打破了建筑业千百年来传统，武汉新气象塔设计施工全过程“无 ...

人鬼情

日前，由中南建筑设计院设计、中核二二公司施工，位于武汉市江夏区的新一代天气雷达项目（气象塔）成功封顶，其设计和施工没有使用一张纸质图纸，打破了建筑业千百年来传统。据测算，该气象塔项目如按传统方法设计、施工，需要制作图纸约1000张，总重量超过200公斤。
而带来这一历史性变化的是国内首个建筑工程PLM（产品全生命周期管理）平台的成功应用。


https://www.zhihu.com/video/1545070417047425024
对此，全国工程勘察设计大师、中南建筑设计院董事长李霆介绍：“建筑完全可以像先进制造业一样，实现不用图纸的三维产品交付。”我院已携手法国达索系统，将航天、汽车等先进制造业理念引入建筑业，并在2021年开始打造国内首个建筑工程PLM平台，并以武汉新一代天气雷达项目为试点，项目设计、施工方共享同一个三维模型，实现“一模到底、无图纸建造”。据测算，使用PLM平台后可缩短工期10%、效益提升15%。


对于此平台应用可带来的城市建设的数字化转型新趋势，中南建筑设计院党委书记、董事长李霆在8月16日达索系统大中华区基础设施行业峰会中表示：



中南建筑设计院党委书记、董事长李霆作主题演讲

建筑业数字化转型的第一步是用三维数字模型取代二维图纸，将二维图纸表达的内容用“三维标注（MBD）技术”转移到三维模型，用数字封存或区块链等技术让模型具有不可篡改、不可无授权复制、不可毁灭的信息安全性能，从而取代二维图纸。第二步是取得数字产品的所有权，将数字产品变成数字资产，数字资产（三维数字模型）在产业链中流转，各参建方参与分割模型的所有权，不断注入新的数字资本。第三步是将数字资产变成数字资本，实现了“一模到底、无图建造”就可以靠数字资本（数字模型）驱动整个产业链，做到了“一个模型干到底、一个模型管到底”，就将在整个产业链中拥有更多的话语权和掌控权。
建筑工程全生命周期管理平台（PLM）的引入可以实现“一个模型干到底、一个模型管到底”，最终实现无图设计、无图审批、无图招标、无图建造、无图结算、无图审计、无图运维。PLM平台还将彻底改变碎片化的工程管理模式、组织架构、业务流程和工作方式，倒逼碎片化的建筑业向一体化的制造业转型。
目前，中南建筑设计院将PLM用于武汉新一代天气雷达建设项目，开创了中国建筑行业首例PLM的实践和探索：利用PLM系统的演进式设计技术，实现了从设计模型到高精度加工建造模型的无缝衔接；利用三维标注技术，实现数字交付和无图建造；利用虚拟设计与仿真技术，开展数值分析、系统仿真、施工模拟、方案预演；最终实现了“三维交付、无图建造、造价精准、缩短工期、提升质量”的效果。这是碎片化的建筑业转型为一体化的制造业的一次成功尝试，是中国第一个全过程无缝衔接的数字化建造项目，为推动中国建筑业数字化转型升级提供了样板。

技术水平的发展，推动了生产工具的升级替换。PLM平台的出现，无疑将建筑设计行业的发展从手绘笔制图到计算机辅助CAD制图再到BIM的跨越提升到全新高度，“电子化”升级为“信息化”，打破“数据孤岛”，实现“一个模型干到底，一个模型管到底”，最终实现“无图纸”。
GPU云加速“无图纸”落地

目前，大部分BIM平台都是轻量化的WebGL浏览器引擎平台，虽然已覆盖主流浏览器，但效果和性能还是有些美中不足，经常听到使用者的反馈：

• 设计过程中三维模型移动卡顿
  
• 三维模型渲染缓慢，等待时间过长，影响项目进度
  
• 三维综合可视化检测过程中模型调整无法流畅移动，合格评估难度加大
  
• 公网环境下，网络安全无法保证，数据泄密风险加大
  

随着GPU虚拟化技术的成熟，建筑设计业出现重大转型。基于BIM+GPU云的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。GPU云作为新的“企业级生产力工具”，能够很好的面向未来，拓宽信息维度，提高生产力：

