丁　博

基于MR+BIM技術的機電工程應用研究

丁博

(曹妃甸職業(yè)技術學院，河北 唐山 063200)

隨著科技的發(fā)展與進步，虛擬現(xiàn)實技術(VR)逐步向增強現(xiàn)實(AR)方向發(fā)展，混合現(xiàn)實技術(MR)也漸漸嶄露頭角。將MR和BIM技術進行融合，應用到機電工程設計中，實際上就是將信息模型中的數(shù)據(jù)信息和用戶的相關操作進行交互，使模型中的信息在混合現(xiàn)實基礎上能夠同步反映在現(xiàn)實中，真正實現(xiàn)可視化操作，有利于提升機電工程設計效率，優(yōu)化設計流程，提高工程設計整體技術水平。

MR+BIM技術；機電工程；應用

1　MR和BIM技術概述

1.1　MR技術概述

MR技術就是將現(xiàn)實世界和虛擬世界融合起來的可視化環(huán)境，借助計算機的信息處理技術，實現(xiàn)虛擬數(shù)字信息和現(xiàn)實環(huán)境的相互疊加，將二者有效聯(lián)系起來。MR實現(xiàn)了將空間定位、人機交互、全息投影以及傳感等技術的高度融合，將現(xiàn)實和虛擬世界進行結(jié)合，讓用戶可以感受到現(xiàn)實世界實實在在的事物，也能夠掌握相應事物在虛擬世界中的相關信息，真正達到現(xiàn)實世界和虛擬世界的有效交互，幫助用戶更好地獲取信息。

1.2　BIM技術概述

BIM是指一種三維立體的結(jié)構(gòu)模型，能夠?qū)⒛Ｐ蛢?nèi)部的很多重要信息呈現(xiàn)出來。應用BIM技術，可以整合需要開展項目工程的全過程，確保工程管理的簡單與高效[2]。在具體應用中，可以借助三維數(shù)字技術應用，針對工程相關數(shù)據(jù)、信息進行動態(tài)演示和模擬，確保后續(xù)的工程能夠協(xié)調(diào)統(tǒng)一，減少施工過程中的設計沖突和矛盾，提升效率。通過構(gòu)建BIM信息模型，將這一技術應用到機電工程管理中，可以有效降低工程成本，確保整體進度目標的實現(xiàn)。另外，通過BIM技術，還可以有效應用信息技術，對模型中涉及工程設計的相關數(shù)據(jù)信息進行處理和加工，確保對工程的全面掌握，構(gòu)建動態(tài)可調(diào)節(jié)和模擬的工程模型?；贐IM技術支持，構(gòu)建多維信息模型，對于切實提升機電工程相關環(huán)節(jié)工作效率有積極作用。

1.3　MR+BIM技術

將MR技術和BIM技術進行融合，應用到機電工程設計中，能夠?qū)⒛Ｐ椭械臄?shù)據(jù)信息與用戶的相關操作進行交互，使模型中的信息與現(xiàn)實結(jié)合，同步反映在現(xiàn)實世界中，實現(xiàn)可視化操作。目前，混合現(xiàn)實技術在機電工程設計中的應用還處于初級階段，缺乏豐富的經(jīng)驗基礎作為支撐，相關學者對于BIM+AR的研究比較多，但是對于MR+BIM的研究比較少[3]。相較于AR技術，MR技術的可視化、交互性更好，更能夠體現(xiàn)信息模型的實用價值，研究MR+BIM技術在機電工程中的應用有較大的現(xiàn)實性意義。

2　MR和BIM技術在機電工程中的應用優(yōu)勢

2.1　MR技術應用優(yōu)勢

相較于VR技術，MR技術能將現(xiàn)實和虛擬進行結(jié)合，使用戶能夠感受到現(xiàn)實的事物，也能夠獲取虛擬世界中相應的信息，實現(xiàn)虛擬世界和現(xiàn)實世界的交互。目前，MR技術發(fā)展已經(jīng)比較成熟，能夠?qū)⑿⌒陀嬎銠C嵌入其中，大幅提高了用戶操作的靈活性[4]。隨著MR技術功能更加完善，用戶的感受更加真實，將其應用在機電工程設計中，能夠讓用戶直觀地將相關機械設備、零部件等和現(xiàn)實中的設備零件進行有機聯(lián)系，并獲取相應信息，為機電工程設計和組裝制造提供更為完善的數(shù)據(jù)、信息支持，可降低設計時發(fā)生誤差的概率，讓設計更加直觀可靠，提升工作效率。

