基于MR+BIM技术的机电工程应用研究

丁　博

基于MR+BIM技术的机电工程应用研究

丁博

(曹妃甸职业技术学院，河北 唐山 063200)

随着科技的发展与进步，虚拟现实技术(VR)逐步向增强现实(AR)方向发展，混合现实技术(MR)也渐渐崭露头角。将MR和BIM技术进行融合，应用到机电工程设计中，实际上就是将信息模型中的数据信息和用户的相关操作进行交互，使模型中的信息在混合现实基础上能够同步反映在现实中，真正实现可视化操作，有利于提升机电工程设计效率，优化设计流程，提高工程设计整体技术水平。

MR+BIM技术；机电工程；应用

1　MR和BIM技术概述

1.1　MR技术概述

MR技术就是将现实世界和虚拟世界融合起来的可视化环境，借助计算机的信息处理技术，实现虚拟数字信息和现实环境的相互叠加，将二者有效联系起来。MR实现了将空间定位、人机交互、全息投影以及传感等技术的高度融合，将现实和虚拟世界进行结合，让用户可以感受到现实世界实实在在的事物，也能够掌握相应事物在虚拟世界中的相关信息，真正达到现实世界和虚拟世界的有效交互，帮助用户更好地获取信息。

1.2　BIM技术概述

BIM是指一种三维立体的结构模型，能够将模型内部的很多重要信息呈现出来。应用BIM技术，可以整合需要开展项目工程的全过程，确保工程管理的简单与高效[2]。在具体应用中，可以借助三维数字技术应用，针对工程相关数据、信息进行动态演示和模拟，确保后续的工程能够协调统一，减少施工过程中的设计冲突和矛盾，提升效率。通过构建BIM信息模型，将这一技术应用到机电工程管理中，可以有效降低工程成本，确保整体进度目标的实现。另外，通过BIM技术，还可以有效应用信息技术，对模型中涉及工程设计的相关数据信息进行处理和加工，确保对工程的全面掌握，构建动态可调节和模拟的工程模型。基于BIM技术支持，构建多维信息模型，对于切实提升机电工程相关环节工作效率有积极作用。

1.3　MR+BIM技术

将MR技术和BIM技术进行融合，应用到机电工程设计中，能够将模型中的数据信息与用户的相关操作进行交互，使模型中的信息与现实结合，同步反映在现实世界中，实现可视化操作。目前，混合现实技术在机电工程设计中的应用还处于初级阶段，缺乏丰富的经验基础作为支撑，相关学者对于BIM+AR的研究比较多，但是对于MR+BIM的研究比较少[3]。相较于AR技术，MR技术的可视化、交互性更好，更能够体现信息模型的实用价值，研究MR+BIM技术在机电工程中的应用有较大的现实性意义。

2　MR和BIM技术在机电工程中的应用优势

2.1　MR技术应用优势

相较于VR技术，MR技术能将现实和虚拟进行结合，使用户能够感受到现实的事物，也能够获取虚拟世界中相应的信息，实现虚拟世界和现实世界的交互。目前，MR技术发展已经比较成熟，能够将小型计算机嵌入其中，大幅提高了用户操作的灵活性[4]。随着MR技术功能更加完善，用户的感受更加真实，将其应用在机电工程设计中，能够让用户直观地将相关机械设备、零部件等和现实中的设备零件进行有机联系，并获取相应信息，为机电工程设计和组装制造提供更为完善的数据、信息支持，可降低设计时发生误差的概率，让设计更加直观可靠，提升工作效率。

在机电工程设计过程中，需要进行软件开发，获取平台的支持。借助MR技术，可使相应的虚拟数据更加直观立体化，能够在三维层面进行投影；将MR技术应用到机电工程设计中，能够将设计效果同步呈现在用户眼前，提升工作效率；MR技术具有非常强大的运算能力，应用在机电工程设计中，能够对相关数据进行高效处理和反馈[5]。

2.2　BIM技术应用优势

通过BIM技术信息模型，能够将机电工程相应的设备和机械的具体框架三维化呈现在用户面前，体现了BIM技术的可视性、协调性和优化性。在工程项目开展之初，可以借助相应信息模型对项目进行统筹管理，对工程数据源进行建设，采集相应机电工程中的所有数据信息。在工程实施过程中，相关参与者能够使用同一个工程数据源，保证数据信息完全一致。相关模型涵盖了项目全部的信息，所有信息都能够实现共享和随时调取，这样能加快项目实施进度，还能解决信息不对称和信息孤岛等问题。

将BIM技术应用在机电工程中，项目参与者可以在统一的集成平台中开展设计、优化等工作，实现不同工种的协同办公，能够显著提升工程实施效率[6]。通过BIM构建三维模型，实现虚拟数据和现实世界中的设备机械交互，可以及时发现工程项目中存在的问题，以便及时进行调整优化，还可以防止在设计中出现重复操作，确保设计方案的有效落实。

