BIM+VR技術在建筑工程造價中的應用研究

高項榮 國家能源集團神東煤炭集團工程造價管理處

基于BIM系列軟件的高精度建模，利用BIM技術進行的各種物體碰撞物理試驗，使整體設計更生動、更形象化，而融入虛擬空間形成演習式的施工操作過程，使全體施工人員的安全生產得到更有效率的保障。利用3D渲染可呈現出各種具有真實建筑物理試驗屬性的各種建筑視覺實體，再結合VR技術還可以實現建筑內漫游，極大的給予用戶身臨其境的視覺體驗沖擊；同時BIM與VR的有機結合，可以利用BIM強大的數據與3D模型的可視化，從而降低總投資，縮短建設期，最終得到最大化效益。

一、BIM與VR技術概述

（一）BIM，現代建筑模型信息系統模型設計技術

BIM， 即Building Information Modeling的英文縮寫譯為建筑信息模型，進行建筑模型的建立，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。它具有信息關聯性、可視化、信息一致性、信息完備性、協調性、模擬性、優化性和可出圖性八大特點。是在現代計算機建筑輔助設計的相關技術理支撐下逐步發展壯大起來，在項全方位生命周期多維度建筑信息模型設計信息分析集成系統管理中大量應用技術。受益于近年國家產業政策的大力支持、工業4.0需求及5G互聯網信息技術不斷進步的強大推動，BIM在建筑行業的應用越來越廣泛。Revit系列軟件、Bentley系列軟件、ArchiCAD系列軟件、Tekla系列軟件可以通過非常直觀的三維模型呈顯，有助于設計師與客戶的溝通。因此，BIM技術以高效率、高精度的優勢在建筑設計中被廣泛認可，給建筑設計帶來創新的方式。

（二）虛擬現實

VR技術，是利用一臺計算機上的圖形圖像處理系統和各種增強現實及虛擬控制等各種接口電子設備，在一臺計算機上直接生成各種可交互的三維現實環境中圖像提供一種沉浸視覺體驗的一種技術。vr##is##p技術仿真實現的主要載體之一是三維虛擬增強現實軟件仿真集成平臺，這技術是一種廣泛可用于創建和自動體驗三維虛擬現實世界的新型計算機軟件仿真動態系統集成技術，其包括利用計算機軟件生成出的模擬現實環境，利用各種多源電子信息技術融合的交互式三維虛擬動態系統視覺效果和根據實體環境定位的動態系統自動仿真，使虛擬用戶可以沉浸其中。VR技術近年來在我國發展的尤為迅速，與VR技術相關的產品如：設備展示、軟件設計等相繼而生，在VR樣板間、家裝渲染中集中應用。

二、BIM+VR技術的技術優勢分析

bim無線監控技術：這指的是一種廣泛應用于監控構造智能建筑物整個體的智能建筑生命周期的3d無線數字控制系統技術。bimo這兩種應用模型的最大的優缺點主要區別在于在向用戶首次展示個人信息時的效果較弱。驗收產品管理人員或者產品設計師的甲方難以通過其乙方abim產品設計師的模型就清晰的直接感覺到去了解和直接看到屬于乙方產品設計師和管理人員的各種甲方設計師的理念或者思維，其乙方設計師的空間感與甲方設計師的時間感明顯相差不強。vr##is##p##0該技術主要特點是基于各種類型虛擬機和現實應用場景，較高程度精準最大程度上的自動還原真實虛擬環境的實際使用情況。體驗館的工作人員表示通過隨身攜帶佩戴的與建筑工程相關聯的智能穿戴頭盔、眼睛等各種移動穿戴設備，可以更好地深入公眾體驗關于中國建筑內外的日常生活方方面面，使得作為建筑工程體驗者與其他建筑工程設計者之間整體上的感覺能夠相聯系和互通。bim與建筑技術優勢vr的直接有效結合已經徹底實現了一種技術優勢互補，對于中國建筑設計方程師來說，vr與新建筑技術直接結合同樣可以將其在建筑bim設計模型里面的諸多技術優點和其在建筑設計過程中的諸多亮點更好地直接有效展示展現出來給廣大中國建筑用戶，vr與新建筑技術直接結合同樣可以直接幫助用戶使他們更加直觀地深刻地去感受和真正看到屬于中國現代建筑的各種獨特設計風和創新發展理念，提高與中國建筑行業以及相關領域工作人員的長期實際互動溝通力和工作效率。

