三維數(shù)字模型、動(dòng)畫在施工工程中應(yīng)用案例剖析

何建之

【摘要】 三維數(shù)字模型應(yīng)用系統(tǒng)最直接的應(yīng)用效果是它給人們提供了一個(gè)直觀的、完整的、高度集成的項(xiàng)目設(shè)計(jì)信息平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)上，工程管理人員可以直接獲取原設(shè)計(jì)信息和將設(shè)計(jì)信息再加工獲得的施工管理信息，對(duì)原設(shè)計(jì)信息的再加工是工程管理人員對(duì)設(shè)計(jì)信息的深度需求和利用，是施工技術(shù)管理工作的重要體現(xiàn)。三維數(shù)字模型系統(tǒng)，由于其眾多的優(yōu)點(diǎn)，我們到的不僅僅是它在工程建設(shè)過程中發(fā)現(xiàn)了多少干涉點(diǎn)、解決了多少實(shí)際技術(shù)問題，更大的收獲是讓管理人員們發(fā)現(xiàn)了新技術(shù)應(yīng)用的管理思維，拓展了企業(yè)的管理思路。

【關(guān)鍵詞】 三維數(shù)字模型施工工程 三維動(dòng)畫 吊裝作業(yè) 三維數(shù)字模型

一、引言

目前三維動(dòng)畫一直在以迅猛的速度發(fā)展，其制作功能也在不斷完善。三維動(dòng)畫以其獨(dú)特的制作方式，逼真的質(zhì)感，絢麗的色彩，迷人的光效，奇異的變形，強(qiáng)烈的動(dòng)感令人嘆為觀止[1]。

近十幾年的時(shí)間，從影視片頭開始向電視、電影、軍事、航天、機(jī)械、醫(yī)療、交通、建筑、園林、教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)、游戲等行業(yè)滲透，并在其中扮演越來越重要的角色。三維動(dòng)畫正在快速地成為計(jì)算機(jī)圖形革命不可忽視的力量[2]。

筆者長期從事三維動(dòng)畫的制作與教學(xué)工作，2005年底參與了貴州電建二公司三維數(shù)字模型施工工程的系統(tǒng)管理項(xiàng)目，負(fù)責(zé)三維數(shù)字模型的建模和三維動(dòng)畫的制作。下面就以一個(gè)吊裝動(dòng)畫和一個(gè)鍋爐房管道建模為例闡述三維數(shù)字模型與三維動(dòng)畫在其中所起到的作用和效果。

二、設(shè)計(jì)總體目標(biāo)

基于三維數(shù)字模型施工工程的系統(tǒng)管理總體目標(biāo)是：創(chuàng)新管理技術(shù)手段、優(yōu)化管理流程、提高管理效益和效率。

三、三維吊裝動(dòng)畫

三維數(shù)字模型應(yīng)用系統(tǒng)最直接的應(yīng)用效果是它給人們提供了一個(gè)直觀的、完整的、高度集成的項(xiàng)目設(shè)計(jì)信息平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)上，工程管理人員可以直接獲取原設(shè)計(jì)信息和將設(shè)計(jì)信息再加工獲得的施工管理信息，對(duì)原設(shè)計(jì)信息的再加工是工程管理人員對(duì)設(shè)計(jì)信息的深度需求和利用，是施工技術(shù)管理工作的重要體現(xiàn)。

三維模型的動(dòng)畫模擬在實(shí)際工程運(yùn)用中可以反映出復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu)及物體的運(yùn)動(dòng)，例如在吊裝作業(yè)中能夠直觀反映出整個(gè)吊裝過程吊物所要行走的路徑、吊物的形態(tài)以及可能出現(xiàn)的問題，由此可以發(fā)現(xiàn)吊裝施工方案的不足之處，起到優(yōu)化吊裝方案的效果。

（上圖為鍋爐鋼結(jié)構(gòu)大板梁吊裝動(dòng)態(tài)模擬）

以 1#鍋爐鋼結(jié)構(gòu)大板梁吊裝為例：在鍋爐大板梁吊裝中，現(xiàn)場(chǎng)在鍋爐左布置一臺(tái)FZQ1380塔機(jī)，最大起吊能力為63t，在鍋爐右布置一臺(tái)7300履帶吊，最大起吊能力為47t，由于大板梁單件最重達(dá)78.6t，大板梁的吊裝作業(yè)只能采用雙機(jī)抬吊的方式，而處于弱式的7300履帶吊起升高度有限，在參與雙機(jī)抬吊時(shí)，其副臂將與鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生干涉。

