1、虛擬建設由來(lái)及其應用

　　Virtual Construction（VC），可稱(chēng)為虛擬建設，或虛擬建造，本文對此不加區分，統稱(chēng)為虛擬建設。虛擬建設來(lái)源于兩大方面：

　　1.1 來(lái)源于以虛擬現實(shí)（VR）等為核心的現代計算機技術(shù)在建筑業(yè)的應用

　　虛擬現實(shí)技術(shù)起源于美國，是包括圖形/圖像處理、人體器官位置跟蹤、音響處理、交互傳感、網(wǎng)絡(luò )通訊及建模技術(shù)在內的綜合性極強的高新信息技術(shù)，“它為人機交互對話(huà)提供了更直接的真實(shí)的三維界面，并能在多維信息空間上創(chuàng )建一個(gè)虛擬信息環(huán)境，使用戶(hù)具有身臨其境的沉浸感”[1].

　　虛擬現實(shí)技術(shù)在軍事、工程建設等領(lǐng)域得到了廣泛的應用，我國 863 高新技術(shù)計劃將 VR 技術(shù)列為關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，此后 VR 技術(shù)在我國得以發(fā)展。以下是建筑業(yè)應用 VR 技術(shù)取得的一些成果：

　　Graphisoft 公司開(kāi)發(fā)了以“虛擬建筑”為核心的 Archi CAD 軟件，對設計項目的三維計算機模型可視、可編輯、可定義。Ahmed F. Waly 等人利用虛擬現實(shí)建模技術(shù)（VR modeling techniques）和面向對象的 CAD 技術(shù)開(kāi)發(fā)了集成虛擬計劃工具——虛擬建設環(huán)境（VCE），該工具可以經(jīng)濟而逼真地模擬主要施工過(guò)程，并可檢驗各種行動(dòng)方案[2].

　　二灘電站的展示部分采用了虛擬現實(shí)技術(shù)，用戶(hù)可以輕松瀏覽二灘環(huán)境及大壩的任意一個(gè)部位[2].國內在對施工過(guò)程中結構的仿真和可視化計算方面取得了一些成果，可以模擬各種施工過(guò)程[3].上海正大廣場(chǎng)工程是我國首次將虛擬現實(shí)技術(shù)應用于建筑工程的項目。

　　技術(shù)層面的虛擬建設可以在下列方面得到應用：（1）規劃設計階段：采用計算機信息通訊、計算機圖形學(xué)、圖像處理、人機界面、計算機模擬仿真、虛擬現實(shí)等多種技術(shù)，可以逼真地展現建成后的項目是否與周?chē)�環(huán)境匹配，以?xún)?yōu)化規劃方案；建立三維虛擬場(chǎng)景，使建筑、結構、設備設計協(xié)同進(jìn)行；通過(guò)改變視點(diǎn)和光源設計、修改材質(zhì)等，方便設計師和顧客溝通和評價(jià)處于設計階段的各種方案；借助于 VR 瀏覽器虛擬巡游建筑物各組成部分，從而提高設計效果和設計質(zhì)量；檢驗建筑設計的可施工性等。（2）施工階段：通過(guò)虛擬仿真在施工前對施工全過(guò)程或關(guān)鍵過(guò)程進(jìn)行模擬施工，以驗證施工方案的可行性或優(yōu)化施工方案；對重要結構進(jìn)行計算機模擬試驗以分析影響項目的安全因素，達到控制質(zhì)量和施工安全的目的；可視化施工計劃進(jìn)度和實(shí)際形象進(jìn)度等。這些應用都將大大提高建設項目的實(shí)施效果和管理效率。

　　1.2 由虛擬企業(yè)引申而來(lái)

　　虛擬企業(yè)又稱(chēng)為虛擬組織、虛擬公司等，本文對此不加區分。

　　“虛擬企業(yè)”一詞由肯尼斯。普瑞斯等人于 1991 年在向美國國會(huì )提交的一份報告中首先提出�！疤摂M企業(yè)可以視為一些相互獨立的業(yè)務(wù)過(guò)程或企業(yè)等多個(gè)伙伴組成的暫時(shí)性聯(lián)盟，每一個(gè)伙伴各自在諸如設計、制造、銷(xiāo)售等領(lǐng)域為聯(lián)盟貢獻出自己的核心能力，并相互聯(lián)合起來(lái)實(shí)現技能共享和成本分擔，以把握快速變化的市場(chǎng)機遇�！盵4]自此以后，關(guān)于虛擬企業(yè)的理論研究成為管理科學(xué)中一個(gè)研究前沿和熱點(diǎn)，并已經(jīng)在實(shí)際中得到廣泛應用[5].