合理運用VR技術，我們可以將BIM信息清楚的展示在世人眼前，有助于“理想可視化平臺”打造，能夠快速推進建筑行業的轉型升級。在工程領域中我們不難發現，設計圖、效果圖中看到的不一定就是實際的，這種“所見非所得”的狀況十分常見，這一方面反映出理想與現實之間確實存在差距，一方面也體現出“建筑工程項目管控難”的窘境，建筑工程項目的實施是需要統籌布局、合理規劃、有效運用優勢資源的系統性工作，而BIM與VR技術的聯動，能夠為我們提供解決行業長期所存詬病的新途徑，讓整個建設過程變得三維化、信息化。

三、BIM+VR技術的作用

（一）沉浸性作用

工程設計注重實用性、經濟性及協調性，設計流程對構建的場景模型的檢驗與真實世界的實物反映的是一事一物，讓用戶可以身臨其境的體驗設計方案最終效果，可以使方案呈現效果更具體、更直觀，更具人性化。利用VR技術的沉浸式漫游特性，當用戶進入虛擬場景后，可直觀判斷設計方案的外觀造型是否美觀、比例是否勻稱、結構是否合理；VR技術中的環繞空間特性，可以使用者體驗舒適感，可以直觀整體效果，可以查看各種細節，可以進行多方案并列對比，利用這些特征徹底打破了以往設計中不可見、不可預料的風險，使工程項目能夠展示出更好的效果。

（二）自主性作用

VR技術關于虛擬環境技術的自主性主要含義是指虛擬環境中的一個虛擬物體是否能夠依據某種物理化學反應定律對其進行某種動作的自由程度，有了這種自主性，可以更好的讓使用者在模擬空間中完美體驗強，可以讓使用者通過VR在模擬空間自主探索設計方案中的所有細節，評判設計方案中每個元素的存在是否合理。以達到良性循環，這樣對建筑設計行業的發展將是大浪淘沙、一路向前的健康趨勢。

（三）交互性作用

交互性作用泛指用戶對一個模擬現實環境中某個物體的各種可交互操作的反應程度和從模擬環境當中感受到相應反饋物體的自然反應程度。交互式性能的作用是可以讓更多用戶在虛擬環境中可以對虛擬物體進行直接觸碰，通過交互性作用讓設計方案在施工過程中少走彎路。從設計師的角度來說，VR技術的應用在調整設計元素時，可更清晰地分辨出不同設計元素對整個設計方案的總體影響。在利用類似VR三維技術沉浸式視覺體驗技術設計新作品時可在真實的建筑環境場景中觀察新設計作品中的每個設計細節；同時通過利用類似vr的三維交互性技術可以嘗試在相同的三維空間中同時改造多個建筑主體結構或同時更換各種建筑材質，在一個虛擬的三維世界中對設計作品進行自由操作和編輯，從而不斷的優化設計方案，提高設計的工作效率，豐富設計的語言表達。

