BIM的機電安裝施工模擬及分析

常熟理工學院商學院 楊 睿 韋 芳 徐文雅

建筑內部機電系統不論是結構還是樣式日趨復雜，這就對設計，施工和管理提出了更高的要求。工程項目全生命周期中最重要的階段是施工階段，施工交底的不明確，會導致施工過程中安全事故的發生，因此貫徹施工交底就顯得尤為重要。BIM技術擁有巨大的優勢，將BIM技術與工程項目相結合，可以預見安全風險，優化施工方案，明確技術交底，提高施工人員的安全意識，促進施工安全有序進行。

BIM數據庫中存儲著三維信息，但是傳統的三維展示技術，不能真實地傳達這些信息。可視化虛擬仿真技術的出現恰好給這一問題提供了很好的解決途徑，它把傳統的平面單項交底模式轉變為交互式體驗模式，可以讓施工人員沉浸式在虛擬施工現場，在VR環境中能夠更細致的觀察到施工工藝細節，并且通過交互體驗，能夠加深施工人員的施工印象，還可以發現隱藏的問題和潛在的風險，及時修正和預防。通過VDP制作施工動畫，實現虛擬與現實的連接，該技術核心是基于虛擬現實技術的交互式工程管理實驗臺。

1 VDP虛擬現實設計平臺基本概念

1.1 VDP動畫制作概念

虛擬現實設計平臺（Virtual reality Design Platform，簡稱VDP）是施工技術交底的有效方法，通過制作施工動畫視頻進行施工技術交底，不論是在施工階段的施工工藝傳達還是設計階段的方案決策都能發揮強大的優勢。

（1）施工動畫模擬的共享性。在VDP中上傳ZSW文件，將各個專業系統的模型整合到一起，利用VDP中的動畫制作和交互功能制作出施工動畫模擬，之后上傳全景圖并進行二次編輯，最后導出二維碼圖進行技術交底分享，也可以利用其它設備進行觀看，如VR眼鏡和蛋椅。

（2）施工動畫模擬的沉浸式。使用者通過硬件設備在虛擬空間中體驗各種場景，并通過視覺、聽覺、觸覺等各個感官系統進行逼真的體驗。讓施工人員沉浸在虛擬的施工現場中，從而讓作業人員快速學習和鞏固施工工藝。

1.2 VDP全景圖的概念

VDP全景圖是為方便分享與觀看說設計的功能塊，主要功能是施工工藝的解釋說明與分享。本課題就充分利用了“全景圖”能夠快速分享施工動畫，從而將每個二維碼放在施工現場中，不僅方便技術人員的交底而且便于被交底人的學習與理解。

（1）獨立空間性。在模型繪制的過程中通過對各個專業進行分類，且在Revit設計選項中為各專業模型建立獨立空間，互不干擾，互相不能選中。

（2）協同共享性。Revit設計選項不僅可以讓在共享權限范圍內的用戶查看主模型，而且可以使其他用戶在共享主模型中創建的圖元構件作為次選項保存在共享主模型文件中。

2 可視化施工技術交底技術難點及原因分析

2.1 施工技術交底描述不清楚

建筑內部機電系統復雜化。工程項目日趨復雜，不論是從結構上還是樣式上，這就對設計、施工和管理提出了更高的要求。

交底內容描述不清楚。機電安裝項目專業多，不免要創新或者引進許多的新工藝，對新技術認識的不充分必然會引起技術交底的不正確和不清楚，這會造成嚴重的返工現象，減慢了施工的進度和降低了工程質量。

2.2 施工交底信息更新不及時

傳統機電安裝施工技術交底形式是平面的、單向的。對于紙質形式技術交底，由于一些施工技術人員語言表達能力和文字能力有限，從而造成描述不清或者錯誤，工人弄不清施工的重點。又由于施工技術人員技術術語不統一，導致施工人員不能正確理解施工技術工藝，對于一般的工程問題都可能帶來長時間的溝通修改，延誤工期；若是相對復雜的工程問題，則可能因為不能及時發現并處理，最終形成安全質量隱患。

3 技術難點解決方法

本文以廣聯達信息大廈項目為例開展研究分析，本項目位于北京市海定區中關村軟件園二期。建筑總面積為30504m2。建筑層數為地上6層，地下2層，建筑主體高度為24m，建筑結構形式為框架—剪力墻結構，抗震等級為四級。

3.1 制作施工動畫

VDP動畫制作功能是可利用VR眼鏡、蛋椅等，讓被交底人沉浸式接受交底信息，在施工技術交底中起到提高作業人員作業水平的作用，加強了被交底人的交底意識，還方便交底信息的傳達。因此利用動畫制作對施工技術交底，能夠在一定程度上解決交底不清楚的問題。

