基于B I M技術的建筑施工數字化管理應用

張鑫

陜西煤業化工建設（集團）有限公司 陜西 西安 710021

前言

建筑或土木工程項目生命周期各階段的數據或訊息大多以二維的工程圖說作為傳遞的方式，然而隨著工程內容的日益復雜與繁多接口的涉入，傳統的2D方式經常無法適當表達設計者的意象或無法解決接口間的沖突，再加上工程圖文件技術的發展，CAD計算機輔助設計的功能便由2D提升至三維模式。近年來建筑與土木工程產業的電子化、信息化與網絡化也快速的進展，其中，以3D為基礎架構、并能將建筑信息加以整合與數據化，以及能表達建筑構件與其間關系的建筑信息模型(BIM)，逐漸在工程界與學術界受到關注[1,2]。而在BIM 運用領域的中，將BIM 模型與建筑工程施工管理，亦即建立所謂的4D模型，受到極高的重視，管理者可透過可視化的方式，進行工程進度的管理。

1 基于BIM的建筑施工管理模式

本文所提模式的架構內容包括：①BIM模型建立；②工期估算管理系統；③計算機仿真；④建立進度網圖；⑤4D模型動畫等五部分。以下各小節分別說明各部分的內容。

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 明細表中記錄柱、梁、墻、的鋼筋、模板、混凝土等數量信息。之后，按樓層與類別分別匯出數量明細表(.txt文件)，以利Access 數據庫讀取。

1.2 工期估算管理系統

此接口管理系統為整個模式的運作中樞，透過Visual Basic 程序建立，其主要作用為整合BIM、Access 數據庫、STROBOSCOPE、Excel、Microsoft Project等各軟件的信息。此系統主要包括兩個模塊：登入畫面與主畫面。

（1）登入畫面模塊：主要功能為將BIM 模型提供的各項工作的施工數量匯入Access 數據庫中進行整合，并將整合后Access 數量明細表鏈接于本系統中，并自動產生數量明細信息，以作為工期估算的數量信息來源。

（2）主畫面模塊：此模塊執行輸入施工條件、估算工期、產生施工進度表等三項步驟[4]。

①輸入施工條件：包括工率(包括最樂觀、最可能及最悲觀的工率)、模板套數、工人數、吊車數、是否加班等。②估算工期：鏈接Access 數量數據庫，讀取各樓層柱、墻、梁、版的鋼筋、模板、混凝土等數量，再配合施工條件以及是否加班的工時設定，計算出各施工工作的最樂觀、最可能與最悲觀工期等三點分布的工作時間。以某一層(或某區)的柱筋吊料(施工工作)為例，本系統會自動讀取Access 數據庫的中，有關該樓層(或某區)的全部柱筋施工數量(BIM模型所提供)的總和，并根據使用者輸入的吊車臺數及吊料工率，再計算柱筋吊料最樂觀、最可能及最悲觀的工作時間。

（3）產生施工進度表：將計算機仿真后的各施工工作的工期等信息，整理后產出施工進度表。進度表顯示各施工工作的任務名稱、工期、開始時間、完成時間、前置任務、浮時、計算機仿真一萬次的帄均時間、最小時間、最大時間、鋼筋工、模板工、吊車的等候時間等信息，用戶再將Excel導出至Microsoft Project 軟件，以利后續進度管理上的應用。

1.3 數字化模擬

本模式運用STROBOSCOPE計算機仿真的特性，對施工工作進行模擬分析，其執行所需的數據包括：①施工工作的施工流程網圖；②各施工工作的工人工率(每人每單位時間可完成的數量)；③各施工工作所需施作的數量(例如，柱鋼筋的噸數)；④鋼筋工與模板工的工班人數；⑤模板套數等。STROBOSCOPE可透過統計分布(例如最樂觀、最可能與最悲觀的三點時間分布)考慮不確定性對于各工作時間的影響，并可分析人力與機具間的競爭情況，同時亦可透過多次模擬循環以客觀地評估工期，最后并可建立整體工程的完工概率分布曲線。

1.4 建立進度網圖與4D模型動畫

當STROBOSCOPE完成計算機仿真，透過Excel匯出至Microsoft Project之后，管理者可在Microsoft Project 中可將數個施工工作結合成施工作業或整合成里程碑作業來展示。然后將BIM的3D構件及MS-Project進度表匯到Navis Works加以整合，進而產生4D模型，此部分執行作法則與一般作法相同。

2 結束語

本文建立一個BIM與計算機仿真的整合模式，此模式將BIM數量計算結果匯入以工地階層為分析基礎的STROBOSCOPE 計算機仿真中，經過較客觀的模擬過程后，產生各施工工作的工期與總工期，再匯入進度軟件以產出工程進度表，最后運用Navis Works檢視施工進度的4D模擬，形成建筑施工數字化管理模式。本文介紹的建筑施工管理模式可以協助工程進度的規劃，基于BIM模式提高施工效率，可以為同類建筑工程施工管理提供參考，為推動數字建筑的發展貢獻綿薄之力。