四、BIM+VR技術的應用

（一）招投標階段的應用

我國的建筑工程項目建設全過程在相關部門的嚴格把控與相關法律法規的加持下逐步走向制度化、正規化道路。除了一些不一定需要公開招標的特殊應用情況外，大部分不需要用專利或專有應用技術的招標項目一般都會成為采用公開方式招標的一種形式，為的是讓業主方能夠在滿足資質條件的企業中尋找出對項目有深層理解、能帶來最大收益的合作單位。不論是EPC總承包模式抑或者設計、施工、監理分招的情況都需要經過評標委員會的討論后方能選出一、二、三中標候選人，評標環節就顯得至關重要。傳統的設計評標設計單位需要出施工圖、效果圖等紙質文件（電子標除外），內容不夠直觀、彼此間的對比性差，評標專家也很難在諸多的圖幅頁中尋找到設計紕漏，若采用BIM+VR技術，即使看不懂施工圖的人也能在可自由穿梭的虛擬現實空間中發現出設計中切實存在的一些問題，更別說身經百戰的評標專家了，這樣能大大提高評標的準確度，為甲方選出質量優、效果優、可行性與性價比最好的設計方案。在BIM+VR技術下，施工單位可直觀地看到相關內容，加深對項目的理解，更有針對性的思考材料與設備的供應等具體問題，編纂好施工組織計劃，遞交出最優施工方案，甲方所委托的評標專家再叢中擇優選擇，可謂錦上添花。

（二）在設計階段的應用

在建筑工程設計過程中，設計師要對材料性能有充分的了解，如何通過不同的材料搭配可以更好更合理的體現建筑物的價值，如何使用建筑材料，使用何種材料，最終的設計方案都會影響最終的效果。如果在BIM系統中可以嵌入VR技術，那么在設計階段就可以通過構建材料庫，對不同材質進行紋理尺寸、紋理方向、色彩、UV等參數的編制錄入，就可以實時顯示與實時渲染出圖，用戶在設計階段就可以介入自己的想法和要求，把用戶要求更前期的傳達給設計師。設計師及用戶可以沉浸于VR構建的設計方案虛擬空間中，可通過觀察各種材料對整體方案的影響，及時對設計進行溝通和調整，實現用戶自主選擇，設計師直接幫助實現，最終達到用戶自己就是設計師，完全實現用戶的想法和要求，為建筑設計的上限提供無數可能。vr視覺設計通過多種形式動態交互的建筑視覺表現方式以及功能設計讓主體建筑物的光與影視覺環境與整個主體建筑物的整體視覺外觀完美相互融合，通過身臨其境的影為建筑實現全方位的整體視覺環境審視及強烈、逼真的光為建筑整體視覺效果帶來沖擊，使用戶更容易理解和感受設計師在設計方案時的絕妙之處。

（三）安全管理中的應用

在安全綜合管理制度健全的基礎上，建立各種bimo的安全綜合信息管理模型系統和平臺，線下以上線下定期實時巡查各個環節安全存在問題。同時，基于a和bim的4d、vr等模擬技術中還可以實時使培訓參與人通過真實可視化虛擬場景、侵入式網絡漫游等多種方式實時進行安全意識培訓，真實虛擬化的安全培訓情景進行模擬也有利于不斷增強事件當事人自身安全意識，鍛煉安全人員應急救援管理工作能力。

（四）施工階段的應用

首先，在施工階段我們可利用VR虛擬現實技術來全面提升對項目的感知度，在具體項目施工的過程中，通過VR體驗能有效改善三維模型統計分析的弊端，提高相關管理人員的感知度，讓其對施工細節與工程全貌有更為深入的理解。借助BIM+VR技術與計算機設備進行模擬后，使用人員可以在限定的范圍內獲得仿真體驗，方便其作出正確的預算管理判斷，提高管理水平，在實際操作中體驗者可在模型中細致入微的觀察某個關鍵部位的內部構造與表層外觀，對施工過程中所產生的成本進行仔細的記錄、計算，積累原始信息后以此制定出科學的預算方案。比如在建筑給排水管道施工中，相關人員可通過該技術事實加入安裝過程，從管道的端口處開始，沿著施工人員預定的安裝線路在由淺入深的了解工程進展，看看原有的設計是否合理、是否存在操作失誤、是否顯示出質量問題，發現不良狀況后及時作出判斷、選出對策及時糾正，避免窩工、返工情況的發生，在降低施工成本消耗的同時，為日后維護工作的開展創造便利條件。

