بخشی از مقاله
چکیده
مدلسازی اطلاعات ساختمانی - BIM - یکی از فناوریهای نوین در صنعت AEC میباشد که یک نمایش هندسی دقیق از بخشهای مختلف پروژه را در محیط مجازی ارائه میکند. به منظور تلفیق اطلاعات مجازی BIM و محیط فیزیکی پروژه، فناوری واقعیت افزوده قادر است تا با نمایش اطلاعات تکمیلی دنیای واقعی، درک و تعامل کاربر را افزایش دهد. در این مطالعه یک برنامه واقعیت افزوده به منظور نمایش ساختار BIM، انتخاب گروهبندی المانها و دریافت اطلاعات هندسی در بستر موبایل توسعه یافته است. با توجه به پیچیدگیهای ساختار BIM، رویکرد گزینش هرم دید و دستهبندی عوارض به منظور بهبود پردازش اشیای گرافیکی در تحقیق مورد استفاده قرار گرفته است.
.1 مقدمه
صنعت معماری، مهندسی و ساخت1 با ارائه خدمات گوناگون در زمینه ساخت و ساز، یک بخش فعال را برای تطابق با اطلاعات، ارتباطات و فناوریهای جدید فراهم میکند. مدیریت تاسیسات2 نیز به عنوان زیر مجموعهای از صنعت AEC که در فاز پسا ساخت پروژهها مورد استفاده قرار میگیرد، به دنبال روشهای تازهای جهت افزایش کارآمدی و تولید میباشد. بخشهای مختلف صنعت AEC به صورت معمول بر پایه اموری زمانبر و سنتی استوار هستند .
[10] پیشرفت و توسعه فناوریهای رایانهای از یک سو فرصتهای تازهای را برای تسهیل امور فراهم میکند و از سوی دیگر به مهندسین این اجازه را میدهد تا در فازهای مختلف پروژه شامل قبل از ساخت، هنگام ساخت و پس از آن، مسائل را سریعتر حل کنند. مدلهای رایانهای-مبنای عوارض ساختمانی که به عنوان مدل اطلاعات ساختمان3 شناخته میشوند، یکی از موضوعات در حال توسعه در تحقیقات صنعت AEC به شمار میرود .[6] با استفاده از فناوری BIM یک مدل مجازی دقیق از عارضه ساختمانی به صورت رقومی تشکیل میشود که میتواند برای مواردی نظیر برنامهریزی، طراحی و ساخت مورد استفاده قرار گیرد .[1]
مهندسین اغلب نیازمند در نظر گرفتن ارتباط بین عوارض فیزیکی و اطلاعات آنها در پایگاه داده، در بخشهای مختلف پروژه میباشند. علاوه بر این کاربران بایستی به اطلاعات محیطی که بر روی آن فعالیت میکنند دسترسی داشته باشند تا به درک و شکلگیری ذهنی آنان در حل مسائل کمک کند .[10] فناوری واقعیت افزوده4 به عنوان ابزاری برای نمایش اطلاعات تکمیل کننده، محیطی را ایجاد میکند تا دادههای رقومی شده بر روی نمایش کاربر از دنیای واقعی قرار گیرد .
[7] در سالیان اخیر، بهبود قابلیتهای نرم افزاری و سخت افزاری دستگاههای همراه نظیر انواع پردازندههای مرکزی و گرافیکی، حسگرهای فیزیکی تعبیه شده به منظور سنجش پارامترهای مکانی در کنار فضای ذخیرهسازی مناسب، باعث به کارگیری آنها در کاربردهای مختلف شده است. واقعیت افزوده از جمله فناوریهای میباشد که با تکیه بر پیشرفتهای صورت گرفته گوشیهای هوشمند، وارد این حوزه شده است .[13] از این رو دستگاههای موبایل با قابلیت واقعیت افزوده می-توانند به منظور بهبود جریان کاری1 حوزههای مختلف صنعت AEC نظیر کنترل کیفیت، مدیریت امنیت، برنامه ریزی، آموزش ساخت و مدیریت تاسیسات مورد استفاده قرار گیرد.
در این مطالعه یک برنامه کاربردی موبایل به منظور نمایش ساختار BIM و اطلاعات توصیفی مربوطه در قالب واقعیت افزوده طراحی و توسعه داده شده است. مدل مورد استفاده مربوط به بخشی از یک ساختمان مسکونی میباشد که پس از اندازهگیری و مشاهدات در نرمافزار SketchUp ترسیم شده است. اطلاعات توصیفی هر یک از المانهای مدل BIM پس از ذخیرهسازی به صورت فرمت داده KML و طی فرآیند ترجمه2 به پایگاه اطلاعاتی دستگاه موبایل افزوده میشود. در این حالت کاربر قادر است پس از نمایش المانهای مدل، با انتخاب آنها اطلاعات هندسی را مشاهده کند.
یکی از چالشهای به کارگیری واقعیت افزوده در صنعت AEC، مسئله تلفیق اطلاعات BIM و نمایش آنها میباشد. مدلهای اطلاعاتی دارای پیچیدگی و افزونگی بالای اطلاعات هستند که ارائه تمامی آنها به مهندسین، علاوه بر پایین آوردن کارآمدی دستگاه همراه، منجر به سردرگمی کاربران در محیط پروژه خواهد شد .[15] از این رو نیاز است تا فرآیندی به منظور گزینش اطلاعات مورد استفاده قرار گیرد. در این مطالعه دو رویکرد برای پالایش اطلاعات محیطی پیادهسازی شده است. در فاز اول فرآیند گزینش هرم دید3 با تشکیل هرم نمایش، سعی در حذف المانهایی دارد که در میدان دید کاربر قرار نمیگیرند. در رویکرد دوم هر یک از المانهای مدل به صورت خودکار بر اساس فایل KML دسته بندی میشوند تا کاربر با انتخاب گروه دلخواه، تنها عوارض مربوطه را مشاهده نماید.
