可視化工程建設管理-精選文檔

1、可視化工程建設管理1、可視化工程建設管理的定義簡單地講， 可視化工程建設管理就是在工程建設周期內， 將 管理對象數(shù)據(jù)化后， 采用一定形式存儲， 并通過使用這些數(shù)據(jù)形 成相應的可視化形態(tài)來進行工程建設管理。其中，工程建設周期在不同的工程管理系統(tǒng)中， 其周期定義 是不一致的，例如對于建設項目而言，指的是項目生命周期。而 對施工企業(yè)而言， 其周期是施工企業(yè)生命周期。 而城市工程建設 管理則是城市生命周期。定義中的管理對象包括建設過程，建設投入物，產出物等。 定義中的管理對象具有以下特征： 一是均為可數(shù)據(jù)化的對象。 例如， 建筑物可以通過專業(yè)人員 采用CAD建模，再加以光線，材質等以DW（或其他格式的

2、數(shù)據(jù)形 式存儲，當然也可采用 MAYA等其他工具將其數(shù)據(jù)化，施工過程 可以通過錄像設備攝錄后，以 AVI、MPEG MPG DAT等格式形式 數(shù)據(jù)化；施工中機械產生的噪音可以通過數(shù)字錄音設備直接記錄 為相應的數(shù)據(jù)。二是同一須數(shù)據(jù)化對象在被數(shù)據(jù)化時采用的方法不是唯一 的。例如，施工過程可以是現(xiàn)場錄像，也可采用模擬形成；施工 中機械產生的噪音可以通過現(xiàn)場數(shù)字錄音記錄， 也可采用同類施 工機械已經有的錄音數(shù)字化。三是對象數(shù)據(jù)化時與對象是否在現(xiàn)實中已經存在或已經發(fā) 生是無關的。例如，施工中梁的吊裝過程并未發(fā)生，但可以通過 模擬來形成。再如，建筑物并未實際建設完成，但建筑物基本數(shù) 據(jù)已經形成， 并可據(jù)此

3、形成虛擬的建筑物的效果圖等。 施工現(xiàn)場 某時間段的施工并未到來， 但其產生的噪音可以通過該施工段需 要的所有施工機械產生的噪音來合成施工現(xiàn)場的噪音數(shù)據(jù)。對象數(shù)據(jù)化主要有兩種方式， 第一種方式是虛擬現(xiàn)實， 使用 根據(jù)已經有的條件，按要求，依據(jù)一定的規(guī)律推導得出的數(shù)據(jù)， 將對象數(shù)據(jù)化，主要是適用于那些數(shù)據(jù)化時還未出現(xiàn)，未存在、 未發(fā)生的對象，在數(shù)據(jù)化時采用。 這一類對象由于是虛擬的現(xiàn)實， 實際上可能不會發(fā)生， 或不會如此發(fā)生， 因此會隨邊界條件動態(tài) 變化。第二種方式是現(xiàn)實虛擬，根據(jù)已經存在的實際物體，正發(fā) 生的過程等通過量測攝等手段記錄得來的數(shù)據(jù)，將對象數(shù)據(jù)化， 這些數(shù)據(jù)是不可變的。 適用于數(shù)據(jù)化

4、時已經存在的， 正發(fā)生的對 象。數(shù)據(jù)存儲形式指兩方面， 一方面是指存儲用的數(shù)據(jù)結構， 如 文檔文件通常采用 word 文件格式，圖形采用 dwg 格式，影像采 用MPEG/MPG/DA格式，聲音采用 mp3格式等等，這些主要隨軟 件不同而不同，通常要求是通用性，交互性好，易傳輸。另一方 面是數(shù)據(jù)存儲位置， 在一個管理系統(tǒng)中， 通常數(shù)據(jù)存儲采用集中 存儲，各局部易地多個備份。使用數(shù)據(jù)包括直接使用數(shù)據(jù)，和加工數(shù)據(jù)后使用等，例如， 要看見現(xiàn)場實際生產情況， 可通過直接播發(fā)遠程監(jiān)控系統(tǒng)采集來 的現(xiàn)場數(shù)據(jù)來觀看。 就是直接使用數(shù)據(jù)。 而施工單位根據(jù)設計方 提供的數(shù)據(jù)， 再結合自己生產要素性能等數(shù)據(jù)， 模

