基于云計(jì)算的虛擬設(shè)計(jì)與及建造

基于云計(jì)算的虛擬設(shè)計(jì)與建造

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你們中的多數(shù)人曾讀過我寫的“精通RevitArchitecture”以及AECbytes里的章節(jié)，還有“BIM與云計(jì)算”和“BIM與云計(jì)算，第二部分：私有云計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)”，我一直對(duì)此具有很濃厚的興趣。記得在幾年前我與一位建筑師的對(duì)話，我問他：“你們的產(chǎn)品是什么？”他告訴了我“他們的產(chǎn)品是一套套圖紙”。當(dāng)時(shí)不覺其是個(gè)全新的行業(yè)，直到2013年，我仍如此認(rèn)為。我認(rèn)為建筑師的“產(chǎn)品”應(yīng)該是建筑物或其結(jié)構(gòu)單元，圖紙只是一個(gè)手段而非目的。業(yè)主不是坐在會(huì)議室決議用什么圖紙，他們得立足于組織的長(zhǎng)期目標(biāo)去敲定營造一棟建筑或結(jié)構(gòu)單元?，F(xiàn)在，我們有了云計(jì)算，我們需要將視野從“基于云計(jì)算的BIM應(yīng)用”拓展到“基于云計(jì)算的虛擬設(shè)計(jì)與建造”方面。虛擬設(shè)計(jì)與建造（VDC）是一個(gè)術(shù)語，是承包商在現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)實(shí)際結(jié)構(gòu)之前利用計(jì)算機(jī)所進(jìn)行的“虛擬建設(shè)”。它不同于建筑師所使用的建筑信息模型（BIM），它主要集中為結(jié)合產(chǎn)品來設(shè)計(jì)和創(chuàng)建相應(yīng)的圖紙。BIM一般沒有涵蓋手段、方法、進(jìn)度、成本、安全、物流、庫存和生產(chǎn)等方面，但虛擬設(shè)計(jì)與建造則面面俱到。在子進(jìn)程優(yōu)化方面，虛擬設(shè)計(jì)與建造也與BIM一樣受用。虛擬設(shè)計(jì)與建造是對(duì)過程結(jié)構(gòu)、技術(shù)和支持其運(yùn)行的人進(jìn)行全生命周期的優(yōu)化。倘若基于云計(jì)算的BIM是建筑行業(yè)的風(fēng)暴，試想基于云計(jì)算的BIM-VDC將會(huì)為整個(gè)行業(yè)帶來什么?；谠朴?jì)算的VDC為企業(yè)帶來的好處有：

精益建造——消除建造過程中的浪費(fèi)

敏捷與能動(dòng)性——任何處境中都有快速適應(yīng)市場(chǎng)的能力

協(xié)作性——無論身處何處都可組建最好的團(tuán)隊(duì)

縮減成本——降低建筑物和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)建設(shè)的成本

公平的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境——讓中小型企業(yè)能與大公司抗衡以下讓我們一同看看這些有關(guān)利益點(diǎn)的更多細(xì)節(jié)。

