本文關(guān)鍵詞：基于IFC的建筑工程4D施工管理系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

基于IFC的建筑工程4D施工管理系統(tǒng)的研究和應(yīng)用

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1．項(xiàng)目簡(jiǎn)介

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)建筑施工管理的信息化、智能化、可視化已是施工領(lǐng)域中的一個(gè)研究熱點(diǎn)。清華大學(xué)研發(fā)的“基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的建筑工程4D施工管理系統(tǒng)” (簡(jiǎn)稱4D-GCPSU2006)是國(guó)家”十五”重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃”建筑業(yè)信息化關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”之專題”基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的4D施工管理原型系統(tǒng)研究與示范應(yīng)用”的研究成果。

該系統(tǒng)綜合應(yīng)用4D-CAD、BIM( BuildingInformation Model)、工程數(shù)據(jù)庫(kù)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、網(wǎng)絡(luò)通訊以及計(jì)算機(jī)軟件集成技術(shù)，引入建筑業(yè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IFC( Industry FoundationClasses)，通過(guò)建立基于IFC的4D施工管理擴(kuò)展模型4DSMM++( 4D Site Management Model++)，將建筑物及其施工現(xiàn)場(chǎng)3D模型與施工進(jìn)度相鏈接，與施工資源和場(chǎng)地布置信息集成一體。提供了基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的4D進(jìn)度管理、4D資源管理、4D施工場(chǎng)地管理和4D施工過(guò)程可視化模擬等功能，實(shí)現(xiàn)了施工進(jìn)度、人力、材料、設(shè)備、成本和場(chǎng)地布置的4D動(dòng)態(tài)集成管理以及施工過(guò)程的4D可視化模擬。通過(guò)IFC文件解析器和基于IFC的數(shù)據(jù)接口引擎，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了建筑設(shè)計(jì)與施工管理的數(shù)據(jù)交換和共享，可以直接導(dǎo)入設(shè)計(jì)階段的建筑三維模型，用于4D施工管理，為建筑施工提供了科學(xué)、有效的管理手段。

4D-GCPSU 2006作為我國(guó)第一個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的4D施工管理系統(tǒng)，其研究發(fā)展了4D模型理論，不僅覆蓋了國(guó)外同類系統(tǒng)的主要功能，而且擴(kuò)展了管理功能和應(yīng)用范圍。系統(tǒng)于2006年1月20日通過(guò)了建設(shè)部組織的專家驗(yàn)收，2006年11月3日通過(guò)了教育部組織的專家鑒定，專家鑒定委員會(huì)評(píng)價(jià)：與國(guó)外同類系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)在支持基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)集成與交換、建立4D++擴(kuò)展模型及其信息集成機(jī)制、實(shí)現(xiàn)以WBS為核心的4D集成化施工管理和建立基于網(wǎng)絡(luò)的4D可視化平臺(tái)等方面具有創(chuàng)新性。該系統(tǒng)的研制成功和實(shí)際應(yīng)用屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

系統(tǒng)應(yīng)用于北京奧運(yùn)會(huì)國(guó)家體育場(chǎng)、青島海灣大橋、廣州珠江新城西塔等多個(gè)大型工程，對(duì)于提高施工效率和信息化管理水平，取得了顯著的成效。系統(tǒng)適應(yīng)我國(guó)建筑施工管理的實(shí)際需要，可用于各種建筑工程的施工項(xiàng)目管理，尤其適用于大型、復(fù)雜工程，并已推廣到橋梁、風(fēng)電、地鐵隧道等工程領(lǐng)域，還可推廣到道路、水利、電力以及設(shè)備安裝等其他工程管理，具有廣闊的應(yīng)用前景，可產(chǎn)生較大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。

“基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的建筑工程4D施工管理系統(tǒng)的研究和應(yīng)用”項(xiàng)目榮獲2009年華夏建設(shè)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。

2．理論與技術(shù)創(chuàng)新

(1)支持基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)集成與交換

建立了基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的建筑施工管理的數(shù)據(jù)描述，提供了IFC文件解析器和基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口引擎，可支持設(shè)計(jì)與施工管理以及應(yīng)用系統(tǒng)之間的信息集成、交換和共享，為解決當(dāng)前建筑生命期不同階段和應(yīng)用系統(tǒng)之間的信息斷層進(jìn)行了新的探索。

(2)實(shí)現(xiàn)基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的工程信息建模

本研究對(duì)IFC大綱給出的建筑工程信息數(shù)據(jù)定義進(jìn)行了分析和整理，從中提取出了與建筑工程相關(guān)的構(gòu)件、設(shè)備和設(shè)施等實(shí)體230余種。通過(guò)建立IFC數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言與程序語(yǔ)言的轉(zhuǎn)換規(guī)則，利用C++和C#語(yǔ)言定義這些實(shí)體的IFC類，作為基于IFC的基本信息模型單元，并提供了對(duì)這些實(shí)體的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)和數(shù)據(jù)輸入輸出等基本處理功能，為建立BIM探索了可行的途徑和方法。