5、擬施工過程片 段則屬于加工使用數(shù)據(jù)。而施工單位將模擬施工片段以 DVD或其 他可視化格式存儲， 并交建設單位觀看審查， 則建設單位變?yōu)橹?接使用數(shù)據(jù)了。形成的可視化形態(tài)是指基于視覺的仿真，可被直接觀察到， 并能依據(jù)觀察到的結果作出判斷或指導下一步實際動作， 這些可 視化形態(tài)包括錄像， 實時影像， 過程模擬影像、 照片，各類圖表，定義中的工程建設管理包括兩方面的管理及其相互轉化， 一 方面是對實際工程建設的管理， 另一方面是對數(shù)據(jù)化后形成的可 視化工程建設進行的虛擬管理。 虛擬管理的可視化工程建設邊際 條件和實際工程建設一致， 可視化工程建設過程是可再現(xiàn)的， 且 在實際工程建設實施前，其過程不是

6、唯一的，各過程可以比選， 比選的結果可運用于實際工程建設， 而實際工程建設實施后， 又 成為可視工程建設的邊際條件。 兩種管理交替進行， 相互驗證補 充。2、可視化工程建設管理的最基本特征 可視化工程建設管理的最基本特征在兩個可視： 第一是指項 目實施前的全面預可視；第二是指項目實施中的實時可視。第一個可視實際是指在項目本階段實施前， 各種關于本階段 的實施方案，實施后的結構，產成品已經通過各種技術手段，在 虛擬的建設管理中通過可視化管理已經完成，或者結果已經可 視。在這里，要指出的是，在實際項目實施前，也可看到部分實 施后的結果和過程， 但這些都是片面的、 局部的，而不是全面的。 全面的預可

7、視， 通常包含兩個方面， 一方面指整個工程建設全過 程的虛擬可視，例如，對于某高層建筑，依據(jù)施工組織設計，在 某個具體時間，其主體土建建設到哪層，其空間高度是不同的， 當然其效果是不同的，外表裝修到某層，其效果也是不一樣的， 因此每一時間點， 其可視形態(tài)是不同的， 全面的可視就是在其建 設的每一時間點，都有對應的可視形態(tài)，在虛擬管理系統(tǒng)中，其 可視形態(tài)是時間的函數(shù)； 另一方面是指建設的主要、 關鍵或是對 周圍環(huán)境影響重大的工序、工藝，要實現(xiàn)虛擬可視，并且是多方 案比選后的虛擬可視。第二個可視實際是指項目實施中， 各個正實施的工作面的實 際情況， 或者已經完成的施工成果正表現(xiàn)的狀況， 這個可視主

8、要 通過現(xiàn)場監(jiān)控技術來收集到的影像結構數(shù)據(jù)來實現(xiàn)， 也就是建設 項目范圍內實施的全面的施工現(xiàn)場監(jiān)控， 這個可視包括為項目建 設生產主要設備、半成品基地的監(jiān)控。以上所述的最基本特征， 也是區(qū)分傳統(tǒng)的工程建設管理和可 視化工程建設管理的最根本的區(qū)別點。 凡是能實現(xiàn)這兩個可視化 管理，也就本文提出的可視化工程建設管理，否則不是。3、可視化工程建設管理的基本流程（省略）4、幾種典型可視化工程建設管理概述41 施工企業(yè)項目部的工程項目建設可視化管理 施工企業(yè)項目部的工程項目建設， 是指將由施工企業(yè)組建的 項目部去完成的， 由施工企業(yè)通過投標或其他途徑承包到的工程 建設項目， 它通常是一個大的建設項目中的

9、一部分， 也可能是整 個建設項目。 對于這樣的工程建設項目實行可視化管理， 通常是 在施工企業(yè)接收到招標書或其他形式的建設任務書時， 依據(jù)該招 標文件或任務書， 將自己將要承擔部分依據(jù)企業(yè)自身的特點， 全 面可視化施工過程和并形成建設成果的可視化影像，參與投標， 中標后按可視化的理念設相應機構， 依據(jù)前期形成的可視化成果 開展管理，實施工程項 目的建設，當然，也可能在實施中對 前期的可視化管理做調整，同時，項目建設完成后，將最后的可 視化成果移交建設單位或相應的檔案部門。 實際上， 這種可視化 管理通?？赡苁亲钚卧目梢暬芾淼墓芾?， 也是目前最容易 實現(xiàn)的可視化管理。42 建設項目的可視化

