Vr технологии в строительстве реферат
Обновлено: 05.07.2024
Сегодня при проектировании и строительстве зданий инженерам и архитекторам как никогда важно работать в единой информационной среде. Технологии, обеспечивающие слаженное функционирование всех составляющих на каждом этапе строительства, уже существуют. Партнер и главный конструктор бюро "Крупный план" Андрей Михайлов о том, как это работает и почему многие здания просто невозможно спроектировать и построить без применения информационных технологий.
Информационная модель — это не только графическое трехмерное изображение здания, как можно подумать. Фактически, это масштабная база данных, где в числовой, графической, текстовой форме отражены различные свойства элементов здания. В BIM-модели вы видите все: изображение здания изнутри и снаружи, из каких материалов оно должно быть построено, кто эти материалы произвел и сколько они стоят. На первом этапе формируется объект в целом, затем создается трехмерная модель всех элементов здания – объемно-планировочных решений, фасадов, инженерных систем и т.д.
Технологии BIM значительно ускоряют процесс проектирования и строительства. Часто повторяющиеся инженерные решения (например, при строительстве жилых домов) BIM-технологии делают автоматическими. Еще одна сфера, где информационное моделирование может быть полезным - реконструирование зданий. Принципиальным отличием от традиционных методов работы в данном случае является то, что первичной становится информационная модель, а не архитектурный замысел. Чтобы получить достоверные данные о состоянии всех элементов конструкции и фасадов здания, производят лазерное сканирование, затем полученную трёхмерную модель здания используют при разработке проекта реконструкции. На этом использование информационной модели в ходе работы не заканчивается. Информация, занесенная в модель, постоянно обновляется. Если при разработке концепции здания модель достаточно обобщенная, то проектная стадия уже требует описания каждого элемента, его физических свойств. Позже, при подготовке тендеров, в BIM заносят параметры, которые помогают оценить стоимость материалов: производитель, артикул, код по классификатору.
Информационное моделирование дает застройщикам многое: позволяет решать проблемы пересечения коммуникаций, автоматически генерировать план инженерных систем, с высокой точностью подсчитывать объемы строительно-монтажных работ, автоматически проверять все решения на соответствие нормативам. Наиболее эффективным является вариант, когда все участники процесса – заказчики, проектировщики, строители – имеют доступ к базе данных.
BIM используют не только при строительстве здания, но и при его эксплуатации. Так, в информационную модель заносится график обслуживания инженерных сетей, информация о состоянии здания и необходимости капитального ремонта, замене счетчиков или труб – все эти данные доступны управляющей компании.
В статье рассматривается проблема использования виртуальной реальности в строительстве. Уделяется внимание проектам, которые можно выполнить с помощью технологий виртуальной реальности (VR). Выполнен анализ литературы по теме исследования. Представлены положительные и отрицательные стороны использования VR и результаты опроса среди студентов, выявляющие актуальность VR-разработок в строительстве. Рассматривается обновление функций при использовании технологий виртуальной реальности не только для клиента, но и для проектировщика
Современный рынок виртуальной реальности (VR) относительно молод, еще несколько лет назад о ней говорили в будущем времени, поскольку ее возможности не использовались в полной мере. Однако уже сейчас мы достаточно хорошо ощущаем высокие темпы продвижения и развития VR по всему миру.
По прогнозам экспертов с 2020 года объем производства и внедрения данных технологий возрастет в 5,7 раза по сравнению с 2017 годом. Эти технологии сегодня позиционируются как новации в различных сферах деятельности [1].
Целью исследования является рассмотрение возможностей использования элементов виртуальной реальности в строительстве. Достижение указанной цели предполагает решение следующих задач:
- анализ опыта использования VR в различных сферах деятельности;
- выявление возможностей и методов использования VR в строительной сфере;
- на основе изученного опыта посмотреть, насколько в строительстве используются элементы VR и насколько они актуальны и важны.