精益建造首先，讓我們從精益建造的起源“精益生產(chǎn)”來定義其概念。以下是維基百科對(duì)這兩種概念的定義：精益生產(chǎn)，精益企業(yè)，或稱精益制造，有時(shí)也簡(jiǎn)稱為“精益”，是一種在為了終端消費(fèi)者創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值的同時(shí)，考慮滿足實(shí)現(xiàn)任何目標(biāo)時(shí)的資源浪費(fèi)的一種生產(chǎn)理念，目的是消除生產(chǎn)中的資源浪費(fèi)。在消費(fèi)者消費(fèi)產(chǎn)品或服務(wù)的過程中，“價(jià)值”應(yīng)該定義為消費(fèi)者愿意為其買單的行為或流程。簡(jiǎn)單來說，精益生產(chǎn)的核心是用最少的工作創(chuàng)造價(jià)值。精益生產(chǎn)主要來源于豐田生產(chǎn)系統(tǒng)（TPS）的生產(chǎn)哲學(xué)，因此也稱為豐田主義（Toyotism）,一直到1990年間才稱為精益生產(chǎn)。豐田生產(chǎn)系統(tǒng)以降低豐田的七項(xiàng)浪費(fèi)、降低浪費(fèi)、提升整體客戶價(jià)值而聞名。但達(dá)到這個(gè)目標(biāo)的方法有很多。豐田多年以來的持續(xù)增長(zhǎng)，從一個(gè)默默無聞的小公司成為世界最大的汽車制造商。讓人們注意到如何獲得生產(chǎn)的成功。精益建造是原創(chuàng)性研究與實(shí)踐發(fā)展的結(jié)合，在設(shè)計(jì)與建造采用精益制造的原則和做法，推進(jìn)終端到終端的設(shè)計(jì)和建造過程。和制造業(yè)不同，建筑業(yè)是一個(gè)基于生產(chǎn)過程的項(xiàng)目。精益建造關(guān)心精準(zhǔn)和并發(fā)協(xié)調(diào)控制，以及建筑與自然環(huán)境的持續(xù)升級(jí)：可設(shè)計(jì)、可建造性、流動(dòng)性、持續(xù)性、可修繕和可回收性(Abdelhamid2007,Abdelhamid

等.2008)。此方法試圖在滿足客戶需求的前提下，通過成本最小化和利益最大化來管理和提高建造的過程(Koskela

等.2002)。1993年在IGLC（InternationalGroupofLeanConstruction）大會(huì)上首次提出“精益建造”（LeanConstruction）概念(Gleeson

