使用 Revit 和导航的实用 4D 施工模拟

现在，大多数项目都使用 3D 协调来帮助提高施工期间的可预测性。通常几何图形仅显示在其最终构造位置。虽然这是改善沟通和规划的一大步，但它不包括施工期间所需的空间——这限制了施工过程中可以预测的空间。本文将展示如何将实用方法应用于 4D 施工仿真，包括大型设备布线、清晰的工作区域、现场材料存储和关键里程碑指标。我们正在结合使用Revit和Navisworks来可视化和动画化这些重要因素，从而从虚拟施工中获益。

4D 施工模拟

当虚拟建筑专业人员协调 3D 模型时，他们采用的模型代表了所有行业所有组件的最终安装位置。3D协调只能说明故事的一部分。那么，我们缺少什么？如果我们的最终努力是更好地了解施工现场，从而提高进度准确性和规划可预测性，我们通常不会协调正确的事情。我什至会说，我们可能错过了故事的一半以上。

3D 协调显示处于最终安装位置的物体。4D施工模拟显示了施工过程中所需的物体和空间。

将 4D 事实与 4D 虚构区分开来

业内90%+的4D仅用于展示。很少有4D以改善通信和现场效率的方式实现的例子。这是一种终极的“BIM清洗”（仍然是我最喜欢的术语之一）。最常见的是，这是一个动画，用于在面试过程中在客户面前展示技能和复杂性。不要贬低尽早向合适的人出售这些技术的价值，它通常永远不会比这更进一步。

本文是关于使4D的“展示”变成一种非常实用和有价值的工具，使用3D BIM可以轻松解决非常具体的问题。我们还将展望这种基础施工现场协调可以带我们走向何方。

可从 4D 施工现场仿真中受益的用例

当 3D 协调最初用于推动 BIM 的施工价值时，我们并没有立即尝试以 3D 方式协调整个建筑。它从特定的测试/用例开始。结构与建筑，机电设备与结构。并非建筑物的所有方面都可以立即在 3D 中理解。与 3D 协调的发展一样，4D 协调必须从特定的用例开始。

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三种类型的 4D

现场物流模型 从技术上讲，这只是另一种类型的3D模型
，可用于项目时间表模拟，但也可以通过规划清晰的工作区域来寻找贸易重叠以及帮助现场材料存储协调来提供价值。这些是我们始终与客户讨论的主题，但通常作为埋藏在长文档细节中的现场准备指南的一部分。以 3D 形式提出这些站点协调主题可以大大提高意识和沟通。

设备布线动画
设备布线动画是迄今为止我们提供的最有价值和最常见的 4D 模拟类型。它适用于需要在施工现场移动的任何东西，并且仅受安装时您可以预测的实际现场状况的限制。

项目时间线模拟
项目时间线模拟是最容易识别和最常见的4D服务，也是4D“虚构”传播的主要方式。迄今为止，我们看到的将整体项目模拟作为规划工具或作为实际进度可以衡量的东西的例子有限。如果您考虑我们上面列出的其他类型的 4D（现场物流和设备路线），除了添加几何图形以直观地跟踪无法在 3D 建筑模型中轻松传达的任务或现场准备要求之外，还可以从这种类型的可视化中获得真正的价值。为此，我们应用我们称之为关键里程碑指标的模型文本。这些关键的里程碑指标可以由施工规划师进行颜色编码，以明确责任方。

使用 Revit 和 Navisworks 可视化 4D 施工现场模拟的工作流

雷维特

Revit 需要为以下服务执行 4D 模拟。

现场物流模式

Revit 是我们添加对象的地方，这些对象表示施工现场上最终安装的设备位置之外的所需区域。它存储在模板中，成为单独 3D 模型的一部分，包括：

• 清晰的工作区域

• 现场材料存储区

• 暂存或交付区域

步骤：

1. 链接设备模型和建筑/结构模型

2. 复制重要关卡并获取坐标

3. 根据需要将现场物流组件放置在每个级别

4. 隐藏链接模型并将 4D 现场物流模型导出为所需格式 （DWF）

设备路由动画

可能需要使用 Revit 执行以下操作：

• 从上方放下物品时添加通用起重机索具

• 添加在布线期间随设备移动所需的安装设备（例如，雪橇）

• 添加几何图形以表示设备在布线到位状态下的准确整体尺寸

步骤：

1. 使用现场物流模型作为起点（如果可用）

2.插入要用于布线的现场施工设备

3. 如果向项目添加索具元素，请根据需要使用就地模型生成起重机索具的简化版本，以更完整地表示布线设备的尺寸

项目时间线模拟

要实现项目时间轴模拟，可能需要使用 Revit 执行以下操作：

• 将模型元素分解为零件/块以进行模拟，当模型元素建模为单个项目以进行 3D 协调时

• 向与项目序列任务名称对应的模型元素添加数据

• 添加安装设备（例如，起重机、雪橇、推车）;也在设备布线中完成

• 添加关键里程碑指标以表示无法在 3D 模型中表示的里程碑（即站点准备要求）

可能需要对 Revit 族进行编辑，才能将通常不建模的对象拆分为两部分。在通力，最好的例子就是自动扶梯桁架。您可以使用 Revit 添加的唯一额外几何图形是关键里程碑指示器。

步骤：

1. 在 4D 模板中工作，使用基于模型文本的组件向 4D 模型添加注释

2. 将模型文本组件放置在建筑模型外部，从标准等轴测视图中易于查看的区域

导航工厂

Navisworks是所有协调和模拟发生的地方。由于与BIM 360 Glue的集成，这一点也很重要。我们已经看到许多项目使用基于云的协调/模型共享工具，这为我们节省了大量下载和模型更新时间。无论如何，4D任务保持不变：附加到联合建筑信息模型的额外模型，无论是本地的还是通过中央连接的存储库。

