基于云計算的虛擬設(shè)計與及建造

基于云計算的虛擬設(shè)計與建造

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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與云計算”和“BIM與云計算，第二部分：私有云計算經(jīng)濟學”，我一直對此具有很濃厚的興趣。記得在幾年前我與一位建筑師的對話，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”。當時不覺其是個全新的行業(yè)，直到2013年，我仍如此認為。我認為建筑師的“產(chǎn)品”應該是建筑物或其結(jié)構(gòu)單元，圖紙只是一個手段而非目的。業(yè)主不是坐在會議室決議用什么圖紙，他們得立足于組織的長期目標去敲定營造一棟建筑或結(jié)構(gòu)單元?，F(xiàn)在，我們有了云計算，我們需要將視野從“基于云計算的BIM應用”拓展到“基于云計算的虛擬設(shè)計與建造”方面。虛擬設(shè)計與建造（VDC）是一個術(shù)語，是承包商在現(xiàn)場建設(shè)實際結(jié)構(gòu)之前利用計算機所進行的“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)計和創(chuàng)建相應的圖紙。BIM一般沒有涵蓋手段、方法、進度、成本、安全、物流、庫存和生產(chǎn)等方面，但虛擬設(shè)計與建造則面面俱到。在子進程優(yōu)化方面，虛擬設(shè)計與建造也與BIM一樣受用。虛擬設(shè)計與建造是對過程結(jié)構(gòu)、技術(shù)和支持其運行的人進行全生命周期的優(yōu)化。倘若基于云計算的BIM是建筑行業(yè)的風暴，試想基于云計算的BIM-VDC將會為整個行業(yè)帶來什么?；谠朴嬎愕腣DC為企業(yè)帶來的好處有：

精益建造——消除建造過程中的浪費

敏捷與能動性——任何處境中都有快速適應市場的能力

協(xié)作性——無論身處何處都可組建最好的團隊

縮減成本——降低建筑物和基礎(chǔ)設(shè)計建設(shè)的成本

公平的競爭環(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)利益點的更多細節(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，有時也簡稱為“精益”，是一種在為了終端消費者創(chuàng)造經(jīng)濟價值的同時，考慮滿足實現(xiàn)任何目標時的資源浪費的一種生產(chǎn)理念，目的是消除生產(chǎn)中的資源浪費。在消費者消費產(chǎn)品或服務的過程中，“價值”應該定義為消費者愿意為其買單的行為或流程。簡單來說，精益生產(chǎn)的核心是用最少的工作創(chuàng)造價值。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，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)以降低豐田的七項浪費、降低浪費、提升整體客戶價值而聞名。但達到這個目標的方法有很多。豐田多年以來的持續(xù)增長，從一個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)性研究與實踐發(fā)展的結(jié)合，在設(shè)計與建造采用精益制造的原則和做法，推進終端到終端的設(shè)計和建造過程。和制造業(yè)不同，建筑業(yè)是一個基于生產(chǎn)過程的項目。精益建造關(guān)心精準和并發(fā)協(xié)調(diào)控制，以及建筑與自然環(huán)境的持續(xù)升級：可設(shè)計、可建造性、流動性、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）大會上首次提出“精益建造”（LeanConstruction）概念(Gleeson

