基于云计算的虚拟设计与及建造

基于云计算的虚拟设计与建造

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你们中的多数人曾读过我写的“精通RevitArchitecture”以及AECbytes里的章节，还有“BIM与云计算”和“BIM与云计算，第二部分：私有云计算经济学”，我一直对此具有很浓厚的兴趣。记得在几年前我与一位建筑师的对话，我问他：“你们的产品是什么？”他告诉了我“他们的产品是一套套图纸”。当时不觉其是个全新的行业，直到2013年，我仍如此认为。我认为建筑师的“产品”应该是建筑物或其结构单元，图纸只是一个手段而非目的。业主不是坐在会议室决议用什么图纸，他们得立足于组织的长期目标去敲定营造一栋建筑或结构单元。现在，我们有了云计算，我们需要将视野从“基于云计算的BIM应用”拓展到“基于云计算的虚拟设计与建造”方面。虚拟设计与建造（VDC）是一个术语，是承包商在现场建设实际结构之前利用计算机所进行的“虚拟建设”。它不同于建筑师所使用的建筑信息模型（BIM），它主要集中为结合产品来设计和创建相应的图纸。BIM一般没有涵盖手段、方法、进度、成本、安全、物流、库存和生产等方面，但虚拟设计与建造则面面俱到。在子进程优化方面，虚拟设计与建造也与BIM一样受用。虚拟设计与建造是对过程结构、技术和支持其运行的人进行全生命周期的优化。倘若基于云计算的BIM是建筑行业的风暴，试想基于云计算的BIM-VDC将会为整个行业带来什么。基于云计算的VDC为企业带来的好处有：

精益建造——消除建造过程中的浪费

敏捷与能动性——任何处境中都有快速适应市场的能力

协作性——无论身处何处都可组建最好的团队

缩减成本——降低建筑物和基础设计建设的成本

公平的竞争环境——让中小型企业能与大公司抗衡以下让我们一同看看这些有关利益点的更多细节。

精益建造首先，让我们从精益建造的起源“精益生产”来定义其概念。以下是维基百科对这两种概念的定义：精益生产，精益企业，或称精益制造，有时也简称为“精益”，是一种在为了终端消费者创造经济价值的同时，考虑满足实现任何目标时的资源浪费的一种生产理念，目的是消除生产中的资源浪费。在消费者消费产品或服务的过程中，“价值”应该定义为消费者愿意为其买单的行为或流程。简单来说，精益生产的核心是用最少的工作创造价值。精益生产主要来源于丰田生产系统（TPS）的生产哲学，因此也称为丰田主义（Toyotism）,一直到1990年间才称为精益生产。丰田生产系统以降低丰田的七项浪费、降低浪费、提升整体客户价值而闻名。但达到这个目标的方法有很多。丰田多年以来的持续增长，从一个默默无闻的小公司成为世界最大的汽车制造商。让人们注意到如何获得生产的成功。精益建造是原创性研究与实践发展的结合，在设计与建造采用精益制造的原则和做法，推进终端到终端的设计和建造过程。和制造业不同，建筑业是一个基于生产过程的项目。精益建造关心精准和并发协调控制，以及建筑与自然环境的持续升级：可设计、可建造性、流动性、持续性、可修缮和可回收性(Abdelhamid2007,Abdelhamid

