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泛CG直播预告:BIM+实时云渲染技术在工程管理中的平台研发与应用

2020-09-24

第二十二期泛CG直播分享会,由瑞云渲染主办,3DCAT实时渲染云平台赞助举办,本次直播邀请到BIM技术专家刘勇老师,为我们介绍BIM+实时云渲染技术在工程管理中的平台研发与应用。

BIM建筑信息模型(Building Information Modeling)作为一种建筑工程行业大力推广的信息化技术,在国内应用越来越广泛。当实时云渲染助力BIM,又会诞生什么样的行业新应用呢?我们将会在直播中为大家解答。

嘉宾介绍

刘勇海报1

刘勇

BIM领域技术专家

刘勇老师现任万间科技总经理、BIM技术负责人。本科毕业于华中科技大学,土木工程专业,研究生毕业于天津大学,管理科学与工程专业(BIM)。

从事BIM软件、BIM云计算引擎、BIMVR技术与产品研发,首提BIMVR、BIMAR技术理念,有7年建筑工程BIM产品研发经验。

主题介绍

▎分享主题

BIM+实时云渲染技术在工程管理中的平台研发与应用

▎内容

  • BIM技术及引擎平台简介
  • GPU虚拟化及实时云渲染技术介绍
  • 实时云渲染+BIM平台技术架构
  • 实时云渲染+BIM平台产品研发
  • 产品落地应用案例分享
  • 技术发展趋势与前景

▎主题简介

BIM是建筑工程行业大力推广的信息化技术,在国内应用越来越广泛。但目前绝大部分BIM平台都是轻量化的WebGL浏览器引擎平台,效果和性能均无法满足行业需求。而随着GPU虚拟化技术的成熟,基于BIM+实时云渲染的BIM管理平台架构模式在技术和成本上逐渐可行可控,开始在建筑工程领域落地应用。本次分享主要介绍基于BIM+实时云渲染技术的BIM管理施工管理、运维管理平台的技术架构与落地应用模式。

嘉宾专访

1、是什么契机让您进入BIM技术领域?

我本科是华科的土木工程专业。在本科快毕业时,当时是进入了一家央企建筑施工企业,做施工现场管理工作。学校的理论东西,其实在工地上基本用不上,工程管理还是依靠传统的面对面沟通交底的方式来执行的,签字审批都是纸质文档。

当时感慨万千,觉得其他行业都已经全面拥抱互联网信息化了,而建筑业实际上还是按如此粗放式、低效率的管理沟通方式来运转的,就想要做点事情,做些改变。但是直接创业也没有太明确的方向,所以后面又去考了天大的工程管理的研究生,主要方向就选择了BIM信息化。

在天大期间,算是系统性的学习了BIM方面的理论知识,以及图形引擎、互联网方面的技术工具与知识。掌握了这些理论与工具,其实就想着如何结合自己的专业背景,来做些不一样的事情,就注册成立了万间。当时是从BIM项目咨询服务开始,逐渐进入BIM行业;后面再从项目咨询过渡,走向BIM产品研发。公司名字取自杜甫诗“安得广厦千万间”,是希望通过新的信息化技术手段,去改变建筑业,实现这全行业人的理想。

2、可以介绍一下贵司研发的建筑工程BIM产品吗?BIM产品研发过程中,有遇到什么挑战吗,您是怎么解决的呢?

提到BIM产品研发,就要说到UE4引擎了。万间是在2015年了解到UE4,那时候UE4刚好开始开源并免费。使用过大量的工程行业BIM软件之后,一接触UE4,我们便预见到UE4在建筑工程行业的广泛应用前景,从此开启了BIM与UE4结合的应用探索之路。

万间在BIM团队的基础上,又组建了UE4开发团队,开始探索如何发挥UE4引擎的高质量图像渲染性能。刚开始,UE4仅仅是用来做BIM模型的可视化场景展示。将BIM模型(Revit、Tekla、ArchiCAD等)导出FBX文件,然后导入UE4引擎进行模型渲染,添加常规的漫游交互及动画蓝图,输出可执行展示文件及BIM动画视频,辅助项目沟通。

BIM+实时云渲染技术在工程管理中的平台研发与应用

UE4建筑施工场景截图

具体产品蛮多的,涉及BIMVR、BIMAR以及BIM平台等各个方面,下图有介绍。其他不讲,就讲一下近两年在做的一个平台产品OurBIM吧。

BIM+实时云渲染技术在工程管理中的平台研发与应用

万间的BIM产品矩阵

OurBIM不算是一个完整的、独立的端产品,我们其实更希望把它做成一个通用的,可以对外提供BIM数据服务的SaaS平台。而做BIM平台是非常有难度的,涉及到BIM数据流的打通,BIM图形引擎,以及满足各类建筑工程业务应用的功能服务。