• 通过GPU云平台替换传统IT架构，计算和存储资源池化，满足大体量模型生产需求；同时，资源按需分配，保证高渲染、高计算场景算力供给，提供坚实保障
  
• 在云计算架构下数据安全性高，储存在云端的数据传输不落地，既可通过多副本、容灾机制保证数据不丢失，也可通过USB名单限制、虚拟机防火墙等防止数据泄密
  
• GPU云将所有计算和存储都集中在云端，本地只负责操作和显示，降低本地设备配置要求，即使是普通电脑，有云端GPU支持，可轻松查看大比例图片，提供和本地图形工作站一致的图形处理能力
  

以“无图纸”建筑设计为特征的数字建造日趋普及，不仅是建筑技术层面的革新，更将GPU云对整个产业转型发展带来“底气”。
多角度看建筑设计对GPU云的需要

建筑设计行业发展对计算要求的提升
2021年是元宇宙元年，其前身为数字孪生、VR、AR、CPS、CIM与BIM，相似之处都是需要将现实世界映射到虚拟数字世界中，形式是通过数字模型实现对物理世界的动态检测与模拟仿真，最后完成价值收益。
如何将二维或三维数据运转起来，尤其是在超大场景和精细化模型层面，单纯依靠国内已有的web端三维图形引擎的承载能力与运行效率明显不足，且对硬件的要求非常高，严重限制了精细的BIM模型数据应用于建设管理和运营维护阶段以及实时渲染需求，再加上传统图站常面临专业RTX显卡紧张、采购成本高、配置不足、数据安全、异地共享等缺点，因此需要GPU云资源平衡由BIM到CIM级别的范围中，提升B/S架构的三维图形引擎性能，满足三维数据的快速更新和轻量化发布、可视化效果和大数据处理之间的矛盾等。
主流BIM设计软件开始支持三维可视技术
当今设计软件，基本都需要借助虚拟现实技术，实现三维可视化设计，让设计者更加直观、真实感受设计方案。如：
设计类：Autodesk Revit（三维建筑设计）、Bentley Microstation（基础设施设计）、ArchiCAD（三维建筑设计）、Digital Project（异形建筑设计）、PKPM（三维建筑设计）
建模、效果图后处理类：Sketchup、3dsMAX、Rhinocreo、Photoshop
模型综合碰撞检测类  Autodesk Navisworks、Bentley Projectwisenavigator
参数化三维可视角在设计过程中，复杂建筑模型需要计算机具有高强度图形计算和图形生成能力，从而对GPU算力要求更高。
大型项目数据规模分析种类增加
如今，数据像素精度不断提升，项目或建筑实施规模越来越大，模型种类复杂，三维可视图形数据计算量十分庞大：
基础设施项目规模越来越大，模型复杂，三维可视图形数据计算量就多。
项目复杂程度 异型构造造型越复杂，异型构件数量越多。
载入组件数量变多、视图过多且单个文件较大，计算机计算的速度较慢，时间较长。
特效功能：阴影、真实材质交互编辑操作中，实时显示，缩放，平移，旋转视图。
工程项目各个阶段变化
招投标阶段：用Revit制作三维模型和动画、效果图，实时演示给招标方看，即时修改，即时建模；设计阶段：不仅需要提供各个角度的图纸，还提供非常直观的三维截图，辅助说明；施工阶段：Revit的三维模型为施工单位提供了很大方便，以管道铺设为例，单个功能管道都需要按颜色区分，以保证后续复杂的管道分布可以一目了然。
时间紧任务急，图形生成和渲染、预览都需要强大的GPU的图形计算力和图形渲染生成能力。
建筑、结构、水暖电专业需求
建筑设计（Revite Architechture ）、结构设计（Revit Structure）、暖通、消防、水工（Revit MEP）、碰撞检测（Navisworks）每个专业都需要强大算力保证复杂三维模型设计即时可视的模型不卡顿。
设计团队效率需求提高
参数化设计实现复杂模型设计，也带来了更多计算的同时也需要更多设计师的支撑，如何保证设计协同顺畅，提高项目周期十分关键，尤其在，面对多个设计预选方案，时间更需要保证。
建筑设计项目从简单到复杂，高精度、高效率发展成为主流需求。随着项目在整个设计过程中考虑因素增多，再加上时间紧，任务急，传统计算机性能不足，更强大的GPU云是必然选择。
泽塔云GPU云的解决之道