等.2007)?！熬娼ㄔ臁敝械慕ㄔ礻P(guān)系到整個(gè)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的過程，而不是僅僅針對(duì)建造過程中的某個(gè)環(huán)節(jié)。因而，精益建造關(guān)系著業(yè)主、建筑師、設(shè)計(jì)者、工程師、施工者和供應(yīng)商。因此，在一個(gè)高度分散、流程眾多，諸如有多個(gè)IT基礎(chǔ)設(shè)施的空間里，你該如何是好呢？實(shí)施精益建造戰(zhàn)略的一種方式就是擁有或控制整個(gè)團(tuán)隊(duì)。我們明白，當(dāng)前許多大企業(yè)將所有資源都投入到了工程設(shè)計(jì)——建造方面。承包商在承租或是收購工程設(shè)計(jì)公司。然后他們可能有一個(gè)團(tuán)隊(duì)，一些IT設(shè)備，以及一套工作流溝通程序，然而這種戰(zhàn)略只能在大企業(yè)才可以執(zhí)行。執(zhí)行這種精益戰(zhàn)略的另一種方式就是IT平臺(tái)集成，這固然很難，但比公司合并要容易很多。有很多IT供應(yīng)商一直很力挺精益建造的應(yīng)用和IT平臺(tái)構(gòu)建，供其虛擬團(tuán)隊(duì)使用。因?yàn)?，從其定義就可以看出建造是基于項(xiàng)目的，基于虛擬設(shè)計(jì)與建造的建設(shè)過程可將來自于不同企業(yè)背景的個(gè)人集中于一個(gè)平臺(tái)中?，F(xiàn)在，已經(jīng)集成了IT基礎(chǔ)平臺(tái)，為避免浪費(fèi)，我們?nèi)孕枰粋€(gè)良好的套件來支撐建造流程的整合。許多AEC（建筑、工程和施工）軟件公司開始著眼于此，諸如像達(dá)索公司，其一直致力于“AEC的應(yīng)用”，相關(guān)技術(shù)已被眾多企業(yè)使用。敏捷制造，或“制造設(shè)計(jì)”是承包商的領(lǐng)導(dǎo)策略之一，其用于消除浪費(fèi)，糾錯(cuò)和排除工程延誤方面。他們?cè)趫?chǎng)外制造的能力越強(qiáng)、質(zhì)量越高，成本就越低。但要做到此的確需要增加更多復(fù)雜性協(xié)同的能力，因?yàn)槟愕脧囊粋€(gè)制造點(diǎn)（或建設(shè)地）到更多的制造點(diǎn)（或制造工廠）。另外，到現(xiàn)今為止，重構(gòu)3DBIM數(shù)據(jù)用于制造仍然很困難。一般說來，工廠要制造的話這類信息必須經(jīng)過重構(gòu)或重新格式化。這就是需要自始至終著眼于制造設(shè)計(jì)的原因。畢竟，業(yè)主想要的不是模型（或是圖紙）——他們想要的是質(zhì)高價(jià)低的建筑產(chǎn)品。如下將向大家展示一個(gè)由上海城市建設(shè)集團(tuán)真實(shí)的建設(shè)實(shí)例（一個(gè)多層辦公大樓）。他們想要完善一個(gè)精益建造流程，且需要通過不同水平的場(chǎng)外制造模擬來預(yù)制這棟建筑物。他們選擇了完成30%，50%，70%和90%四種水平。有人可能會(huì)認(rèn)為完成90%的方式會(huì)是最優(yōu)的解決水平，但事實(shí)上不是。70%的水平才是他們需要的。業(yè)主將同樣的方案用在類似的建筑物上，但70%的這個(gè)場(chǎng)外建造水平卻讓他們完成了最優(yōu)的成本控制、計(jì)劃編制和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。這種模擬對(duì)以同樣的設(shè)計(jì)或建造數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的工程建設(shè)項(xiàng)目，是虛擬設(shè)計(jì)與建造技術(shù)可以完成的范疇，這可以最大限度降低（或是完全排除）重復(fù)工作帶來的浪費(fèi)。敏捷與能動(dòng)性企業(yè)的敏捷性是一種像場(chǎng)調(diào)節(jié)指令一樣迅速改善你的流程和技術(shù)的能力。在高德納咨詢公司看來，這也是需要與云計(jì)算相互結(jié)合的主要原因。在預(yù)先建設(shè)好的云計(jì)算平臺(tái)的支持下，切實(shí)能以比人工快很多的速度展現(xiàn)其技能。但也意味著需要當(dāng)前的企業(yè)意識(shí)到其價(jià)值，且擁有掌握快速操作精益建造設(shè)施的能力。就從房地產(chǎn)來說，你可以去租一個(gè)現(xiàn)有的空間，而不是去自己去設(shè)計(jì)、建造。建立屬于自己的精益建造配套云平臺(tái)，加上后繼的支持，你需要花費(fèi)6-12個(gè)月；但是，建立一個(gè)虛擬設(shè)計(jì)與建造平臺(tái)僅需要2-4周，并且你不需要對(duì)其提供太多的支持。你可以用更多的精力著手于建造上。另外，現(xiàn)代建造項(xiàng)目到處都是。很多時(shí)候，建筑施工技術(shù)資源也很豐富。倘若在任何的辦公室、酒店、現(xiàn)場(chǎng)、會(huì)客廳、咖啡廳等都采用了精益建造設(shè)施、流程和數(shù)據(jù)，那肯定是不可能的。然而，當(dāng)下基于云計(jì)算的虛擬設(shè)計(jì)與建造就可以做到。

協(xié)作有多少建設(shè)項(xiàng)目能將所有的設(shè)計(jì)師、建造商、顧問、項(xiàng)目經(jīng)理、承包商和分包商都集中于同一個(gè)物理空間中？很少，很少。并且，不說要為離家遠(yuǎn)的員工安排個(gè)人住宿的所需支付多少租金，即使做到了這樣，成本也是巨大的。有了集成的核心云后，所有的IT資源都需要經(jīng)過設(shè)計(jì)和建設(shè)，將工程與數(shù)據(jù)中心集成一體。我們不用親自去調(diào)集人員，我們只需要通過信息技術(shù)平臺(tái)將人員進(jìn)行的重組。通過建立這樣的云計(jì)算平臺(tái)，可以很容易將分散于北美的20個(gè)人聚合于一體。當(dāng)你這方面需要的時(shí)候，不需要深入到施工隊(duì)伍里，只要在相關(guān)的站點(diǎn)上進(jìn)行操作。困擾施工企業(yè)的另個(gè)問題就是高度分散性。對(duì)一個(gè)常規(guī)項(xiàng)目來講，需要有5-10個(gè)不同的公司相互協(xié)作來達(dá)成建設(shè)目標(biāo)。當(dāng)團(tuán)隊(duì)開始被分散的時(shí)候，與其相關(guān)的IT設(shè)施也會(huì)被分散。有10個(gè)公司就會(huì)有10種不同的IT基礎(chǔ)設(shè)施，相應(yīng)也會(huì)有10種不同的職員。在云計(jì)算支持下，我們只需要用一個(gè)信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施和項(xiàng)目安全管理設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)管理成員的權(quán)限控制，只有授權(quán)才可看到項(xiàng)目文件。在這樣的條件下，實(shí)際上即便來自于不同的公司，也可以將這些人集中在一起，形成一個(gè)施工團(tuán)隊(duì)。每個(gè)傾情都有專門的基于云計(jì)算的身份認(rèn)證軟件，能將云桌面推送給對(duì)應(yīng)身份的服務(wù)商。

