VDC简史：数字化施工排练的兴起

虚拟设计与施工（VDC）在过去十年中发展迅速，行业需求的增加以及相关软件包和插件的改进推动了其发展。

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改进的 AEC 行业学科之间的集成。它已经成为一个更具凝聚力的过程，能够实现高效、快速的设计变更，同时使用更丰富的数据模型。

VDC还通过采用游戏引擎经历了增长和进步，提供了沉浸在交互式环境中的能力，询问嵌入式BIM数据并在从任何角度观看时“排练”施工顺序。

随着项目特定临时工程、建筑设备、运输、现场物流甚至制造的加入，4D 测序已不仅仅是一种结构和建筑测序工具。我们将其称为“数字施工排练”（DCR）。

本文旨在讨论VDC在数字模型时代的期望与迄今为止的行业现实和经验。它还将涵盖数字施工排练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。

虚拟设计与施工

它是什么，我们如何定义它？

长期以来，AEC 行业内的多学科合作对于生产和交付成功的项目成果至关重要。VDC通过结合这些多学科AEC数字设计技术以及数据丰富的BIM来增强这些可交付成果，为所有项目利益相关者开发定制解决方案。

从根本上说，VDC可以是链接到3D模型（4D模型序列）的简单施工程序。然而，在最先进的情况下，它可以通过使用游戏引擎来实现交互性和模型审讯以及许多其他选项的虚拟模拟环境。

VDC提供了一系列业务优势，包括更明智的决策，同时最大限度地减少项目交付时间框架和性能风险，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，能够探索、询问、修改和验证复杂的工程概念是一项非常宝贵的资产。

除了在设计阶段的好处外，VDC还有助于以可访问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。这是一种让所有相关方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容易，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。

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建筑工程和VDC

VDC主要源于建筑工程的要求，也是其最大优势得以实现的地方。它提供了详细说明和传达复杂建筑工程策略和概念的能力，其格式为项目提供了额外的清晰度和信心。

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排练，包括施工方法和安装顺序，编程和调度，现场和施工物流以及施工风险管理。

VDC不仅增强了项目利益相关者对工程流程的理解，而且还以多种方式促进了工程师和技术人员之间的更大协作。它有助于设计团队之间的沟通，例如通过定位永久性工程（如结构、建筑、服务和土木模型）之间的设计冲突。它还通过强调临时工程和永久性工程设计之间的潜在冲突，在建筑工程中发挥着关键作用。这允许在设计阶段确定成本和时间的减少，而不是在施工阶段，因为现场解决可能很昂贵或可能导致安全问题。

VDC 功能

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
• 流量管理
• 总体规划
• 现场入职和职业健康与安全（OH&S）
• 风险评估
• 可分离部分交接

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）。它使开发商能够填充和利用结构的已完成区域，同时继续在较高楼层进行施工。

这幅莫纳什大学生化大楼的动画是详细介绍现场物流的完整施工方法的一个例子;工程车辆、公共车辆和行人通道;临时工程和设备定位和排序;以及立面安装的微排序。这让利益相关者和承包商对现场需求有了更深入的了解，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对其他大学建筑的访问。

VDC 的其他示例：

• 阿布扎比中场航站楼建设顺序
• 一个悉尼港建设序列
• 罗伯特·伯德集团优酷频道

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。行业需求的增加以及软件和插件的改进正在推动VDC的发展，但也可能使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个单独业务环境的问题。

欧特克显然是这一领域的领导者。Robert Bird Group （RBG） 大量使用 Autodesk 产品（如 AutoCAD、Revit、Navisworks 和 3ds Max）以及专业插件和内部重点开发，以实现其 VDC 要求。此过程适合RBG的特定目的;但是，通过使用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提供有效的VDC结果，毫无疑问它提供了好处。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改进的整个 AEC 行业学科之间的集成，这有助于 VDC 在整个设计过程中变得更加固有。

早期经验教训

罗伯特伯德集团利用VDC的第一个主要项目是2008年的AAMI公园。AAMI Park是位于澳大利亚墨尔本的一座拥有30，000个座位的矩形体育场，具有独特的轻质屋顶结构。这种轻质设计意味着屋顶在安装最终结构构件之前无法支撑其自身重量，因此需要专门的定制施工方法来建造。