等.2008)。此方法试图在满足客户需求的前提下，通过成本最小化和利益最大化来管理和提高建造的过程(Koskela

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

等.2007)。“精益建造”中的建造关系到整个产业生产的过程，而不是仅仅针对建造过程中的某个环节。因而，精益建造关系着业主、建筑师、设计者、工程师、施工者和供应商。因此，在一个高度分散、流程众多，诸如有多个IT基础设施的空间里，你该如何是好呢？实施精益建造战略的一种方式就是拥有或控制整个团队。我们明白，当前许多大企业将所有资源都投入到了工程设计——建造方面。承包商在承租或是收购工程设计公司。然后他们可能有一个团队，一些IT设备，以及一套工作流沟通程序，然而这种战略只能在大企业才可以执行。执行这种精益战略的另一种方式就是IT平台集成，这固然很难，但比公司合并要容易很多。有很多IT供应商一直很力挺精益建造的应用和IT平台构建，供其虚拟团队使用。因为，从其定义就可以看出建造是基于项目的，基于虚拟设计与建造的建设过程可将来自于不同企业背景的个人集中于一个平台中。现在，已经集成了IT基础平台，为避免浪费，我们仍需要一个良好的套件来支撑建造流程的整合。许多AEC（建筑、工程和施工）软件公司开始着眼于此，诸如像达索公司，其一直致力于“AEC的应用”，相关技术已被众多企业使用。敏捷制造，或“制造设计”是承包商的领导策略之一，其用于消除浪费，纠错和排除工程延误方面。他们在场外制造的能力越强、质量越高，成本就越低。但要做到此的确需要增加更多复杂性协同的能力，因为你得从一个制造点（或建设地）到更多的制造点（或制造工厂）。另外，到现今为止，重构3DBIM数据用于制造仍然很困难。一般说来，工厂要制造的话这类信息必须经过重构或重新格式化。这就是需要自始至终着眼于制造设计的原因。毕竟，业主想要的不是模型（或是图纸）——他们想要的是质高价低的建筑产品。如下将向大家展示一个由上海城市建设集团真实的建设实例（一个多层办公大楼）。他们想要完善一个精益建造流程，且需要通过不同水平的场外制造模拟来预制这栋建筑物。他们选择了完成30%，50%，70%和90%四种水平。有人可能会认为完成90%的方式会是最优的解决水平，但事实上不是。70%的水平才是他们需要的。业主将同样的方案用在类似的建筑物上，但70%的这个场外建造水平却让他们完成了最优的成本控制、计划编制和质量标准。这种模拟对以同样的设计或建造数据为基础的工程建设项目，是虚拟设计与建造技术可以完成的范畴，这可以最大限度降低（或是完全排除）重复工作带来的浪费。敏捷与能动性企业的敏捷性是一种像场调节指令一样迅速改善你的流程和技术的能力。在高德纳咨询公司看来，这也是需要与云计算相互结合的主要原因。在预先建设好的云计算平台的支持下，切实能以比人工快很多的速度展现其技能。但也意味着需要当前的企业意识到其价值，且拥有掌握快速操作精益建造设施的能力。就从房地产来说，你可以去租一个现有的空间，而不是去自己去设计、建造。建立属于自己的精益建造配套云平台，加上后继的支持，你需要花费6-12个月；但是，建立一个虚拟设计与建造平台仅需要2-4周，并且你不需要对其提供太多的支持。你可以用更多的精力着手于建造上。另外，现代建造项目到处都是。很多时候，建筑施工技术资源也很丰富。倘若在任何的办公室、酒店、现场、会客厅、咖啡厅等都采用了精益建造设施、流程和数据，那肯定是不可能的。然而，当下基于云计算的虚拟设计与建造就可以做到。

协作有多少建设项目能将所有的设计师、建造商、顾问、项目经理、承包商和分包商都集中于同一个物理空间中？很少，很少。并且，不说要为离家远的员工安排个人住宿的所需支付多少租金，即使做到了这样，成本也是巨大的。有了集成的核心云后，所有的IT资源都需要经过设计和建设，将工程与数据中心集成一体。我们不用亲自去调集人员，我们只需要通过信息技术平台将人员进行的重组。通过建立这样的云计算平台，可以很容易将分散于北美的20个人聚合于一体。当你这方面需要的时候，不需要深入到施工队伍里，只要在相关的站点上进行操作。困扰施工企业的另个问题就是高度分散性。对一个常规项目来讲，需要有5-10个不同的公司相互协作来达成建设目标。当团队开始被分散的时候，与其相关的IT设施也会被分散。有10个公司就会有10种不同的IT基础设施，相应也会有10种不同的职员。在云计算支持下，我们只需要用一个信息技术基础设施和项目安全管理设备就可以实现管理成员的权限控制，只有授权才可看到项目文件。在这样的条件下，实际上即便来自于不同的公司，也可以将这些人集中在一起，形成一个施工团队。每个倾情都有专门的基于云计算的身份认证软件，能将云桌面推送给对应身份的服务商。