现场物流模式

现场物流模型应该是任何实际 4D 模拟的要求，以阐明现场准备情况。它也是计算施工空间规划、优化现场施工交通和供应链的基础。

目前，该模型是静态的。没有什么是动画的，但 Navisworks 仍然是查看、评论和协调清晰工作区域、现场材料存储以及暂存或交付区域所需空间的最佳场所。通常，这有助于我们指出多次交付的需求以及项目排序的主题。

步骤：

1. 将现场物流模型从 Revit 导出为 Navisworks 格式。此模型与建筑几何图形不同。

2. 追加从 Revit 导出的现场物流模型。我们使用 DWF 或 IFC。

3. 使用切片工具通过现场物流隔离建筑楼层。

4. 保存视点。

5. 如有必要，请选择对象并使用项目工具移动、旋转或缩放。

6.屏幕截图或导出图像格式。

显式 4D 仿真与建筑工地数字孪生

大多数项目模拟都属于“好莱坞BIM”类别。这很有趣，大多数人都喜欢观看他们项目的 90 秒动画视频，但这仅用于娱乐目的。

但是，我们可以以实用的方式在实际项目中实现4D协调和模拟。我们通常这样做有一个非常具体的目的。如果有人提出问题，并且模拟可以帮助提供答案，我们会进行模拟。我们提出一个明确的问题并模拟解决。例如：

• 如果客户希望看到正在安装的设备的高级动画，即使它可能不是一个核心的施工前规划用例，我们仍然可以通过模型和动画来帮助解释这个问题。

• 如果承包商不确定我们能够在不需要拆分预制桁架的情况下将自动扶梯桁架降低到位，我们可以对其进行动画处理。

• 如果我们需要测试材料运输系统的大小和运动约束，我们可以对其进行动画处理。

• 如果我们处理的是一个非常紧凑的建筑工地，现场材料存储需求最好在 3D 模型视图中传达。我们可以对此进行建模。

如果我们总是以这种方式应用4D协调，我们就可以避免大量4D制作的“纯粹出于娱乐目的”的陷阱。

什么是建筑工地数字孪生？

光谱的另一端是建筑工地的整体数字表示。尽管术语“数字孪生”有多种解释，但可以通过以下两种方式利用建筑工地的数字孪生。

施工前模拟和分析

当所有行业的施工要求都可以随着时间的推移以数字方式表示时，就有机会通过计算来规划施工现场。想想今天可用的生成/计算设计工具，这些工具应用于在施工期间代表工作区域、材料存储和出口区域的形状。该过程可以模拟迭代显示项目中不同交易的进度，并突出显示类似逻辑引擎中的优化邻接和重叠。

实时数字化施工现场

考虑数字孪生的两个特征：

1. 数字表示必须作为真实对象的代表存在，作为有关实际实时条件的信息的容器，以及其他静态属性（如型号等）。

2. 数字表示不仅接收信息，而且还能够作用于真实设备，改变其状态。然后可以通过传感器反馈进行测量或验证。

数字孪生不仅仅是真实事物的准确 3D 表示;它充满了信息，并且随着时间的推移而随着现实世界的条件而变化。这种建筑工地数字孪生的目标是更轻松地使用有关一个或多个资产的大量互连信息。这对决策者可能有用，以便更好地评估当前情况并制定更好的未来计划。传感器扩散、现实捕获和人工智能物体识别的前景为我们提供了一个关于实时建筑工地数字孪生的未来可能出现的答案。

当您在施工期间准确模拟并将其用作规划工具时，5D 施工成本集成和供应管理即将到来。

迈向 5D 的短步

可以说，如果不在财务上代表已完成的工作，4D 施工模拟就无法完成。事实上，整个4D模拟可以基于计费/支出，或者被广泛认为是5D建筑成本集成。

换句话说，通过将模型附加到随时间推移发生的特定支出（即材料到达现场，机房准备就绪）或相互依赖的里程碑到付款（站点准备情况），那么我们正在完成5D版本，作为4D的工作流程。这对所有者最有帮助，因此可以在特定支出时与预期的站点条件进行轻松比较。

重要的是，不要将5D确定为单一解决方案，而是将其确定为主要建筑利益相关者的明确解决方案：

• 设计师 5D—用于 GMP 研究或验证的基于数量的计数

• 建筑商 5D—在规划期间通过 4D 模拟模拟一段时间内的支出，可以与施工期间的真实条件进行比较

• 业主 5D—生命周期成本作为数据包含在模型中，包括定期维护成本、预期寿命和完全更换成本

总结

如果您现在在 3D 模式下进行协调，请考虑将关键现场物流建模和大型设备布线添加到项目的 BIM 工作范围内，以提高施工现场效率。这对于BIM使用的未来发展，智能建筑工地以及施工生产力所需的阶梯式改进非常重要。将施工现场建模和 4D 仿真视为实现预制以及未来机器人交付和施工方法的基础。

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Ken Flannigan是一位技术领导者，他与通力合作，在全球范围内指导BIM流程和研究。Ken认为，由于BIM的好处大多没有实现，整个行业的生产力仍然持平，因此行业面临着巨大的挑战。Ken 领导了技术实施工作，包括配置、定价、报价系统的 BIM 自动化，以及在本地和全球范围内集成以 BIM 为中心的工作流程。Ken 在 BIMForum LOD 规范委员会任职，并且是 LEED 认证的专业人士。