通過對(duì) 1#爐大板梁吊裝三維模型動(dòng)畫模擬，我們發(fā)現(xiàn)了整個(gè)吊裝過程中最危險(xiǎn)的干涉點(diǎn)，吊物運(yùn)行的路徑上需要緩裝的鋼結(jié)構(gòu)梁也一目了然，由此確定了緩裝的鋼結(jié)構(gòu)數(shù)量、吊車的布置位置以及行走運(yùn)動(dòng)路線，檢驗(yàn)了吊裝方案的可行性。

通過對(duì)三維數(shù)字模型的綜合運(yùn)用，專業(yè)施工人員在編制施工方案前期就對(duì)施工結(jié)果和在同一區(qū)域內(nèi)各專業(yè)交叉施工的真實(shí)情況有了直觀的了解，提高了編制施工方案的效率和準(zhǔn)確性，在組織施工時(shí)就可以避免由于施工方案的不準(zhǔn)確性和由于交叉作業(yè)影響而出現(xiàn)的返工、安裝缺陷、安全隱患等問題，從而使我們縮短了施工周期、減少了施工返工率、提高施工質(zhì)量和安全。

在實(shí)際施工中技術(shù)交底是必不可少的，使用三維數(shù)字模型系統(tǒng)在施工前進(jìn)行技術(shù)交底可以更直觀、更清楚、更準(zhǔn)確的表達(dá)交底內(nèi)容，幫助施工人員理解設(shè)計(jì)意圖和施工方案要求，被交底人可以減少因信息傳達(dá)錯(cuò)誤而給安裝工作帶來的種種問題，減少施工返工率、提高施工質(zhì)量和安全。

四、三維數(shù)字模型

二次設(shè)計(jì)是工程施工單位重要的施工技術(shù)工作之一，設(shè)計(jì)依據(jù)主要是設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)的系統(tǒng)圖以及設(shè)計(jì)手冊(cè)、規(guī)程、規(guī)范等。以 600MW機(jī)組工程為例，φ76以下的熱力系統(tǒng)管道、電氣熱控橋架和熱控管路設(shè)計(jì)是二次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，施工技術(shù)人員根據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行二次設(shè)計(jì)，并在三維數(shù)字模型系統(tǒng)平臺(tái)上將設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行反復(fù)校驗(yàn)和修改。

（上圖為二次設(shè)計(jì)三維數(shù)字模型）

例如鍋爐緊急放水與定期排污二次設(shè)計(jì)管路在校驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)在16.5m層上方與送粉管道干涉；鍋爐房輔助蒸汽管道在K4排柱7.4m層與熱工二次設(shè)計(jì)的電纜橋架干涉；汽機(jī)潤滑油系統(tǒng)二次設(shè)計(jì)管道布置不合理等等，都在三維模型系統(tǒng)中被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行了相應(yīng)的修改，直到設(shè)計(jì)合理為止。此項(xiàng)目工程在三維數(shù)字模型系統(tǒng)平臺(tái)上共設(shè)計(jì)出三個(gè)專業(yè)120冊(cè)圖紙。三維數(shù)字模型系統(tǒng)的使用不僅提高了二次設(shè)計(jì)的合理性及安裝工藝性，也為管道標(biāo)準(zhǔn)化定置提供了保障，減少了制造、安裝成本和管理費(fèi)用。

五、結(jié)束語

三維數(shù)字模型系統(tǒng)，由于其眾多的優(yōu)點(diǎn)，在貴州電建二公司所承建的工程中得到廣泛的推廣和應(yīng)用。貴州電建二公司各個(gè)層次的管理人員從三維數(shù)字模型系統(tǒng)推廣和應(yīng)用中，看到的不僅僅是它在工程建設(shè)過程中發(fā)現(xiàn)了多少干涉點(diǎn)、解決了多少實(shí)際技術(shù)問題，更大的收獲是讓管理人員們發(fā)現(xiàn)了新技術(shù)應(yīng)用的管理思維，拓展了企業(yè)的管理思路。新技術(shù)的應(yīng)用需要利用系統(tǒng)的管理手段和方法來管理，新技術(shù)的應(yīng)用也必然帶來管理的變革，沒有對(duì)基于三維數(shù)字模型施工工程的系統(tǒng)管理，新技術(shù)的應(yīng)用深度和廣度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

通過這一過程，大家更深刻的認(rèn)識(shí)到，提高施工工程管理水平、降低企業(yè)經(jīng)營成本、經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)、提高企業(yè)競(jìng)爭力和創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的途徑不是唯一的，只要不斷的努力探索，就能找到更多、最好的途徑。三維數(shù)字模型系統(tǒng)應(yīng)用對(duì)企業(yè)發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，使企業(yè)信息化帶動(dòng)工業(yè)化的進(jìn)程大大加快。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]陳尚春編著 . 3ds max5 動(dòng)畫制作專家之路. 清華大學(xué)出版社， 2003.6

[2]黃峻編著. 3ds max 6 白金手冊(cè). 兵器工業(yè)出版社，北京科海電子出版社 2004.7