10、管理 建設項目主要是從建設業(yè)主的角度和整個項目建設的角度 出發(fā)考慮的建設項目， 在這樣的建設項目中實現(xiàn)可視化管理， 通 常是由建設業(yè)主在項目建設前期既提出可視化管理的要求， 并在 前期的設計階段完善， 總體實現(xiàn)初步的可視化， 招標階段再將局 部重要過程的可視化要求提出， 由投標單位完善， 并從中優(yōu)選施 工單位。 施工實施過程中， 在參建的各個施工單位項目部的可視 化管理的基礎上， 通過業(yè)主設立相應的可視化機構， 整合整個項 目的可視化管理， 項目建設期完成后， 形成相應的可視化建筑物， 在整個項目的運營其間， 為生產運營提供可視化影像， 以利項目 建筑物的維修、保養(yǎng)、改擴建等需要，直到項目完成

11、后，為項目 的后評估提供依據(jù)。43 施工企業(yè)可視化管理 施工企業(yè)可視化管理主要是從施工企業(yè)內部管理角度出發(fā) 考慮的工程建設管理， 由于施工企業(yè)通常會同時承建不同工程建 設項目的部分或全部， 管理的工程建設項目分布遍布各地。 這樣 的工程建設管理實現(xiàn)可視化， 通常是在施工企業(yè)各項目部的可視 化管理的基礎上， 由企業(yè)設置的專門部門， 通過制訂企業(yè)可視化 標準等手段，整合成整個企業(yè)的可視化管理。44 城鎮(zhèn)建設的可視化管理城鎮(zhèn)建設可視化管理主要是從城鎮(zhèn)建設管理角度出發(fā)， 城市 建設包含所有在城市內的建設項目， 對于這樣的建設管理， 通常 由負責城鎮(zhèn)建設的部門， 設立專門的可視化機構， 負責發(fā)布在本 城

12、市實施可視化管理的標準、 規(guī)范， 同時監(jiān)督檢查可視化實施情 況，收集可視化成果， 整合在城市中準備實施或正實施的建設項 目，進而形成整個城市建設的可視化管理。5、可視化工程建設管理實施需要大力發(fā)展的幾項技術51 地理信息技術任何工程建設地，都有相應的地形，地址、地貌、地物特征 等地理信息。地理信息技術就是將這些信息數(shù)字化并存儲的技 術。可視化工程建設管理的初始條件都可從相應的地理信息系統(tǒng) 中得到，實際完成的工程建設對既有的地理信息所做的修改又保 存到相應的地理信息系統(tǒng)中，為下一步或其他管理服務?？梢?， 地理信息技術是支持可視化化工程建設管理的一項重要技術。目前，我國的地理信息技術發(fā)展還不是很充

13、分， 還未形成一 個民用的實用的虛擬數(shù)字中國， 或某個數(shù)字地區(qū)、 城市等地理信 息系統(tǒng)。因此，在絕大多數(shù)的工程建設中，都需要自己建立相應 的地理信息系統(tǒng)。這也限制了可視化工程建設管理的發(fā)展。52 智能輔助工程設計技術隨著現(xiàn)代建設技術的發(fā)展， 工程項目越來越復雜， 設計量也 越來越大， 特別是可視化工程建設管理， 還需要建立虛擬可視化 對象，設計量更大，因此，只有采用智能輔助工程設計技術，盡 可能的替代人的腦力勞動， 減少設計工作量， 才能滿足實際要求。 實際上， 也正是近來的智能輔助設計技術有了長足的發(fā)展， 才使 可視化化工程建設管理實現(xiàn)成為可能。目前，智能輔助工程設計技術已逐漸由二維平面轉向