Строительный университет предполагает наличие различных строительных специальностей. Мы живем в динамичном XXI веке, в эпоху цифровых технологий. А это значит, что будущих специалистов этих направлений необходимо нацеливать на передовые технологии, к которым относится VR.
Чтобы рассмотреть возможности использования элементов VR в строительстве, обратимся к российским и зарубежным статьям.
Иностранная компания eSUB construction software провела свое исследование, по завершению которого пришла к выводу, что в США строительные компании McCarthy, DPR Construction и Gilbane давно экспериментируют с VR, и заметили преимущества, которые технология может предоставить отрасли. Поэтому уже несколько лет они охотно пользуются технологиями VR. Виртуальная реальность позволяет заинтересованным сторонам и конечным пользователям лучше представить, как будет выглядеть проект, когда он будет завершен. Необходимость внесения изменений после начала строительства может быть дорогостоящей и может увеличить график строительства на недели или месяцы. С VR изменения и неполадки могут быть легко обнаружены и исправлены перед началом строительства.
Майкл Делэйси считает, что в процессе проектирования с помощью прогнозирующих систем модели VR могут помочь пользователям понять и визуализировать, как изменения повлияют на среду проекта. Видение будущего до того, как оно даже произойдет, может предотвратить задержки в расписании, определить сталкивающиеся элементы и уменьшить перерасход средств, позволяя проектным группам сосредоточиться на сборке, а не на макетах с только краткосрочной полезностью. Подрядчики смогут вносить точные изменения с данными, включая подробные измерения, условия на местах и информацию о прошлых переделках, которая доступна мгновенно в прямом, расширенном виде наложения [2].
Джефф Джекобсон и Джим Дрей отметили, что строительная индустрия очень разнообразна и требует динамически развивающихся передовых технологий, таких как VR, для повышения производительности. Но вместе с ее повышением возрастают требования клиента, возникает необходимость в более сложном дизайне, тесное конкурсное давление [3].
Технологии виртуальной реальности используются во многих сферах деятельности: медицина, бизнес, безопасность, образование, социальные коммуникации, развлечение и строительство.
Одни из самых полезных VR-разработок делаются в медицине. Студентам медицинских вузов больше не нужно оттачивать мастерство на умерших, вместо этого появились виртуальные симуляторы с тактильной обратной связью.
Использование VR-программ в образовании, вопреки общему мнению, сводится не только к инженерным и точным наукам и 3D-моделированию. Есть ряд стартапов и проектов, ориентированных на гуманитарные и исторические науки. Так, проект Woofbert предлагает пользователям заглянуть в музеи мира и познакомиться с высоким искусством в виртуальной реальности.
Один из очевидных путей применения VR-технологий в торговле и строительстве – это организация виртуальных туров по квартирам и домам, а также 3D-проектирование новых зданий и интерьеров. Ввиду доступности инструментов, на развитых рынках риелторы и ритейлеры с радостью восприняли и внедрили новую технологию.
Так какая же отрасль будет больше всего подвержена влиянию VR? Был проведен опрос среди студентов из различных институтов Нижнего Новгорода (см. рис. 1).
Рисунок 1. Какая отрасль, по вашему мнению, будет наиболее подвержена влиянию виртуальной реальности (VR) в ближайшие 5 лет?
По итогам опроса выявилось, что 19% респондентов считают, а это второе место по количеству процентов, что строительная сфера будет наиболее подвержена влиянию виртуальной реальности в ближайшие 5 лет.
Но поскольку нас больше интересует использование VR в строительной сфере деятельности, рассмотрим реальные строительные проекты, в которых уже использовали эту технологию. Можно усилить статистикой научного сообщества!
Для компаний, деятельность которых связана с дизайном зданий и их интерьеров, важным вопросом является демонстрация клиенту своего продукта (например, новое здание или комплекс зданий, еще не построенная и не распланированная квартира, расстановка мебели или планировка освещения и пр.). Важным моментом является реальность размеров представляемого объекта. Такие возможности для демонстраций и презентаций дают системы VR.