成本壓縮我們知道IT基礎(chǔ)設(shè)施的成本高。另外，還有一個(gè)大麻煩就是需要針對(duì)不同的項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)。如果我有一個(gè)項(xiàng)目，它有五個(gè)股東，設(shè)置了很多個(gè)辦公室，每個(gè)人都有一個(gè)與VDC環(huán)境相連通的私人終端。然而，他們得購買所有相關(guān)的桌面終端，服務(wù)器，存儲(chǔ)單元和軟件。還得將這些設(shè)備運(yùn)送到客戶所在地進(jìn)行安裝。很多時(shí)候，即使項(xiàng)目職員不需要每天8個(gè)小時(shí)都使用這些設(shè)備，但項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)者們?nèi)匀坏孟蛎總€(gè)職員提供配發(fā)全部的VDC產(chǎn)品。當(dāng)你將私有云和VDC解決方案進(jìn)行關(guān)聯(lián)后，你可以將你所有的服務(wù)器，桌面終端和存儲(chǔ)設(shè)備都集中于同一個(gè)地方。這種IT101設(shè)備在一個(gè)辦公室配備成本小于5美元。為了使IT基礎(chǔ)設(shè)施集成在一起，我們得使用遠(yuǎn)程控制的方式?，F(xiàn)今我們已經(jīng)可以使用這種現(xiàn)代化的云計(jì)算技術(shù)。施工點(diǎn)或工作地點(diǎn)更多，你能節(jié)約的成本就越高。軟件許可證管理是另外一件重要的事情。一些VDC工具被賦予特定用戶的同時(shí)，一些還是有特定許可證的模型。需要對(duì)其中一些調(diào)整為適應(yīng)現(xiàn)代化的基于使用用途的模型。當(dāng)你的IT設(shè)備被集中在云端之后，你可以最大限度的使用任何&全部授權(quán)于你的功能。配備這種軟件指日可待。我們稱它為“敏捷”軟件許可——將項(xiàng)目所需的軟件，及其有關(guān)的數(shù)量和持續(xù)時(shí)間都授權(quán)于你。另外，因相關(guān)的硬件成本正在下降，軟件供應(yīng)商開始從多線程CPU，存儲(chǔ)器和高速圖形卡中獲利。這使得更新的速度變得更快。我曾有一臺(tái)8gb的計(jì)算機(jī)，但現(xiàn)在我需要有一臺(tái)更好圖形卡的16gb計(jì)算機(jī)。當(dāng)硬件可能是“便宜”的時(shí)候，許多公司不能致力于硬件的升級(jí)。但同時(shí)，你卻不想讓你的硬件限制了你獲取市場(chǎng)機(jī)會(huì)的能力。當(dāng)你那基于變化的基于云的VDC解決方案開始運(yùn)行的時(shí)候，你很簡(jiǎn)單就可將工作站中的資源調(diào)動(dòng)起來，速度可以從8gb到16gb之多。很多時(shí)候，很簡(jiǎn)單就可以退出登陸，一切并非那么神秘，你也可以重新載入來獲取更多的資源。用戶約十分鐘就可以獲取到新工作站。要得到云計(jì)算的這些優(yōu)越性，需要你花1-2周的時(shí)間去管理和批復(fù)，以便獲得新計(jì)算機(jī)的購置權(quán)，然后去訂購、配置和運(yùn)行。事實(shí)上，施工項(xiàng)目所占用的數(shù)字空間不是變小，而是變得更大，特別在模擬、漫游和文檔演示中，3D模型占用的空間更大。若你想讓你的VDC云隨著項(xiàng)目數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)得到豐富，那么你要么擴(kuò)展你的數(shù)據(jù)庫和文件存儲(chǔ)系統(tǒng)，要么得到更大的桌面空間。最終，大多數(shù)建造企業(yè)會(huì)因?yàn)楣ぷ鳜F(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)而進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。主辦公室也需要配置有同樣平臺(tái)的IT基礎(chǔ)設(shè)施，這就會(huì)變得非常的昂貴和費(fèi)時(shí)。然而，在工作現(xiàn)場(chǎng)建立一個(gè)“迷你云”就會(huì)變得不同，你可以在回到主辦公室的時(shí)候很輕松地獲得私有的VDC云。一旦有什么變化，工作現(xiàn)場(chǎng)就可以即時(shí)得知。他們所需要的是一個(gè)界面等，以及一個(gè)連接VDC基礎(chǔ)設(shè)施的終端。這時(shí)工作站點(diǎn)將變得非常的簡(jiǎn)單和易于控制。一個(gè)寬帶線路，一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，還有比如像便攜式電腦或是Ipad這樣的終端“云獲取設(shè)備”就可以讓你如虎添翼。