14、三維立 體。55 三維實體仿真技術人生活的空間是三維， 絕大大部分的工程建設管理對象也是 三維實體的， 因此對其實現(xiàn)真正可視化管理也只有用三維實體影 像才能達到效果。 同時可視化工程建設管理的大部分工作都在工 程實施前完成，而此時項目還未實施，實體還未建成，只有借助 三維實體仿真技術才能得到三維實體影像。 因此，可視化管理中， 絕大部分建設管理對象是三維實體， 三維實體仿真技術是實現(xiàn)虛 擬三維可視化建設管理對象的主要手段。5 4 動畫技術建設過程是一個動態(tài)的過程， 即使是采用三維圖像， 如果是 靜態(tài)的， 實際上反映的信息也是不全面的， 不能全面反映一個建 設過程。例如，在大型構件吊裝過程中，由

15、于周圍障礙物、起吊 初始條件、就位條件等影響，采用動畫技術演示吊裝過程，比采 用靜態(tài)圖形來演示的優(yōu)勢要明顯得多。 一方面其反映的信息是動 態(tài)全過程，在吊裝過程中，其反映出的梁在空間位置變化，以及 障礙物對吊裝影響， 吊臂長短變化， 旋轉以及其組合變化等信息， 采用靜態(tài)的圖像是很難反映的。 二是其反映的信息更容易全面理 解，易于讓人接受，采用動畫預演做技術交底，能讓實際操作者 有更直觀和明白的了解。 動畫技術是實施可視化工程建設管理必 不可少的一項技術。55 海量數(shù)據(jù)存儲及傳輸 可視化工程建設管理的一項關鍵的工作是將管理對象數(shù)據(jù) 化，然后存取加工這些數(shù)據(jù)，形成的可視化工程建設。首先我們 可以看到

16、工程管理涉及的管理對象很多， 形成的數(shù)據(jù)也很多， 再 則，建立的是這些可視化工程建設系統(tǒng)也以數(shù)據(jù)形式存取， 因此， 不難理解，可視化工程建設管理是需要海量數(shù)據(jù)存儲技術支持 的。其次，參加建設者眾多，不可能集中工作，因此海量數(shù)據(jù)必 須在不同的管理者之間交換， 這就存在一個傳輸問題。 保證數(shù)據(jù) 傳輸?shù)臅惩?，才能保證可視化工程建設管理得以實施。56 遠程實時監(jiān)控技術由于建設項目， 特別是一些大型的項目， 由于構成項目的各 單項工程分布范圍廣泛， 有時甚至跨省市地區(qū)， 在這樣的項目中， 實施可視化建設管理， 只有通過遠程實時監(jiān)控技術， 將項目實施 過程數(shù)據(jù)化，同時將其與實際實施前虛擬的建設過程聯(lián)系起來

17、， 實現(xiàn)將虛擬的可視化工程建設管理和現(xiàn)實的工程建設管理聯(lián)系 起來。當然，除了以上技術，在可視化工程建設管理中，還涉及很 多技術和理論， 這里只是提與其他管理手段有明顯不同要求的幾 項技術，同時以上提及的技術也包含許多其他技術，例如，在數(shù) 據(jù)傳輸里面又涉及到數(shù)據(jù)壓縮技術和壓縮算法理論， 在遠程實時 臨控技術、 海量數(shù)據(jù)存儲及傳輸中又涉及網絡技術等。 這里就不 再一一提及。6、可視化工程建設管理的發(fā)展前景6 1 可視化是各領域管理工作發(fā)展的共同方向 目前，不管在國內還是國外， 可視化管理都是管理共同發(fā)展 的方向， 以國外其他領域的比較著名的項目為例， 都可以看到可 視化已經越來越不可缺少。例如，美國宇航局噴氣推進實驗室2004 年的火星探測計劃，在正式火星車登陸前，就有了火星車 登陸全過程模擬圖，其中火箭錐體分離、火星車進入大氣層、降 落、安全氣囊打開、 著陸等的各環(huán)節(jié)均按項目實際發(fā)展狀況進行 了模擬，實現(xiàn)項目實施前的預可視，同時，火星車項目執(zhí)行過程 中，傳回的影像，又是管理人員在地球發(fā)出指令的正確依據(jù)，實 現(xiàn)了項目的現(xiàn)實可視。 正是這些可視化為整個項目的成功奠定基 礎。62 工程建設領域內必將形成系統(tǒng)的可視化管理 在工程建設領域， 幾乎每一項工程建設都具有投資大、 對環(huán) 境、社會影響大、不確定因素多、風險大、不可重復等特點。因 而，為決策不失誤，對項目建設