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(shù)的發(fā)展，建筑工程行業(yè)開始朝著信息化、科技化方向變革和發(fā)展，BIM 模型承載著工程項目各構(gòu)件的信息屬性，通過數(shù)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(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)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(xiàn)實）技術(shù)是一種多源信息融合、交互式的三維動態(tài)視景和實體的系統(tǒng)仿真技術(shù)，它利用計算機生成一種模擬環(huán)境，可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界。

將 BIM 與 VR 相結(jié)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(xiàn)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(lán)圖程序，實現(xiàn)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(zhì)、燈光、聲音等特效，我們能實現(xiàn)真實項目場景的仿真，體驗者在 VR 模式下能實現(xiàn)人機交互的效果，最終實現(xiàn)提高管理，增強管理效果的目標(biāo)。

我們以上海地鐵軌道交通 15號線土建 3 標(biāo)段為工程依托，開展了BIM+VR 技術(shù)的綜合應(yīng)用研究。

1 BIM+VR技術(shù)在工程管理中的應(yīng)用

1.1 在技術(shù)管理方面的應(yīng)用

1.1.1 技術(shù)培訓(xùn)方面的應(yīng)用

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

BIM+VR技術(shù)根據(jù)設(shè)計單位提供的二維圖紙，按照施工單位建模精度精準(zhǔn)建立三維 BIM 模型，將工程 BIM 模型與VR 沉浸體驗進(jìn)行了完美結(jié)合。從空間關(guān)系、融入構(gòu)件信息到交互式體驗，從總體到局部，實現(xiàn)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(shè)中 “未建先試”的效果。

1.1.2 在施工圖審核中的應(yīng)用

目前建筑業(yè)施工圖紙均是二維圖紙，并且建筑、圍護(hù)、主體結(jié)構(gòu)分開，尤其是圍護(hù)階段臨時結(jié)構(gòu)對后期主體結(jié)構(gòu)施工影響極不易被發(fā)現(xiàn)，造成圖紙審核遺漏，只好后續(xù)施工過程中臨時采取措施處理。

鑒于此狀況，BIM 模型與 VR 結(jié)合可實現(xiàn)在模型內(nèi)漫游，通過游覽的方式找出模型內(nèi)不合理的地方，特別是對隱蔽性、復(fù)雜性、預(yù)留預(yù)埋構(gòu)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(shù)交底的應(yīng)用

BIM模型和 VR 技術(shù)結(jié)合進(jìn)行技術(shù)交底，在 BIM 模型的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了 360 度無死角觀察到每個節(jié)點的細(xì)部結(jié)構(gòu)。使施工人員對工程重難點、關(guān)鍵節(jié)點施工質(zhì)量控制、關(guān)鍵部位的施工方法等地鐵車站施工整體有了較詳細(xì)直觀的了解，在施工技術(shù)交底和實施過程中，更加科學(xué)地部署組織施工。

通過 BIM+VR 技術(shù)對施工過程中的預(yù)建造和 4D施工動態(tài)模擬，在該模式下，體驗者可以通過手柄來控制進(jìn)度動畫的播放與暫停，能夠在任意時刻調(diào)節(jié) 4D動畫的播放速度，身臨其境地查看各個構(gòu)件的建造和拼裝過程。同時我們可以設(shè)置幾套不同的施工方案，在 VR 模式下觀察到施工進(jìn)度最真實的動態(tài)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(fā)現(xiàn)項目在模擬實施過程中的問題，科學(xué)地預(yù)知方案帶來的施工模擬效果，對施工技術(shù)方案進(jìn)行優(yōu)化，實現(xiàn)風(fēng)險控制和保證工程質(zhì)量的目的，為項目制定合理可行的施工方案提供技術(shù)保障。

1.2 在安全管理中的應(yīng)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(huán)節(jié)。讓每一位接受崗前安全教育的施工人員戴上 VR 眼鏡，進(jìn)入虛擬的施工現(xiàn)場體驗，體驗者不僅可以直觀地辨別場景中標(biāo)記的風(fēng)險源的類別和合適的位置，對施工現(xiàn)場容易產(chǎn)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(xiàn)場風(fēng)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(xiàn)場風(fēng)險源及安全風(fēng)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(fā)生火災(zāi)、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(chǎn)隱患和事故帶來的危害，以達(dá)到增強安全意識的目的。另一方面，還可以有效節(jié)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(xùn)，增加體驗者對事故的認(rèn)知感，真正做到“預(yù)防為主”的目的。

2 BIM+VR的社會意義及經(jīng)濟價值

2.1 社會意義

BIM 與 VR 技術(shù)相結(jié)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(shù)人感興趣的，豐富了項目管理手段，將引領(lǐng)建筑業(yè)進(jìn)行一場新的革命；另一方面，能夠有效地降低項目管理風(fēng)險和提高經(jīng)濟效益，為建設(shè)文明、綠色、智慧工地助力添彩。

2.2 經(jīng)濟價值

（1）投入成本低。傳統(tǒng)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(shè)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(xiàn)的虛擬安全體驗，可以實現(xiàn)場景最大化，只需側(cè)重考慮到硬件方面的投入，一套設(shè)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(jù)項目實際大小，不僅要考慮到陳列設(shè)備面積，還要考慮現(xiàn)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(jù)項目實際需求定制安全體驗內(nèi)容，按照教育交底流程實現(xiàn)對虛擬空間分類別、分區(qū)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(xiàn)了資源最大化合理配置。

（3）轉(zhuǎn)移成本低。實體安全體驗館搬移復(fù)雜且可重復(fù)利用率低。VR 安全體驗館在轉(zhuǎn)移過程中具有實現(xiàn)項目內(nèi)容模塊化復(fù)制、硬件設(shè)備輕便攜帶、重復(fù)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(fēng)險。

3 結(jié) 語

通過 BIM+VR 技術(shù)在地鐵車站工程中的應(yīng)用，總結(jié)了該技術(shù)在施工過程中技術(shù)培訓(xùn)、施工圖審查和交底、技術(shù)方案的模擬及其優(yōu)化安全教育等方面的應(yīng)用價值，有效地破解了工程行業(yè)“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(fēng)險提供了借鑒意義，同時為創(chuàng)建綠色文明工地提供了新思路。