这些是跨度非常大的技术领域,每个领域有独有的产品模式、开发语言以及行业规则。这种跨界,除了技能,更有思想认知上的跨界。比如,要让一个游戏引擎的研发工程师了解BIM,了解工程行业,抛开技术融合难题,愿意进来长期发展,这本身就面临很大的认知障碍。这也造成人员招聘会非常难,因为需要有跨界认知和跨界技能储备的人才,而这类人才是非常稀缺的。

所以我们的平台产品开发可以说是非常艰难的,不过也不是都无法解决。技术人才问题就是靠招聘嘛,在很多UE4引擎的QQ技术群里,都会发现万间的招聘贴。对于产品岗位,其实更加稀缺,国内做这一块的本身就非常少,有经验的就更少了,招聘也不起作用,所以我们更多是内部培养,让其在项目中学习历练,然后负责起一个个产品或产品模块来。

经历过5年多的发展,虽然缓慢,没有实现黑马式的爆发式增长,不过我们走的还算稳重。我们希望每个人都有跑马拉松的心态来做研发,而不是大起大落,这会导致一蹶不振,甚至饮鸩止渴。不过我们每年都有升级,包括团队人员方面的,产品技术方面的,也包括公司经营收益方面。

3、您首提了BIM-VR、BIM-AR技术理念,可以介绍一下BIM-VR、BIM-AR研发初衷和应用现状吗?

在2015,国内刚刚开始第一波的VR热,主要是游戏以及地产领域,而BIM在那时已经发展了有六七年了。但是BIM的主要应用依旧是可视化,还没有太深入的有价值应用出来。

做VR的往往都自诩高大上,看不上工程行业,又土又木,周期长,形象差,拖款赖账是家常便饭。而我们基于UE4引擎做了一些BIM可视化的延伸应用,市场反馈非常好,可以说是让外界看来“又土又木”土木工程人,体验到了真正的BIM。因为以前的BIM都是平面3D,建筑空间合理性还不太直观。

我们从那时就认识到BIM和VR/AR本身就是一对孪生体,BIM的核心是信息和数据,VR/AR更多的是可视化的视角表达,所以我们就提出了BIM与VR/AR应该是一体的一个概念,就叫BIMVR、BIMAR。

BIM+实时云渲染技术在工程管理中的平台研发与应用

当然实际上做可视化的VR是没有什么技术门槛的,更多是一种技术服务。而工程行业其实有大量各种各样的VR需求,我们便基于此开发了覆盖工程各个阶段的各类BIMVR产品。比如针对工人施工安全教育培训的SafetyVR、施工工艺技能培训的SimVR、项目管理流程培训的PMVR、运维仿真应用ComVR以及工程BIMVR教学实训平台BIMVR Lab。我们非常熟悉建筑工程这个行业,在2016-2017年,这一个系列的产品推出来,基本上行业内就独万间一家了。我们后续还出了AR结合BIM的施工现场应用APP产品Mr.BIM。这一系列产品,对外我们都称之为BIMVR、BIMAR产品。

BIM+实时云渲染技术在工程管理中的平台研发与应用

UE4 BIMVR产品logo(SafetyVR、SimVR、PMVR、BIMVR Lab)

4、您认为,实时云渲染在BIM领域的应用优势和前景如何?

BIM+实时云渲染是我这次线上直播分享的主题,也是对万间在BIM云平台产品研发上的一点介绍和经验分享。希望大家多多捧场。

总体来说,我们是非常看好实时云渲染在BIM领域的应用前景的。甚至可以说是把公司大部分的技术研发方向,都押在这个技术上。

这两个技术的结合,目前是落地在万间的BIM云平台产品中的。在建筑工程行业,最近几年其实已经兴起了不少BIM平台了。什么是BIM平台呢?通俗的讲,就是不依赖专业BIM软件来看看模型管理模型,而是把各家软件生产的BIM模型,都放在云服务端,直接通过网页来实时查看和管理,并做数据和业务交互,满足应用需求。

但是目前市面上主流的BIM平台产品,基本都是清一色的WebGL轻量化网页渲染产品。WebGL其实也没几年的成长历史,应该说也非常年轻。它是依靠浏览器本身的WebGL渲染模块,来对加载到浏览器缓存中的BIM几何数据文件进行实时渲染。这种渲染的模型体量是非常小的,在几十KB到几十MB的范围,且效果非常差,仅仅是几何和基本材质的渲染,更复杂的基本上就带不起来了。再者数据是以本地缓存形式存在,安全性也是问题。

而BIM应用恰恰就面临这几个问题。首先是文件大小,一般的BIM模型轻者几百MB,大的更是十几个GB。如此体量的模型一般是依靠工作站来加载的,对网页来说不在一个数量级上。

为了让浏览器能够加载大模型,各家就发明了模型轻量化的算法,可以对模型数据做分离,对几何信息做删减,给前端传递经过轻量化后的数据,这样就可以勉强渲染出来了。而这其实背离了BIM的本质目标,把数据都删减了剥离了,这个BIM还是BIM吗?所以这是典型的削足适履,面临天然的应用天花板。

这个时候其实我们就会想,要想不削足适履,让浏览器具备大型工作站、服务器的能力,还要保障数据的实时渲染效果以及安全性,有没有可能呢?Bingo,采用云渲染哈!

