基于BIM技术的南京一中分校工程预制构件生产排程与优化方法研究文献综述

 2022-10-25 11:02:33

文献综述（或调研报告）：

BIM 技术是一种将建筑的几何及属性特点数字表达及应用的技术[1]。早在1985 年 Ruffle 即在论文中运用“建筑模型”表达类似概念[2]。1992 年 Van 首次在论文中使用“建筑信息模型”[3]。在 2002 年，Autodesk 公司发布白皮书“Building Information Modeling”后[61]，该概念在业界引起普遍重视，并快速发展。

传统计算机辅助设计（Computer Aided Design，以下简称 CAD）技术仅能表达建筑几何尺寸等少量信息，而建设成本、施工进度等信息需以文本或附件等非结构化形式进行表示，缺乏统一标准，导致不同专业成为信息孤岛，而且此类非结构信息难以被计算机直接利用。

而 BIM 技术以三维模型为基础，对建筑全生命期全专业各阶段的信息进行结构化的表达，支持各参与方基于统一的数据模型共同作业，很好地解决了不同专业间数据交流困难的问题。BIM 技术可极大地提高建筑信息的利用效率，降低信息利用成本，避免信息不一致等问题发生。例如，建筑的结构设计结果可以直接导出到深化设计软件中进行深化，避免了二次建模，提高了工作效率并降低了建模出错的风险。

工业基础类（Industry Foundation Classes，以下简称 IFC[4]）、信息交付手册（Information Delivery Manual，以下简称 IDM）和国际字典框架（International Framework for Dictionaries，以下简称 IFD）是 BIM 的三大支柱[5]。其中，IFC 是目前通用的 BIM 数据标准，由 IAI 发布，并已正式被接纳成为国际标准。IDM是用于建筑项目不同专业、不同阶段及不同参与方之间所需信息及交互过程的标准。而 IFD 用于解决信息交互过程中语义问题 。

目前，BIM 技术在建筑全生命周期各阶段均得到应用。例如，Huang 等为便于客户进行模块化住宅客制化设计，研发了基于 BIM 的设计系统。该系统中，用户仅需要回答一系列问题，系统即可自动进行住宅样式推荐[6]。为解决当前招投标阶段进行建筑预算时需要二次建模导致效率低下且容易出错的问题，Ma 等基于BIM 技术研发了半自动成本预算软件，实现了直接利用设计数据进行施工图预算[7]。软件开发商也推出了一系列基于 BIM 的商业软件。如面向设计过程，Autodesk公司开发了 Revit 软件、Nemetschek 公司开发了 Allplan 软件、Graphisoft 公司开发了 Archi CAD 软件、天宝公司开发了 Tekla 软件等。又如面向施工管理，Autodesk 公司开发了 Navisworks 软件，广联达公司开发了广联达 BIM5D 软件等。

GA 是借鉴了生物学中遗传现象研发的解决最优化问题的一种搜索启发式算法。

应用该算法前，用户需先指定染色体编码规则和适应度函数。前者用于将任意可能的解编码为一段数据片段，即染色体；后者用于在一系列染色体中评估并优选。GA 运行时遵循如下步骤首先，依据染色体编码规则随机生成一系列染色体，作为初代群体。其次，利用适应度函数对其中各染色体评估，如果符合要求则停止运算并输出其中最优解，否则选取其中部分评估结果较优的染色体作为父本，淘汰剩余染色体。再次，将父本中染色体交叉和突变以生成子代染色体，作为新一代群体，并跳回第二步。通过反复迭代上述步骤，最终可得到符合要求的染色体，即为最优解。

GA 通过多点迭代检索，大幅提高检索效率，适合求解从此类大解空间内非线性计划问题[8]。例如，冷凉等基于车辆实时位置数据和电子交通地图，利用GA 最优化规划短的行车路径[9]。张晓莉等建立了企业信用风险分析和预测指标体系，并基于 GA 构建了企业信用风险分析与预测模型，有助于提高企业信用风险预警管理水平[10]。

  1. 邓雪原. CAD、BIM 与协同研究[J]. 土木建筑工程信息 技术, 2013, 5(5): 20-25.
  2. Ruffle S. Architectural design exposed: from computer-aided drawing to computer-aided design[J]. Environment and Planning B: Planning and Design, 1986, 13(4):385-389.
  3. Nederveen G. A. V., Tolman F P. Modelling multiple views on buildings [J]. Automation in Construction, 1992, 1(3):215-224.
  4. 代一帆, 董 靓. 建筑数据表示和交换标准 IFC 综述[C]//2007 全国建筑环境与建筑节能学术会议论文集, 成都, 2007: 350-355.
  5. 何关培. 实现 BIM 价值的三大支柱-IFC/IDM/IFD[J]. 土木建筑工程信息技术, 2011, 03(1):108-116.
  6. Huang C H R J K. Web based BIM for modular house development: query approach in consumer participatory design[C]. //3rd International ASCAAD Conference on Emlsquo;bodyrsquo;ing Virtual Architecture Egypt, 2011.359-270.
  7. Ma Z, Wei Z, Zhang X. Semi-automatic and specification-compliant cost estimation for tendering of building projects based on IFC data of design model[J]. Automation in Construction, 2013, 30(1):126-135.
  8. Tormos P, Lova A, Barber F, et al. A genetic algorithm for railway scheduling problems[J]. Metaheuristics for Scheduling in Industrial amp; Manufacturing Applications, 2008, 128:255-276.
  9. 冷亮,杜庆东.基于遗传算法解决车辆最优路径诱导问题[J].信息通信, 2012(2):14-15.
  10. 张晓莉,刘大为.一种基于遗传算法的企业信用风险分析方法[J].企业经济,2012(8):77-80.

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