目前，泽塔云正在围绕建筑设计行业需求GPU算力、异地协同、三维模型、实时渲染等需求加速创新步伐。同时，作为作为PLM平台算力支撑方，泽塔云以多芯异构算力底座，助力设计行业数字化转型，通过对CPU、GPU、DPU等算力芯片快速调度协调，云平台将资源进行集约化管理，与PLM系统有机结合，实现服务端业务和生产端业务全面上云，并借助超低延迟和无损色彩的桌面传输协议，设计师在任何地点、任何时间、使用任何终端设备均可按照自己的需求来获取云计算资源，消除传统架构的数据孤岛，实现协同作业。以简单、快速，助力建筑设计者不断前行。


通过打破地域围墙和建立一个开放的GPU云环境，泽塔云正在驱动数据中心的未来发展，以全新的算力平台为建筑设计者提供与本地操作体验一致的云图站。可以说，基于GPU云，泽塔云为建筑设计场景深度定制优化。
凭借多年软硬件间紧密的打磨和实践，泽塔云推出GPU算力单元，为多种场景提供多种算力。泽塔云的GPU云解决方案将软件部署在云端，完成计算复杂度高的渲染生产，通过软件定义的方式实现GPU加速。这种方式比仅部署CPU算力的服务器，在重载图形计算和处理的生产效率获得近百倍以上的提升。目前，最大支持10块双宽GPU或14块单宽GPU。
而在本地，用户只需要一个轻量化终端设备可随时随地通过任何设计进入云图站，降低了客户端对硬件设备配置的要求以及用户端设备的采购成本，并且可以根据实际需求灵活调配GPU资源，保证资源的高效使用。同时，每台云主机以直通或vGPU方式共享或分配算力资源，满足高并发渲染需求，增加并发用户接入数量。
面对各建筑设计者需求，泽塔云提供了定制的GPU云平台以满足多种虚拟化用例的不同需求。
算力单元标准版：定位于满足BIM协同设计，全速CPU+GPU混合计算架构、高速数据读写与安全防护技术，满足那些要求计算机具有串行计算、多核并行计算的超大规模图形计算与图形生成应用，同时支持各地团队异地协作，随时随地可通过任何设备接入，具备超高灵活性和移动性。
算力单元领先版：定位于建筑设计渲染应用，具有高达56核高频的多核并行计算能力，提供虚拟化GPU和加速计算密集型服务器工作负载的能力，满足高速渲染图形计算需要。
算力单元专业版：定位于超大规模三维可视模型设计应用，，如超大规模或复杂三维CAD、GIS、建模、图像处理等，该系列产品大容量内存、高I/O的内存和高速存储系统架构，把复杂建筑模型的图形计算与图形生成应用的各个环节瓶颈降到最低。通过支持两个4K显示器，可以直接查看设计细节，无需放大或缩小图像。
算力单元旗舰版：定位于高速BIM服务器应用，超低延迟、高带宽，高频的多核并发响应处理能力，超强网络存储优化技术，满足超级工程设计项目参数化数据存储需要。
伴随着数字时代的来临，我国建筑设计业开始探索数字化建造，包括利用BIM（建筑信息模型）技术打造建筑结构“数字孪生体”，未来，GPU云的引入将充分发挥BIM的优势，解决由于长期形成的习惯与传统，结构、暖通、给排水、电气等不同专业施工单位使用的BIM建模软件、数据标准各异，三维模型不能互通互认等问题。“无图纸建造”的源头是设计“无纸化”，是多专业设计师模拟施工流程，合力在电脑中一步一步“造”出来的。


这种数据生产方式无疑使得各个参与方能够及时互通有无，高效的协同合作，减少了传统的工作管理模式中，各个参与方在不同图纸之间转换和修改，导致的合作效率低下，造成不必要浪费的问题。同时，建筑行业信息化的发展是全面的，不只有BIM一项。这种发展包括“技术信息化”和“管理信息化”，前者可以通过部署GPU云释放出更大能量，后者可以通过数据中心进行升级，采用管理容易，可靠性高，扩展方便的超融合系统，提升整体的运行效率。“超融合+GPU云”提供了完整的云计算解决方案，以无图纸建造为特征的数字建造、智能建造日趋普及，将全面为推动建筑行业信息化发展，对现有建造施工模式产生颠覆性突破。