虚拟建造施工预演
虚拟设计与施工 (VDC) 在过去十年中发展迅速，行业需求增加以及相关软件包和插件的改进推动了它的发展。
极低效率的工作流程和更长的生产时间已经让位于更精细的模型和 AEC 行业各学科之间改进的集成。 它已成为一个更具凝聚力的过程，可以实现高效和快速的设计更改以及使用更多数据丰富的模型。
VDC 还通过采用游戏引擎实现了增长和进步，提供了让自己沉浸在交互式环境中、查询嵌入式 BIM 数据和“排练”施工顺序的能力，同时从任何角度观看。
随着项目特定的临时工程、施工设备、运输、现场物流甚至制造的加入，4D 排序已不仅仅是一种结构和建筑排序工具。 我们将其称为“数字建造预演”(DCR)。
本文的目的是讨论 VDC 在数字模型时代的期望与迄今为止的行业现实和经验。 它还将介绍数字施工预演如何在定位和解决学科之间的冲突、提供风险缓解以及防止项目时间和成本问题方面变得至关重要。 这些只是它成为 AEC 行业理想和宝贵资产的部分原因。
1、什么是VDC？
长期以来，AEC 行业内的多学科协作对于成功的项目成果的产生和交付至关重要。 VDC 通过将这些多学科 AEC 数字设计技术与数据丰富的 BIM 相结合来增强这些可交付成果，从而为所有项目利益相关者开发定制解决方案。
从根本上讲，VDC 可以是一个链接到 3D 模型（4D 模型排序）的简单构建程序。 然而，在最先进的情况下，它可以通过使用允许交互和模型询问以及许多其他选项的游戏引擎来虚拟模拟环境。
VDC 提供了一系列商业利益，包括更明智的决策制定，同时最大限度地减少项目交付时间框架和绩效风险，从而降低成本、提高安全性并为项目增加更多价值。 简而言之，具有探索、询问、修改和验证复杂工程概念的能力是一项非常有价值的资产。
除了设计阶段的好处外，VDC 还有助于以易于理解的视觉格式向项目利益相关者、政府部门和公众解释设计和施工意图。 它是一种让所有相关方都能快速了解设计和施工意图的方法。 没有工程或设计背景的人可以通过静态图像或动画更轻松、更快速地理解拟议的施工方法，而不是试图解释技术图纸和文档。
2、建筑工程与VDC
VDC大都是从建筑工程的需求中成长起来的，也是它最大的使用效益体现出来的地方。 它提供了以一种为项目提供额外的清晰度和信心的格式来详细说明和传达复杂的建筑工程策略和概念的能力。
VDC 有助于提供对永久和临时工程设计的见解，也可用于开发数字施工预演，其中包括施工方法和安装顺序、规划和调度、现场和施工物流以及施工风险管理。
VDC 不仅可以增强项目利益相关者对工程流程的理解，还可以通过多种方式促进工程师和技术人员之间的协作。 它有助于设计团队之间的沟通，例如通过定位结构、建筑、服务和土木模型等永久性工程之间的设计冲突。 它还通过突出临时工程和永久工程设计之间的潜在冲突在建筑工程中发挥关键作用。 这允许在设计阶段而不是在现场解决成本高昂或可能导致安全问题的施工阶段确定成本和时间的减少。
3、VDC能力
VDC 可用于项目现场的高级总体方法，直至特定施工细节的微观排序，同时提供基于模型的冲突检测。 它还可用于详细说明结构的独特建筑和设计元素，这些元素可能难以通过传统方法解释。 VDC 能够详细说明和解释的一些关键服务包括：
- 4D+ 施工方法：根据项目数量、成本和隐含碳分阶段的 3D 模型
- 临时工程
- 施工设备排序
- 现场物流规划
- 交通管理
- 主要的计划
- 现场介绍和职业健康与安全 (OH&S)
- 风险评估
- 可分离部分移交
下面的高层建筑施工方法是 VDC 如何能够详细说明可分离部分移交的示例，这是该特定设计的独特卖点 (USP)。 它使开发商能够在上层继续施工的同时填充和利用结构的已完成区域。
莫纳什大学生化大楼的这个动画是详细说明现场物流的完整施工方法的一个例子； 施工车辆、公共车辆和行人通道； 临时工程和设备定位和排序； 以及对立面安装进行微排序。 这让利益相关者和承包商更加了解现场需要什么，从铺设区域到施工分区，但更重要的是，如何在施工期间保持进入其他大学建筑的通道。
VDC 的其他示例：
4、VDC 选项
在过去十年中，项目对 VDC 的需求急剧增加，并正在成为许多工程咨询公司的标准做法。 这种不断增长的行业需求以及软件和插件的改进正在推动 VDC 的发展，但也可能使选择 VDC 生产的最佳选择变得混乱。 当然，在可用的多个选项中决定使用哪些软件包和流程最终将是一个最适合每组业务环境的问题。
Autodesk 显然是该领域的领导者。 Robert Bird Group (RBG) 大量使用 Autodesk 产品，例如 AutoCAD、Revit、Navisworks 和 3ds Max，结合专业插件和内部重点开发来实现其 VDC 要求。 这个过程适合 RBG 的特定目的； 但是，使用 Revit 和 Navisworks 可以轻松实现有效的 4D 排序。
无论选择何种软件和流程来交付有效的 VDC 结果，其带来的好处都是毋庸置疑的。 低效的工作流程和更长的生产时间已经让位于更精细的模型和 AEC 行业各学科之间改进的集成，这有助于 VDC 成为整个设计过程的固有部分。
5、VDC早期的经验教训
