4D-CAD（Computer Aided Design）是基于4D模型的计算机辅助设计技术。4D模型是指在3D模型基础上，附加时间因素，将模型的形成过程以动态的3D方式表现出来，4D理论首先由美国斯坦福大学的CIFE（Center for Integrated Facility Engineering）实验室于1996年提出，15年来，其理论研究得到了巨大的发展并在建筑行业得到广泛应用。4D技术将进度相关的时间信息和静态的3D模型链接产生4D的施工进程动态模拟，可以将整个施工进程直观的展示出来，从而使得项目管理人员可以在三维可视化环境中查看施工作业，实现施工过程的可视化。4D可视化使得计划人员可以更容易的识别出潜在的作业次序错误和冲突问题，而且在处理设计变更或者工作次序变更时更有弹性。此外，施工计划的可视化使得项目管理人员在计划阶段更易预测建造可行性问题和进行相关资源分配的分析（56例如现场空间、设备和劳动力等，从而在编制和调试进度方案时更富有创造性。4D模拟可以实现施工进度、资源、成本及场地信息化、集成化和可视化管理，从而提高施工效率、缩短工期、节约成本。
4D模拟以建筑的3D模型为基础，链接进度计划作为时间因素实现建造过程的动态模拟。建筑信息模型（building information modeling，BIM）技术的出现和发展，使得3D建筑模型的创建发生深刻的变革，进一步推动了4D模拟的发展。BIM模型是参数化的数字模型，BIM建模工具使用参数（数字或符号）来确定模型图元的信息，包括图元对象的几何数据、物理属性和其他构件间的相互关系等物理和功能性信息。一个构件所有的实体和功能特征都参数化并以数字形式储存在数据库中，整个建筑模型是一个集成的数字化数据库。数据库和视图以及各个视图间具有双向联系性，可以轻松协调所有的图形（如平面、立面、剖面图等）和非图形数据（如明细表等），因为它们都是数据库下的视图表现。BIM技术使得建筑的3D模型实现了“智能化”。将BIM技术和4D技术综合应用，可以更好的为施工服务，可以在5D（第五维度为费用）环境中模拟项目发展，从而更有效的利用资源和选择更高效的实施方案。
目前，建筑的3D模型一般在项目施工前创建，链接进度计划进行的4D模拟也局限于施工前的计划阶段，主要用作施工进度计划的可视化和分析工具。这限制了4D模拟在施工阶段的应用。基于BIM实时施工模型（As-built model）[2]的4D模拟，可以贯穿整个施工进程，用作一个有效的施工管理工具。实时施工模型是指与建设项目实际施工进度状态保持一致的动态三维模型。实施施工模型通过对项目现场的实际施工进度进行监控，采集项目进度的相关数据，并将数据信息更新到BIM模型而实现动态创建。基于实施施工模型的4D模拟，以此施工现场已完成的构筑物为约束条件，更能贴近项目的当前状态，从而使得4D模拟更准确和更有指导意义。基于实时施工模型的4D模拟丰富和推进了4D模拟在施工阶段的应用，进一步发挥4D模拟的作用，可带来更大的项目效益。但是，实时施工模型的创建是一个动态的过程，模型的更新过程是一个复杂和工作量巨大的过程，这在一定程度上阻碍了建筑企业对基于BIM实时施工模型4D模拟的应用。引进IT行业的先进技术和工具，实现模型的自动更新，是将实时施工模型4D模拟广泛应用到行业实践的关键。
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