牟忠洪

摘 要：建筑施工指的是工程建設(shè)的階段性活動(dòng)，是通過建設(shè)的過程把設(shè)計(jì)中要體現(xiàn)的各個(gè)方面在指定的位置變成事物的過程。建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的管理范圍十分廣泛，不僅包括對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)布局的科學(xué)性的指導(dǎo)，施工空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以及對(duì)施工工具的有效處理，還包括對(duì)設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)監(jiān)控與勞動(dòng)力工作的關(guān)注，還有對(duì)建筑施工進(jìn)度的管理和成本的核算等。隨著更多的工程公司采用了可視化的管理系統(tǒng)，以加強(qiáng)對(duì)建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)管。這不僅反映了建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的合理要求，而且體現(xiàn)了可視化使其透明度更高的效果，保證了建筑施工現(xiàn)場(chǎng)管理的有效性。

關(guān)鍵詞：施工現(xiàn)場(chǎng)；4D；可視化；管理

1 前言

管理施工現(xiàn)場(chǎng)各種復(fù)雜情況的時(shí)候，要面對(duì)的管理知識(shí)有很多。例如，對(duì)布局施工現(xiàn)場(chǎng)、監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)以及優(yōu)化施工的結(jié)構(gòu)等方面，可以直接或者間接的看出，建筑施工質(zhì)量的好壞取決于管理者對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)管理的程度。在認(rèn)識(shí)到這一問題后，通過加強(qiáng)對(duì)建筑施工水平的強(qiáng)關(guān)注來提高各施工單位的質(zhì)量意識(shí)，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)管理中加入可視化的管理系統(tǒng)，可視化的管理系統(tǒng)的應(yīng)用，使得建筑施工的現(xiàn)場(chǎng)有效管理水平得以提升。

2 可視化管理

可視化管理技術(shù)作為一種新型的具有現(xiàn)代感的管理方式，通過信息技術(shù)的輔助作用。在管理施工現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用可以使得監(jiān)控施工現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)化。把攝像頭安裝在施工現(xiàn)場(chǎng)，使用可視化管理技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相關(guān)的采集，緊接著將這些信息利用無線網(wǎng)絡(luò)傳送到電腦端，然后把傳送的視頻信息通過轉(zhuǎn)碼器變換成數(shù)字信號(hào)，隨后我們可以在監(jiān)控中心看到這些數(shù)字信息，最后，通過對(duì)信息的處理與加工來對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行管控，以此來而提高管理的數(shù)字化水平。

3 4D可視化系統(tǒng)在施工現(xiàn)場(chǎng)管理中的開展途徑

筆者在以4D++施工模式為依據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)在施工管理中的4D可視化管理系統(tǒng)的運(yùn)用進(jìn)行了詳細(xì)的論述。4D可視化管理系統(tǒng)的構(gòu)成是施工現(xiàn)場(chǎng)的確切數(shù)據(jù)和3D模型庫(kù)。在系統(tǒng)運(yùn)作過程中，3D模型庫(kù)的用途是對(duì)管理系統(tǒng)所需要的大量數(shù)據(jù)實(shí)施搜集和上傳，保障了管理工作中的數(shù)據(jù)來源。對(duì)于3D數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)，可以應(yīng)用開源圖形庫(kù)和AutoCAD軟件構(gòu)建3D實(shí)體模型。而施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際數(shù)據(jù)的采集與保存主要針對(duì)施工過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)信息，通過分析數(shù)據(jù)反映出綜合的施工現(xiàn)場(chǎng)情況。

3.1 施工現(xiàn)場(chǎng)3D布置方面

通過對(duì)具體的工程施工計(jì)劃與施工工期的掌握對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行3D布置，對(duì)各種建筑設(shè)備以及建筑設(shè)施的立體與平面空間進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，以此確保順利開展各項(xiàng)施工準(zhǔn)備工作，同時(shí)為之后的文明與安全施工做好鋪墊。3D施工現(xiàn)場(chǎng)需要布置的內(nèi)容非常繁雜，涉及的范圍很大，像運(yùn)輸?shù)缆?、?kù)房以及水電路線等。