成本压缩我们知道IT基础设施的成本高。另外，还有一个大麻烦就是需要针对不同的项目进行设计和建设。如果我有一个项目，它有五个股东，设置了很多个办公室，每个人都有一个与VDC环境相连通的私人终端。然而，他们得购买所有相关的桌面终端，服务器，存储单元和软件。还得将这些设备运送到客户所在地进行安装。很多时候，即使项目职员不需要每天8个小时都使用这些设备，但项目领导者们仍然得向每个职员提供配发全部的VDC产品。当你将私有云和VDC解决方案进行关联后，你可以将你所有的服务器，桌面终端和存储设备都集中于同一个地方。这种IT101设备在一个办公室配备成本小于5美元。为了使IT基础设施集成在一起，我们得使用远程控制的方式。现今我们已经可以使用这种现代化的云计算技术。施工点或工作地点更多，你能节约的成本就越高。软件许可证管理是另外一件重要的事情。一些VDC工具被赋予特定用户的同时，一些还是有特定许可证的模型。需要对其中一些调整为适应现代化的基于使用用途的模型。当你的IT设备被集中在云端之后，你可以最大限度的使用任何&全部授权于你的功能。配备这种软件指日可待。我们称它为“敏捷”软件许可——将项目所需的软件，及其有关的数量和持续时间都授权于你。另外，因相关的硬件成本正在下降，软件供应商开始从多线程CPU，存储器和高速图形卡中获利。这使得更新的速度变得更快。我曾有一台8gb的计算机，但现在我需要有一台更好图形卡的16gb计算机。当硬件可能是“便宜”的时候，许多公司不能致力于硬件的升级。但同时，你却不想让你的硬件限制了你获取市场机会的能力。当你那基于变化的基于云的VDC解决方案开始运行的时候，你很简单就可将工作站中的资源调动起来，速度可以从8gb到16gb之多。很多时候，很简单就可以退出登陆，一切并非那么神秘，你也可以重新载入来获取更多的资源。用户约十分钟就可以获取到新工作站。要得到云计算的这些优越性，需要你花1-2周的时间去管理和批复，以便获得新计算机的购置权，然后去订购、配置和运行。事实上，施工项目所占用的数字空间不是变小，而是变得更大，特别在模拟、漫游和文档演示中，3D模型占用的空间更大。若你想让你的VDC云随着项目数据的增长得到丰富，那么你要么扩展你的数据库和文件存储系统，要么得到更大的桌面空间。最终，大多数建造企业会因为工作现场的技术而进行竞争。主办公室也需要配置有同样平台的IT基础设施，这就会变得非常的昂贵和费时。然而，在工作现场建立一个“迷你云”就会变得不同，你可以在回到主办公室的时候很轻松地获得私有的VDC云。一旦有什么变化，工作现场就可以即时得知。他们所需要的是一个界面等，以及一个连接VDC基础设施的终端。这时工作站点将变得非常的简单和易于控制。一个宽带线路，一个数据转换器，还有比如像便携式电脑或是Ipad这样的终端“云获取设备”就可以让你如虎添翼。

公平的竞争环境从传统意义上来讲，构建一个VDC环境的成本非常高。早期，建筑团队为了完成VDC项目必须在现场空间中聚合，要考虑到所有的服务器、存储器、IT技术支持与应用，以及所有授权给所有建造团队的许可证。对一个有相当规模的项目来讲，这些最少也得花费上千万元。仅有那些实力雄厚并且有很过硬的IT团队的大建造商才能完成如此庞大的事情。并且还得慎重考虑其支付能力。并且这笔费用是该算入公司的IT费用支出中还是得算项目成本中呢？公司的IT部门当然不想算为自己的支出，项目也不会为其买单。有了云计算，一切都变得不一样了。像小公司也能租到好地段上的“A级”办公空间，同样也可以从可靠的供应商那里租到“A级”的云空间。你完全不用自己去建设，并且可以与其它的租户共享“共同空间”。借助一个小到中等的承包公司云就可以得到一份项目，并且可以快速建立所需要的精益建造云。这样一来，其所处的环境中的机会是均等的。因拥有尖端技术，小一些的公司也能去竞夺复杂工程招标项目，排除了市场壁垒。

结论事实上，这个一个崭新的时刻。虚拟设计与建造（VDC）就像一个很大的ERP（企业资源计划）系统，但是庞大的ERP则很难实施，并且运行成本很高。一般情况下，做有价值的事情总得经历一番挫折。在从事AEC的公司里，全生命周期的建设管理工具软件已经成型，基于云计算的IT基础设施也建成。公司不再局限于建设“IT建筑物”的那些微小细节上。他们更多集中于客户能带给他们的东西上——为达成他们与业主的交易或实现组织目标而去建造。这种“基于云的VDC”