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01/22
2018

新设计:全数字化样品

新设计即全数字化样品阶段。也就是在实体项目建设开工之前,集成各参与方与生产要素,通过全数字化打样,消除各种工程风险,实现设计方案、施工组织方案和运维方案的优化、以及全生命周期的成本优化,保障大规模定制生产和施工建造的可实施性。

  在全数字化“样品”阶段,是对建筑的建设全生命周期进行数字化虚拟集成交付的过程。旨在实体建设之前,参建各方通过数字建筑平台对项目的设计、采购、生产、施工、运维各个阶段进行数字化的PDCA循环模拟与数字化打样,实现管理前置控制,对建筑方案的设计优化、施工方案优化、运维方案优化,并不断进行迭代、确保方案合理可行,商务经济最优,产品个性需求得到满足,并形成设计模型、施工和商务方案的数字化样品,并用以指导实体建造和运维过程,从而保证浪费最小化、价值最大化的目标达成。1516603379582426.png

图:新设计-全数字化样品阶段

  • 通过数字建筑规模化地实现个性化需求

通过工业化模式,像制造业那样批量生产标准化产品,实现快速建造,降低运营成本,实现企业快速扩张,一直以来都是企业希望的理想场景。然而过度追求机械的、简单复制的建筑产品,也造成了目前市面上标准户型类型有限,空间与功能结构单一,难以满足不同家庭、不同阶段的需求,许多人在买房后就被迫进行二次结构的拆改。如何兼顾产品定制化创新和产品标准化,在保证在降低成本的同时又不影响个性的彰显,一直是开发商的不可兼顾的难点。

数字建筑的出现,颠覆了传统建筑业的商业模式,将开发商盖房子,消费者买房子的传统方式,转变为消费者先通过“数字化样品”,以VR、AR等可视化的交互式体验并定制出极具个性的房屋、家居等产品模型。开发商通过“数字建筑”所表达的定制需求进行开发建设,实现按需建筑,一户一房。在其背后是通过数字建筑实现的产品内在模块化和部件标准化,再通过标准化的不同组合,基于客户个性需求,实现每个户型产品的定制化,从而做到借助大规模实现个性化的定制。

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图:房屋户型定制示意

  • 通过虚拟集成交付的数字化打样,实现方案最优

传统的模式下设计、施工、运维阶段是相对割裂的,各个阶段相互之间缺乏协同,前期设计阶段没有考虑到施工的可实施性、运维阶段产品的可用性。导致施工阶段设计变更时有发生,造成大量返工、工期延期和成本超预算。甚至到了运维阶段,由于前期没有充分考虑运维阶段的使用场景,造成建筑产品的二次拆改,影响和损失巨大。

通过数字建筑可有效链接全参与方,基于统一平台形成全过程虚拟集成交付的数字化打样,实现方案的最优化。以数字化样品做为载体,形成全新的协同设计、虚拟生产、虚拟施工及虚拟运维的闭环工业流程模式,实现纵向专业之间、横向全参与方之间的协同工作,保证工作的质量和效率。同时综合考虑设计、生产、建造和运维的影响因素,对整个建筑全生命周期进行智能化、参数化模拟仿真,通过对建筑的每一个环节实现数字化的PDCA循环,模拟其执行过程,从而实现设计方案最优,实施方案可行,商务方案明确,并保障建筑产品交付后的高可用性。

 

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图:基于虚拟IPD集成交付的数字化打样

1)协同设计

基于虚拟IPD集成交付模式下,会产生新的参与角色:新设计总包。新设计总包,通过搭建的云端数字化样品协同工作平台,将业主、设计团队、总包、分包、监理、设材厂商、生产厂商等各参与方乃至最终建筑使用者连接在一起,以BIM、VR、移动等技术为手段,以集成了消费者个性定制信息、不同专业设计信息、深化设计信息、施工建造信息、运维信息的虚拟化模型做为统一载体,实现单个专业内、多个专业间以及多参与方的异地协同设计与互动,并基于全生命周期的数字化设计、建造和运维模拟运行,以很小的代价和最快速度实现建筑全过程的PDCA的虚拟执行和优化调整,将后期生产、施工、运维产生的风险与问题前置,提升设计效率与质量。