等.2007)。“精益建造”中的建造關(guān)系到整個產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的過程，而不是僅僅針對建造過程中的某個環(huán)節(jié)。因而，精益建造關(guān)系著業(yè)主、建筑師、設(shè)計者、工程師、施工者和供應商。因此，在一個高度分散、流程眾多，諸如有多個IT基礎(chǔ)設(shè)施的空間里，你該如何是好呢？實施精益建造戰(zhàn)略的一種方式就是擁有或控制整個團隊。我們明白，當前許多大企業(yè)將所有資源都投入到了工程設(shè)計——建造方面。承包商在承租或是收購工程設(shè)計公司。然后他們可能有一個團隊，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平臺集成，這固然很難，但比公司合并要容易很多。有很多IT供應商一直很力挺精益建造的應用和IT平臺構(gòu)建，供其虛擬團隊使用。因為，從其定義就可以看出建造是基于項目的，基于虛擬設(shè)計與建造的建設(shè)過程可將來自于不同企業(yè)背景的個人集中于一個平臺中。現(xiàn)在，已經(jīng)集成了IT基礎(chǔ)平臺，為避免浪費，我們?nèi)孕枰粋€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，諸如像達索公司，其一直致力于“AEC的應用”，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”是承包商的領(lǐng)導策略之一，其用于消除浪費，糾錯和排除工程延誤方面。他們在場外制造的能力越強、質(zhì)量越高，成本就越低。但要做到此的確需要增加更多復雜性協(xié)同的能力，因為你得從一個制造點（或建設(shè)地）到更多的制造點（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)高價低的建筑產(chǎn)品。如下將向大家展示一個由上海城市建設(shè)集團真實的建設(shè)實例（一個多層辦公大樓）。他們想要完善一個精益建造流程，且需要通過不同水平的場外制造模擬來預制這棟建筑物。他們選擇了完成30%，50%，70%和90%四種水平。有人可能會認為完成90%的方式會是最優(yōu)的解決水平，但事實上不是。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%的這個場外建造水平卻讓他們完成了最優(yōu)的成本控制、計劃編制和質(zhì)量標準。這種模擬對以同樣的設(shè)計或建造數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的工程建設(shè)項目，是虛擬設(shè)計與建造技術(shù)可以完成的范疇，這可以最大限度降低（或是完全排除）重復工作帶來的浪費。敏捷與能動性企業(yè)的敏捷性是一種像場調(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，這也是需要與云計算相互結(jié)合的主要原因。在預先建設(shè)好的云計算平臺的支持下，切實能以比人工快很多的速度展現(xiàn)其技能。但也意味著需要當前的企業(yè)意識到其價值，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，你可以去租一個現(xiàn)有的空間，而不是去自己去設(shè)計、建造。建立屬于自己的精益建造配套云平臺，加上后繼的支持，你需要花費6-12個月；但是，建立一個虛擬設(shè)計與建造平臺僅需要2-4周，并且你不需要對其提供太多的支持。你可以用更多的精力著手于建造上。另外，現(xiàn)代建造項目到處都是。很多時候，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、會客廳、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，當下基于云計算的虛擬設(shè)計與建造就可以做到。

協(xié)作有多少建設(shè)項目能將所有的設(shè)計師、建造商、顧問、項目經(jīng)理、承包商和分包商都集中于同一個物理空間中？很少，很少。并且，不說要為離家遠的員工安排個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)平臺將人員進行的重組。通過建立這樣的云計算平臺，可以很容易將分散于北美的20個人聚合于一體。當你這方面需要的時候，不需要深入到施工隊伍里，只要在相關(guān)的站點上進行操作。困擾施工企業(yè)的另個問題就是高度分散性。對一個常規(guī)項目來講，需要有5-10個不同的公司相互協(xié)作來達成建設(shè)目標。當團隊開始被分散的時候，與其相關(guān)的IT設(shè)施也會被分散。有10個公司就會有10種不同的IT基礎(chǔ)設(shè)施，相應也會有10種不同的職員。在云計算支持下，我們只需要用一個信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施和項目安全管理設(shè)備就可以實現(xiàn)管理成員的權(quán)限控制，只有授權(quán)才可看到項目文件。在這樣的條件下，實際上即便來自于不同的公司，也可以將這些人集中在一起，形成一個施工團隊。每個傾情都有專門的基于云計算的身份認證軟件，能將云桌面推送給對應身份的服務商。

