工程管理中的虛擬現實技術應用

摘 要：虛擬現實技術(Virtual Reality，VR)是綜合性與集成性極強的高新技術，多個領域都得到了廣泛的應用，土木建筑工程的各個學科專業也不例外。虛擬現實技術為工程項目管理提供了更有效、更直觀、交互式的工程項目管理方法和途徑。

關鍵詞：工程管理；虛擬現實技術

隨著我國經濟的穩步增長和基礎建設規模的加大，建設項目的規模越來越大，結構形式日益復雜，對工程項目管理的科學性、精確性要求越來越高。實現工程項目管理的信息化、智能化、可視化和集成化成為土木建筑工程項目管理現代化的要求和本領域的研究熱點。工程項目管理作為土木建筑工程的新興分支學科，貫穿整個建設項目的生命周期。從項目構思、規劃、設計到項目立項、施工等，虛擬現實技術在工程項目管理中的應用主要有以下幾個方面：①建設項目經濟評價與可行性研究中的應用；②在房地產工程項目中的應用；③在工程項目招標投標中的應用；④在工程施工管理中的應用；⑤在物業管理中的應用。

1 在工程項目招標投標中的應用

建筑業是我國的支柱產業，建筑市場的過度競爭已是長期的事實。現代建筑工程項目的運作，業主處于絕對有利的地位。在有限的時間內，如何使業主和評標的專家很好地了解投標文件的招投標文件的編制和被認可的程度直接關系到承包商有沒有中標的機會。因此，承包商在注重投標文件的技術可行、報價合理的同時，也非常注重投標文件的包裝。尤其是大型工程、國家重點工程和國際工程的招標投標，往往在項目企劃階段就已經開始這方面的運作。

借助虛擬仿真系統，把不能預演的施工過程和方法表現出來，不僅節省了時間和建設投資，而且不用項目經理的現場答辯，方案的優劣就一目了然。這無疑大大增加了承包商中標的幾率。

2 在施工管理中的應用

2.1 在模擬施工過程和施工結構計算中的應用

在實際工程施工中，復雜結構施工方案設計和施工結構計算是一個難度較大的問題，前者難點關鍵就在于施工現場的結構構件及機械設備間的空間關系的表達；后者在于施工結構在施工狀態和荷載下的變形大于就位以后或結構成型以后。

（1）在模擬施工過程中的應用。

基于虛擬現實的復雜結構施工方案設計是指利用虛擬現實技術，在虛擬的環境中，建立周圍場景、結構構件及機械設備等的三維CAD模型(虛擬模型)，形成基于計算機的具有一定功能的仿真系統，讓系統中的模型具有動態性能，并對系統中的模型進行虛擬裝配，根據虛擬裝配的結果，在人機交互的可視化環境中對施工方案進行修改。復雜結構施工涉及的因素較多，起重機的布置位置、高度，纜風繩著力點的選擇，構件堆場的位置，起重機的開行路線，構件起吊路線等，都是施工方案設計必須考慮的問題。若對這些問題考慮得不夠，則工程施工的進度、成本等都會受到影響，甚至導致安全事故的發生。

（2）在施工結構計算中的應用。

建筑結構越來越復雜、新穎，施工的難度和要求也日益加大。超大混凝土的運輸和澆筑、大體積混凝土的溫度控制、超高層建筑的基礎工程、模板工程、施工測量和垂直度控制、高層鋼結構的制作與安裝、超高腳手架工程、吊裝機械與垂直運輸等等，施工前要對施工方案進行復核、預演。

2.2 在施工控制和管理中的應用

土木建筑工程的施工控制和管理是復雜的、動態的、集成的，貫穿于每一個工程項目的全生命周期。尤其是現代的大型工程項目，工期長工程量大，甚至由一個項目產生一系列的企業，如三峽工程。它涉及到各工種協調、大量的資金和材料調度、施工機械和設備的管理。工程的進度、質量、成本以及合同、信息的管理如何有效實現，通常的工程經驗和甘特圖、平面布置圖是難以作到的。4D項目管理信息系統有效地整合整個工程項目的信息并加以集成，實現施工管理和控制的信息化、集成化、可視化和智能化。4D理論是美國斯坦福大學CIFE于1996年首先提出的。國內的研究主要集中在清華大學研究組。4DSMM++模型(4DSite Management Model++)以工程結構分解WBS為核心，將進度計劃、三維模型、資源管理、場地布置和成本分析等施工管理要素相結合，并在虛擬環境中引入時間信道，使得多點施工狀態變得一目了然，有利于保障現場作業的安全；按時間模擬施工進度，可以對工期進行比較精確的計算和控制，有助于人、材、物的統籌和調度，實現了對建筑施工的交互式可視化和信息化管理。系統主要建立3D模型庫和Project、SQL的接口和集成，實現在WIN-DOWS平臺下的運行。開發語言可以為面向對象的語言C++、Delphi等。4D工程項目管理系統的研究尚在起步階段，它的成功實現和人工智能的突破是聯系在一起的。

3 在現代物業管理中的應用

城市化進程和房地產業的迅猛發展帶來了物業管理的興起和繁榮，人們對居住社區的要求越來越高，居住社區的發展和建設呈現了如下特點：①大型化，新建的很多社區，建設后居住人口規模都在幾萬甚至幾十萬以上；②智能化，社區的功能擴展，逐步走向智能化管理；③設施復雜化，社區內各種設施眾多，地上地下設施復雜；④園林化，社區綠化都比較講究，超大型社區甚至還建有公園。現代居住社區的這些特點，使得物業管理工作內容多樣化、復雜化，基于空間數據的管理內容增多，即管理工作很多時候要在圖紙上進行，而查找圖紙的繁雜和圖紙內容表達的片面、陳舊難以滿足人們對物業管理快速、實時性的要求。物業管理可視化、信息化是業主和從業人員的共同要求。

虛擬現實技術是一項新興的技術，建筑業是傳統技術的行業，在當今高新技術時代應當接受高新技術的改造。當今的工程管理是全生命周期的，包括項目立項到工程的試運營，甚至全使用期的維護。虛擬現實技術在土木建筑工程管理的每個專業中都有著廣闊的應用前景，虛擬建造、虛擬房地產和虛擬物業構建了工程項目管理的美好未來，是實現信息化、智能化、空間可視化、全生命周期的工程管理有效途徑。實現從概念設計或工程可行性方案一建筑設計一結構設計一工程量清單一工程造價一施工方案選擇的全程智能實現系統是廣大工程設計人員和工程管理人員的共同理想。

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