　　虛擬建設的概念由虛擬企業(yè)引申而來(lái)，是虛擬企業(yè)理論在工程項目管理中的具體應用。美國發(fā)明者協(xié)會(huì )于 1996 年首先提出了虛擬建設的概念。

　　國內外在這一方面的研究成果如下：（1）歐美發(fā)達國家近年來(lái)的研究主要集中在如何增強建設項目全壽命周期中各組織間的溝通和合作問(wèn)題上[7]，即研究如何利用 3-D CAD、4-D CAD、VR 等計算機技術(shù)將建設項目管理的各項職能進(jìn)行集成。主要研究項目有：OSCON 項目、ATLAS 項目、SPACE 項目、CAVALCADE 項目、WISPER 項目、OSMOS 項目、DIVERCITY 項目，不少項目已有成果報道等。

　�。�2）目前國內的研究成果有：徐友全做了題為《虛擬建設模式（Virtual Construction）的研究》的博士論文，論文從虛擬企業(yè)理論出發(fā)研究了虛擬建設模式的思想、組織、方法和手段。論文研究的主要創(chuàng )新點(diǎn)是：虛擬建設模式的思想；虛擬建設模式的組織設計原則；虛擬建設模式的組織模型、組建步驟及協(xié)調中心的組織和任務(wù)；虛擬建設模式信息系統（PIS/NT）的概念和功能[5].何清華在《虛擬組織在建筑業(yè)中的應用——虛擬建設》一文中總結出虛擬組織必須具備的特點(diǎn)，然后提出將虛擬組織應用于建筑業(yè)的可行性及挑戰性；最后提出虛擬建設的組織模式、特點(diǎn)及對建筑業(yè)所帶來(lái)的意義。彭勇在《虛擬建設——新型的工程項目管理組織模式》中分析了虛擬建設產(chǎn)生的背景，提出了虛擬建設的概念和內涵，并概述了虛擬建設實(shí)施過(guò)程中信息分類(lèi)的方法等。

　　2 、虛擬建設內涵

　　集成的虛擬建設要點(diǎn)如下：（1）工程項目是虛擬建設的對象和載體，項目建設通過(guò)一系列相互關(guān)聯(lián)的過(guò)程來(lái)實(shí)現，這些過(guò)程組合在一起形成一條產(chǎn)品供應鏈；同時(shí)，項目建設過(guò)程也是一個(gè)價(jià)值增值過(guò)程，因此也形成一條價(jià)值鏈，鏈上的每一環(huán)對應著(zhù)實(shí)現價(jià)值增值的一項或數項能力。圖中價(jià)值鏈上的圓圈即表示工程項目建設過(guò)程中環(huán)環(huán)相扣的過(guò)程，同時(shí)也表示實(shí)施項目所需的設計、施工等能力。（2）由于科技進(jìn)步、社會(huì )分工細化、市場(chǎng)競爭加劇等原因，絕大多數企業(yè)不具備項目建設所需的全部專(zhuān)業(yè)能力，即只是上述供應鏈中的一環(huán)或幾環(huán)（如我國鮮有具備設計＋施工能力的企業(yè)），如果沒(méi)有供應鏈中上、下游企業(yè)的協(xié)作（分包商可以看作是總包商的協(xié)作單位），根本無(wú)法完成工程項目建設的全部任務(wù)。而從市場(chǎng)需求看，顧客對企業(yè)能力提出了越來(lái)越高的要求，越來(lái)越多的顧客要求企業(yè)能提供形成建筑產(chǎn)品的全過(guò)程服務(wù)。因此，為滿(mǎn)足顧客需求，這些企業(yè)唯有跨越組織界限，在具有不同核心能力的企業(yè)間開(kāi)展合作，以“虛擬組織”形式來(lái)整合和利用外部資源，從而擴展自己滿(mǎn)足顧客需求的能力，進(jìn)行組織管理層面的虛擬建設。圖中核心企業(yè)可稱(chēng)為頭腦企業(yè)，是智力、知識密集型企業(yè)，其技術(shù)先進(jìn)，管理科學(xué)，在供應鏈中占據核心位置；伙伴企業(yè)可稱(chēng)為軀干企業(yè)，處于供應鏈中的其他位置，但能以自己的專(zhuān)業(yè)特長(cháng)為項目實(shí)施全過(guò)程貢獻力量，是供應鏈中不可缺少的環(huán)節。（3）虛擬建設成員可以組成項目聯(lián)營(yíng)體，也可以形成總分包關(guān)系，基于合同契約進(jìn)行合作。為了取得組織管理的成功，應綜合運用各種現代管理技術(shù)：如戰略聯(lián)盟、并行工程、企業(yè)流程再造、優(yōu)化方法、供應鏈管理、電子商務(wù)等，并利用可視化、VR 等 IT 技術(shù)對建設項目管理的各項職能進(jìn)行集成，增強建設項目全壽命周期中各組織間的溝通和合作，達到高效進(jìn)行項目管理的目的。（4）對于具體工程項目實(shí)施，應借助于計算機技術(shù)進(jìn)行計算機輔助設計、建模，設計方案優(yōu)化，可視化設計、施工效果，施工過(guò)程模擬，施工方案可實(shí)施性檢驗等，即要進(jìn)行技術(shù)層面的虛擬建設。這一層面的虛擬建設建立在現代各項科學(xué)技術(shù)基礎之上，如：計算機模擬仿真技術(shù)，CAD 技術(shù)，VR 技術(shù)，網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，數據庫技術(shù)，多媒體技術(shù)，各種現代設計、施工技術(shù)，以及各種集成技術(shù)等。

