工程项目管理与虚拟现实

——百度华北电力大学-黄雷1虚拟现实与全息投影的区别全息投影不需要带眼镜华北电力大学-黄雷2虚拟现实工程管理华北电力大学-黄雷3虚拟现实在工程管理中的应用虚拟现实工程管理华北电力大学-黄雷4建设项目经济评价与可行性研究中的仿真与建摸房地产中的虚拟现实技术在工程项目招标投标中的应用在工程施工管理中的应用在现代物业管理中的应用华北电力大学-黄雷5华北电力大学-黄雷6大型施工方案的选择,由于施工环境复杂,不能预先了解各方案执行后的结果。运用VR技术,可对不同施工方案进行模拟对比,尽而进行改进,选择出最佳的施工方案。建筑施工过程是一个复杂的动态系统,运用VR技术模拟施工过程,可发现施工中存在或可能出现的问题。华北电力大学-黄雷7在工程项目招标投标中的应用建筑业是我国的支柱产业,建筑市场的过度竞争已是长期的事实。现代建筑工程项目的运作,业主处于绝对有利的地位。在有限的时间内,如何使业主和评标的专家很好地了解投标文件的招投标文件的编制和被认可的程度直接关系到承包商有没有中标的机会。因此,承包商在注重投标文件的技术可行、报价合理的同时,也非常注重投标文件的包装。尤其是大型工程、国家重点工程和国际工程的招标投标,往往在项目企划阶段就已经开始这方面的运作。借助虚拟仿真系统,把不能预演的施工过程和方法表现出来,不仅节省了时间和建设投资,而且不用项目经理的现场答辩,方案的优劣就一目了然。这无疑大大增加了承包商中标的几率。华北电力大学-黄雷8如何利用虚拟技术发现施工中的问题•例如,对于三峡工程这样大型的水利枢纽工程,混凝土的运输、浇注是一个复杂的问题。采用VR技术,实现对施工过程的仿真模拟,通过人机接口(头盔、立体眼镜以及数据手套等)使得决策者处于虚拟的施工环境中,从而达到发现问题的目的。施工现场布置是否合理,也会直接影响到工程进度和施工过程安全性。运用VR技术进行施工现场的可视化模拟,可合理安排现场机器、设备、材料的位置;另外,通过施工现场的模拟,可发现安全隐患,及早予以消除,提高施工安全性。•上述过程可称之为虚拟项目管理———VPM(VirtualProjectManagement)。华北电力大学-黄雷9华北电力大学-黄雷10BIM+虚拟技术•目前虽然对软土深基坑的研究有了一定的进展，但对其变形及力学性质的研究还不够完善，计算模型的假定与工程实际情况存在较大偏差，导致基坑支护工程的变形估算不太准确，从而影响了工程的安全和成本。因此，在施工过程中对基坑围护结构和周边环境的监测就显得十分重要。然而，传统的基坑安全监测数据文件均以报表配合二维曲线、图形的方式表达变形趋势，当工程师查看变形情况时不能方便地整体查阅变形情况，对基坑支护结构的变形趋势难以准确判断。•因此，项目团队将BIM结合虚拟现实技术引入基坑工程监理、监测、管理等工作，以解决以往在基坑围护结构变形监测过程中不能直观表现其变形情况和变形趋势的缺点。华北电力大学-黄雷11采用多维模型信息联合模拟技术，方便监理人员、工程师、管理人员、业主、施工人员等判断基坑围护结构的变形情况并指导开展相关工作，通过可视化手段辅助基坑建设过程的安全监测，提高了基坑监测的工作效率，有效地降低了安全监测过程中的人为遗漏；采用地勘信息模型指导监理、施工、设计人员直观准确地判断地质情况，协助处理突发情况；采用基于GoogleGlass的新型呈现技术全方位展现基坑的变形监测、地质情况以及指导基坑抢险和辅助基坑项目监理、监测、管理等日常工作，提高基坑工程的监理、管理、施工等各个环节的工作效率，提高了对危险情况的预判能力。