3　基于MR+BIM技术的机电工程应用

目前，MR+BIM技术在机电工程中的应用已经有了一些成功的经验。通过HoloLens眼镜来实现MR技术与BIM技术的融合，有效推动了MR技术+BIM技术在机电工程全产业链、全生命周期的深入应用。当甲方检查乙方的工程进度时，设计方与施工方探讨设计变更时，工程总包方与分包方在解决立体交叉作业的问题时，都可以通过BIM技术+MR技术将信息交流转换成信息体验，使沟通变得简单、顺畅。相关参与方可以分别带上一副HoloLens眼镜，同时进入虚拟的工程模型，用共同的、身临其境的感知体验模式取代传统的语言交流模式[7]。沟通模式和工作方式的变革，可以节约工程管理成本和工期，提升工程品质，提高团队协作水平和工作效率，实现更高效、更快捷、更精细化的管理。

3.1　在模型设计中的协同应用

在机电工程设计过程中，相关设备、机械、零部件、电子电路等首先是通过计算机图纸进行设计，在遇到问题时，项目参与者之间的交流多以图文信息为主，很难实现信息的立体化、实时化传输，这极大地限制了机电工程行业的发展。利用BIM技术，能够有效优化设计流程，提升工作效率，相关数据信息也能够通过三维模型来展现，实现了信息传递的立体化、实时化。但是单一应用BIM技术，难以解决数据模型的三维化呈现问题，如果机电工程项目比较复杂，有大量的项目信息只能通过二维化呈现，将严重影响机电工程设计的工作效率。而结合MR技术后，能够很好地解决数据模型三维化呈现的问题。

3.2　在现场施工管理中的应用

以往在机电工程施工进程中，使用AR技术无法对复杂多变的施工环境进行处理，也很难实现人机的有效交互，而如果利用MR设备呈现虚拟数据信息，则可以实现人机交互。在具体实践中，相关设计和施工人员可以佩戴MR设备，也可以使用HoloLens眼镜，方便相关人员对工程开展情况进行观察，也可以随时调用工程数据，这样可以实现虚拟世界和现实世界的交互[8]。利用MR设备能够有效接收相关数字信息，也能够对数据进行采集与反馈，对项目中的重要信息进行妥善保存，并借助MR+BIM工具来实现工程信息化管理的核心目标。

4　结语

近年来，机电工程技术不断发展进步，应用MR+BIM技术进行机电工程设计和施工，有利于实现工程可视化、实时化和交互性，这也是机电工程未来的发展趋势。目前MR+BIM技术在机电工程中的应用还处于尝试阶段，需要进一步加速技术整合应用，提升对MR+BIM技术应用的认知，借助MR+BIM技术，实现机电工程效益和效率的双提升。

[1] 佘雨阳,吴光前,孙震寰,等.BIM技术在国家会展中心一期展馆区机电安装工程中的应用[J].建筑施工,2021,43 (9):1898-1900,1904.

[2] 赵泳.基于BIM技术的某纪念馆机电精细化施工技术与管理方法[J].上海建设科技,2021(3):62-65.

[3] 张育雨,王进.BIM技术在城市轨道交通机电安装工程计量中的应用研究[J].智能建筑与智慧城市,2021(4): 13-17.

[4] 侯鹏飞,张皓天,李直,等.BIM技术在中建三局北京总部基地项目机电工程的综合应用[J].土木建筑工程信息技术, 2021,13 (6):104-112.

[5] 徐学彦.BIM技术在地铁机电工程中的应用对降低施工风险的作用[J].建筑技术开发,2020,47(19):117-118.

[6] 王肖颖,晋嘉玉,郑远财,等.BIM技术在机电安装工程全生命周期的应用：以福建三峡海上风电产业园工程为例[J].武夷学院学报,2020,39(9):33-37.

[7] 张晓波,薛晨.基于BIM+MR技术的装配式建筑全景施工关键技术应用研究[J].中国标准化,2019(24):24-25.

[8] 初毅,邵兆通,武涛.基于MR+BIM技术的信息化建筑工程应用探讨[J].土木建筑工程信息技术,2017,9(5): 94-97.

Application research on electromechanical engineering based on MR + BIM technology

DING Bo

(Caofeidian Vocational and Technical College, Tangshan, Hebei 063200 , China)

With the development and progress of science and technology, virtual reality technology is gradually developing towards augmented reality. Mixed reality (MR) technology is also gradually emerging. This paper integrates MR and Building Information Modeling (BIM) technology and applies it to mechanical and electrical engineering design. It is to interact the data information in the building information model with the relevant operations of the user, so that the information in the model can be simultaneously reflected in the reality-based on mixed reality, and the visualization operation is truly realized. It is beneficial to improve the efficiency of mechanical and electrical engineering design, optimize the design process, and improve the overall technical level of engineering design.

MR + BIM technology; electromechanical engineering; application

TU85

A

2096–8736(2022)02–0030–03

丁博(1980—)，男，四川德阳人，大学本科，中级工程师，主要研究方向为机电一体化。

责任编辑：张亦弛

英文编辑：吴志立