3.2 要將3D模型和施工進(jìn)度有效結(jié)合在一起

建立4D實(shí)體模型是在施工現(xiàn)場(chǎng)中運(yùn)用4D可視化管理的第一步，將3D模型和施工過程的有效結(jié)合是4D實(shí)體模型關(guān)鍵的構(gòu)成部分。兩者的結(jié)合要求管理者必須要全面分析施工設(shè)施、施工材料場(chǎng)地布置與工程進(jìn)度等方面的相互關(guān)系，從而找出施工資源的時(shí)間、空間以及數(shù)量之間的相互作用關(guān)系和規(guī)律，以及影響施工進(jìn)行的關(guān)鍵因素以建立4D模型。在對(duì)施工的進(jìn)度和3D模型進(jìn)行作用的同時(shí)，要確保施工進(jìn)度和現(xiàn)場(chǎng)布置能夠在時(shí)空維度保持一致的狀態(tài)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)每一時(shí)間點(diǎn)的施工情況能夠使用動(dòng)態(tài)模擬得出。在改變工程進(jìn)度的時(shí)候，通過管理系統(tǒng)準(zhǔn)確計(jì)算出的所有工程項(xiàng)目與所有時(shí)間上的施工狀態(tài)，確定工程進(jìn)度需要的材料以及設(shè)備等多方資源，然后提供給施工管理人員立體、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料，保證管理工作更加科學(xué)化、規(guī)范化的進(jìn)行。

3.3 4D工程模擬模型

以往建筑工程的施工布置圖都是平面的形式，施工現(xiàn)場(chǎng)的布置情況，并不能直觀、及時(shí)的將這些數(shù)據(jù)的變化情況反映出來，管理人員只能按照自身積累的管理經(jīng)驗(yàn)，來對(duì)施工各方面的情況進(jìn)行管理與監(jiān)控，這樣的做法不僅效率較低，不能在第一時(shí)間做出準(zhǔn)確的決策，對(duì)工程的進(jìn)度造成了一定的影響，同時(shí)還有可能因?yàn)闆Q策不當(dāng)而加劇沖突，對(duì)管理人員的工作開展質(zhì)量造成了直接的影響。而使用4D施工管理系統(tǒng)，能夠有效解決傳統(tǒng)施工現(xiàn)場(chǎng)管理中存在的問題，能夠在信息技術(shù)以及相應(yīng)軟件的幫助下，建立4D工程模擬模型，可以將工程中的每個(gè)環(huán)節(jié)的施工情況都以動(dòng)態(tài)模型的方式呈現(xiàn)在管理者面前，從而真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)化管理，切實(shí)提升了整體工程的管理水平。

3.4 資源管理方面

運(yùn)用4D可視化系統(tǒng)對(duì)建筑資源進(jìn)行管理，主要體現(xiàn)在兩個(gè)大方面：一方面是工程設(shè)備資源庫(kù)。應(yīng)用4D可視化管理系統(tǒng)管理施工設(shè)備資源時(shí)，首先管理人員要對(duì)建筑工程使用的設(shè)備，如塔吊、卷揚(yáng)機(jī)以及履帶吊等加以記錄和區(qū)分，然后以參數(shù)化實(shí)體的方式將分類數(shù)據(jù)資料輸入電腦并建立對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，還要提煉每種施工設(shè)備同樣以參數(shù)化的形式體現(xiàn)，有效提高類似的定制能力。期間要使用機(jī)械模式描述3D機(jī)械實(shí)體，使虛擬的施工方案與結(jié)構(gòu)方案能夠相互匹配，使得對(duì)施工計(jì)劃的控制與更改更加有利于管理者；另一方面，是對(duì)工程資金查詢、計(jì)算分析等方面進(jìn)行的管理。管理人員通過對(duì)該系統(tǒng)的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)資源與3D場(chǎng)景的分類統(tǒng)計(jì)的使用分析工程資源的使用狀況，在對(duì)數(shù)據(jù)情況進(jìn)行研究的時(shí)候需要系統(tǒng)根據(jù)定額庫(kù)設(shè)置相應(yīng)的預(yù)置線。