Очень часто новые проекты представляются на крупных профессиональных мероприятиях, где присутствуют потенциальные клиенты. Показ виртуального проекта с высокой степенью достоверности, прогулки и облеты объектов, интерактивное изменение всего проекта или его частей – все это позволит передать потенциальным клиентам и инвесторам наиболее полную информацию о будущем объекте. В отличие от бумажного макета, стоящего на столе, виртуальная реальность позволяет менять модель быстро: все изменения отображаются, как только вы внесли их в CAD.
Главным преимуществом виртуальной реальности по сравнению с просмотром модели на экране обычного ПК является возможность увидеть все в реальном масштабе, походить по виртуальной сцене, погрузиться в ее пространство и воспринять все так, как это будет выглядеть в реальности.
Также системы виртуальной реальности получили широкое применение в области стратегического проектирования развития городов (Urban planning) и разработки генерального плана развития. Фактически система VR является динамически изменяемым макетом города, и работа с таким макетом междисциплинарных групп экспертов из различных областей знаний (коммуникации, коммунальное хозяйство, транспорт, демография, экология и т.д.) позволяет создавать качественные и действительно работающие стратегические планы организации жизненного пространства города.
В последние годы в Европе и в России было реализовано несколько проектов по представлению архитектурных объектов в виртуальной реальности. Наиболее значимые показы были проведены на Архитектурном Биеннале в Венеции, а также на выставке АрхМосква в Москве.
Основная цель показов заключалась в представлении в системе виртуальной реальности знаменитых проектов Ивана Леонидова – здание Наркомтяжпрома, город солнца, которые сегодня существуют лишь на эскизах. Для данных демонстраций в Венеции и в Москве использовались проекционный экран большого размера, два проектора, которые обеспечивали получение стереоизображения, аудиосистема и устройства навигации в виртуальном архитектурном пространстве.
Теперь, имея представление, как используется VR в строительстве, можно выявить положительные и отрицательные стороны в использовании VR (см. таблицу 1).
Таблица 1. Достоинства и недостатки виртуальной реальности в сфере строительства
Поскольку сейчас VR используется в большей степени для визуализации и интерактива, хотелось бы, чтобы и для самого инженера было больше пользы при использовании такой технологии.
Другой же режим, в котором можно лишь просматривать проект в 3D-виде, будет предусмотрен исключительно для клиента. Такой подход оставит для заказчика все так же, как используется уже в настоящее время, однако еще и упростит задачу для проектирования инженеру.
Ключевые слова: виртуальная реальность, визуализация, архитекторы будущего, технологии настоящего и будущего.
Use of virtual reality technologies in construction
Abstract: The article deals with the problem of using virtual reality in construction. Attention is paid to projects that can be performed using virtual reality (VR) technologies. The analysis of the literature on the research topic. The positive and negative aspects of the use of VR and the results of a survey among students, revealing the relevance of VR-developments in construction, are presented. The update of functions is considered when using virtual reality technologies not only for the client, but also for the designer.
Keywords: virtual reality, visualization, architecture of the future, technology of the present and the future.
Строительная отрасль относится к одним из наиболее продвинутых областей знаний и компетенций. А это значит, что неизбежно использование современных технологий, таких, как VR (виртуальная реальность). Зарубежные и некоторые российские компании уже несколько лет применяют VR-технологии в своих строительных проектах. Возможности виртуальной реальности применимо к нашей сфере деятельности невероятны. Использование VR – моделей и тренажеров позволяет детально визуализировать готовый проект ещё до старта работ, внести в него все необходимые изменения (что существенно снижает риски, а также финансовые и временные затраты).В сегодняшней статье подробнее обсудим, как и для чего VR входит в строительство.
Популярные возможности VR
VR-технология и строительство – отличный тандем с перспективным будущим. Пару кликов, и вот вы уже в самом сердце проекта. Создается полный эффект физического присутствия. Поговорим о средствах, благодаря которым VR входит в строительство.