在機電工程設計過程中，需要進行軟件開發(fā)，獲取平臺的支持。借助MR技術，可使相應的虛擬數(shù)據(jù)更加直觀立體化，能夠在三維層面進行投影；將MR技術應用到機電工程設計中，能夠?qū)⒃O計效果同步呈現(xiàn)在用戶眼前，提升工作效率；MR技術具有非常強大的運算能力，應用在機電工程設計中，能夠?qū)ο嚓P數(shù)據(jù)進行高效處理和反饋[5]。

2.2　BIM技術應用優(yōu)勢

通過BIM技術信息模型，能夠?qū)C電工程相應的設備和機械的具體框架三維化呈現(xiàn)在用戶面前，體現(xiàn)了BIM技術的可視性、協(xié)調(diào)性和優(yōu)化性。在工程項目開展之初，可以借助相應信息模型對項目進行統(tǒng)籌管理，對工程數(shù)據(jù)源進行建設，采集相應機電工程中的所有數(shù)據(jù)信息。在工程實施過程中，相關參與者能夠使用同一個工程數(shù)據(jù)源，保證數(shù)據(jù)信息完全一致。相關模型涵蓋了項目全部的信息，所有信息都能夠?qū)崿F(xiàn)共享和隨時調(diào)取，這樣能加快項目實施進度，還能解決信息不對稱和信息孤島等問題。

將BIM技術應用在機電工程中，項目參與者可以在統(tǒng)一的集成平臺中開展設計、優(yōu)化等工作，實現(xiàn)不同工種的協(xié)同辦公，能夠顯著提升工程實施效率[6]。通過BIM構(gòu)建三維模型，實現(xiàn)虛擬數(shù)據(jù)和現(xiàn)實世界中的設備機械交互，可以及時發(fā)現(xiàn)工程項目中存在的問題，以便及時進行調(diào)整優(yōu)化，還可以防止在設計中出現(xiàn)重復操作，確保設計方案的有效落實。

3　基于MR+BIM技術的機電工程應用

目前，MR+BIM技術在機電工程中的應用已經(jīng)有了一些成功的經(jīng)驗。通過HoloLens眼鏡來實現(xiàn)MR技術與BIM技術的融合，有效推動了MR技術+BIM技術在機電工程全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期的深入應用。當甲方檢查乙方的工程進度時，設計方與施工方探討設計變更時，工程總包方與分包方在解決立體交叉作業(yè)的問題時，都可以通過BIM技術+MR技術將信息交流轉(zhuǎn)換成信息體驗，使溝通變得簡單、順暢。相關參與方可以分別帶上一副HoloLens眼鏡，同時進入虛擬的工程模型，用共同的、身臨其境的感知體驗模式取代傳統(tǒng)的語言交流模式[7]。溝通模式和工作方式的變革，可以節(jié)約工程管理成本和工期，提升工程品質(zhì)，提高團隊協(xié)作水平和工作效率，實現(xiàn)更高效、更快捷、更精細化的管理。

3.1　在模型設計中的協(xié)同應用

在機電工程設計過程中，相關設備、機械、零部件、電子電路等首先是通過計算機圖紙進行設計，在遇到問題時，項目參與者之間的交流多以圖文信息為主，很難實現(xiàn)信息的立體化、實時化傳輸，這極大地限制了機電工程行業(yè)的發(fā)展。利用BIM技術，能夠有效優(yōu)化設計流程，提升工作效率，相關數(shù)據(jù)信息也能夠通過三維模型來展現(xiàn)，實現(xiàn)了信息傳遞的立體化、實時化。但是單一應用BIM技術，難以解決數(shù)據(jù)模型的三維化呈現(xiàn)問題，如果機電工程項目比較復雜，有大量的項目信息只能通過二維化呈現(xiàn)，將嚴重影響機電工程設計的工作效率。而結(jié)合MR技術后，能夠很好地解決數(shù)據(jù)模型三維化呈現(xiàn)的問題。

