叁.BIM能做什么?(硬件篇)

叁.BIM能做什么?(硬件篇),第1张

BIM技术已经逐步向建造阶段发展,目前使用计算机针对设计方案、工程现场和运维环境模拟预判的技术已经形成了丰富而成熟的开发和市场环境。但基于BIM的模拟计算成果如何反映到施工现场进行智慧建造,则需要通过直接用于施工实体的设备手段来实现。

目前国内对于BIM相关智能设备的应用,大部分还是由国外设备公司如天宝、法如、莱卡等老牌精密仪器集团提供,他们基于传统产品创新研发和生产了一系列高度集成化、可与BIM模型集成的智能设备。但是最大的问题在于设备 *** 作流程不一定符合国内工程习惯,产出的数据成果无法被国内建筑业直接认可,这也造成该类设备一定的推广阻力。

1 、可穿戴式视觉仿真设备

扩展现实(XR)是总称术语,适用于所有计算机生成的环境,可以合并物理和虚拟世界,也可以为用户创建完全身临其境的体验。扩展现实类技术在建筑领域的应用是一种融合跨界的综合技术,主要分为三类:

(1)虚拟现实(Virtual Reality,简称VR) 是一种可以创建和体验虚拟BIM空间的计算机仿真系统。利用BIM模型在计算机中生成模拟环境,通过多源信息融合、交互式的三维动态实景和实体行为的系统仿真,使用户沉浸到该环境中进行BIM的交互体验。

该类VR代表设备有HTC Vive、Oculus

Rift、Playstation VR,整套系统一般包括全视角包裹头盔装置、运行主机、交互手柄以及空间定位装置,其开发生态环境在扩展显示类设备中最为成熟,与建筑领域相关的应用较为丰富。
针对交互需求的进一步挖掘,各类高效和专业技术公司也研发了诸如万向跑步机、蛋椅驾驶舱等联动体感设备,但相较于高昂的价格,其体验效果并不显著,多用于新技术的阶段性成果展示。

另一种虚拟全景技术又称三维全景虚拟现实(也称实景虚拟),是基于全景球形图像将目标BIM场景进行沉浸式展示的技术。全景(Panorma)是把环360°导出的多组照片拼接成一个全景图像,通过计算机技术实现全方位互动式观看的建筑真实场景还原展示方式。该项技术的使用仅需要一个可两片装凸透镜的盒子和普通智能手机,通过APP中的VR横向分屏功能,即可体验沉浸式全景漫游的体验。该类设备轻便简易,交互功能虽然简单,但可用于轻量化浏览建筑效果或工艺做法,成本低廉。
(2)增强现实(Augmented Reality,简称AR) 是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度,并加上响应BIM模型的技术。该技术的目标是在屏幕上把虚拟BIM模型套在现实世界并进行互动。代表的专业设备如Google Glass,目前大部分智能移动电子设备均有相关功能,其设备体验效果的核心除了BIM模型本身和响应动作之外,硬件效果主要在于设备计算芯片的算力和光学方案的显示效果,即设备配置越高,软件交互制作越精良,体验感越佳。
(3)混合现实(Mixed Reality,简称MR) 是通过智能可穿戴设备技术,将现实世界与BIM模型相叠加,从而建立出一个新的环境,以及符合一般视觉上所认知的虚拟影像,在这之中,现实世界中的实物能够与虚拟世界中的物件共同存在并即时的产生互动,因此设备中会有一套SLAM系统对周边环境进行实时扫描,并需要CPU在设备里创建一个三角网虚拟世界与BIM模型进行互动,因此MR技术是目前扩展显示类设备中技术含量最高的一种,其硬件和配套软件成本也相对较高。