(3)建立基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的4D施工管理擴(kuò)展模型

結(jié)合我國(guó)建筑施工管理的實(shí)際，通過(guò)建立基于IFC的4D施工管理擴(kuò)展模型4DSMM++，將建筑物及其施工現(xiàn)場(chǎng)3D模型與施工進(jìn)度計(jì)劃相鏈接，并與人力、材料、機(jī)械、成本等施工資源以及場(chǎng)地布置信息集成一體，形成了多維信息管理。4DSMM++的研究發(fā)展了4D模型理論，為實(shí)現(xiàn)建筑施工的集成化、動(dòng)態(tài)化和可視化管理，提供了理論、模型和方法。

(4)研制基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的建筑工程4D施工管理系統(tǒng)

開(kāi)發(fā)我國(guó)第一個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基于IFC的建筑工程4D施工管理系統(tǒng)，提供了基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的4D進(jìn)度管理、4D資源動(dòng)態(tài)管理、4D施工場(chǎng)地管理和4D施工過(guò)程可視化模擬等功能，不僅覆蓋了國(guó)外同類系統(tǒng)的主要功能，而且擴(kuò)展了功能和應(yīng)用范圍。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度、人力、材料、設(shè)備、成本和場(chǎng)地布置的4D集成化動(dòng)態(tài)管理以及施工過(guò)程的4D可視化模擬，為大型復(fù)雜建筑工程的施工提供了有效的管理手段。

3．技術(shù)特點(diǎn)

(1)系統(tǒng)提供了IFC文件解析器和IFC標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口引擎，可支持設(shè)計(jì)和施工階段以及與其他應(yīng)用系統(tǒng)之間的信息交換和共享，為解決當(dāng)前建筑工程生命周期不同階段和應(yīng)用系統(tǒng)之間的信息斷層做了新的探索。

(2)系統(tǒng)提供了基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的4D可視化工作平臺(tái)，可支持工程項(xiàng)目的各管理部門(mén)和多參與方的信息交換，實(shí)現(xiàn)了4D施工管理的網(wǎng)絡(luò)化。

(3)可讀取其他CAD系統(tǒng)輸出的IFC文件或直接導(dǎo)入其生成的3D模型，還可利用系統(tǒng)的建模工具在AutoCAD中建模，為3D建模提供了有效的方法。

(4)具有工程施工段劃分、WBS創(chuàng)建功能，實(shí)現(xiàn)了WBS與Project的相互鏈接。通過(guò)系統(tǒng)的WBS編輯器和工序模板，可完成WBS和進(jìn)度計(jì)劃的創(chuàng)建，大大提高了工作效率。

(5)將WBS節(jié)點(diǎn)與相應(yīng)3D構(gòu)件實(shí)體相鏈接，自動(dòng)生成工程的4D模型，并與資源信息和其他工程屬性相集成，形成多維信息管理。

(6)可通過(guò)Project或4D圖形界面，對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行調(diào)整和控制，實(shí)現(xiàn)了施工進(jìn)度的4D動(dòng)態(tài)管理和施工過(guò)程的可視化模擬。提供了任意WBS節(jié)點(diǎn)或3D施工段及構(gòu)件工程信息的實(shí)時(shí)查詢、多套施工方案的對(duì)比和分析、計(jì)劃與實(shí)際進(jìn)度的追蹤和分析等功能。

(7)通過(guò)可設(shè)置多套定額的資源模板，自動(dòng)計(jì)算任意WBS節(jié)點(diǎn)或3D施工段及構(gòu)件的工程量以及相對(duì)施工進(jìn)度的人力、材料、機(jī)械消耗量和預(yù)算成本，進(jìn)行工程量完成情況、資源計(jì)劃和實(shí)際消耗等多方面的統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)了施工資源的4D動(dòng)態(tài)管理。

(8)可進(jìn)行3D施工場(chǎng)地布置，自動(dòng)定義施工設(shè)施的4D屬性。點(diǎn)取任意設(shè)施實(shí)體，可查詢其名稱、類型、型號(hào)以及計(jì)劃設(shè)置時(shí)間等施工屬性，并可進(jìn)行沖突檢查，將場(chǎng)地布置與施工進(jìn)度相對(duì)應(yīng)，形成4D動(dòng)態(tài)的現(xiàn)場(chǎng)管理。

(9)自主開(kāi)發(fā)的OpenGL圖形平臺(tái)，提供了視圖變換、圖形控制以及4D圖形管理等功能，增強(qiáng)了4D動(dòng)態(tài)模擬效果，較好地解決了大型、復(fù)雜工程3D模型顯示效果和運(yùn)行速度的瓶頸問(wèn)題。

(10)系統(tǒng)為基于組件的開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)，具有很好的復(fù)用性和可維護(hù)性。通過(guò)引擎接口可與不同的計(jì)劃管理軟件相連接，以適應(yīng)不同的應(yīng)用要求。并提供了較強(qiáng)的個(gè)性化服務(wù)，使系統(tǒng)易學(xué)易用。

  本文關(guān)鍵詞：基于IFC的建筑工程4D施工管理系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。