2008 年，罗伯特伯德集团使用 VDC 的第一个重大项目是 AAMI 公园。AAMI 公园是位于澳大利亚墨尔本的一个拥有 30,000 个座位的矩形体育场，具有独特的轻质屋顶结构。 这种轻型设计意味着在安装最终结构构件之前，屋顶无法支撑自身重量，因此需要专门定制的施工方法来建造。
事实证明，这种方法很难通过传统方法向包括建筑商在内的项目利益相关者解释，这主要是由于建筑工程要求的复杂性。 出于这个原因，决定在 3D 中详细说明拟议的方法。
最初的重点是屋顶的整体建造顺序。 然而，它受到如此广泛的欢迎，以至于范围扩大了，首先是项目的更详细的复杂微观测序，但随着项目的进展，4D 测序很快成为几个项目要素的关键，包括：
- 屋顶外壳拆分
- 屋顶壳构件交付和运输信封
- 现场访问和物流
- 设备和起重机位置（包括起重机半径）
- 每个屋顶外壳构件的粘贴结构
- 临时工程
- 每个壳的支撑和取消支撑
项目任务被分解到高度的细节。 屋顶钢模型是在 Tekla 中制作的，碗结构是在 3D AutoCAD 中制作的，3ds Max 用于制作 4D 序列和详细的图像和动画。
在生成此构建方法和后续构建方法时出现的一个典型问题是模型未有效拆分以用于构建排序。 当时，Revit 在企业中的使用还处于起步阶段，制作模型时大多只考虑文档。 面临的问题是模型元素，例如在结构的整个高度运行的柱子和核心筒。 这对于文档的目的（当时）来说是令人满意的，但对于 4D 测序来说则不然。 现在，技术人员团队使用 BIM 建模不仅用于文档目的，而且还考虑到排序以避免模型的双重处理。
事实证明，VDC 对 AAMI 公园的屋顶外壳运输分析至关重要。 每个屋顶构件都需要装在一个固定的信封内以便运输。 围护结构尺寸基于位于场地周围的高架电车线路和从制造场地在选定的运输路线上遇到的街道设施。
屋顶外壳模型被单独拆分以确定适合运输的尺寸。 然后，这决定了每个屋顶构件的制造方式以及构件连接的适当位置。 然后根据通过 VDC 生成的文档按安装顺序制造屋顶构件。 它们被贴上标签，以便在到达现场时可以将它们适当地放置在铺设区域，从而在施工过程中进行有效的定位和安装。
在此项目阶段，VDC 在降低成本方面也发挥了关键作用。 例如，不必像最初预期的那样取消高架电车线路，因此不仅减少了时间和运输成本，而且还降低了风险并提高了安全成果。
6、VDC的未来
虽然利用游戏引擎技术的交互式和沉浸式模拟模型在 AEC 或 VDC 中并不是一个新概念，但直到最近几年，我们才看到它们的使用越来越受到关注和增长。 它们正迅速成为模型联合和协调以及 4D 排序的新规范。 随着软件开发的进步和计算机硬件的改进，它也变得比以前更容易获得并且成本更低。
Robert Bird Group 在过去十年中一直将 Unity 游戏引擎平台用于各种目的，但最近专注于利用 Unity 平台结合全套 Autodesk AEC 产品开发特定于 VDC 的功能，以增强其 工程设计解决方案。
它是一个交互式、数据丰富的实时模型查看器，称为 Reveal。 查看器不是一系列固定输出，而是为用户提供了在数字模拟环境中从模型内的任何地方和施工序列的任何阶段体验、查看、询问、控制、交互和协作的能力。
除了在任何 3D 软件中促进多种设计选项外，还可以嵌入静态和实时 BIM 数据，以便轻松地与客户和利益相关者进行交流。
它不仅加强了工程师和技术人员之间的协作，而且该平台还提供了一种直观的方式，工程师可以通过这种方式查看模型细节和元素属性，同时保留原始 Revit 源模型及其丰富元数据的完整性。 它是一个非常宝贵的项目协调工具，特别是对于需要 4D 排序的项目，并为工程师和技术人员提供更大的可访问性和控制。
新兴能力只会进一步增强所有这一切。 未来的目标是提供多个模型平台之间的双向链接、自动模型优化、程序链接和参数化模型设计的集成。 受益于这些集成虚拟模型的不仅仅是 VDC，还有更广泛的贡献数字设计团队。
此功能的主要特点包括：
- 交互式模型设计审查
- 模型审讯和验证
- 模型数据联合（例如，从 Revit 模型继承）
- 4D+施工方法
- 交互式 4D 构建序列时间线
- 测量工具
增强现实 (AR) 等技术仍处于起步阶段，但它们将成为未来使用此类模型的非常重要的工具。 在真实环境中与虚拟建筑模型交互的能力将非常强大。 虽然已经有一些 AR 选项可用，但它们的功能有限且仍处于开发的早期阶段。
7、结束语
在建筑工程和技术加速进步的支持下，VDC 已经发展成为 AEC 行业不可或缺的重要工具。 技术将继续为推动其进步打开大门和机会。 持续的多学科协作和重点开发将使其继续变得更加精简和以解决方案为中心。 我们正处于 VDC 的黄金时代，我们只受到我们希望通过它实现的目标的限制。 看到不仅在不久的将来出现什么可能性，而且随着 VDC 迎接未来的挑战和机遇，将会出现什么可能性，这将是令人兴奋的。
原文链接：A Brief History of VDC: The Rise of the Digital Construction Rehearsal
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