混合现实技术的代表设备是微软公司的HOLOLENS系列,目前已发布第二代产品。另外,天宝公司联合Hololens开发的XR10将安全帽与设备结合到一起,更适合工地环境,并且通过三个非平行平面来让模型与现实空间进行结合,使等比模型与现实空间的叠合误差大大缩小,在某些程度上具备了取代施工现场放线工序的潜力,不过该类设备的通病都是在强光的室外环境视觉效果较差,视角范围也不是沉浸式全覆盖,需要适应和调整。

目前混合现实技术的生态与建筑业深度结合的设备和系统还未成熟,投入进行开发的市场环境单一,能够满足国内建筑业使用需求的软件较少。
2 、数字化施工设备

数字化施工类设备是将目前行业内常用的工程装备进行数字化升级或改良后,能够接收BIM作为 *** 作依据进行实体施工、测量的设备仪器。目前行业使用较多的为智能全站仪、无人飞行器、三维激光扫描仪、数字化土方施工机械等几大类设备。这类设备的特征都是能够接收BIM模型及数据,机器直接读取数据后在设备中自动建立三维空间坐标系,通过自动化的机械手段进行作业。在异形三维空间的快速放线、现场施工实体数据采集、大体量土方挖掘方面对施工效率有很大的提升。

(1)智能全站仪在业内更多被称为放线机器人 ,目前国内市场占有率最高的是美国天宝公司生产的RTS系列全站仪,该全站仪主要由通过红色激光指示测量放样点位的全站仪主机,用于控制、选择测量或放样点的 *** 作手册以及配套的三脚架和棱镜套装组成。

智能全站仪能够基于BIM模型进行放线,因此可以承载比平面图更多的建筑信息,在异形结构、MEP系统中有着非常明显的优势,能够节省大量的现场放线人员工作,其放线精度也能提高到毫米级。

但由于 *** 作习惯、方法与传统的放线形式有较大区别,实际 *** 作仪器的测量工程师在前期需要重新学习,除了需要学习通过触控平板电脑进行仪器的 *** 作和数据的分类储存之外,对于BIM模型的处理,也与传统根据二维图纸的形式有很大不同,因此需要项目团队成员进行基于三维模型施工的培训和经验积累,才能达到更好的效率。
(2)无人飞行器, 是目前建筑业勘察、施工阶段的常用设备。普通房建项目一般配备小型多旋翼飞行器搭载一个高清摄像头的设备,手机APP或者自带的遥控装置,用于高空实景拍摄。一般代表设备有大疆精灵、御等系列产品,但在高精度航拍勘测领域,则需要采买或定制专业无人机,价格则按照具体需求差别较大。
(3)物联网类设备。 随着智慧工地系统的兴起,智慧工地大脑的自动分析功能在行业越来越被重视,基于真实数据进行自动分析的应用可以为管理人员节省大量的重复劳动工作,但如何获得大量真实有效的工程数据,则需要物联网技术的支持,因此物联网设备是现在智慧工地实现的基础。

一般物联网数据都是由不同的传感器网络来采集和传递,传感器技术在工业领域已经非常成熟。在建筑业中,物联网传感器单点数据量较小,一般2G网络也可以达到实时传输效果。因此,物联网数据是否好用,取决于传感器的质量和平台数据算法的设计,在复杂多变的环境下,许多需要暴露在外的传感器十分容易受到现场其他因素影响,导致异常的数据结构,需要定期进行人工检查。
(4)混凝土3D打印 ,3D打印作为一种近年崛起的增材建造技术,已在模具制造、工业设计等领域取得较多成果。基于挤压层积式3D打印混凝土技术,在无需模板支撑的情况下,将水泥砂浆的挤出条状物逐层堆积,逐步打印构件,是建筑领域的全新尝试。可以实现异形化施工,使建筑物摆脱单调的几何形状限制,极大地推动建筑领域机械化、智能化、个性化以及安全化的进程。目前国内已有多个建筑业龙头企业尝试过3D打印一些低层建筑,正在广泛探索这种建造方法在基础设施、住宅和公建领域结构中的可行性。现有的问题主要集中于3D打印混凝土构件的特殊力学性能导致其与现有的工程规范难以匹配,以及材料和施工成本的效益价值问题。
(5)工艺机器人 ,从施工技术出发所研制的施工工艺机器人,例如砌砖机器人、搬运机器人、焊接机器人和装饰板施工机器人等都是国际工程行业讨论的话题,这些机器人能够在某些占据大量重复劳动且复杂程度不高的工艺上起到非常大的作用。国内代表的机器人企业则是碧桂园旗下的博智林科技公司,相关数据显示,碧桂园集团现有在研建筑机器人50余款,覆盖主要建筑工艺工序。其中,近40款投放工地测试应用,10余款进入产品化阶段。国外一些实验室正在研究通过增加传感器和算法,让机器人能够识别 *** 作复杂构件的形状,并且能够跟其他工种的机器人进行合作,在复杂的施工现场也能自我学习和修正,有极大的应用潜力。

