我的题目是《基于4D技术技术和过程模拟的建筑施工优化及管理》。
首先我想汇报一下我们这项项目和课题研究的背景。大家众所周知，建筑、施工是一个高度复杂的动态的过程，施工的工序他以工期、成本、资源、场地之间都存在着复杂的动态的联系，而且具有相当的不确定性和随机性。目前传统的施工管理方法主要是用横道图、网络图表示施工进度计划，用直方图表示资源的计划，这是大家很熟悉的CTM技术等等。这些技术和方法他自己的特性所限，当前不能完全满足现代施工管理的要求，主要是从这么几个方面来看。第一个它难以准确地表达工程施工这个具有高度关联性的动态变化过程，也很难以形象地表达施工的进度和进度之间相互关联的一些复杂的关系。同时，也无法解决施工过程中的一些随机的问题，更难以处理施工过程中的一些突发事件。
第三方面，他也不能动态地优化分配所需要的各种资源，尤其是工作空间，也不能描述施工场地的使用和布置。所以科学、高效、合理的施工管理方法对于当前现代化的工程建设，尤其是对于大型复杂的构成建设具有重要的意义。
在这个意义主要是体现在如何综合地考虑施工过程中进度、资源、场地等因素之间的一个动态的复杂的关联关系。同时要想办法解决复杂施工过程中他的动态性、随机性和关联性的问题。一个重要的研究思路是什么呢？就是要想办法来对施工进度、成本、资源、质量、安全以及场地进行集成化而且是动态的管理。
要实现这么一个研究的思路和目标，首先要解决的就是实现施工全过程的信息集成和管理，这个信息的集成和管理关键也是首要要解决的的是信息交换的标准，来支持面向项目权声明期工程信息创建、管理和共享。
第二要建立一个随时间动态变化的信息模型，要在3D几何模型的基础上要附加时间的因素和各种我们所需要的一些工程的信息或者是属性。
第三条途径，要实现施工过程模拟，这个过程模拟和我们常说的只是从形式上反映它的一个施工建造过程不同，它的区别在什么地方呢？就是要想办法建立一个数理的逻辑模型，在这个模型中他要综合考虑施工过程中进度、资源、场地等因素之间的动态联系，力求解决相关的不确定性和随机性，进行施工过程的不仅要模拟而且要预测它的所有的一些行为和操作。
要实现这个目标，4D—CAD的技术和过程模拟理论方法，为实现这个目标提供了新的途径。当前也是一些国外研究的热点，清华大学我所领导的科研小组多年在4D—CAD的领域进行了一些卓有成效的一些研究，最近也推出了“基于IFC标准的建筑工程4D施工管理系统”，香港大学在施工过程的模拟领域这方面的研究也取得了长足的进展，推出了“基于离散事件模拟的施工优化系统”。
我要汇报的总体目标就是在现有的研究成果上开发一个集成的4D技术和过程模拟面向工程的施工管理系统。在这个系统中，要充分发挥4D技术和过程模拟的优势，弥补他相互之间的不足，来实现基础于过程模拟的基于4D技术的动态管理和施工的优化，为建筑施工探索了新的理论途径和方法。这项课题的来源是国家自然科学基金项目在研的基金项目，以
及清华大学和香港理工大学建设工程信息技术研究中心的基金项目。
下面我简单地介绍一下，4D—CAD技术相关的应用。4D—CAD在很多的学术会议上我都曾经给大家作过相关的介绍。他主要是基于4D模型的计算机辅助模型，4D模型在3D模型的基础上附加了时间的因素，时间作为另外一轴，来将模型的形成过程以动态的3D形式表现出来的一个图像化的模型。这项技术应用于土木工程的领域主要是以建筑物的3D模型为基础，以建筑的计划作为时间的因素，把工程的整个进展形象地展现出来，形成一个动态的建造过程的模拟。
需要说明的是4D模型它绝不仅仅是一种可视化的媒介，也就是我们常说的3D的形象进度，他绝对不仅仅是这样的一个理解。而是能够对整个形象的进度可以进行优化和控制。 4D技术是96年由美国史丹福他们提出来的，10年期间包括史丹福和英国、芬兰的国家开展了一系列的研究，现在也列入了我们建筑领域信息化和计算机应用的一个重要的学科研究方向。我们清华大学我所领导的科研小组从91年开始就展开了这方面的研究，近10多年来，我 在理论上不断地深入，在技术上不断地丰富，在系统上不断地完善，已经推出过5个版本的4D施工管理系统，最新的系统是我们去年推出的一个4D网络版。在这个版本上我们主要是基于“十五”专项课题的研究，主要是引入了建筑业国际标准IFC，建立了基于IFC4D施工管理扩展模型，他将将筑物和3D模型与施工计划相链接，同时与施工的资源场地的布置信息集成一体，实现了基于网络环境的施工进度，人力、材料、设备、成本和场地布置的4D动态集成管理，以及施工过程的4D可视化模拟。
在这个系统中我们除了常规的一些用户的管理，还有模型的建立，WBS和进度计划的创建，以及自动创建4D模型，关键是为我们的施工管理提供了4D的进度管理、4D过程模拟和4D动态管理和4D的施工场地管理等功能。
这项研究刚才说的是“十五”的课题研究，我们主要是和北京城建总公司和广源达科技开发公司一起开发了这个成果，在06年的1月20号已经通过了建设部组织的专家验收，在06年11月3号通过了教育部组织的专家鉴定，评价是“系统的研制成功和实际应用属国内首创，填补了国内空白，达到了国际先进水平。”这项研究和系统先后在北京和香港十几个实际的工程中运用，目前的最新颁布除了运用于国家的体育场工程之外，目前还在青岛跨海大桥的工程上进行实际的应用。这个系统主要的功能和特点，一个是他提供了IFC文件解释器和IFC标准数据接口引擎，可以支持设计和施工阶段与其他应用系统之间的信息交换和共享。第二个是他提供了基于网络的4D可视化工作平台，可以支持在项目中各个管理部门和多参与方的信息交换，实现了4D的施工管理和网络化。在系统中他可以读取其他的CAD系统输出的IFC文件或者直接导入其他声称的3D模型。还可以系统缄默工具在AutoCAD中建模，为3D建模提供了有效的方法，这是AutoCAD的模型创建，这是可以引入IFC数据建模，这是可以导入其他的3D设计结果。我们是用CATIA的系统导入的。 这个系统中还具有工程施工段的划分，WBS创建的功能，实现了WBS与微软的Project的相互链接，提出系统的WBS的编辑器和工序的模板可以完成WBS和进度计划的创建，大家提高了工作效率。同时可以将WBS的节点与相应的3D构建实体相链接，自动生成工程的4D模型，并且与资源信息和其他的工程属性相集成，形成多维的信息管理。现在大家看到的是国家体育场的建立计划，以及我们在建立的相关的4D模型和在这个模型里面我们可以添加你所需要的任何的工程属性。 对日常的管理我们提供了4D的管理，我们可以通过Project或者是4D界面对施工进度进行调整和控制，实现了进度的动态管理，而且在管理当中我们提供了任意WBS节点或者是任意选择3D施工段，或者是任意3D构建的工程信息的实时查询，以及多套施工方案的对比、分析，以及计划与实际进度的追踪和分析功能。
这是我们在管理过程中可以在模型上选择任何的单元构建然后进行显示，也可以选择任
意的节点和构建施工段进行施工信息的查询，真正地做到了图和数他的一体化。