3.5 對(duì)施工機(jī)具設(shè)施的管理

通過對(duì)該系統(tǒng)的研究中，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)對(duì)施工機(jī)具有管理的功能，該系統(tǒng)利用建立起來的3D設(shè)施、實(shí)體設(shè)備以及4D實(shí)體模型與工程施工進(jìn)度的方案相銜接。只需使用鼠標(biāo)點(diǎn)擊需要查看的場(chǎng)地，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)給出將相應(yīng)的名稱、標(biāo)高以及型號(hào)，這使得管理者可以按照實(shí)際需求對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的調(diào)試，從而實(shí)現(xiàn)可視化管理施工機(jī)具的功能。

4 4D施工現(xiàn)場(chǎng)管理模型

4D施工現(xiàn)場(chǎng)管理是施工單位根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體狀況，結(jié)合施工進(jìn)度安排和設(shè)備的實(shí)際使用開展的施工管理方式，4D施工模型的建立有助于施工單位對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理，更好的協(xié)調(diào)各個(gè)施工設(shè)備和施工團(tuán)隊(duì)的工作安排。4D施工現(xiàn)場(chǎng)管理模型主要有如下特征：

3D可視化。施工管理部門通過對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)各種施工設(shè)備和設(shè)施進(jìn)行提取，捕捉各個(gè)設(shè)施和設(shè)備的幾何特征，再利用軟件構(gòu)成3D可視模型，利用軟件構(gòu)成的3D可視模型可以在模擬現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行隨意的位置轉(zhuǎn)化，方便設(shè)計(jì)施工人員從各個(gè)角度進(jìn)行觀測(cè)，協(xié)助施工。每個(gè)模型實(shí)體不僅僅包含了各自的幾何狀態(tài)特點(diǎn)，也可以完整的體現(xiàn)出所處地域的地表環(huán)境特征，進(jìn)而方便施工團(tuán)隊(duì)對(duì)工作內(nèi)容進(jìn)行標(biāo)注和指導(dǎo)，利于對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的熟悉，避免因?qū)κ┕?chǎng)地生疏而造成的施工事故。

3D場(chǎng)地模型與進(jìn)度計(jì)劃的雙向鏈接。4D施工現(xiàn)場(chǎng)管理的開展和利用有助于對(duì)施工過程中場(chǎng)地安排、進(jìn)度計(jì)劃以及材料的使用進(jìn)行分析研究，從空間、時(shí)間以及數(shù)量的關(guān)系發(fā)現(xiàn)不同影響因素之間的內(nèi)在聯(lián)系，動(dòng)態(tài)關(guān)系的建立有助于施工單位對(duì)后續(xù)的進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整和更正。4D管理模型是在3D可視模型和進(jìn)度計(jì)劃表基礎(chǔ)上所建立的，通過該模型能夠直觀的反應(yīng)出場(chǎng)地布置和施工進(jìn)度安排之間的聯(lián)系，動(dòng)態(tài)模型建立的優(yōu)勢(shì)還在于，一旦施工進(jìn)度安排發(fā)生改變，通過該模型可以迅速計(jì)算出工程量、施工材料以及人力資源損耗所發(fā)生的變化，施工單位可以從中發(fā)現(xiàn)計(jì)劃調(diào)整的不足和缺陷，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行更正。

4D動(dòng)態(tài)模擬。3D可視模型和進(jìn)度計(jì)劃相結(jié)合所構(gòu)成的4D模型，能夠?qū)崟r(shí)反映出施工過程和施工場(chǎng)地的變化情況。作為工作人員，只需要在軟件上通過設(shè)置有關(guān)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，就可以直觀的反映出不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)下施工進(jìn)度發(fā)生的變化以及施工狀態(tài)的調(diào)整，在動(dòng)態(tài)模擬的過程中，操作人員可以對(duì)模型進(jìn)行任意時(shí)間段的轉(zhuǎn)化，時(shí)間正序倒序的模擬方便了管理人員對(duì)施工材料損耗以及人力使用的了解，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)施工環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)追蹤。

5 4D施工現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)

4D施工現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)包括了施工現(xiàn)場(chǎng)的全部數(shù)據(jù)信息和施工資料，具體包括了施工設(shè)備的實(shí)際使用狀況、設(shè)備的位置變化以及施工材料在不同時(shí)期的具體使用量，上述的這些信息都能夠在4D施工現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)中如實(shí)的反映出來。作為施工單位，可以隨時(shí)登陸系統(tǒng)對(duì)施工信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行查看和登出，加強(qiáng)了管理部門對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的了解，有助于施工組織設(shè)計(jì)的規(guī)劃和安排。隨著施工現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)的發(fā)展，系統(tǒng)的功能也變得完善，目前具有以下功能：