BIM在运维的应用,通常可以理解为运用BIM技术与运营维护管理系统相结合,对建筑的空间、设备资产等进行科学管理,对可能发生的灾害进行预防,降低运营维护成本。具体实施中常将物联网、云计算技术等将BIM模型、运维系统与移动终端等结合起来应用,最终实现如设备运行管理、能源管理、安保系统、租户管理等。
1空间管理
空间管理主要应用在照明、消防等各系统和设备空间定位。获取各系统和设备空间位置信息,把原来编号或文字表示变成三维图形位置,直观形象且方便查找。如通过RFID获取大楼安保人员位置;消防报警时,在BIM模型上快速定位所在位置,并查看周边疏散通道和重要设备等。此外,应用于内部空间设施可视化。传统建筑业信息都存在于二维图纸和各种机电设备 *** 作手册上,需要使用时由专业人员去查找、理解信息,然后据此决策对建筑物进行一个恰当动作。利用BIM技术将建立一个可视化三维模型,所有数据和信息可以从模型中获取和调用。如装修时可快速获取不能拆除的管线、承重墙等建筑构件的相关属性。
BIM在运维的应用,通常可以理解为运用BIM技术与运营维护管理系统相结合,对建筑的空间、设备资产等进行科学管理,对可能发生的灾害进行预防,降低运营维护成本。具体实施中常将物联网、云计算技术等将BIM模型、运维系统与移动终端等结合起来应用,最终实现如设备运行管理、能源管理、安保系统、租户管理等。接下来BIM哥带大家一起来看看BIM在运维阶段具体都能做些什么
1空间管理
空间管理主要应用在照明、消防等各系统和设备空间定位。获取各系统和设备空间位置信息,把原来编号或文字表示变成三维图形位置,直观形象且方便查找。如通过RFID获取大楼安保人员位置;消防报警时,在BIM模型上快速定位所在位置,并查看周边疏散通道和重要设备等。此外,应用于内部空间设施可视化。传统建筑业信息都存在于二维图纸和各种机电设备 *** 作手册上,需要使用时由专业人员去查找、理解信息,然后据此决策对建筑物进行一个恰当动作。利用BIM技术将建立一个可视化三维模型,所有数据和信息可以从模型中获取和调用。如装修时可快速获取不能拆除的管线、承重墙等建筑构件的相关属性。
2设施管理
设施管理主要包括设施装修、空间规划和维护 *** 作。BIM技术能够提供关于建筑项目协调一致、可计算的信息,因此信息非常值得共享和重复使用,且业主和运营商便可降低由于缺乏互 *** 作性而导致的成本损失。此外还可对重要设备进行远程控制。把原来商业地产中独立运行的各设备通过RFID等技术汇总到统一平台进行管理和控制。通过远程控制,可充分了解设备的运行状况,为业主更好地进行运维管理提供良好条件。设施管理在地铁运营维护中起到了重要作用,在一些现代化程度较高、需要大量高新技术的建筑,如大型医院、机场、厂房等,也会得到广泛应用。
