建筑施工现场的4D可视化管理

王现金

摘要：施工现场管理涉及施工场地的合理布局、施工空间的优化使用和施工设施的动态管理，直接影响到设备运转、材料供给、劳动力调配乃至整个施工进度和成本。当前，“施工空间”（SiteSpace）被视为施工资源的重要组成部分，与时间、投资、劳力、材料和设备等资源一样，施工空间的分配、利用和调控已成为施工管理中的重要任务。现代建筑施工的“现场管理（SiteManagement）”引起了国内外施工专家的广泛关注。根据建筑施工的实际需求，基于计算机技术的施工现场管理方法以及相应的计算机系统成为当前施工管理的一个研究热点，通过本文对4D可视化管理研究，为提高建筑施工现场的管理效果，做出理论参考。

关键词：建筑施工现场管理效果提升策略

施工现场施工水平是确保施工质量的重要措施之一，也是提高施工企业核心竞争力的重要途径。目前，由于成本，期限等因素的影响，部分施工单位对施工现场管理工作的重要性不能全面了解，导致施工现场管理工作缺乏工人意识，建筑材料废物等严重问题，存在这些问题不仅影响施工质量，也影响施工单位的投资效益，因此必须加强施工现场管理研究。

1、施工现场管理的基本原则

一是按照科学合理的原则，每个工作的施工现场，按照科学合理的方式实施提高现场管理水平，真正做到现代化的生产需要。完善施工方法和作业程序，提高建筑材料的合理性，提高效率。二，施工现场管理不仅要抓住进度，还要保证施工质量，减少预算成本上涨带来的不合理费用。管理标准化和标准化作为施工现场管理的最低要求。在实施过程中，为了有效协调施工活动的施工，对每个要素的施工进行管理，必须按照制度和法规认真实施，结束各种主观随机性，以便提高施工现场管理效果。

2、4D可视化管理概述

4DSMM++模型（4DSiteManagementModel++）以工程结构分解WBS为核心，将进度计划、三维模型、资源管理、场地布置和成本分析等施工管理要素相结合，实现了建筑施工进度、材料、机械、人力、成本和场地布置等资源的3D模型，并在虚拟环境中引入时间信道，使得多点施工状态变得一目了然，有利于保障现场作业的安全;按时间模拟施工进度，可以对工期进行比较精确的计算和控制，有助于人、材、物的统筹和调度，实现了对建筑施工的交互式可视化和信息化管理。系统主要建立3D模型库和Project、SQL的接口和集成，实现在Windows平台下的运行。开发语言可以为面向对象的语言C++、Delphi等。4D工程项目管理系统的研究处于起步不久的状态，它的成功实现和人工智能的突破是联系在一起的。4D施工现场的管理是将施工场地及设备、设施的3D模型与施工进度计划相连接，建立施工场地的4D模型，实现施工场地布置可视化和各种施工设备、设施的动态管理。

3、4D可视化管理的应用

1）施工现场4D模拟

任何一个建筑工地都是惟一的，其地理环境、施工条件以及施工对象决无雷同之处，而源源不断的材料运输、类型繁多的设备调配、大量频繁的人员调动，使施工现场管理成为一个复杂的动态过程。在实际工程中，传统的施工平面布置图，无法反映场地布置的动态变化，尤其不能表达高层建筑工地中不同施工层的场地利用。对于施工过程中的场地布置，工地经理和工程师只能凭借自身经验，按需要进行现场调配，这样往往由于人为考虑不周和经验不足、或情况过于复杂，而引起现场运行的种种矛盾和冲突，甚至发生大型设备、设施之间的碰撞和事故。

4D-CSMS为解决上述工程问题提供了可行、有效的管理手段。系统基于4D施工模型，可以动态模拟工程的进度计划和实际进度，显示施工现场任意时间的相应场地布置和空间状况的3D视图，并按照施工进度，全面展现施工现场各种场地设施设备随主体建筑物施工所产生的变化，包括各个设备设施的3D实体、所在位置、设置时间以及型号规格、技术指标等属性，实现施工现场的4D模拟。在4D-CSMS中，用户指定任意施工时间，即可根据施工进度显示当前施工状态，并可以选定的任意时间间隔，按照时间正序或逆序模拟施工过程和场地状况。系统还提供了自动模拟的功能，用户只需指定演示速度，系统便可按照该速度及指定的时间间隔动态展示施工状态。

施工现场的4D模拟不仅是一种可视的媒介，使用户看到施工现场变化过程的3D图形模拟，及时发现现场的矛盾和冲突，避免设施设备之间的碰撞事故。而且使场地布置与施工进度相对应，通过实时查询施工设施设备名称、类型、型号以及计划设置时间等属性，按需要修改其布置，对整个施工现场布置的形象变化过程进行优化和控制。4D模拟可满足用户对施工现场的整体把握，为施工全过程中现场的资源占用和空间利用状况分析、各种设备设施的动态分配，提供了形象、准确的决策依据。

2）施工设施动态管理

长期以来，施工现场管理的依据主要是施工组织设计报告及场地平面布置图，其中施工设施设备的配置，通常只提供主要的大型设施设备的选型和布置计划。而且这些图表大多以纸质文档保存和传递，无法及时反映各施工阶段的设施设备配置的实际变化情况，更缺少设施设备的完整详细信息。因此，施工现场的信息管理是施工信息化亟待解决的问题。

4D-CSMS提供了全新的施工设施动态管理功能。由于系统建立的是4D场地模型，所有3D设施设备实体，都具有相关指标和参数、施工用途和状况、设置和拆除时间等详细的工程属性，并与施工进度计划相链接。用户只需在屏幕上点取任意场地实体，系统即可显示其名称、类型、型号、标高以及计划设置时间等属性信息，并可实时修改这些信息。系统还允许用户按照不同的类别和任意时间段查询相关的设施设备的信息，通过图表对各施工阶段的设施设备的用量、分布和使用状况进行统计和输出。同时用户还可以选择当前施工面或已完工楼层进行堆料区和施工设施设备布置，系统自动定义相关施的4D属性，使其与施工进度相对应，形成施工设施的4D动态管理。

总结

利用4D-CSMS可快捷、方便地进行3D场地布置，按照施工进度变化进行整个施工过程和场地状况的4D可视化模拟，实时查询和修改任意施工阶段的场地使用情况和设施设备配置，实现施工现场的动态管理。可满足施工现场管理的实际需求，对于提高建筑工地的科学管理水平和工作效率，效果显著。4D技术的引入，为建筑施工现场提供了新的管理方法和手段。

参考文献

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