3.2　在現(xiàn)場施工管理中的應用

以往在機電工程施工進程中，使用AR技術無法對復雜多變的施工環(huán)境進行處理，也很難實現(xiàn)人機的有效交互，而如果利用MR設備呈現(xiàn)虛擬數(shù)據(jù)信息，則可以實現(xiàn)人機交互。在具體實踐中，相關設計和施工人員可以佩戴MR設備，也可以使用HoloLens眼鏡，方便相關人員對工程開展情況進行觀察，也可以隨時調(diào)用工程數(shù)據(jù)，這樣可以實現(xiàn)虛擬世界和現(xiàn)實世界的交互[8]。利用MR設備能夠有效接收相關數(shù)字信息，也能夠?qū)?shù)據(jù)進行采集與反饋，對項目中的重要信息進行妥善保存，并借助MR+BIM工具來實現(xiàn)工程信息化管理的核心目標。

4　結(jié)語

近年來，機電工程技術不斷發(fā)展進步，應用MR+BIM技術進行機電工程設計和施工，有利于實現(xiàn)工程可視化、實時化和交互性，這也是機電工程未來的發(fā)展趨勢。目前MR+BIM技術在機電工程中的應用還處于嘗試階段，需要進一步加速技術整合應用，提升對MR+BIM技術應用的認知，借助MR+BIM技術，實現(xiàn)機電工程效益和效率的雙提升。

[1] 佘雨陽,吳光前,孫震寰,等.BIM技術在國家會展中心一期展館區(qū)機電安裝工程中的應用[J].建筑施工,2021,43 (9):1898-1900,1904.

[2] 趙泳.基于BIM技術的某紀念館機電精細化施工技術與管理方法[J].上海建設科技,2021(3):62-65.

[3] 張育雨,王進.BIM技術在城市軌道交通機電安裝工程計量中的應用研究[J].智能建筑與智慧城市,2021(4): 13-17.

[4] 侯鵬飛,張皓天,李直,等.BIM技術在中建三局北京總部基地項目機電工程的綜合應用[J].土木建筑工程信息技術, 2021,13 (6):104-112.

[5] 徐學彥.BIM技術在地鐵機電工程中的應用對降低施工風險的作用[J].建筑技術開發(fā),2020,47(19):117-118.

[6] 王肖穎,晉嘉玉,鄭遠財,等.BIM技術在機電安裝工程全生命周期的應用：以福建三峽海上風電產(chǎn)業(yè)園工程為例[J].武夷學院學報,2020,39(9):33-37.

[7] 張曉波,薛晨.基于BIM+MR技術的裝配式建筑全景施工關鍵技術應用研究[J].中國標準化,2019(24):24-25.

[8] 初毅,邵兆通,武濤.基于MR+BIM技術的信息化建筑工程應用探討[J].土木建筑工程信息技術,2017,9(5): 94-97.

Application research on electromechanical engineering based on MR + BIM technology

DING Bo

(Caofeidian Vocational and Technical College, Tangshan, Hebei 063200 , China)

With the development and progress of science and technology, virtual reality technology is gradually developing towards augmented reality. Mixed reality (MR) technology is also gradually emerging. This paper integrates MR and Building Information Modeling (BIM) technology and applies it to mechanical and electrical engineering design. It is to interact the data information in the building information model with the relevant operations of the user, so that the information in the model can be simultaneously reflected in the reality-based on mixed reality, and the visualization operation is truly realized. It is beneficial to improve the efficiency of mechanical and electrical engineering design, optimize the design process, and improve the overall technical level of engineering design.

MR + BIM technology; electromechanical engineering; application

TU85

A

2096–8736(2022)02–0030–03

丁博(1980—)，男，四川德陽人，大學本科，中級工程師，主要研究方向為機電一體化。

責任編輯：張亦弛

英文編輯：吳志立