清华大学研发的“基于BIM的工程项目4D施工动态管理系统”（简称4D-BIM系统）国家“十五”、“十一五”科技支撑计划的研究成果。通过将BIM与4D技术有机结合起来，引入建筑业国际标准IFC（Industry Foundation Classes），研究基于IFC 标准的BIM体系结构、模型定义及建模技术、数据交换与集成技术，将建筑物及其施工现场3D模型与施工进度、资源、安全、质量、成本以及场地布置等施工信息相集成，建立基于IFC标准的4D-BIM模型，实现了基于BIM的施工进度、施工资源及成本、施工安全与质量、施工场地及设施的4D集成管理、实时控制和动态模拟。

目前，通过进一步扩展管理功能和应用范围，4D-BIM系统不仅用于建筑工程，而且已推广到桥梁、风电、地铁隧道、高速公路和设备安装等工程领域。系统适应我国建筑施工管理的实际需要，可用于各种建筑工程的施工项目管理，尤其适用于大型、复杂工程，还可推广到铁路、水利、电力等其他工程管理，具有广阔的应用前景，可产生较大的社会、经济效益。

4D-BIM系统是张建平教师及其团队自1991年以来25年积累的研发成果，其研发及发展过程主要分为以下几个阶段：

   GCPSU系统（1991-1996年）

张建平教授从1991年就开始致力于建筑施工计划三维可视化和动态管理方面的研究，于1995年开发了用于建筑施工进度与场地利用的计算机图形计划系统（Graphics for Construction Planning and Site-Utilization，简称GCPSU）。该系统体现了4D模型的基本概念，将施工对象定义为一个3D整体描述、施工过程模拟以及结构构件实体的三维复合模型。用户交互操作这个模型，便可在计算机屏幕上形象的构造任意指定时间、多层建筑在不同施工层的计划安排、实际进度以及相应的场地布置，并可直接输出其材料用量。

GCPSU系统应用于香港第三街写字楼、香港慈云山公屋、北京嘉里中心、北京中保信等多个实际工程，取得了显著效果，曾获中建一局科技进步奖。

   4D-GCPSU系统（1997-2002年）

通过4D模型理论的深入研究，2000年基于GCPSU提出了一个4D施工管理模型（4D Site Management Model，4DSMM）。4DSMM将施工对象和场地3D模型与具体的进度计划链接起来，构成施工项目的4D施工模型（4D Construction Model）。基于4DSMM开发的4D-GCPSU系统，首次实现了AutoCAD©与Microsoft® Project 98的链接，建立了施工对象3D模型与 Project 双向信息交流。系统可自动生成Project进度计划，实现Project计划的3D可视化模拟，同时还可以通过交互式修改图形对象自动调整和更新Project计划，实现施工计划的动态管理。

2002年在4DSMM模型及系统的研究和应用基础上，提出了一个扩展的4D施工管理模型（4D Site Management Model++，4DSMM++）。这一模型以工程结构分解(Work Breakdown Structure, WBS)为核心，将建筑物及其施工现场3D模型与施工进度相链接，与施工资源和场地布置信息集成一体。基于4DSMM++开发的建筑施工4D项目管理系统4D-GCPSU 2002，实现了建筑施工的可视化管理和优化控制，以及对各施工阶段的造价、进度、材料、机械、人力、场地布置等资源的调控。

4D-GCPSU和4D-GCPSU 2002系统应用于香港新机场货运仓储中心、香港理工大学第六期扩建工程、北京华威住宅小区13#、14#号等实际工程项目。当时香港金门公司将新机场货运仓储中心工程应用4D-GCPSU的成果，介绍给香港工业界，引起很大反响。

   4D-GCPSU 2006系统（2003-2006年）

2003年，4D-GCPSU 2002开始在北京奥运会国家体育场工程投入使用，用于工程施工方案、进度计划、场地布置的制定。随后根据工程提出的具体应用要求，不断完善功能，更新并使用了4D-GCPSU 2004。

2004年，基于多年的研究成果，4D模型理论及技术研究被列入国家“十五”重点科技攻关项目的专题，结合国家体育场工程的示范应用，先后推出应用了4D-GCPSU 2005和4D-GCPSU 2006，使4D施工管理的研究和应用得到了突破性发展。