مطالعات گوناگونی در زمینه به کارگیری فناوری واقعیت افزوده در صنعت AEC صورت گرفته است. Shin و Dunston کاربردهای ممکن واقعیت افزوده به منظور استفاده در زمینه ساخت را با هدف بهبود عملیاتها مطالعه کردند .[8] Behzadan و همکارانش با استفاده از سیستم تعیین موقعیت جهانی و پارامترهای زاویهای دستگاه همراه، عوارض CAD را بر روی دستگاه همراه نمایش دادند Golparvar-Fard .[4] و همکارانش سیستم D4AR را به منظور پایش مراحل ساخت عوارض ساختمانی در بعد زمان مورد بررسی قرار دادند .
[9] در Irizarry [10] و همکارانش با بهرهگیری از فناوری GeoSpot نمایشی از المانهای BIM را در فضای داخلی ارائه دادند تا به مهندسین در فاز نظارت تاسیسات کمک کند. Woodward و Hakkarainen یک سیستم واقعیت افزوده را برای نمایش مراحل ساخت با دو رویکرد کاربر مبنا و خادم-مخدوم4 توسعه دادند .[14] در Rohani [12] و همکارانش با تکیه بر قابلیتهای واقعیت افزوده به شبیهسازی المانهای ساختمانی تولید شده در کارخانه و جایگذاری بر روی پروژه اصلی پرداختند.
ادامه این پژوهش به صورت زیر تنظیم شده است. در بخش 2 مروری بر ساختار BIM مورد استفاده در صنعت AEC بیان میشود. بخش 3 به مبانی و حوزههای کاربردی فناوری واقعیت افزوده اختصاص دارد. در بخش 4 توسعه برنامه کاربردی موبایل شامل نحوه مدلسازی منطقه نمونه، بارگذاری مدلها، راهاندازی سیستم واقعیت افزوده و رویکرد پالایش اطلاعات شرح داده میشود. در نهایت بحث و نتیجهگیری استفاده از برنامه واقعیت افزوده در صنعت AEC در بخش 5 ارائه خواهد شد.
.2 مدلسازی اطلاعات ساختمان در AEC
صنعت AEC سالیان متمادی به دنبال روشهای بوده است تا به اهداف خود نظیر کاهش هزینه پروژهها، افزایش تولید و کیفیت و کاهش زمان تکمیل پروژه دست یابد. مدلسازی اطلاعات ساختمانی به عنوان استاندارد ارائه شده در زمینه صنعت ساخت، پتانسیل لازم برای نیل به این وظایف را در خود دارد BIM .[2] فرآیند ساخت پروژه را به صورت دقیق در یک محیط مجازی شبیهسازی میکند. زمانی که فرآیند ساخت به اتمام میرسد، BIM شامل اطلاعات ارزشمندی از هندسه و دادههای مرتبط برای مراحل طراحی، ایجاد، تدارکات و فعالیتهای ساخت مورد نیاز ساختمان میباشد. همچنین این مدل میتواند برای اهداف نظارتی و نگهداری اجزای ساختمان مورد استفاده قرار گیرد. شکل 1 نمای مدلسازی اطلاعات ساختمان را در فازهای مختلف پروژه نمایش میدهد.
BIM -1 در وضعیتهای مختلف پروژه ساختمانی
مدلسازی اطلاعات ساختمان هندسه، روابط مکانی، اطلاعات جغرافیایی، تعداد و خصوصیات المانهای سازه، تخمین هزینه، میزان مواد موردنیاز و برنامه زمانبندی پروژه را در بر میگیرد. از این رو میتواند در طول مدت اجرای پروژه مورد استفاده قرار گیرد .[3] توجه به این نکته ضروری میباشد که BIM تنها یک نرمافزار نیست بلکه یک فرآیند و نرمافزار محسوب میشود. ابزارهای BIM نه تنها از مدلهای هوشمند 3بعدی بهره میبرند بلکه تغییرات مهمی را در جریان کاری و مراحل اجرای پروژه اعمال میکنند. تعدادی از کاربردهای مدلسازی اطلاعات ساختمان در ادامه بیان میشود .[1]
· بصریسازی: نمایش 3بعدی میتواند به آسانی در محل کار برای معماران و مهندسین فراهم شود.
· ترسیمهای ساخت: ایجاد ترسیمات برای سیستمهای سازهای مختلف به آسانی ممکن است. برای مثال ساختار فلزی سازه میتواند پس از تکمیل مدل تولید شود.
· بازبینی کد: سازمانهای آتشنشانی و سایر ارگانها میتوانند از مدل برای بازبینی پروژههای ساختمانی استفاده کنند.
· مدیریت تاسیسات: سازمانهای نظارتی میتوانند از مدل برای نگهداری، نظارت و بازبینی بخشهای سازه بهره ببرند.
با این وجود مهندسین به ابزاری برای نمایش مدلهای اطلاعات ساختمان و تعامل آنی در فضای پروژه نیازمند هستند. به کارگیری دستگاههای همراه با قابلیت واقعیت افزوده این امکان را برای کاربران فراهم میکند تا در مراحل مختلف پیش از ساخت، هنگام ساخت و پس از ساخت از ساختار BIM به نحو مطلوب بهره ببرند.