华北电力大学-黄雷12随着全球信息化进程的加快随着全球信息化进程的加快，我国的工程建设行业正处于重要的技术变革期，而建筑业的信息化很大程度上取决于建筑施工企业的信息化水平。基于BIM理念的虚拟施工技术应用研究，通过在计算机群组上协同工作，对施工中的各种信息及施工中的项目规划、建筑与结构设计、施工组织设计等过程进行全面的仿真再现，以便施工方能够提前发现在实际施工中可能存在的各种问题并采取有效措施修改优化施工方案，从而从整体上降低建筑项目成本，提高施工效率，增强企业在各级施工过程中的决策、优化与控制力，进而提升建筑企业的核心竞争力。华北电力大学-黄雷132在施工管理中的应用2.1在模拟施工过程和施工结构计算中的应用2.1.1在模拟施工过程中的应用2.1.2在施工结构计算中的应用2.2在施工控制和管理中的应用华北电力大学-黄雷142.1在模拟施工过程和施工结构计算中的应用在实际工程施工中,复杂结构施工方案设计和施工结构计算是一个难度较大的问题,前者难点关键就在于施工现场的结构构件及机械设备间的空间关系的表达;后者在于施工结构在施工状态和荷载下的变形大于就位以后或结构成型以后。华北电力大学-黄雷152.1.1在模拟施工过程中的应用•基于虚拟现实的复杂结构施工方案设计是指利用虚拟现实技术,在虚拟的环境中,建立周围场景、结构构件及机械设备等的三维CAD模型(虚拟模型),形成基于计算机的具有一定功能的仿真系统,让系统中的模型具有动态性能,并对系统中的模型进行虚拟装配,根据虚拟装配的结果,在人机交互的可视化环境中对施工方案进行修改。复杂结构施工涉及的因素较多,起重机的布置位置、高度,缆风绳着力点的选择,构件堆场的位置,起重机的开行路线,构件起吊路线等,都是施工方案设计必须考虑的问题。若对这些问题考虑得不够,则工程施工的进度、成本等都会受到影响,甚至导致安全事故的发生。华北电力大学-黄雷16在施工结构计算中的应用•建筑结构越来越复杂、新颖,施工的难度和要求也日益加大。超大混凝土的运输和浇筑、大体积混凝土的温度控制、超高层建筑的基础工程、模板工程、施工测量和垂直度控制、高层钢结构的制作与安装、超高脚手架工程、吊装机械与垂直运输等等,施工前要对施工方案进行复核、预演。华北电力大学-黄雷17土木建筑工程的施工控制和管理是复杂的、动态的、集成的,贯穿于每一个工程项目的全生命周期。尤其是现代的大型工程项目,工期长工程量大,甚至由一个项目产生一系列的企业,如三峡工程。它涉及到各工种协调、大量的资金和材料调度、施工机械和设备的管理。工程的进度、质量、成本以及合同、信息的管理如何有效实现,通常的工程经验和甘特图、平面布置图是难以作到的。4D项目管理信息系统有效地整合整个工程项目的信息并加以集成,实现施工管理和控制的信息化、集成化、可视化和智能化。4D理论是美国斯坦福大学CIFE于1996年首先提出的。国内的研究主要集中在清华大学研究组。4DSMM++模型(4DSiteManagementModel++)以工程结构分解WBS为核心,将进度计划、三维模型、资源管理、场地布置和成本分析等施工管理要素相结合,并在虚拟环境中引入时间信道,使得多点施工状态变得一目了然,有利于保障现场作业的安全;按时间模拟施工进度,可以对工期进行比较精确的计算和控制,有助于人、材、物的统筹和调度,实现了对建筑施工的交互式可视化和信息化管理。系统主要建立3D模型库和Project、SQL的接口和集成,实现在WIN-DOWS平台下的运行。开发语言可以为面向对象的语言C++、Delphi等。