成本壓縮我們知道IT基礎(chǔ)設(shè)施的成本高。另外，還有一個大麻煩就是需要針對不同的項目進行設(shè)計和建設(shè)。如果我有一個項目，它有五個股東，設(shè)置了很多個辦公室，每個人都有一個與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，服務器，存儲單元和軟件。還得將這些設(shè)備運送到客戶所在地進行安裝。很多時候，即使項目職員不需要每天8個小時都使用這些設(shè)備，但項目領(lǐng)導者們?nèi)匀坏孟蛎總€職員提供配發(fā)全部的VDC產(chǎn)品。當你將私有云和VDC解決方案進行關(guān)聯(lián)后，你可以將你所有的服務器，桌面終端和存儲設(shè)備都集中于同一個地方。這種IT101設(shè)備在一個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)代化的云計算技術(shù)。施工點或工作地點更多，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，一些還是有特定許可證的模型。需要對其中一些調(diào)整為適應現(xiàn)代化的基于使用用途的模型。當你的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——將項目所需的軟件，及其有關(guān)的數(shù)量和持續(xù)時間都授權(quán)于你。另外，因相關(guān)的硬件成本正在下降，軟件供應商開始從多線程CPU，存儲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8gb的計算機，但現(xiàn)在我需要有一臺更好圖形卡的16gb計算機。當硬件可能是“便宜”的時候，許多公司不能致力于硬件的升級。但同時，你卻不想讓你的硬件限制了你獲取市場機會的能力。當你那基于變化的基于云的VDC解決方案開始運行的時候，你很簡單就可將工作站中的資源調(diào)動起來，速度可以從8gb到16gb之多。很多時候，很簡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。要得到云計算的這些優(yōu)越性，需要你花1-2周的時間去管理和批復，以便獲得新計算機的購置權(quán)，然后去訂購、配置和運行。事實上，施工項目所占用的數(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云隨著項目數(shù)據(jù)的增長得到豐富，那么你要么擴展你的數(shù)據(jù)庫和文件存儲系統(tǒng)，要么得到更大的桌面空間。最終，大多數(shù)建造企業(yè)會因為工作現(xiàn)場的技術(shù)而進行競爭。主辦公室也需要配置有同樣平臺的IT基礎(chǔ)設(shè)施，這就會變得非常的昂貴和費時。然而，在工作現(xiàn)場建立一個“迷你云”就會變得不同，你可以在回到主辦公室的時候很輕松地獲得私有的VDC云。一旦有什么變化，工作現(xiàn)場就可以即時得知。他們所需要的是一個界面等，以及一個連接VDC基礎(chǔ)設(shè)施的終端。這時工作站點將變得非常的簡單和易于控制。一個寬帶線路，一個數(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。

公平的競爭環(huán)境從傳統(tǒng)意義上來講，構(gòu)建一個VDC環(huán)境的成本非常高。早期，建筑團隊為了完成VDC項目必須在現(xiàn)場空間中聚合，要考慮到所有的服務器、存儲器、IT技術(shù)支持與應用，以及所有授權(quán)給所有建造團隊的許可證。對一個有相當規(guī)模的項目來講，這些最少也得花費上千萬元。僅有那些實力雄厚并且有很過硬的IT團隊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。并且這筆費用是該算入公司的IT費用支出中還是得算項目成本中呢？公司的IT部門當然不想算為自己的支出，項目也不會為其買單。有了云計算，一切都變得不一樣了。像小公司也能租到好地段上的“A級”辦公空間，同樣也可以從可靠的供應商那里租到“A級”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”。借助一個小到中等的承包公司云就可以得到一份項目，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)境中的機會是均等的。因擁有尖端技術(shù)，小一些的公司也能去競奪復雜工程招標項目，排除了市場壁壘。

結(jié)論事實上，這個一個嶄新的時刻。虛擬設(shè)計與建造（VDC）就像一個很大的ERP（企業(yè)資源計劃）系統(tǒng)，但是龐大的ERP則很難實施，并且運行成本很高。一般情況下，做有價值的事情總得經(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”的那些微小細節(jié)上。他們更多集中于客戶能帶給他們的東西上——為達成他們與業(yè)主的交易或?qū)崿F(xiàn)組織目標而去建造。這種“基于云的VDC”