張永攀（中交第一公路工程局有限公司，上海 201100）

隨著 BIM（Building Information Modeling 建筑信息模型）技術(shù)的發(fā)展，建筑工程行業(yè)開(kāi)始朝著信息化、科技化方向變革和發(fā)展，BIM 模型承載著工程項(xiàng)目各構(gòu)件的信息屬性，通過(guò)數(shù)字信息來(lái)仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，它包含可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大特點(diǎn)，這需要有更為直觀的視覺(jué)平臺(tái)來(lái)有效地展示這些信息。

VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）技術(shù)是一種多源信息融合、交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體的系統(tǒng)仿真技術(shù)，它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界。

將 BIM 與 VR 相結(jié)合，加強(qiáng)了具象性及交互功能，有效地加強(qiáng)了 BIM 模型的可視化和沉浸式體驗(yàn)效果。

BIM+VR 在工程管理過(guò)程中，主要使用到的軟件包括：Revit、Fuzor、Unreal Engine 4（簡(jiǎn)稱 UE 4）、Steam VR。通過(guò) Revit 軟件建立項(xiàng)目實(shí)體 BIM 模型，配合 fuzor 軟件，在 VR 模式下實(shí)現(xiàn)了 BIM 模型信息的交互。配合 UE 4軟件特有的實(shí)時(shí)渲染和強(qiáng)大的編程功能，在該軟件中我們將BIM 場(chǎng)景模型添加藍(lán)圖程序，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景中各物體之間的信息交互和傳遞，配合軟件兼容的材質(zhì)、燈光、聲音等特效，我們能實(shí)現(xiàn)真實(shí)項(xiàng)目場(chǎng)景的仿真，體驗(yàn)者在 VR 模式下能實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的效果，最終實(shí)現(xiàn)提高管理，增強(qiáng)管理效果的目標(biāo)。

我們以上海地鐵軌道交通 15號(hào)線土建 3 標(biāo)段為工程依托，開(kāi)展了BIM+VR 技術(shù)的綜合應(yīng)用研究。

1 BIM+VR技術(shù)在工程管理中的應(yīng)用

1.1 在技術(shù)管理方面的應(yīng)用

1.1.1 技術(shù)培訓(xùn)方面的應(yīng)用

建筑行業(yè)的最大痛點(diǎn)是“所見(jiàn)非所得”，尤其對(duì)新員工的培訓(xùn)工作，單純以圖紙、圖片及文字等進(jìn)行培訓(xùn)，效果一般都很差。BIM+VR 模式可以很好解決該難題。

BIM+VR技術(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的二維圖紙，按照施工單位建模精度精準(zhǔn)建立三維 BIM 模型，將工程 BIM 模型與VR 沉浸體驗(yàn)進(jìn)行了完美結(jié)合。從空間關(guān)系、融入構(gòu)件信息到交互式體驗(yàn)，從總體到局部，實(shí)現(xiàn)了具象可視化的虛擬體驗(yàn)。在地下車站施工過(guò)程中，體驗(yàn)者可以身臨其境地感受軌道交通車站建設(shè)中 “未建先試”的效果。

1.1.2 在施工圖審核中的應(yīng)用

目前建筑業(yè)施工圖紙均是二維圖紙，并且建筑、圍護(hù)、主體結(jié)構(gòu)分開(kāi)，尤其是圍護(hù)階段臨時(shí)結(jié)構(gòu)對(duì)后期主體結(jié)構(gòu)施工影響極不易被發(fā)現(xiàn)，造成圖紙審核遺漏，只好后續(xù)施工過(guò)程中臨時(shí)采取措施處理。

鑒于此狀況，BIM 模型與 VR 結(jié)合可實(shí)現(xiàn)在模型內(nèi)漫游，通過(guò)游覽的方式找出模型內(nèi)不合理的地方，特別是對(duì)隱蔽性、復(fù)雜性、預(yù)留預(yù)埋構(gòu)件施工圖的校對(duì)后，可逆向找出圖紙的出錯(cuò)點(diǎn)。

1.1.3 在技術(shù)交底的應(yīng)用

BIM模型和 VR 技術(shù)結(jié)合進(jìn)行技術(shù)交底，在 BIM 模型的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了 360 度無(wú)死角觀察到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的細(xì)部結(jié)構(gòu)。使施工人員對(duì)工程重難點(diǎn)、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)施工質(zhì)量控制、關(guān)鍵部位的施工方法等地鐵車站施工整體有了較詳細(xì)直觀的了解，在施工技術(shù)交底和實(shí)施過(guò)程中，更加科學(xué)地部署組織施工。

