综述：建筑信息模型（BIM）驱动的多准则决策（MCDM）方法在提升建筑行业可持续3D打印基础设施能源效率中的应用

本综述推荐将多准则决策（MCDM）方法（如AHP、TOPSIS和模糊逻辑）与建筑信息模型（BIM）融合，优化基于熔融沉积成型（FDM）的增材制造（AM）工艺，实现材料浪费减少30%–40%、表面质量提升10%–30%及人工成本降低15%–25%，推动低碳、资源高效的数字建造。

　　

Abstract

选择最优材料与施工方法是实现可持续基础设施的核心。本综述探讨了如何将多准则决策（MCDM）方法——包括层次分析法（AHP）、逼近理想解排序法（TOPSIS）和模糊逻辑——与建筑信息模型（BIM）相结合，以提升基于熔融沉积成型（FDM）的增材制造（AM）过程中的决策质量。与以往将BIM、AM或MCDM孤立讨论的综述不同，本研究独特地聚焦于由实时BIM数据驱动的人工智能增强MCDM模型，显著改善了生命周期评估和可持续性表现。近期案例研究表明，采用此类集成方法可实现材料浪费减少30%–40%、表面质量提升10%–30%，并节省15%–25%的人工成本。

MCDM与BIM的集成框架

多准则决策（MCDM）方法为处理复杂多目标决策问题提供了结构化框架。在3D打印基础设施项目中，决策常涉及材料性能、能源消耗、机械强度和环境影响等多重指标。通过整合BIM的实时数据获取与可视化能力，MCDM能够动态优化设计参数和工艺选择。例如，AHP通过构建层次结构权重指标，TOPSIS基于与理想解的相似度进行排序，而模糊逻辑则处理不确定性数据，共同支持高精度决策。

增材制造（AM）中的可持续性提升

在熔融沉积成型（FDM）技术中，材料选择、打印路径和温度控制直接影响能源使用效率和结构耐久性。BIM模型提供几何与物理属性信息，MCDM则据此评估不同方案的综合性能。实际应用表明，该集成方法不仅显著降低材料浪费和碳排放，还改善了构件表面质量与尺寸精度，为资源高效利用和低碳建造提供了可靠途径。

interoperability挑战与技术解决方案

BIM与增材制造系统间的数据交换仍存在互操作性障碍。 Industry Foundation Classes-AM（IFC-AM）扩展协议与中间件开发成为连接两者的关键解决方案，支持无缝传输几何信息、材料属性及工艺参数。这些技术进展强化了BIM-MCDM-AM框架的实用性，为数字化建造生态系统奠定基础。

未来研究方向

尽管集成模型已展示出可观的实证效益，未来研究仍需探索更高效的人工智能算法、实时自适应决策机制，以及更全面的生命周期评估（LCA）指标。此外，标准化数据交换协议和大规模应用案例的缺乏仍是领域发展的挑战。通过持续优化MCDM与BIM的协同，可持续3D打印基础设施有望成为建筑行业数字化转型的核心动力。

CONFLICT OF INTEREST STATEMENT

作者声明无利益冲突。