公平的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境從傳統(tǒng)意義上來講，構(gòu)建一個(gè)VDC環(huán)境的成本非常高。早期，建筑團(tuán)隊(duì)為了完成VDC項(xiàng)目必須在現(xiàn)場(chǎng)空間中聚合，要考慮到所有的服務(wù)器、存儲(chǔ)器、IT技術(shù)支持與應(yīng)用，以及所有授權(quán)給所有建造團(tuán)隊(duì)的許可證。對(duì)一個(gè)有相當(dāng)規(guī)模的項(xiàng)目來講，這些最少也得花費(fèi)上千萬元。僅有那些實(shí)力雄厚并且有很過硬的IT團(tuán)隊(duì)的大建造商才能完成如此龐大的事情。并且還得慎重考慮其支付能力。并且這筆費(fèi)用是該算入公司的IT費(fèi)用支出中還是得算項(xiàng)目成本中呢？公司的IT部門當(dāng)然不想算為自己的支出，項(xiàng)目也不會(huì)為其買單。有了云計(jì)算，一切都變得不一樣了。像小公司也能租到好地段上的“A級(jí)”辦公空間，同樣也可以從可靠的供應(yīng)商那里租到“A級(jí)”的云空間。你完全不用自己去建設(shè)，并且可以與其它的租戶共享“共同空間”。借助一個(gè)小到中等的承包公司云就可以得到一份項(xiàng)目，并且可以快速建立所需要的精益建造云。這樣一來，其所處的環(huán)境中的機(jī)會(huì)是均等的。因擁有尖端技術(shù)，小一些的公司也能去競(jìng)奪復(fù)雜工程招標(biāo)項(xiàng)目，排除了市場(chǎng)壁壘。

結(jié)論事實(shí)上，這個(gè)一個(gè)嶄新的時(shí)刻。虛擬設(shè)計(jì)與建造（VDC）就像一個(gè)很大的ERP（企業(yè)資源計(jì)劃）系統(tǒng)，但是龐大的ERP則很難實(shí)施，并且運(yùn)行成本很高。一般情況下，做有價(jià)值的事情總得經(jīng)歷一番挫折。在從事AEC的公司里，全生命周期的建設(shè)管理工具軟件已經(jīng)成型，基于云計(jì)算的IT基礎(chǔ)設(shè)施也建成。公司不再局限于建設(shè)“IT建筑物”的那些微小細(xì)節(jié)上。他們更多集中于客戶能帶給他們的東西上——為達(dá)成他們與業(yè)主的交易或?qū)崿F(xiàn)組織目標(biāo)而去建造。這種“基于云的VDC”