BIM+VR技术在工程管理中的应用及效益分析

2018-02-15张永攀中交第一公路工程局有限公司上海201100

建筑科技 2018年3期

张永攀（中交第一公路工程局有限公司，上海 201100）

随着 BIM（Building Information Modeling 建筑信息模型）技术的发展，建筑工程行业开始朝着信息化、科技化方向变革和发展，BIM 模型承载着工程项目各构件的信息属性，通过数字信息来仿真模拟建筑物所具有的真实信息，它包含可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点，这需要有更为直观的视觉平台来有效地展示这些信息。

VR（虚拟现实）技术是一种多源信息融合、交互式的三维动态视景和实体的系统仿真技术，它利用计算机生成一种模拟环境，可以创建和体验虚拟世界。

将 BIM 与 VR 相结合，加强了具象性及交互功能，有效地加强了 BIM 模型的可视化和沉浸式体验效果。

BIM+VR 在工程管理过程中，主要使用到的软件包括：Revit、Fuzor、Unreal Engine 4（简称 UE 4）、Steam VR。通过 Revit 软件建立项目实体 BIM 模型，配合 fuzor 软件，在 VR 模式下实现了 BIM 模型信息的交互。配合 UE 4软件特有的实时渲染和强大的编程功能，在该软件中我们将BIM 场景模型添加蓝图程序，实现场景中各物体之间的信息交互和传递，配合软件兼容的材质、灯光、声音等特效，我们能实现真实项目场景的仿真，体验者在 VR 模式下能实现人机交互的效果，最终实现提高管理，增强管理效果的目标。

我们以上海地铁轨道交通 15号线土建 3 标段为工程依托，开展了BIM+VR 技术的综合应用研究。

1 BIM+VR技术在工程管理中的应用

1.1 在技术管理方面的应用

1.1.1 技术培训方面的应用

建筑行业的最大痛点是“所见非所得”，尤其对新员工的培训工作，单纯以图纸、图片及文字等进行培训，效果一般都很差。BIM+VR 模式可以很好解决该难题。

BIM+VR技术根据设计单位提供的二维图纸，按照施工单位建模精度精准建立三维 BIM 模型，将工程 BIM 模型与VR 沉浸体验进行了完美结合。从空间关系、融入构件信息到交互式体验，从总体到局部，实现了具象可视化的虚拟体验。在地下车站施工过程中，体验者可以身临其境地感受轨道交通车站建设中 “未建先试”的效果。

1.1.2 在施工图审核中的应用

目前建筑业施工图纸均是二维图纸，并且建筑、围护、主体结构分开，尤其是围护阶段临时结构对后期主体结构施工影响极不易被发现，造成图纸审核遗漏，只好后续施工过程中临时采取措施处理。

鉴于此状况，BIM 模型与 VR 结合可实现在模型内漫游，通过游览的方式找出模型内不合理的地方，特别是对隐蔽性、复杂性、预留预埋构件施工图的校对后，可逆向找出图纸的出错点。

1.1.3 在技术交底的应用

BIM模型和 VR 技术结合进行技术交底，在 BIM 模型的基础上实现了 360 度无死角观察到每个节点的细部结构。使施工人员对工程重难点、关键节点施工质量控制、关键部位的施工方法等地铁车站施工整体有了较详细直观的了解，在施工技术交底和实施过程中，更加科学地部署组织施工。

通过 BIM+VR 技术对施工过程中的预建造和 4D施工动态模拟，在该模式下，体验者可以通过手柄来控制进度动画的播放与暂停，能够在任意时刻调节 4D动画的播放速度，身临其境地查看各个构件的建造和拼装过程。同时我们可以设置几套不同的施工方案，在 VR 模式下观察到施工进度最真实的动态模拟，施工人员可以更为直观地感受施工场景，理解施工方案与工艺，可以更直观展示不同的施工方案，有效地发现项目在模拟实施过程中的问题，科学地预知方案带来的施工模拟效果，对施工技术方案进行优化，实现风险控制和保证工程质量的目的，为项目制定合理可行的施工方案提供技术保障。

1.2 在安全管理中的应用

1.2.1 安全教育

施工前的岗前安全三级教育是安全工作中非常重要的一个环节。让每一位接受岗前安全教育的施工人员戴上 VR 眼镜，进入虚拟的施工现场体验，体验者不仅可以直观地辨别场景中标记的风险源的类别和合适的位置，对施工现场容易产生安全隐患的施工部位有了视觉上的深刻了解，更容易掌握现场风险源防控重点，增强辨识隐患能力，从而让受教育者能提前了解施工现场风险源及安全风险点。

1.2.2 安全体验

通过 UE 4 软件可以模拟真实的事故场景，如发生火灾、基坑坍塌、高空坠物、脚手架倾塌、模板倾倒、高空坠落（有安全带、无安全带）等，让体验者身临其境感受安全生产隐患和事故带来的危害，以达到增强安全意识的目的。另一方面，还可以有效节省项目安全教育的成本，提高日常演练的效率和安全性。通过这样一系列的“游戏化”培训，增加体验者对事故的认知感，真正做到“预防为主”的目的。

2 BIM+VR的社会意义及经济价值

2.1 社会意义

BIM 与 VR 技术相结合，使 BIM 模型将不再枯燥、不再遥不可及，我们可以漫步在自己建的模型中，是多数人感兴趣的，丰富了项目管理手段，将引领建筑业进行一场新的革命；另一方面，能够有效地降低项目管理风险和提高经济效益，为建设文明、绿色、智慧工地助力添彩。

2.2 经济价值

（1）投入成本低。传统的实体安全体验馆很大程度上受到场地限制，不仅占地面积广，而且陈列设备较多实际投入成本较大，通常几项安全体验就需要花费至少 25 万的费用。而利用 BIM+VR 实现的虚拟安全体验，可以实现场景最大化，只需侧重考虑到硬件方面的投入，一套设备仅需投入2 万元左右即可。

（2）资源配置更合理。实体安全体验馆实际占地面积较广，根据项目实际大小，不仅要考虑到陈列设备面积，还要考虑现场施工人员交底时所要占用空间面积。VR 安全体验馆则只需要考虑后者因素，根据项目实际需求定制安全体验内容，按照教育交底流程实现对虚拟空间分类别、分区域的体验方式。极大地降低了实际场地占有面积、增加了体验者空间利用率，有效地实现了资源最大化合理配置。

（3）转移成本低。实体安全体验馆搬移复杂且可重复利用率低。VR 安全体验馆在转移过程中具有实现项目内容模块化复制、硬件设备轻便携带、重复利用率高等特点，极大地减少了在二次搬运过程中成本损失的风险。