數(shù)字化建筑施工技術+BIM助力智慧工程
2022.05.13數(shù)字化建筑施工技術+BIM助力智慧工程
隨著計算機和各種先進技術的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的建設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。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題以及其他主要事項，并最大限度地利用信息資源，在單位時間內(nèi)達到最大的使用效率。
今天我們從這個概念出發(fā)，重點分析了數(shù)字化施工的內(nèi)涵，以及可能實現(xiàn)的手段。數(shù)字化施工是工程施工領域的必然趨勢，積極的進行探討及實踐必將帶來數(shù)字化施工的繁榮。
建設工程施工是一個高度動態(tài)的過程，施工不僅復雜而且施工時期較長，如何應用先進的技術手段進行安全而有序的管理，使施工體系達到現(xiàn)代化水平的目標已成為施工管理人員的共識。隨著數(shù)字技術的飛速發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的日益普及，以互聯(lián)網(wǎng)技術為基礎，借助于系統(tǒng)仿真技術以及數(shù)字化的概念，實現(xiàn)工程項目的透明化、傳播化和智能化施工管理，已成為工程項目施工管理的一個重要研究課題與發(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，而是隨著社會的發(fā)展而不斷進步的。 “數(shù)字化施工”就是將施工過程數(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)量得到保障的同時可以達到高效的施工。它不僅僅指由計算機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工制作報表，而且應用在多項事件及職能上，可以對施工進行全面性的控制。
空間信息是數(shù)字化施工管理的必須品，它包括施工場地的地形地貌的現(xiàn)場勘測與記錄、建筑物的區(qū)位信息以及施工項目的安排等一切空間的信息，是對特定空間內(nèi)的全面操控。空間信息技術是全面而宏觀的空間處理技術，它主要包括遙感技術、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)，即 3S認證技術。
其中，地理信息系統(tǒng)在建設工程施工中具有重要作用，地理信息系統(tǒng)是一門新興學科，它介于地球信息與信息科學之間，以存儲，采集，分析，管理，描述和應用相關資源為導向的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。地理信息技術可以對施工區(qū)域持續(xù)的進行監(jiān)控與管理，可以隨時發(fā)現(xiàn)施工的問題以及運算相關的施工數(shù)據(jù)。
數(shù)字化系統(tǒng)的仿真運算
系統(tǒng)仿真技術是隨著計算機技術的發(fā)展逐步形成的一門新興技術，它以相似性原理、系統(tǒng)工程方法、信息技術及應用領域相關專業(yè)技術為基礎，以計算機等設備為工具，利用系統(tǒng)模型對真實的、或設想的系統(tǒng)進行動態(tài)研究的一門多學科的綜合技術。
例如在我國體育場（館）建設中，就是通過前期不斷的仿真運算來推測體育場（館）建成之后的型貌，并在施工過程中隨時通過仿真運算的結(jié)果顯示來更改施工措施及方案，使得工程進度與仿真情況形成了對比，更有利于施工單位明確自己的施工體系，從而完善施工過程。
隨著仿真技術的發(fā)展，現(xiàn)代仿真技術已經(jīng)成為工程單位的常規(guī)科技手段。仿真技術可以通過架設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，簡單的說就是一種反推理的過程，為復雜的工程以及運算提供了不可缺少的分析、研究、設計、評價、決策和訓練的重要手段。
虛擬現(xiàn)實
所謂虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，簡稱 VR），就是采用以計算機技術為核心的現(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、聽覺、觸覺與嗅覺為一體的特定環(huán)境，通過多種傳感設備（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)境中的物體進行相互交融，從而產(chǎn)生身臨其境的感受和體驗。虛擬現(xiàn)實有重要的三個特性：
1、Immersion（沉浸度）。VR 系統(tǒng)不再像傳統(tǒng)的計算機接口技術一樣，它強調(diào)用戶與計算機的自然接觸，就像現(xiàn)實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)三維動畫的特征是用戶不再被動地接受計算機所給予的信息，或者是旁觀者，而是主動的參與到三維動畫之中，能夠使用交互輸入設備來操縱虛擬物體，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識，從而更深刻的認識環(huán)境、相應區(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，是指為了實現(xiàn)自己的設計目標或任務而獨立自主的運行，能適應自身所處的環(huán)境，并能不斷地從環(huán)境中獲取知識以提高自身能力的具有學習和推理功能的智能實體。多智能體技術具有自主性、分布性、協(xié)調(diào)性，并具有自組織能力、學習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。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和新技術、新材料、新工藝的不斷出現(xiàn)，工程項目規(guī)模不斷擴大、形式日益復雜，工程建設過程涉及的單位和個人也越來越多，因而對建設工程管理的統(tǒng)籌性、協(xié)調(diào)性、時效性提出的要求就越來越高。對于這樣一個復雜的系統(tǒng)，應用多智能體技術來保證工程建設任務的順利進行是非常合適的。
將來隨著數(shù)字化施工的普及，我國的場地施工質(zhì)量和效率必將有顯著性的提高，而通過更合理的改造及加工，我們的信息模塊也可以在短時期內(nèi)發(fā)展到較為完整的水平。只是我國如今的施工項目對于數(shù)字化施工的利用率還不高，有些施工項目的施工成本較低和對數(shù)字化施工的優(yōu)勢利用認識不清導致數(shù)字化施工無用武之地。
就好比北京天璣科技做的"智慧工程"是在工程建設領域的行業(yè)具現(xiàn)，是一種嶄新的工程全生命周期管理理念。它通過使用北斗導航定位系統(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程信息，上傳到云平臺，保證數(shù)據(jù)安全，并用北斗定位系統(tǒng)和BIM技術對工程進行精確設計和模擬，減少施工失誤和重復施工。并將此數(shù)據(jù)在虛擬現(xiàn)實環(huán)境下與物聯(lián)網(wǎng)采集到的工程信息進行數(shù)據(jù)挖掘分析，提供過程趨勢預測及專家預案，通過手機，報警器等終端把重要信息傳遞給相關人員，實現(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)字化對施工效率的促進作用及在施工管理過程中的優(yōu)勢，加大對數(shù)字化人員的培訓力度，使數(shù)字化技術在縮短工程周期、強化工程質(zhì)量和節(jié)省資源方面發(fā)揮更大的作用，以促進數(shù)字化技術在施工過程中的利用率達到更高的水平。
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