（1）創建施工動畫

機電專業繁多，體量龐大，對電腦的運行內存要求高，影響動畫的制作速度和質量。因此VDP動畫制作，應先將其他專業的模型隱藏，提高電腦的運行速度。以廣聯達信息大廈VDP暖通施工動畫為例，在進行動畫制作時，先進行模型的導入，再找到相關位置，進行交互的賦予并確定每一幀的先后順序，最后進行渲染（見圖1）。

圖1 動畫制作

（2）具體操作方法

①處理模型。首先模型處理，針對大模型，刪除多余模型，將模型分割成多個文件；之后導出模型，在Revit中導出ZSW格式；最后導入模型，對于BIM模型，點擊“導入BIM”模型。

②添加效果。首先賦予材質，如加貼圖、調參數；然后添加燈光和濾鏡。

③賦予交互。創建觸發物，常為空物體，再為觸發物添加交互，點擊菜單欄，交互選項實現，在交互腳本中拖拽影響的構件。

④打包上傳。一鍵打包上傳到BIMVR展示端口上，一個工程首次打包必須點擊一鍵打包上傳，對于有經驗的可以先VR(PC)打包，再上傳。

⑤瀏覽場景。在BIMVR中選擇對應案例進行瀏覽，對于有問題的部分再返回場景中進行編輯優化。

3.2 全景圖二次編輯

全景圖是將三維模型、圖片、視頻、音樂等運用廣角手段表現出來，盡可能的還原周圍的環境。進行360°環繞瀏覽模型，用于虛擬現實瀏覽，呈現給瀏覽者。全景圖的輸出首先加載“全景模塊”，然后確定好觀察點位置，生成全景圖并上傳后完成全景圖輸出，之后再進行全截圖的二次編輯，導出二維碼，這就解決了動畫分享形式的限制，可以實現隨處分享，隨處獲取。具體見圖2。

圖2 全景圖二次編輯

（1）創建廣聯達信息大廈暖通施工工藝全景圖

全景圖制作出來后，可進行二次編輯，在二次編輯時可進行語音、音樂、視頻、圖片、文字、特效掛接。提高了動畫的真實感，之后可直接在手機上掃碼觀看，也可以利用VR眼鏡觀看。

（2）具體操作方法

①加載全景模塊。在菜單欄中選擇工具—全景模塊安裝，進行全景模塊的加載。

②設置觀察點。在層級中選擇全景圖節點，在菜單欄中全景圖——增加觀察點；選中新增的觀察點節點，通過移動后到達理想地點，通過旋轉確定進入全景圖的初始朝向，在觀察點屬性中進行全景圖名稱命名，完成觀察點的添加。如需要對觀察點進行效果的優化，可拖拽濾鏡相機到全景圖屬性欄中攝像機編輯界面；對全景圖進行名稱進行命名。

③生成并上傳全景圖。在菜單欄中“全景圖”中點擊“生成全景圖”；生成成功后，在菜單欄中中點擊“上傳”；彈出上傳窗口，點擊“確定”則開始上傳全景圖。完成上傳后點擊刷新狀態；點擊“x”鍵關閉上傳窗口，進入VDP主界面，點擊我的云端——我的全景圖庫；進入后耐心等待狀態為“處理成功”后，點擊二維碼，出現二維碼圖標，通過手機微信進行二維碼掃描，可在手機端查看制作的全景圖。

④進入展視網。賬號登錄后，進入全景工程，點擊編輯，再點擊可視化編輯，進行編輯。最后手機端掃碼進入瀏覽。

3.3 施工工藝交底與作業人員交底意識的加強

結合BIM動畫的動畫分析，BIMVR技術可以避免很多施工過程中不可預測的問題，提前進行施工模擬，可以讓工人們對現場情況進行了解，避免了很多安全事故的發生，也讓工人更好地展開作業。利用虛擬技術進行沉浸式施工工藝技術交底，這對于一些技術不精湛的施工人員是一大福音，用BIMVR技術可以快速的進行技術交底，讓施工人員鞏固和學習施工技術知識，不僅提升了工人的個人施工能力和對工藝的理解水平，還大大減少了工程質量隱患。

軟件是可視化施工交底的主要工具，是提高技術交底準確率的主要前提。本文選擇的VDP虛擬現實設計平臺相比于其他施工模擬制作軟件發展較方便，功能比較全，并且處于動畫制作的發展階段。因此本文對技術交底時經常出現的交底不清楚和施工交底信息更新不及時的問題進行了研究，并通過實際案例提出了對“制作動畫”和“全景圖二次編輯”這兩個問題的相應解決方法。希望能對施工交底作業人員給予幫助，提高工作效率。