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图:协同设计场景示意

2)虚拟生产

云端数字化样品协同工作平台还将有效链接生产工厂的线上“虚拟工厂”,将经过检查和审核后的深化构件或部品设计模型直接输出给工厂,由工厂虚拟调度中心根据已优化确定的施工计划、工厂生产能力、工艺限制、原辅料供应、以及各生产单元间相互制约关系等进行智能排产和生产仿真,针对发现的问题及时反馈给设计端修改完善后,再进行智能排产和生产仿真,直至找出最优排产计划及工厂生产资源需求,并生成相应的工艺工法指导书,用以指导今后的实际生产,满足今后实际施工的需要。“虚拟工厂”的仿真排产不消耗实际生产所需的原料,这种模拟试错的新模式可以极大避免资源的浪费。

3)虚拟施工

基于全参数化数字化样品,建筑产品可以施工过程中实现“多次建造”。数字化样品可以从积累的海量历史工程库中实现构件级别的自动匹配,在模型已有的几何信息、空间关系、设计指标、材料设备、工程量等信息基础上,附加成本、进度、质量、安全、工艺工法等建造相关信息。并根据建造条件以建造目标为基准,采用人工确认和智能比选的方式,基于智能算法和大数据,在每一次虚拟建造过程中优化改进建造方案,最终在正式施工之前形成场地布置方案、施工组织方案、专项技术方案、安全生产方案等,以“虚拟试错”方式避免实体建造中的各种问题。通过虚拟施工方案的编制,一方面使得方案的可行性、科学性、经济性得到极大优化提高,另一方面使得生产组织最优化,人、材、机和资金等资源合理配置,并生成多级任务包,作为后续施工的关键数据。这种“谋定而后动”的建造方式,最大限度的降低了施工中的不确定性和最优化的建造方式,为工业化建造奠定了基础。


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图:虚拟施工场景示意

4)虚拟运维

通过全数字化样品,借助通风、采光、气流组织以及视觉对人心理感受的控制因素,通过模拟建筑设备运行、光照、温度、湿度、风环境、人流疏散、车库使用等情况,可对让建筑方案进行优化修改与再模拟,直至实现建筑性能最优化。在绿色节能方面,可保证建成之后的实体建筑以低能耗,低成本运行。在居住环境方面,可满足人的生理及心理舒适性需求,实现低能耗下的安全、舒适、健康、美观的宜居生活。在生态融合方面,充分使建筑造型与场地周边自然环境相适应并融合,减少对周边生态的破坏。总之,虚拟运维为将来交付绿色、环保、健康的符合可持续发展要求的建筑产品成为可能。

 

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图:虚拟运维场景示意

  • 交付设计模型、施工和商务方案的数字化样品

数字化样品在全过程虚拟集成交付的数字化打样基础上,不仅可以输出最优设计方案的设计模型,还可以形成实施可行的施工方案和明确的商务方案。

在输出的设计模型中,除了基本的建筑几何信息外,还附加了工序级的深化设计信息、构件级(零件级)的生产加工信息、作业单元的装配安装信息,以及工艺工法、定额、工料、工效等附属信息。

施工方案中,可生成细化到构件和作业指导书的图纸,末位计划到小时的进度排程、任务细化到工序、验收标准到工法级,以及施工准备与指导文档等。

商务方案中包含基于投资控制的策划、工序级合约清单规划、工程量清单、意向的履约合作伙伴等各类资源等。

上述各种明确的统筹方案,将有效的指导项目开展采购、生产、施工等活动,为工期、质量安全、成本管控提供了科学依据,极大保障了工业化建造过程的可实施性。

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图:交付的数字化样品