VR-очки. Неотъемлемый аксессуар, перекочевавший из игр. Очки уже давно используются в маркетинговых целях. Ещё бы, ведь объект не только демонстрируется. Надев очки, вы попадаете в мир проекта. Со всеми его нюансами. А дополнительные тактильные эффекты усиливают объемность восприятия.
Фотограмметрия в 3 D-формате. Ультрасовременная технология, которая позволяет воссоздать на основе существующих фотоснимков полноценный диджитал-клон объекта.
BIM – технологии
Отдельного внимания заслуживает BIM-технология. BIM – аббревиатура, означающая на русском информационное моделирование здание (Building Information Modeling). В понятие входит целая цепочка действий по управлению всем жизненным циклом: от проектирования до демонтажа. BIM-технологии широко используются на всех этапах: проектирование, непосредственно само строительство, демонтаж, эксплуатация.
Трехмерная информационная модель в данной технологии создается примерно следующим образом. Сначала разрабатываются блоки первичных элементов. Речь идет об уже готовых изделиях, требующихся зданию (окна, приборы отопления, двери, вентиляция, плиты перекрытий и так далее). Затем уже моделируются те элементы, которые будут воссоздаваться на строительной площадке (фундамент, фасад, стены и так далее).
Также достаточно часто возможности BIM используются в создании проекционных систем. Такие презентации проводятся для клиентов или брейнстромингов с коллегами. Демонстрация BIM-модели позволяет заблаговременно распознать недочеты и риски и устранить их еще до начала строительных работ, что существенно снижает затраты. Кроме того, BIM-технологии применимы в CAVE – системах. Речь идет о системах, где все пространство воспроизводится в натуральном масштабе 1:1.
VR-строители
VR –технологии частично могут свести к нулю производственные риски. Например, компания Serious labs не так давно выпустила обучающих тренажер для операторов подъемных кранов. До этого подобные устройства применялись исключительно в авиации, но и строительство не уступает по значимости в критериях компетентности, точности и безопасности.
Мы описали основной понравившийся нам функционал, который, на наш взгляд, может изменить жизнь строительной отрасли в лучшую сторону. Уверены, что за новыми VR-проектами будущее. Кто знает, возможно, пока вы читали эту статью, в мире появилась новая VR-разработка с wow-эффектом для строительной индустрии.
Архитекторы, конструкторы, проектировщики создали информационную модель объекта – BIM-модель, а клиент с помощью специальной гарнитуры или просто мобильного телефона, может пройтись внутри еще не построенного объекта. Это позволяет перемещаться и даже взаимодействовать со зданием, прежде чем начнется его строительство. Эксперты уверены, что такая обратная связь от клиента ускоряет и оптимизирует работу, позволяет принять более обоснованные проектные решения на самых ранних стадиях.
BIM-технологии сегодня позволяют объединить различных разработчиков проекта в один общий процесс, выявить ошибки проектирования, получить наиболее точную стоимость реализации проекта. Если же дополнить этот перечень использованием VR, то по мнению экспертов, это позволит улучшить концепцию девелопмента и снизить затраты на разработку презентационных 3D материалов. VR дает возможность тщательно проанализировать объект, просмотреть детально все интересующие части проекта, как интерьера, так и экстерьера.
На данный момент рынки ограничены исключительно количеством устройств (если говорить о виртуальной реальности) и пользовательскими привычками. Мне кажется, что пройдет еще от 2 до 5 лет и эти технологии будут в нашей жизни буквально на каждом шагу. Ну и самая перспективная, на мой взгляд, технология - смешанная реальность уже на подходе, Microsoft Hololens - отличный тому пример.
Оценить возможности дополненной реальности все желающие могли не так давно на конференции Autodesk University Russia 2016. Там были представлены очки для взаимодействия с трехмерными зданиями на основе технологий совмещенной реальности Microsoft HoloLens. Трехмерное здание можно вращать, увеличивать, проникать внутрь и ходить по комнатам.
Однако в отличие от VR, в технологиях дополненной реальности пока нет решений, которые позволили бы создать её легко и бесплатно для пользователя.
Читайте также: