數(shù)字化建筑施工技術(shù)+BIM助力智慧工程
2022.05.13數(shù)字化建筑施工技術(shù)+BIM助力智慧工程
隨著計(jì)算機(jī)和各種先進(jìn)技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的建設(shè)工程施工管理也受到前所未有的挑戰(zhàn)，這就使數(shù)字化施工的概念登上了歷史的舞臺(tái)。它包括工程全部施工資料的數(shù)字化、傳播化、智能化和透明化的過(guò)程在內(nèi)，其核心思想是用數(shù)字化手段整體性地解決工程所遇到的問(wèn)題以及其他主要事項(xiàng)，并最大限度地利用信息資源，在單位時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大的使用效率。
今天我們從這個(gè)概念出發(fā)，重點(diǎn)分析了數(shù)字化施工的內(nèi)涵，以及可能實(shí)現(xiàn)的手段。數(shù)字化施工是工程施工領(lǐng)域的必然趨勢(shì)，積極的進(jìn)行探討及實(shí)踐必將帶來(lái)數(shù)字化施工的繁榮。
建設(shè)工程施工是一個(gè)高度動(dòng)態(tài)的過(guò)程，施工不僅復(fù)雜而且施工時(shí)期較長(zhǎng)，如何應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)手段進(jìn)行安全而有序的管理，使施工體系達(dá)到現(xiàn)代化水平的目標(biāo)已成為施工管理人員的共識(shí)。隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的日益普及，以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，借助于系統(tǒng)仿真技術(shù)以及數(shù)字化的概念，實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的透明化、傳播化和智能化施工管理，已成為工程項(xiàng)目施工管理的一個(gè)重要研究課題與發(fā)展方向。
數(shù)字化施工的概念以及核心思想
數(shù)字化施工是在“數(shù)字地球”這一大課題背景下提出的。美國(guó)于 1998 年率先提出了“數(shù)字地球”（Digital Earth）的概念，數(shù)字地球的概念不是一成不變的，而是隨著社會(huì)的發(fā)展而不斷進(jìn)步的。 “數(shù)字化施工”就是將施工過(guò)程數(shù)字化，其核心思想是用數(shù)字化手段的整體性去解決工程施工問(wèn)題并最大限度地利用信息資源，使得在施工質(zhì)量得到保障的同時(shí)可以達(dá)到高效的施工。它不僅僅指由計(jì)算機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工制作報(bào)表，而且應(yīng)用在多項(xiàng)事件及職能上，可以對(duì)施工進(jìn)行全面性的控制。
空間信息是數(shù)字化施工管理的必須品，它包括施工場(chǎng)地的地形地貌的現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)與記錄、建筑物的區(qū)位信息以及施工項(xiàng)目的安排等一切空間的信息，是對(duì)特定空間內(nèi)的全面操控。空間信息技術(shù)是全面而宏觀的空間處理技術(shù)，它主要包括遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)，即 3S認(rèn)證技術(shù)。
其中，地理信息系統(tǒng)在建設(shè)工程施工中具有重要作用，地理信息系統(tǒng)是一門新興學(xué)科，它介于地球信息與信息科學(xué)之間，以存儲(chǔ)，采集，分析，管理，描述和應(yīng)用相關(guān)資源為導(dǎo)向的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。地理信息技術(shù)可以對(duì)施工區(qū)域持續(xù)的進(jìn)行監(jiān)控與管理，可以隨時(shí)發(fā)現(xiàn)施工的問(wèn)題以及運(yùn)算相關(guān)的施工數(shù)據(jù)。
數(shù)字化系統(tǒng)的仿真運(yùn)算
系統(tǒng)仿真技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展逐步形成的一門新興技術(shù)，它以相似性原理、系統(tǒng)工程方法、信息技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)等設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對(duì)真實(shí)的、或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)研究的一門多學(xué)科的綜合技術(shù)。
例如在我國(guó)體育場(chǎng)（館）建設(shè)中，就是通過(guò)前期不斷的仿真運(yùn)算來(lái)推測(cè)體育場(chǎng)（館）建成之后的型貌，并在施工過(guò)程中隨時(shí)通過(guò)仿真運(yùn)算的結(jié)果顯示來(lái)更改施工措施及方案，使得工程進(jìn)度與仿真情況形成了對(duì)比，更有利于施工單位明確自己的施工體系，從而完善施工過(guò)程。
隨著仿真技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代仿真技術(shù)已經(jīng)成為工程單位的常規(guī)科技手段。仿真技術(shù)可以通過(guò)架設(shè)的方式讓施工單位看到施工完成后的大概情況，然后根據(jù)施工完成的情況優(yōu)劣而決定施工中的方案調(diào)整，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是一種反推理的過(guò)程，為復(fù)雜的工程以及運(yùn)算提供了不可缺少的分析、研究、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、決策和訓(xùn)練的重要手段。
虛擬現(xiàn)實(shí)
所謂虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱 VR），就是采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高新科技生成逼真的模擬環(huán)境，該環(huán)境中包含了視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)與嗅覺(jué)為一體的特定環(huán)境，通過(guò)多種傳感設(shè)備（如頭盔顯示器、立體眼鏡、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣等）使用戶以自然的方式與模擬環(huán)境中的物體進(jìn)行相互交融，從而產(chǎn)生身臨其境的感受和體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)有重要的三個(gè)特性：
1、Immersion（沉浸度）。VR 系統(tǒng)不再像傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)接口技術(shù)一樣，它強(qiáng)調(diào)用戶與計(jì)算機(jī)的自然接觸，就像現(xiàn)實(shí)中人與人之間的交流或者人與自然的融匯一樣。
2、Interaction（交互性）。VR 系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)三維動(dòng)畫(huà)的特征是用戶不再被動(dòng)地接受計(jì)算機(jī)所給予的信息，或者是旁觀者，而是主動(dòng)的參與到三維動(dòng)畫(huà)之中，能夠使用交互輸入設(shè)備來(lái)操縱虛擬物體，以改變虛擬世界的。
3、Imagination（想象性）。用戶利用 VR 系統(tǒng)可以從定性和定量綜合集成的環(huán)境中獲得感性和理性的認(rèn)識(shí)，從而更深刻的認(rèn)識(shí)環(huán)境、相應(yīng)區(qū)位的情況及變化，從而深化概念和萌發(fā)新意。
智能施工+BIM
智能體（Agent）是一種完全創(chuàng)新的非人工技術(shù)，是指為了實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)目標(biāo)或任務(wù)而獨(dú)立自主的運(yùn)行，能適應(yīng)自身所處的環(huán)境，并能不斷地從環(huán)境中獲取知識(shí)以提高自身能力的具有學(xué)習(xí)和推理功能的智能實(shí)體。多智能體技術(shù)具有自主性、分布性、協(xié)調(diào)性，并具有自組織能力、學(xué)習(xí)能力和推理能力并完全不需要人工操作。
目前多智能體的建模軟件主要有 JAVA、Visual C++、VisualBasic、SQL Server、Delphi、PowerBuilder 中的 CLIPS 等。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和新技術(shù)、新材料、新工藝的不斷出現(xiàn)，工程項(xiàng)目規(guī)模不斷擴(kuò)大、形式日益復(fù)雜，工程建設(shè)過(guò)程涉及的單位和個(gè)人也越來(lái)越多，因而對(duì)建設(shè)工程管理的統(tǒng)籌性、協(xié)調(diào)性、時(shí)效性提出的要求就越來(lái)越高。對(duì)于這樣一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，應(yīng)用多智能體技術(shù)來(lái)保證工程建設(shè)任務(wù)的順利進(jìn)行是非常合適的。
將來(lái)隨著數(shù)字化施工的普及，我國(guó)的場(chǎng)地施工質(zhì)量和效率必將有顯著性的提高，而通過(guò)更合理的改造及加工，我們的信息模塊也可以在短時(shí)期內(nèi)發(fā)展到較為完整的水平。只是我國(guó)如今的施工項(xiàng)目對(duì)于數(shù)字化施工的利用率還不高，有些施工項(xiàng)目的施工成本較低和對(duì)數(shù)字化施工的優(yōu)勢(shì)利用認(rèn)識(shí)不清導(dǎo)致數(shù)字化施工無(wú)用武之地。
就好比北京天璣科技做的"智慧工程"是在工程建設(shè)領(lǐng)域的行業(yè)具現(xiàn)，是一種嶄新的工程全生命周期管理理念。它通過(guò)使用北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)、各種傳感器、數(shù)傳終端等物聯(lián)網(wǎng)手段獲取工程施工過(guò)程信息，上傳到云平臺(tái)，保證數(shù)據(jù)安全，并用北斗定位系統(tǒng)和BIM技術(shù)對(duì)工程進(jìn)行精確設(shè)計(jì)和模擬，減少施工失誤和重復(fù)施工。并將此數(shù)據(jù)在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下與物聯(lián)網(wǎng)采集到的工程信息進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘分析，提供過(guò)程趨勢(shì)預(yù)測(cè)及專家預(yù)案，通過(guò)手機(jī)，報(bào)警器等終端把重要信息傳遞給相關(guān)人員，實(shí)現(xiàn)工程可視化智能管理，以提高工程管理信息化水平，改善工程質(zhì)量。
這就需要我們的管理者首先要明確數(shù)字化對(duì)施工效率的促進(jìn)作用及在施工管理過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)，加大對(duì)數(shù)字化人員的培訓(xùn)力度，使數(shù)字化技術(shù)在縮短工程周期、強(qiáng)化工程質(zhì)量和節(jié)省資源方面發(fā)揮更大的作用，以促進(jìn)數(shù)字化技術(shù)在施工過(guò)程中的利用率達(dá)到更高的水平。
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