3Dexperience Delmia 土木工程数字化建造解决方案

寂静回声

说到数字化建造要首先介绍一下其所借鉴的源于达索系统3DEXPERIENCE DELMIA 在制造业的成功应用-数字化制造技术。数字化制造是在数字化技术和制造技术融合的背景下，并在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下，根据用户的需求，迅速收集资源信息，对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组，实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造，进而快速生产出达到用户要求性能的产品整个制造全过程。达索系统旨在将多年来在制造业累积的成功经验和方法应用到土木工程行业，并为其带来价值。
在土木工程行业，长期以来施工过程都比较粗犷，绝大多数工程边施工边验证施工可行性，不可避免的在施工过程中遇到这样那样的问题，一旦问题发生给工程造成的后果轻则工期拖延，人力资源，设备资源浪费，成本超出预算，甚至时有安全事故发生。据权威机构博思艾伦咨询公司统计结果，我们认识到超过35％的项目会存在工期和成本双双超出预计10％这样严酷的事实。另外一些项目，例如港珠澳大桥施工，在关键施工任务之前会进行多轮次，多种方式的方案验证“光这第三座钢塔，我们前后历时10个月，先后进行了8次大型专家会评审，3次模拟演练，4次实地演练，终于在今天，经过60多个作业步骤，7个小时的时间，才圆满完成这最后一座海豚钢塔的吊装，创造了历史。”（中国公路网http://www.chinahighway.com/news/2016/1025205.php）这种方式的确能确保在实际施工展开前对施工方案做充分分析验证，但是利用实体模型甚至实际构件实现的方案验证在成本上和时间上需要投入巨大。
3DEXPERIENCEDELMIA 数字化建造方案利用先进信息化技术，为施工工程技术人员在虚拟的世界中提供了一个尽情发挥想象，零成本试错的机会。在利用BIM模型构建的虚拟世界中，施工中所用到的人，机器都和实际场景一致，工程技术人员能够在这个环境中对施工的不确定性进行分析验证，在实际施工开展前排除施工风险，验证施工流程，评估施工设备，辅助设施，施工工具是否能够保障工程顺利进行。
达索系统3DEXPERIENCE DELMIA 数字化建造方案由以下计划和仿真验证两个主要应用构成
1 数字化施工计划
制定施工计划首先要做的是量化每一个施工工作包的工作量。这就有赖于BIM信息的支持，根据设计单位提供的BIM模型，根据施工颗粒度将其拆分，重构成施工模型。接下来定义施工计划，施工计划的详细程度应该会比施工模型更为详细，并且任务之间定义清楚执行的串并行关系和前后约束关系。再将施工模型关联到与其相关的计划任务上去。最后再将施工资源按照施工任务的工期要求分配到各个施工任务，资源的类型选择和数量根据施工模型计算出的工程量分析得出。以上工作看似繁琐，但实际上在达索系统 3DEXPERIENCE DELMIA上可以实现自动化，当然前提是需要定义清楚业务逻辑和计算规则。在定义清楚施工计划-施工模型-施工资源的数据关联后，可以对其进行各种分析。例如，分析资源是否存在资源瓶颈？在某些时间段是否过分配了？施工计划衔接是否紧密？有没有优化的空间？

2 虚拟施工仿真
施工仿真有以下几个主要目的，其一分析验证当前工艺工法的可行性，是否存在施工技术人员没有察觉到的风险，或者技术人员本身就对其存疑，而苦于在施工实际开展前没有办法验证；另一个就是尝试找到更好的方法，对于一个施工目标，客观上存在多种方法，方法与方法之间如何评价优劣？有些方法大胆创新，但是没人敢用，有些方法看似高效，但其优势无法量化。还有就是针对施工人员及设施的分析，在特定环境下，人员能否完成安排给他的工作，是否会由于劳动强度过大造成效率降低甚至劳动损伤，工装设备，工具是否使用舒适，这些因素都会影响到施工的顺利开展。下面就这三方面逐一详细说明基于达索系统3DEXPERIENCE DELMIA 如何实现。

a. 可行性分析验证

可行性分析主要利用的是数字样机技术，用户首先根据预先指定的施工方案在 3DEXPERIENCE DELMIA中设定构件的运动轨迹，机械设备的运行位置及参数，在验证施工流程正确性的同时，检测设备运行参数是否符合其本身的限制，构件与其他几何体是否会在安装过程中产生碰撞，甚至一些关键部件之间的间距也能随着动态仿真实时监测

b. 多方案比选

施工方案比选从两个角度来衡量，即成本和工期。通过DELMIA施工仿真，针对每一种施工方案系统都能够在确定其可行性的基础上，统计分析该方案的工期，所需设备数量等关键信息，综合评定找到最符合项目施工成本进度要求的平衡点，选取最合理方案。

c. 人机工程分析

操作人员要完成某项工作或生产任务，就需要一定的机器或装置，但是有些机器或装置适合人的生理机能和心理特征，人们工作起来就感到舒适和省力，效率高而且安全。在设计机器或装置时，要尽可能考虑人体的机能，力求在人操纵机器时所接触的部位尽量符合人体的各种因素。须使人体骨架结构能够适应它，肌肉组织能够操纵它，精神系统能够控制它。同时，还须在使用这些机器或装置时，保证人体安全。

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人机工程学的显著特点是，在认真研究人、机、环境三个要素本身特性的基础上，不单纯着眼于个别要素的优良与否，而是将使用“物”的人和所设计的“物”以及人与“物”所共处的环境作为一个系统来研究。在人机工程学中将这个系统称为“人—机—环境”系统。这个系统中，人、机、环境三个要素之间相互作用、相互依存的关系决定着系统总体的性能。

DELMIA人机工程功能能够通过快速地、精确地对人和人所应用的“物”以及人与“物”所共处的环境作为一个系统来仿真计算分析。来分析验证人员操作的可行性，降低施工风险，提升效率。

对于数字化施工的认识，有不少人存在这样的误区“施工仿真不就是动画么？为什么投入这么大去做，而且渲染效果还不如动画片。”正所谓术业有专攻，3DEXPERIENCE DELMIA并不是一款用户市场宣传或者取悦观众的动画制作软件，而是一款面向工程应用的分析验证工具，其分析过程利用多种参数，分析评估多种工况条件，对运动轨迹，碰撞，干涉，间距进行可量化的分析，这是任何一款动画软件所不具备的。在虚拟环境中对施工过程分析从而避免错误发生在施工现场是它给企业带来的真正价值，输出的施工过程动画只是及其次要的伴生产出。动画效果再好只是银样蜡枪头，对实际工程项目没有实质帮助。

参照制造业PLM领域的发展历程，数字化制造的提出和广泛应用是在三维CAD产品开发出来后2,30年，得到深入应用后，才开始被众多用户认识到其价值并大规模应用。数字化建造方向的应用随着BIM应用的深入，同样是必然的发展趋势，一批数字化建造的先驱企业已经在各自领域取得了领先同行业竞争对手的技术优势，接下来3Dexperience Delmia 土木工程数字化建造解决方案必将会给更多的土木工程项目施工带来价值。

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