云渲染顾名思义,就是把BIM模型的渲染工作交给服务器,客户端仅仅拿到的是实时视频流和指令流。在没有实时云渲染之前,这是不可能的;如果实时云渲染成本太高,可能也会有应用障碍。不过云计算技术发展是非常迅猛的,在我看来,目前已经具备了广泛的可用性,未来随着云计算基础设施的进一步完善,这个综合成本还会比传统模式的成本更低。

BIM+实时云渲染技术在工程管理中的平台研发与应用

技术优劣势对比

这里面有几个技术关键点,一个是云计算的GPU服务器成本,原来一张NVIDIA显卡最多支持两个用户端的BIM模型渲染访问需求。但是目前GPU虚拟化技术已经越来越成熟了,行业内甚至还有企业研发了图形渲染与视频编解码分离的算法,解决了硬件限制的问题。

其实这一块解决的最好的是游戏厂家,2019年被称为云游戏发展的“元年”,谷歌、腾讯云、华为云、阿里云、网易游戏、金山游戏等等,甚至中国电信、联通、移动,都发布了自家的云游戏平台,一个月几十块钱的包月费用,就可以畅玩3A级游戏大作。GPU服务器成本问题已经被各大厂家通过技术手段逐渐解决,而建筑行业很多人基本不知道。

其次是网络带宽与时延问题。目前国内大力推进的新基建,其中5G网络、超宽带光纤网络建设内容,就是解决这个问题的。还包括大数据中心在各个省市不断落地。很快,不管是用于BIM领域,还是游戏领域,基于实时云渲染技术的应用,网络延时和带宽成本也不再是问题。最近华为云发布了鲲鹏云手机、阿里云发布了无影云电脑,可窥一斑。 目前万间的BIM平台实测,基本上4G网络带宽就可以满足超大规模BIM模型的1080P分辨率的实时网页交互体验。5G和超宽带光纤网络,更多是服务于对带宽和时延要求更严格的领域,比如云VR、云AR以及自动驾驶等。

可以说基于实时云渲染的BIM产品,在应用推广上也会更加顺畅。且不说技术所带来的产品功能优势了,降低了客户端对硬件设备配置的要求,用户只需要一个轻量化终端设备,就可以做传统所做不了的BIM管理工作。可以极大的降低用户端设备的采购成本,扩大潜在的用户接入数量。建筑工程行业的企业都会算账,这个成本节约是非常直观的。

BIM+实时云渲染技术在工程管理中的平台研发与应用

多端多并发访问

万间目前的OurBIM云渲染引擎及PaaS平台,就是依靠实时云渲染技术来实现的。目前正在开发落地的产品有针对工程施工管理的OurBIM施工协同管理平台和针对建筑工程运维领域的FBIM运维协同平台。

随着技术不断发展,我们将把其他的PC客户端BIM产品、移动端APP产品、BIMVR和BIMAR产品,都逐渐实现云化。

5、如果想从事BIM技术研发行业,需要具备什么技能,以及如何提升?

我对想从事BIM技术研发的人的建议就一个词:跨界。

我们行业内,BIM技术研发这个领域目前有很多的分支。目前核心的还是传统造价算量软件的开发企业,接下来一些开发BIM工具插件的企业,然后就是万间这一类,做独立BIM产品和平台研发的企业了。

应该说还处在发展的早期阶段,大家都还有机会。同时,这又是一个非常庞大的行业,建筑业的产值可是占了GDP的四分之一啊。在这里面的建筑信息化部分,目前可以说是原始阶段,还有无限的成长空间。别看不上行业的“又土又木”,建筑业的BIM信息化依旧可以非常高大上,还能解决实际问题。

另一方面,这个行业的天然壁垒也造成了不是哪个互联网巨头随随便便进来就可以颠覆的。需要沉下心来慢慢深耕,逐渐积累,不断试错,也等待着行业内的从业人员逐渐转型接纳。这需要一个比较长的过程。

所以我觉得对于想从事这个领域的人来说,技能可能是其次的,认知的转变或升级可能更加重要。

在具备这个行业认知之后,再就是逐渐升级技能了。这个行业需要跨界的人才,敢于跨界是突破认知障碍,能够跨界还需要努力学习。出身建筑工程行业的,去学习互联网、软件行业的东西;出身互联网、软件行业的人,去了解建筑行业,了解BIM与建筑信息化。

只要两拨人建立对称的认知格局,对等的沟通能力,接下来就可以形成团队,做出一些既好看又好用的BIM产品来了。

如果也跟万间一样,不只是说找个固定行业,谋个固定工作,而是有坚定的方向和理想,想要用技术去改变落后的建筑业,提高行业生产效率,提高信息化和工业化水平,那我们非常欢迎你加入万间,跟我们一道,去努力奋斗,做出改变。

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