通過(guò) BIM+VR 技術(shù)對(duì)施工過(guò)程中的預(yù)建造和 4D施工動(dòng)態(tài)模擬，在該模式下，體驗(yàn)者可以通過(guò)手柄來(lái)控制進(jìn)度動(dòng)畫的播放與暫停，能夠在任意時(shí)刻調(diào)節(jié) 4D動(dòng)畫的播放速度，身臨其境地查看各個(gè)構(gòu)件的建造和拼裝過(guò)程。同時(shí)我們可以設(shè)置幾套不同的施工方案，在 VR 模式下觀察到施工進(jìn)度最真實(shí)的動(dòng)態(tài)模擬，施工人員可以更為直觀地感受施工場(chǎng)景，理解施工方案與工藝，可以更直觀展示不同的施工方案，有效地發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目在模擬實(shí)施過(guò)程中的問(wèn)題，科學(xué)地預(yù)知方案帶來(lái)的施工模擬效果，對(duì)施工技術(shù)方案進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)控制和保證工程質(zhì)量的目的，為項(xiàng)目制定合理可行的施工方案提供技術(shù)保障。

1.2 在安全管理中的應(yīng)用

1.2.1 安全教育

施工前的崗前安全三級(jí)教育是安全工作中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。讓每一位接受崗前安全教育的施工人員戴上 VR 眼鏡，進(jìn)入虛擬的施工現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)，體驗(yàn)者不僅可以直觀地辨別場(chǎng)景中標(biāo)記的風(fēng)險(xiǎn)源的類別和合適的位置，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)容易產(chǎn)生安全隱患的施工部位有了視覺(jué)上的深刻了解，更容易掌握現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)源防控重點(diǎn)，增強(qiáng)辨識(shí)隱患能力，從而讓受教育者能提前了解施工現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)源及安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

1.2.2 安全體驗(yàn)

通過(guò) UE 4 軟件可以模擬真實(shí)的事故場(chǎng)景，如發(fā)生火災(zāi)、基坑坍塌、高空墜物、腳手架傾塌、模板傾倒、高空墜落（有安全帶、無(wú)安全帶）等，讓體驗(yàn)者身臨其境感受安全生產(chǎn)隱患和事故帶來(lái)的危害，以達(dá)到增強(qiáng)安全意識(shí)的目的。另一方面，還可以有效節(jié)省項(xiàng)目安全教育的成本，提高日常演練的效率和安全性。通過(guò)這樣一系列的“游戲化”培訓(xùn)，增加體驗(yàn)者對(duì)事故的認(rèn)知感，真正做到“預(yù)防為主”的目的。

2 BIM+VR的社會(huì)意義及經(jīng)濟(jì)價(jià)值

2.1 社會(huì)意義

BIM 與 VR 技術(shù)相結(jié)合，使 BIM 模型將不再枯燥、不再遙不可及，我們可以漫步在自己建的模型中，是多數(shù)人感興趣的，豐富了項(xiàng)目管理手段，將引領(lǐng)建筑業(yè)進(jìn)行一場(chǎng)新的革命；另一方面，能夠有效地降低項(xiàng)目管理風(fēng)險(xiǎn)和提高經(jīng)濟(jì)效益，為建設(shè)文明、綠色、智慧工地助力添彩。

2.2 經(jīng)濟(jì)價(jià)值

（1）投入成本低。傳統(tǒng)的實(shí)體安全體驗(yàn)館很大程度上受到場(chǎng)地限制，不僅占地面積廣，而且陳列設(shè)備較多實(shí)際投入成本較大，通常幾項(xiàng)安全體驗(yàn)就需要花費(fèi)至少 25 萬(wàn)的費(fèi)用。而利用 BIM+VR 實(shí)現(xiàn)的虛擬安全體驗(yàn)，可以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景最大化，只需側(cè)重考慮到硬件方面的投入，一套設(shè)備僅需投入2 萬(wàn)元左右即可。

（2）資源配置更合理。實(shí)體安全體驗(yàn)館實(shí)際占地面積較廣，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際大小，不僅要考慮到陳列設(shè)備面積，還要考慮現(xiàn)場(chǎng)施工人員交底時(shí)所要占用空間面積。VR 安全體驗(yàn)館則只需要考慮后者因素，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需求定制安全體驗(yàn)內(nèi)容，按照教育交底流程實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬空間分類別、分區(qū)域的體驗(yàn)方式。極大地降低了實(shí)際場(chǎng)地占有面積、增加了體驗(yàn)者空間利用率，有效地實(shí)現(xiàn)了資源最大化合理配置。

（3）轉(zhuǎn)移成本低。實(shí)體安全體驗(yàn)館搬移復(fù)雜且可重復(fù)利用率低。VR 安全體驗(yàn)館在轉(zhuǎn)移過(guò)程中具有實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容模塊化復(fù)制、硬件設(shè)備輕便攜帶、重復(fù)利用率高等特點(diǎn)，極大地減少了在二次搬運(yùn)過(guò)程中成本損失的風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò) BIM+VR 技術(shù)在地鐵車站工程中的應(yīng)用，總結(jié)了該技術(shù)在施工過(guò)程中技術(shù)培訓(xùn)、施工圖審查和交底、技術(shù)方案的模擬及其優(yōu)化安全教育等方面的應(yīng)用價(jià)值，有效地破解了工程行業(yè)“所見(jiàn)非所得”和“工程控制難”等痛點(diǎn)，為減少項(xiàng)目可控成本和安全管理風(fēng)險(xiǎn)提供了借鑒意義，同時(shí)為創(chuàng)建綠色文明工地提供了新思路。