3隐蔽工程管理
建筑设计时可能会对一些隐蔽管线信息不能充分重视,特别是随着建筑物使用年限的增加,这些数据的丢失可能会为日后的安全工作埋下很大的安全隐患。基于BIM技术的运维可以管理复杂的地下管网,如污水管、排水管、网线、电线及相关管井,并可在图上直接获得相对位置关系。当改建或二次装修时可避开现有管网位置,便于管网维修、更换设备和定位。内部相关人员可共享这些电子信息,有变化可随时调整,保证信息的完整性和准确性。
4应急管理
基于BIM技术的管理杜绝盲区的出现。公共、大型和高层建筑等作为人流聚集区域,突发事件的响应能力非常重要。传统突发事件处理仅仅关注响应和救援,而通过BIM技术的运维管理对突发事件管理包括预防、警报和处理。如遇消防事件,该管理系统可通过喷淋感应器感应着火信息,在BIM信息模型界面中就会自动触发火警警报,着火区域的三维位置立即进行定位显示,控制中心可及时查询相应周围环境和设备情况,为及时疏散人群和处理灾情提供重要信息。
5节能减排管理
通过BIM结合物联网技术,使得日常能源管理监控变得更加方便。通过安装具有传感功能的电表、水表、煤气表,可实现建筑能耗数据的实时采集、传输、初步分析、定时定点上传等基本功能,并具有较强的扩展性。系统还可以实现室内温湿度的远程监测,分析房间内的实时温湿度变化,配合节能运行管理。在管理系统中可及时收集所有能源信息,并通过开发的能源管理功能模块对能源消耗情况进行自动统计分析,并对异常能源使用情况进行警告或标识。
6BIM运维的实现方式
方式一:分步走。第一步先建立BIM模型或数据库,第二步做BIM运维。可能第一步与第二步并不衔接,先得到一个具有相关数据接口和达到相关深度的BIM模型,积累基础数据,等到成熟的时候再实施第二步。
方式二:一步到位。这一类项目必须要有明确的运维目标和可实现途径。这一思路的局限性在于其适用范围,并不是所有项目都需要做BIM运维。
鉴于BIM技术的重要性,我国从“十五”科技攻关计划中已经开始了对BIM技术相关研究的支持。经过多年发展,在设计和施工阶段已经被广泛应用,而在设施维护中的应用案例并不多,尚未被广泛应用。但相关专家一致认为,在运维阶段,BIM技术需求非常大,尤其是对于商业地产的运维将创造巨大的价值。
随着物联网技术的高速发展,BIM技术在运维管理阶段的应用也迎来一个新的发展阶段。我们相信将物联网技术和BIM技术相融合,并引入到建筑全生命周期的运维管理阶段,将带来巨大的经济效益。真正实现BIM运维,脚下的路还很长。