“基于IFC标准的建筑工程4D施工管理系统”（4D-GCPSU 2006）引入建筑业国际标准IFC（Industry Foundation Classes），通过建立基于IFC的4D施工信息模型，将建筑物及其施工现场3D模型与施工进度相链接，与施工资源和场地布置信息集成一体。提供了基于网络环境的4D进度管理、4D资源管理、4D施工场地管理和4D施工过程可视化模拟等功能，实现了施工进度、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。通过IFC文件解析器和基于IFC的数据接口引擎，系统实现了建筑设计与施工管理的数据交换和共享，可以直接导入设计阶段的建筑三维模型，用于4D施工管理，为建筑施工提供了科学、有效的管理手段。

4D-GCPSU 2006作为我国第一个具有自主知识产权的4D施工管理系统，首次引入BIM技术和IFC标准，其研究发展了4D模型理论，不仅覆盖了国外同类系统的主要功能，而且扩展了管理功能和应用范围。系统于2006年1月20日通过了建设部组织的专家验收，2006年11月3日通过了教育部组织的专家鉴定，专家鉴定委员会评价：与国外同类系统相比，该系统在支持基于IFC标准的数据集成与交换、建立4D信息模型及其信息集成机制、实现以WBS为核心的4D集成化施工管理和建立基于网络的4D可视化平台等方面具有创新性。该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。

4D-GCPSU 2006系统应用于北京奥运会国家体育场、青岛海湾大桥、广州珠江新城西塔等多个大型工程，连续荣获2009、2010华夏建设科学技术一等奖。

   4D-BIM 系统（2007-2011年）

2007年基于BIM的工程项目4D施工管理技术又被列入国家“十一五”科技支撑计划子课题，本课题研究进一步完善了4D信息模型理论和建模技术，所研发的“基于BIM的工程项目4D施工动态管理系统”（简称4D-BIM系统），增加了施工安全分析与冲突管理、过程模拟与优化以及4D虚拟建造等功能。课题研究圆满完成了任务书规定的研究内容，达到了预期的目标及考核指标，于2010年11月通过了建设部组织的专家验收，评价为达到了国际领先和国际先进水平。

4D-BIM系统应用于昆明新机场、上海国际金融中心、北京大兴英特宜家购物中心、成都大魔方演艺中心等大型工程项目中，荣获云南省科技进步三等奖以及多项全国BIM大赛一等奖。

   4D-BIM 2015系统（2012-2015年）

随着4D-BIM系统在多项大型实际工程中得到应用，其功能不断地扩充和完善，增加了综合应用物联网技术的质量管理、物料管理和施工安全监测等功能。其应用领域也在不断扩展，4D-BIM系统不仅用于建筑工程，已推广到桥梁、公路、地铁和设备安装等工程领域，成功应用于邢汾高速公路、重庆新白沙沱特大桥、济南石济客专特大桥、北京地铁16号线苏州桥站、广州地铁等大型工程项目。

升级的4D-BIM系统基于统一BIM管理平台和BIM数据库，提供CS、BS、MS三大应用系统，各系统无缝集成，信息与BIM双向链接，实现基于BIM的跨平台多参与方协同施工项目管理。

2015年，在升级的4D-BIM系统基础上，完成了底层新框架的再次重构，推出了4D-BIM 2015，实现了以平台加插件的系统架构，可支持用户自主的二次开发，为软件产品化及大面积推广应用奠定了良好基础。

面向多应用方

4D-BIM系统可针对业主、工程总承包、施工项目部等应用主体，提供完整的应用流程。系统可根据各应用模式制定相适应的界面、功能和业务流程，在实现总体目标的同时满足各方实际工作的需要。

支持多工程领域

根据应用需求从整体BIM中提取或创建不同细度的4D模型，可支持从整体宏观、局部中观到精细微观等多层次4D工程管理，有效解决区域性和长线工程的BIM应用问题。系统应用涵盖多个工程领域。

支持跨平台协同

4D-BIM系统基于统一的BIM管理平台，提供CS、BS、MS三大应用系统，各系统无缝集成，信息与BIM双向链接。通过建立多参与方的远程协同及数据集成机制，实现跨平台的多参与方协同工作。

平台+插件架构

实现了以平台加插件的系统架构，基于统一的BIM管理平台实现不同模块的插件扩展，满足不同业务领域的功能定制，可支持用户自主的二次开发，为软件产品化及大面积推广应用奠定了良好基础。