3D施工場(chǎng)地布置。施工場(chǎng)地布置的好壞決定了施工方案的實(shí)施能否順利執(zhí)行，施工組織設(shè)計(jì)作為協(xié)調(diào)施工的重要工作，其制定的合理性影響了施工計(jì)劃的開展，做好3D施工場(chǎng)地布置工作，為施工組織設(shè)計(jì)提供了重要的施工數(shù)據(jù)和信息基礎(chǔ)。施工管理者可以根據(jù)3D施工場(chǎng)地圖對(duì)現(xiàn)有的施工場(chǎng)地進(jìn)行分析，探討施工環(huán)節(jié)中最佳的設(shè)施擺放和合理的組織安排，同時(shí)可以借助3D模擬圖進(jìn)行應(yīng)急演練加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)防范意識(shí)。除了常規(guī)的施工設(shè)施和施工器材之外，施工現(xiàn)場(chǎng)常常會(huì)擺放臨時(shí)建筑材料和搭建加工場(chǎng)地，這些設(shè)施會(huì)干擾影響施工現(xiàn)場(chǎng)的具體安排，3D場(chǎng)地模擬圖形可以直觀反映實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)布置狀況，便于溝通和管理。

施工現(xiàn)場(chǎng)4D模擬。施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境往往是復(fù)雜多變的，在實(shí)際施工過程中，建筑場(chǎng)地雖然固定，但是由于建筑施工的特殊性，場(chǎng)地狀態(tài)變化復(fù)雜，施工場(chǎng)地中不可避免的要面臨施工材料的運(yùn)輸和設(shè)備的搭建，管理部門的施工安排可能無法顧及到施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況。現(xiàn)場(chǎng)的工作調(diào)度更多的是依靠現(xiàn)場(chǎng)人員的指揮，這樣的施工現(xiàn)場(chǎng)管理模式不利于對(duì)場(chǎng)地的規(guī)劃使用。施工現(xiàn)場(chǎng)4D模擬的推廣和使用，為解決施工現(xiàn)場(chǎng)的管理問題提供了可能，在該系統(tǒng)模式中，操作人員可以對(duì)任意時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行查看，從中了解不同時(shí)間階段施工現(xiàn)場(chǎng)材料使用、人員變化以及設(shè)備位置擺放的變化，這樣一來可以方便工地經(jīng)理對(duì)材料設(shè)備進(jìn)行合理的位置調(diào)放，根據(jù)不同時(shí)間間隔的變化選擇合適的材料運(yùn)輸時(shí)間，錯(cuò)開施工現(xiàn)場(chǎng)的人員高峰期。4D模擬還能夠協(xié)助工程管理者實(shí)時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，防止由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安置不當(dāng)造成的設(shè)備使用沖突，便于施工組織設(shè)計(jì)的安排對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行合理的施工優(yōu)化。在進(jìn)行施工設(shè)備的位置擺放和調(diào)度之前，可以預(yù)先在軟件系統(tǒng)進(jìn)行模擬，提前發(fā)現(xiàn)施工中潛在的風(fēng)險(xiǎn)隱患進(jìn)行及時(shí)處理。

6 結(jié)束語

綜上所述，4D可視化施工管理模式被普遍運(yùn)用到了施工工作中，作為一種新型的技術(shù)，它主要運(yùn)用三維CAD模型作為引子與時(shí)間維相互作用產(chǎn)生。通過結(jié)合4D可視化管理模式與3D模型以及施工工期，通過動(dòng)態(tài)的形式模擬出建筑施工場(chǎng)地和施工過程的具體情況，從而對(duì)施工進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的管理措施。施工單位可以依據(jù)系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)，建立工程管理預(yù)警系統(tǒng)，如果系統(tǒng)在遇到施工中的某個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生問題就及時(shí)發(fā)出預(yù)警指示，從而降低建筑施工過程中發(fā)生的概率風(fēng)險(xiǎn)?？偠灾?，4D可視化施工管理技術(shù)的運(yùn)用符合時(shí)代的發(fā)展要求。

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