三維數字模型、動畫在施工工程中應用案例剖析

何建之

【摘要】 三維數字模型應用系統最直接的應用效果是它給人們提供了一個直觀的、完整的、高度集成的項目設計信息平臺，在這個平臺上，工程管理人員可以直接獲取原設計信息和將設計信息再加工獲得的施工管理信息，對原設計信息的再加工是工程管理人員對設計信息的深度需求和利用，是施工技術管理工作的重要體現。三維數字模型系統，由于其眾多的優點，我們到的不僅僅是它在工程建設過程中發現了多少干涉點、解決了多少實際技術問題，更大的收獲是讓管理人員們發現了新技術應用的管理思維，拓展了企業的管理思路。

【關鍵詞】 三維數字模型施工工程 三維動畫 吊裝作業 三維數字模型

一、引言

目前三維動畫一直在以迅猛的速度發展，其制作功能也在不斷完善。三維動畫以其獨特的制作方式，逼真的質感，絢麗的色彩，迷人的光效，奇異的變形，強烈的動感令人嘆為觀止[1]。

近十幾年的時間，從影視片頭開始向電視、電影、軍事、航天、機械、醫療、交通、建筑、園林、教學、網絡、游戲等行業滲透，并在其中扮演越來越重要的角色。三維動畫正在快速地成為計算機圖形革命不可忽視的力量[2]。

筆者長期從事三維動畫的制作與教學工作，2005年底參與了貴州電建二公司三維數字模型施工工程的系統管理項目，負責三維數字模型的建模和三維動畫的制作。下面就以一個吊裝動畫和一個鍋爐房管道建模為例闡述三維數字模型與三維動畫在其中所起到的作用和效果。

二、設計總體目標

基于三維數字模型施工工程的系統管理總體目標是：創新管理技術手段、優化管理流程、提高管理效益和效率。

三、三維吊裝動畫

三維數字模型應用系統最直接的應用效果是它給人們提供了一個直觀的、完整的、高度集成的項目設計信息平臺，在這個平臺上，工程管理人員可以直接獲取原設計信息和將設計信息再加工獲得的施工管理信息，對原設計信息的再加工是工程管理人員對設計信息的深度需求和利用，是施工技術管理工作的重要體現。

三維模型的動畫模擬在實際工程運用中可以反映出復雜的工程結構及物體的運動，例如在吊裝作業中能夠直觀反映出整個吊裝過程吊物所要行走的路徑、吊物的形態以及可能出現的問題，由此可以發現吊裝施工方案的不足之處，起到優化吊裝方案的效果。

（上圖為鍋爐鋼結構大板梁吊裝動態模擬）

以 1#鍋爐鋼結構大板梁吊裝為例：在鍋爐大板梁吊裝中，現場在鍋爐左布置一臺FZQ1380塔機，最大起吊能力為63t，在鍋爐右布置一臺7300履帶吊，最大起吊能力為47t，由于大板梁單件最重達78.6t，大板梁的吊裝作業只能采用雙機抬吊的方式，而處于弱式的7300履帶吊起升高度有限，在參與雙機抬吊時，其副臂將與鋼結構發生干涉。

通過對 1#爐大板梁吊裝三維模型動畫模擬，我們發現了整個吊裝過程中最危險的干涉點，吊物運行的路徑上需要緩裝的鋼結構梁也一目了然，由此確定了緩裝的鋼結構數量、吊車的布置位置以及行走運動路線，檢驗了吊裝方案的可行性。

通過對三維數字模型的綜合運用，專業施工人員在編制施工方案前期就對施工結果和在同一區域內各專業交叉施工的真實情況有了直觀的了解，提高了編制施工方案的效率和準確性，在組織施工時就可以避免由于施工方案的不準確性和由于交叉作業影響而出現的返工、安裝缺陷、安全隱患等問題，從而使我們縮短了施工周期、減少了施工返工率、提高施工質量和安全。

在實際施工中技術交底是必不可少的，使用三維數字模型系統在施工前進行技術交底可以更直觀、更清楚、更準確的表達交底內容，幫助施工人員理解設計意圖和施工方案要求，被交底人可以減少因信息傳達錯誤而給安裝工作帶來的種種問題，減少施工返工率、提高施工質量和安全。

四、三維數字模型

二次設計是工程施工單位重要的施工技術工作之一，設計依據主要是設計單位設計的系統圖以及設計手冊、規程、規范等。以 600MW機組工程為例，φ76以下的熱力系統管道、電氣熱控橋架和熱控管路設計是二次設計的主要內容，施工技術人員根據設計依據結合施工現場的實際情況進行二次設計，并在三維數字模型系統平臺上將設計結果進行反復校驗和修改。

（上圖為二次設計三維數字模型）

例如鍋爐緊急放水與定期排污二次設計管路在校驗時發現在16.5m層上方與送粉管道干涉；鍋爐房輔助蒸汽管道在K4排柱7.4m層與熱工二次設計的電纜橋架干涉；汽機潤滑油系統二次設計管道布置不合理等等，都在三維模型系統中被及時發現，并對原設計進行了相應的修改，直到設計合理為止。此項目工程在三維數字模型系統平臺上共設計出三個專業120冊圖紙。三維數字模型系統的使用不僅提高了二次設計的合理性及安裝工藝性，也為管道標準化定置提供了保障，減少了制造、安裝成本和管理費用。

五、結束語

三維數字模型系統，由于其眾多的優點，在貴州電建二公司所承建的工程中得到廣泛的推廣和應用。貴州電建二公司各個層次的管理人員從三維數字模型系統推廣和應用中，看到的不僅僅是它在工程建設過程中發現了多少干涉點、解決了多少實際技術問題，更大的收獲是讓管理人員們發現了新技術應用的管理思維，拓展了企業的管理思路。新技術的應用需要利用系統的管理手段和方法來管理，新技術的應用也必然帶來管理的變革，沒有對基于三維數字模型施工工程的系統管理，新技術的應用深度和廣度遠遠不夠。

通過這一過程，大家更深刻的認識到，提高施工工程管理水平、降低企業經營成本、經營風險、提高企業競爭力和創造經濟效益的途徑不是唯一的，只要不斷的努力探索，就能找到更多、最好的途徑。三維數字模型系統應用對企業發展將產生深遠的影響，使企業信息化帶動工業化的進程大大加快。

參 考 文 獻

[1]陳尚春編著 . 3ds max5 動畫制作專家之路. 清華大學出版社， 2003.6

[2]黃峻編著. 3ds max 6 白金手冊. 兵器工業出版社，北京科海電子出版社 2004.7