其次，將BIM+VR技術引入到施工預算管理中，能提高預算的精準度，有著真切的顯示意義，BIM技術的應用可從一定程度上避免傳統預算軟件中所存在的一些弊端，采用適宜且科學的方式構筑建筑模型，為后續管理工作的開展提供準確的數據支撐，在與VR技術進行聯動后，更能打破預算管理中的時空限制，可在從項目所在地的實際環境中獲取大量相關信息，深入了解項目的普遍性與特殊性，反過頭思考現階段所用預算管理方式中的問題，以免出現不必要的浪費。BIM軟件可形成集成數據庫，真實反映工程施工的客觀狀況，有助于相關人員對每個具體環節的把控，且在該技術的加持下，我們可以將進度管理與BIM模型結合到一起，去思考其與成本間的關系，大量搜集數據信息以提高管理水平。在建筑工程施工階段，施工流程的確定的是預算管理的前置條件，所以應合理運用VR技術，在真實情景中對工程項目進行換分，再具體計算每個項目預計所需費用，盡可能地縮小實際成本與預算成本間的距離，努力完成成本控制目標，并需要將施工進行時的預算數據變化及時反饋到公共信息共享平臺中，標注清晰，實現動態化預算管理，著重增強的管理效果。VR與BIM兩種技術相結合的優勢就在于可視化管理，能從建筑模型中獲取到各類所需的造價信息，提高數據計算的精準度，模型中的預算管理是實際預算管理工作開展的有效參照，對資金的科學配置、合理使用有著至關重要的作用，相比于傳統的數據表格、預算圖而言優勢顯著。

（五）項目團隊組建

bim+vr類型模型設計涉及到在建筑設計應用過程實踐中的許多不同的知識點和領域，例如我們需要如何調查一個建筑物的環境。需要詳細了解主體建筑使用土地的具體性質，需要了解建筑功能以及需求相關信息，需要聘請專業設計人員協助進行主體建筑設計、虛擬現實場景設計搭建等。因此在建筑施工管理過程當中各不同領域的專業人才都非常需要大量聚集在一個施工單位，而這無疑就是增大了人員施工中的成本，人員的時間流動性和信息交流上的障礙性也帶來了人員返工率的大幅增高。這樣會使得延期施工造成工期不斷延誤和人工成本不斷升高的不必要經濟損失。通過基于bim+vr的自動應用，可以更加直觀地快速了解每個不同階段的工作人員是否參與工作情況，查找存在問題，從而對每個人員配備情況進行自動優化，各方面的人員之間可以通過自動生成工作模型并在線上進行交流，提高了工作效率。

（六）竣工結算階段的應用

在建筑工程項目竣工結算階段，我們可以將BIM技術與審計資料相結合，從BIM技術所創建出的中央數據庫，調出工程項目合同、工期、變更、價格等關鍵信息，不僅有助于信息共享，還能在結算階段迅速找尋到所需數據。一般情況下，審核員往往只需要從BIM數據庫中抽調竣工結算的有關內容便可無阻礙的完成結算工作，有效提升竣工結算效率與整體質量，極大程度上地避免錯誤產生。

五、結束語

綜上所述，將運用bim模型融入技術vr融進技術融合運用融入到了與建筑施工的實際互動中，讓運用bim模型通過其他vr融入技術變得更具設計構想性和技術可視性，并且也讓其他vr融入技術因運用bim模型的運用大數據庫更精準更具有活力，顯得更加真實化和實用，讓施工體驗者進一步加深意識和看到了與單獨的運用bim融入技術和其他vr融入技術融合相比，bim模型融入技術vr融合技術更加的具有設計創新性和數據完整性；bim模型融入技術vr的人工結合技術使得施工數據不再古板，讓抽象的鋼筋混凝土結構變得具體，實現的是用戶與建筑設計者的一種思想觀念交流與情感碰撞，激發了建筑設計者對運用bim模型融入技術vr的不斷創新和豐富想象力。改進了對現有工程建筑施工流程仿真：建立BIM模型后，模擬建筑施工現場，使用者可以通過設備的操作和佩戴VR眼鏡，對設計模型進行現場模擬施工。vr的在線漫游游戲體驗和各種實時場景渲染為bim模型的基礎建設設計減少了不必要的基礎施工管理流程和建設經費，并大大提高了模型建筑設計的技術精準性。