或某区)的全部柱筋施工数量(BIM模型所提供)的总和，并根据使用者输入的吊车台数及吊料工率，再计算柱筋吊料最乐观、最可能及最悲观的工作时间。

（3）产生施工进度表：将计算机仿真后的各施工工作的工期等信息，整理后产出施工进度表。进度表显示各施工工作的任务名称、工期、开始时间、完成时间、前置任务、浮时、计算机仿真一万次的帄均时间、最小时间、最大时间、钢筋工、模板工、吊车的等候时间等信息，用户再将Excel导出至Microsoft Project 软件，以利后续进度管理上的应用。

1.3 数字化模拟

本模式运用STROBOSCOPE计算机仿真的特性，对施工工作进行模拟分析，其执行所需的数据包括：①施工工作的施工流程网图；②各施工工作的工人工率(每人每单位时间可完成的数量)；③各施工工作所需施作的数量(例如，柱钢筋的吨数)；④钢筋工与模板工的工班人数；⑤模板套数等。STROBOSCOPE可透过统计分布(例如最乐观、最可能与最悲观的三点时间分布)考虑不确定性对于各工作时间的影响，并可分析人力与机具间的竞争情况，同时亦可透过多次模拟循环以客观地评估工期，最后并可建立整体工程的完工概率分布曲线。

1.4 建立进度网图与4D模型动画

当STROBOSCOPE完成计算机仿真，透过Excel汇出至Microsoft Project之后，管理者可在Microsoft Project 中可将数个施工工作结合成施工作业或整合成里程碑作业来展示。然后将BIM的3D构件及MS-Project进度表汇到Navis Works加以整合，进而产生4D模型，此部分执行作法则与一般作法相同。

2 结束语

本文建立一个BIM与计算机仿真的整合模式，此模式将BIM数量计算结果汇入以工地阶层为分析基础的STROBOSCOPE 计算机仿真中，经过较客观的模拟过程后，产生各施工工作的工期与总工期，再汇入进度软件以产出工程进度表，最后运用Navis Works检视施工进度的4D模拟，形成建筑施工数字化管理模式。本文介绍的建筑施工管理模式可以协助工程进度的规划，基于BIM模式提高施工效率，可以为同类建筑工程施工管理提供参考，为推动数字建筑的发展贡献绵薄之力。