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，决定以3D形式详细说明拟议的方法。

最初的重点是屋顶的整体棍子构建顺序。然而，它非常受欢迎，范围扩大了，首先是项目更详细的复杂微测序，但随着项目的进展，4D 测序很快成为几个项目元素的关键，包括：

• 车顶外壳故障
• 屋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斗杆构建
• 临时工程
• 每个壳体的支撑和拆除

项目任务被分解为高度详细。屋顶钢模型在 Tekla 中生成，碗结构在 3D AutoCAD 中生成，3ds Max 用于生成 4D 序列以及详细的图像和动画。

在制定这种和随后的施工方法时出现的典型问题是模型没有被有效地拆分以用于施工顺序。当时，Revit 在业务中的使用还处于起步阶段，模型的制作大多只考虑文档。面临的问题是模型元素，例如在结构的整个高度上运行的柱子和核心。这对于文档（当时）来说是令人满意的，但对于4D测序则不然。现在，技术人员团队使用 BIM 进行建模，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在AAMI公园的屋顶外壳运输分析中至关重要。每个屋顶构件都必须适合一个设定的信封进行运输。围护结构尺寸基于位于场地周围的架空电车线路和从制造场选择的运输路线上遇到的街道设施。

屋顶外壳模型被单独分割，以确定适当的运输尺寸。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适当地放置在铺设区域，从而在施工过程中有效地定位和安装。

VDC在该项目阶段降低成本方面也发挥了关键作用。例如，架空有轨电车线路不必像最初预期的那样被丢弃，因此不仅减少了运输时间和成本，而且还降低了风险并提高了安全结果。

VDC的未来

交互式模拟模型

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，我们才看到人们对它们的使用越来越感兴趣和增长。它们正迅速成为模型联合和协调以及 4D 测序的新规范。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访问，成本更低。

在过去十年中，Robert Bird Group 一直在将 Unity 游戏引擎平台用于各种目的，但最近专注于开发特定于 VDC 的功能，利用 Unity 平台与全套 Autodesk AEC 产品相结合，以增强其工程设计解决方案。

这是一个交互式的、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，而是让用户能够在数字仿真环境中从模型内的任何地方和施工序列的任何阶段进行体验、查看、询问、控制、交互和协作。

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，以便轻松与客户和利益相关者进行沟通。

该平台不仅提供了工程师和技术人员之间更好的协作，还提供了一种直观的方式来查看模型细节和图元属性，同时保留原始Revit源模型及其丰富元数据的完整性。它是一种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了更大的可访问性和控制力。

新兴能力只会进一步增强所有这些。未来的目标是提供多个模型平台之间的双向链接、自动化模型优化、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，更广泛的数字设计团队也受益匪浅。

此功能的主要功能包括：

• 交互式模型设计审查
• 模型询问和验证
• 模型数据联合（例如，继承自 Revit 模型）
• 4D+ 施工方法
• 交互式 4D 施工序列时间轴
• 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。在现实环境中与虚拟建筑模型交互的能力将非常强大。虽然已经有一些可用的AR选项，但它们的功能有限，仍处于开发的早期阶段。

总结

在建筑工程和技术加速发展的支持下，VDC已发展成为AEC行业的重要和不可或缺的工具。技术将继续打开推动其发展的大门和机会。持续的多学科协作和重点开发将使它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会出现什么可能性，而且随着VDC迎接未来的挑战和机遇，这将令人兴奋。

Stephen Lester是Robert Bird Group澳大拉西亚和东南亚的VDC经理。Stephen曾在基础设施，高层建筑，采矿，航空，运输和修复领域的多家顶级工程咨询公司工作。在此期间，Stephen 发现了工程和建筑行业的机会，以开发一种专注于为客户提供从概念到完成的项目的数字模拟的能力，包括虚拟施工。2006 年，Stephen 完成了专注于开发 VDC 的硕士学位，并于 2008 年加入 Robert Bird Group，利用他的行业经验建立、开发和发展定制的内部 VDC 能力。这种VDC功能已成功部署并实施于RBG全球多个大型和复杂的地标性工程项目中。Stephen 和团队正在不断发展和扩展这种能力，以在这个快节奏和快速发展的领域领导、响应和迎合。