4D工程项目管理系统的研究尚在起步阶段,它的成功实现和人工智能的突破是联系在一起的。在施工控制和管理中的应用华北电力大学-黄雷18虚拟物业基于GIS(GeographicInformationSystem)技术[7],建立了包括楼宇、绿化、地上地下管线设施、安全和防灾设施、住户的基本信息(小到门窗的型号)等详尽的管区内的基本数据库。管理人员可以任意查询业主的信息,管区内的楼宇工程图纸和建设验收情况。如果有业主要求修理门窗、配电线路,通过虚拟物业系统就可以马上显示门窗的型号和3D图形、配电线路和信息,并迅速为修理人员提供业主的信息,如楼盘号,在管区内的具体位置等。这样就提高了物业管理的工作效率,对发展大型物业公司,降低运营成本,提高物业公司的经营利润是有利的。华北电力大学-黄雷19技术支持华北电力大学-黄雷20技术支持华北电力大学-黄雷21总结虚拟现实技术是一项新兴的技术,建筑业是传统技术的行业,在当今高新技术时代应当接受高新技术的改造。当今的工程管理是全生命周期的,包括项目立项到工程的试运营,甚至全使用期的维护。虚拟现实技术在土木建筑工程管理的每个专业中都有着广阔的应用前景,虚拟建筑、虚拟房地产和虚拟物业构建了的工程项目管理的美好未来,是实现信息化、智能化、空间可视化、全生命周期的工程管理有效途径。实现从概念设计或工程可行性方案—建筑设计—结构设计—工程量清单—工程造价—施工方案选择的全程智能实现系统是广大工程设计人员和工程管理人员的共同理想。华北电力大学-黄雷22在虚拟现实环境下建立混凝土坝施工管理与决策平台,摘要具有的功能施工信息管理、坝体模型编辑、浇筑仓位管理、施工场景漫游、施工动画渲染、施工进度模拟、浇筑机械调度、施工过程交互等集成的多维施工信息坝体结构、浇筑仓位、施工进度、施工机械、现场管理逼真展现施工场景,可对施工过程及现场管理进行实时交互管理,为混凝土坝施工管理与决策提供了全新的环境。华北电力大学-黄雷23•介绍混凝土坝的施工过程•此前有关虚拟现实在混凝土坝建设中应用的研究工作主要针对虚拟现实在混凝土坝设计阶段的相关工作展开•说明本文侧重于施工阶段,施工阶段牵涉到仓面安排、施工机械调度、施工进度管理与控制等施工现场管理的各方面工作,1.前言华北电力大学-黄雷242)施工场景的真实展现3)施工过程的实时交互1)施工信息的高度集成VR应用于混凝土坝施工管理与决策的作用与优势2虚拟现实与混凝土坝施工华北电力大学-黄雷253管理与决策平台整体设计3.2平台组成与结构华北电力大学-黄雷263.3平台的功能体系1)施工信息管理2)坝体模型编辑3)浇筑仓位管理4)施工场景漫游5)施工动画渲染6)施工进度模拟7)浇筑机械调度8)施工过程交互华北电力大学-黄雷274丹江口大坝加高工程应用•4.1工程概况•4.2平台实施方案4•4.3平台界面截图与功能示例•4.4应用成效华北电力大学-黄雷284.4应用成效1)管理效率的提高2)决策环境的改善3)决策方式的变革华北电力大学-黄雷295结语混凝土坝的施工管理与决策水平对于提高工程建设效率与建设水平具有重要影响,基于VR的混凝土坝施工管理与决策平台实现了多维信息的高度集成、决策信息的可视化、决策环境的虚拟化。平台的开发与应用是新兴的虚拟现实技术与坝工建设的有机结合,是水电施工企业软实力的重要提升。平台在南水北调中线丹江口大坝加高工程中得到了良好的应用,取得了满意效果。该项研究工作已在金沙江向家坝等工程中推广应用,并拓展了工程质量管理等方面的功能,形成一个完善的坝工建设施工管理专业平台。华北电力大学-黄雷30