　　3 、發(fā)展建議

　　目前我國建筑業(yè)企業(yè)實(shí)施虛擬建設的狀況是：初步涉及技術(shù)層面的虛擬建設，已有應用成果報道；組織管理層面的虛擬建設處于理論研究的初始階段，未見(jiàn)應用成果報道。形成這一局面的原因是：（1）理論研究重視不夠；（2）與其他行業(yè)相比較，建筑業(yè)利用現代科技成果的步伐緩慢，技術(shù)層面的虛擬建設急需大力推廣；（3）組織管理層面的虛擬建設涉及管理、經(jīng)營(yíng)理念，需要增強建設項目全壽命周期中各組織間的溝通和合作，相對較難實(shí)施。

　　針對上述情況，虛擬建設的實(shí)現可以從技術(shù)層面入手，進(jìn)而過(guò)渡到組織管理層面，最終實(shí)現技術(shù)和管理的集成。短時(shí)期內，我國建筑業(yè)企業(yè)應從技術(shù)層面入手，加大現代科技特別是計算機技術(shù)在工程項目建設中的應用，推進(jìn)工業(yè)化和信息化；同時(shí)在企業(yè)發(fā)展方面，著(zhù)力發(fā)展培養核心能力，特別是要學(xué)習、借鑒先進(jìn)生產(chǎn)和管理的思想方法，不斷提高管理水平。這是企業(yè)發(fā)展的必由之路，也是實(shí)現虛擬建設的關(guān)鍵所在。

　　參考文獻

　　[1] 梁民、劉珍平、張培仁等。虛擬現實(shí)在水壩系統中的實(shí)現。計算機應用，1999，19（8）。

　　[2] Ahmed F. Waly， Wslid Y. Thabet. A Virtual Construction Environment for preconstruction planning. Automation in Construction， 2002 （12）： 139-154.

　　[3] 袁向榮、高勇利、卜建清。結構工程及虛擬現實(shí)技術(shù)。石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報，2000，13（3）。

　　[4] 陳劍、馮蔚東著(zhù)。虛擬企業(yè)構建與管理。北京：清華大學(xué)出版社，2002（13）。

　　[5] 陳劍、馮蔚東著(zhù)。虛擬企業(yè)構建與管理。北京：清華大學(xué)出版社，2002（9）。

　　[6] 彭勇、邢文。虛擬建設——新型工程項目管理組織模式。建筑管理現代化，2001（2）。

　　[7] Anthony D.Songer， James E.Diekmann， Khaled-Al Rasheed， Benjamin Hays. Construction scheduling using 3-D CAD and walk-thru. Construction Innovation ， 2001（1）。

　　[8] 徐友全。虛擬建設模式的研究[博士學(xué)位論文].上海：同濟大學(xué)，2000.