BIM+VR技術在工程管理中的應用及效益分析

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）技術的發展，建筑工程行業開始朝著信息化、科技化方向變革和發展，BIM 模型承載著工程項目各構件的信息屬性，通過數字信息來仿真模擬建筑物所具有的真實信息，它包含可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性五大特點，這需要有更為直觀的視覺平臺來有效地展示這些信息。

VR（虛擬現實）技術是一種多源信息融合、交互式的三維動態視景和實體的系統仿真技術，它利用計算機生成一種模擬環境，可以創建和體驗虛擬世界。

將 BIM 與 VR 相結合，加強了具象性及交互功能，有效地加強了 BIM 模型的可視化和沉浸式體驗效果。

BIM+VR 在工程管理過程中，主要使用到的軟件包括：Revit、Fuzor、Unreal Engine 4（簡稱 UE 4）、Steam VR。通過 Revit 軟件建立項目實體 BIM 模型，配合 fuzor 軟件，在 VR 模式下實現了 BIM 模型信息的交互。配合 UE 4軟件特有的實時渲染和強大的編程功能，在該軟件中我們將BIM 場景模型添加藍圖程序，實現場景中各物體之間的信息交互和傳遞，配合軟件兼容的材質、燈光、聲音等特效，我們能實現真實項目場景的仿真，體驗者在 VR 模式下能實現人機交互的效果，最終實現提高管理，增強管理效果的目標。

我們以上海地鐵軌道交通 15號線土建 3 標段為工程依托，開展了BIM+VR 技術的綜合應用研究。

1 BIM+VR技術在工程管理中的應用

1.1 在技術管理方面的應用

1.1.1 技術培訓方面的應用

建筑行業的最大痛點是“所見非所得”，尤其對新員工的培訓工作，單純以圖紙、圖片及文字等進行培訓，效果一般都很差。BIM+VR 模式可以很好解決該難題。

BIM+VR技術根據設計單位提供的二維圖紙，按照施工單位建模精度精準建立三維 BIM 模型，將工程 BIM 模型與VR 沉浸體驗進行了完美結合。從空間關系、融入構件信息到交互式體驗，從總體到局部，實現了具象可視化的虛擬體驗。在地下車站施工過程中，體驗者可以身臨其境地感受軌道交通車站建設中 “未建先試”的效果。

1.1.2 在施工圖審核中的應用

目前建筑業施工圖紙均是二維圖紙，并且建筑、圍護、主體結構分開，尤其是圍護階段臨時結構對后期主體結構施工影響極不易被發現，造成圖紙審核遺漏，只好后續施工過程中臨時采取措施處理。

鑒于此狀況，BIM 模型與 VR 結合可實現在模型內漫游，通過游覽的方式找出模型內不合理的地方，特別是對隱蔽性、復雜性、預留預埋構件施工圖的校對后，可逆向找出圖紙的出錯點。

1.1.3 在技術交底的應用

BIM模型和 VR 技術結合進行技術交底，在 BIM 模型的基礎上實現了 360 度無死角觀察到每個節點的細部結構。使施工人員對工程重難點、關鍵節點施工質量控制、關鍵部位的施工方法等地鐵車站施工整體有了較詳細直觀的了解，在施工技術交底和實施過程中，更加科學地部署組織施工。

通過 BIM+VR 技術對施工過程中的預建造和 4D施工動態模擬，在該模式下，體驗者可以通過手柄來控制進度動畫的播放與暫停，能夠在任意時刻調節 4D動畫的播放速度，身臨其境地查看各個構件的建造和拼裝過程。同時我們可以設置幾套不同的施工方案，在 VR 模式下觀察到施工進度最真實的動態模擬，施工人員可以更為直觀地感受施工場景，理解施工方案與工藝，可以更直觀展示不同的施工方案，有效地發現項目在模擬實施過程中的問題，科學地預知方案帶來的施工模擬效果，對施工技術方案進行優化，實現風險控制和保證工程質量的目的，為項目制定合理可行的施工方案提供技術保障。

1.2 在安全管理中的應用

1.2.1 安全教育

施工前的崗前安全三級教育是安全工作中非常重要的一個環節。讓每一位接受崗前安全教育的施工人員戴上 VR 眼鏡，進入虛擬的施工現場體驗，體驗者不僅可以直觀地辨別場景中標記的風險源的類別和合適的位置，對施工現場容易產生安全隱患的施工部位有了視覺上的深刻了解，更容易掌握現場風險源防控重點，增強辨識隱患能力，從而讓受教育者能提前了解施工現場風險源及安全風險點。

1.2.2 安全體驗

通過 UE 4 軟件可以模擬真實的事故場景，如發生火災、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、無安全帶）等，讓體驗者身臨其境感受安全生產隱患和事故帶來的危害，以達到增強安全意識的目的。另一方面，還可以有效節省項目安全教育的成本，提高日常演練的效率和安全性。通過這樣一系列的“游戲化”培訓，增加體驗者對事故的認知感，真正做到“預防為主”的目的。

2 BIM+VR的社會意義及經濟價值

2.1 社會意義

BIM 與 VR 技術相結合，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，是多數人感興趣的，豐富了項目管理手段，將引領建筑業進行一場新的革命；另一方面，能夠有效地降低項目管理風險和提高經濟效益，為建設文明、綠色、智慧工地助力添彩。

2.2 經濟價值

（1）投入成本低。傳統的實體安全體驗館很大程度上受到場地限制，不僅占地面積廣，而且陳列設備較多實際投入成本較大，通常幾項安全體驗就需要花費至少 25 萬的費用。而利用 BIM+VR 實現的虛擬安全體驗，可以實現場景最大化，只需側重考慮到硬件方面的投入，一套設備僅需投入2 萬元左右即可。

（2）資源配置更合理。實體安全體驗館實際占地面積較廣，根據項目實際大小，不僅要考慮到陳列設備面積，還要考慮現場施工人員交底時所要占用空間面積。VR 安全體驗館則只需要考慮后者因素，根據項目實際需求定制安全體驗內容，按照教育交底流程實現對虛擬空間分類別、分區域的體驗方式。極大地降低了實際場地占有面積、增加了體驗者空間利用率，有效地實現了資源最大化合理配置。

（3）轉移成本低。實體安全體驗館搬移復雜且可重復利用率低。VR 安全體驗館在轉移過程中具有實現項目內容模塊化復制、硬件設備輕便攜帶、重復利用率高等特點，極大地減少了在二次搬運過程中成本損失的風險。

3 結 語

通過 BIM+VR 技術在地鐵車站工程中的應用，總結了該技術在施工過程中技術培訓、施工圖審查和交底、技術方案的模擬及其優化安全教育等方面的應用價值，有效地破解了工程行業“所見非所得”和“工程控制難”等痛點，為減少項目可控成本和安全管理風險提供了借鑒意義，同時為創建綠色文明工地提供了新思路。