BIM的应用现状
施工企
施工企业BIM用的多,介入时间(特指BIM竣工模型)多在机电管线安装前,使用MEP功能来解决管线安装的问题,这也是施工单位使用BIM最主要的功能。至于4D模拟、装修方案等虽然也在用,但对施工单位来说并不是最核心的部分。而至于如今BIM的造价算量功能,其实际效果也只能是呵呵,因为实际工程是有损耗的,有些损耗量是无法避免的(如钢筋的截取,你做施工的应该懂的),但算量软件算不出,所以施工单位不是很待见这种算量算价软件
设计
对设计院来说,BIM其实有点鸡肋,因为无论是从使用习惯还是投入产出比来说BIM都不是一个很好的选择。当然也有部分设计院使用BIM,他使用BIM多是为了检验自己的设计错误,减少返工率,但大部分设计院还是习惯用SU和CAD。就算是做能耗分析和光照分析,SU也可以导入分析软件
业主
很多业主方都很重视BIM,但他们中的绝大多数都没有一个清晰的思路去运用BIM。以万科为例,万科提倡BIM是想将建设过程完全标准化,建设管控不会因为人的专业知识差别而产生差距,虽然他们同德国的RIB公司进行合作,但至今也没有一个很清晰的思路和规划出来,也不知道如何使用BIM进行采购、设计、建设、合同等方面的管控。万科这种代表了大部分有兴趣使用BIM的业主方的BIM使用现状,即不成熟。当然也有成熟的案例,如中国尊项目,我下面还会说这个项目。
咨询单
咨询单位使用BIM的一般有两种,一是BIM咨询公司(如RIB);二是造价咨询公司。前一种毋庸置疑,BIM是他们的饭碗;后一种也有越来越多的人使用BIM,因为其直观,而且对于造价咨询公司来说,虽然BIM软件很有问题,但还是可以帮他们节省一些工作量,发现问题的话也可以修改。至于BIM以后的趋势,不是EPC,也不是DB或者DBB,而将是IPD模式。什么是IPD模式?简单来说,就是在开始动工前,业主就召集设计方、施工方、材料供应商、监理方等各方面一起做出一个BIM模型,这个模型是竣工模型,即所见即所得,最后做出来就是这个样子。然后各方就按照这个模型来做自己的工作就行了。
BIM在未来的发展趋势在哪
在这种模式下,施工过程中是不需要再返回设计院改图,材料供应商也不会随便更改材料进行方案变更。这种模式虽然前期投入时间精力多,但是一旦开工就基本不会再浪费人、财、物、时在方案变更上,最终结果是可以节约相当长的工期和不小的成本。这种模式在日本、美国、澳大利亚等发达国家都已经普及,欧洲进展要慢一点。但在国内,这还有相当长的一段路要走。因为
BIM是一把手项
即BIM想要做的好,发挥它应有的效果(节省成本、节约工期、方便管控等等),必须需要一个强有力的一把手去推动。为什么?因为对绝大部分的施工单位及分包商来说,方案变更才是其赚钱的最重要手段。BIM的一个重要价值就是避免变更。感兴趣的话可以去了解一下中国尊项目,它应该算是国内BIM应用的极致,之所以能达到极致就是因为其业主拥有很好的BIM意识和BIM水平,所以他们在管线碰撞检测、能耗分析、施工模拟(做的相当经典)、智能通风(以后设计院在这个方面将会越来越多地使用BIM)等领域都做的很好
利益和使用习惯的冲
上面说了,对绝大部分的施工单位及分包商来说,方案变更才是其赚钱的最重要手段。BIM的一个重要价值就是避免变更,所以,你懂得。至于使用习惯,很多老一辈的设计师和工程师都用不惯这个,不过我倒觉得这不是重点,因为根据我所参与的BIM工程项目来说,他们用着用着就比较喜欢用这个了,所以这个我倒是不担心。但有一点可以肯定,BIM终将改变整个工作流程
BIM人才的不
不是说会用软件、懂BIM概念就是BIM人才了。软件永远只是辅助工具,而最核心的永远都是人的专业知识和管理水平,而这两者的结合又需要相当长时间的磨合。不过这个我也不是很担心,因为随着从业者素质的提高和人才换代,信息化也必然是一个大趋势
对BIM认识的不足包括认为BIM是软件、BIM是虚拟可视化、BIM是模型,但这些都是比较狭隘的看法。在国外的科研界,BIM还包括建设机器人、3D打印建筑、物联网等,其概念是建设信息化,信息化到方方面面。然后就是,BIM是一种方法,即如何运用信息化的手段来进行建设活动。当然,最重要的是,BIM是一种思想,一种如何分析事物看待世界的思想。

bim节能减排管理协调通过bim结合物联网技术的应用。根据查询相关资料,物联网(InternetofThings,IoT)是新一代信息技术的重要组成部分,是物物相连的互联网。物联网通常包括感知层、网络层、应用层。从而它的技术体系则包括感知层技术、网络层技术、应用层技术、公共技术、传感器技术、RFID标签传感器技术等。


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