0引言

　　随着中国城市化进程的深入与加快，建筑业面临着前所未有的发展机遇。近年来，建筑业总产值一直保持快速增长，在未来相当长的一段时间内，这种趋势还将延续。然而，全球建筑业生产力水平逐年下降。根据美国劳动统计局的统计数据，美国建筑业生产力指数呈下降趋势，特别是最近10年来，下降幅度较大;而制造业的生产力水平则呈上升趋势。中国建筑业也不例外，生产力水平较低，并远远落后于制造业。究其原因，除了建筑材料、人力、机械成本的上涨之外，另一个主要原因是设计、施工的返工成本(或不可预见成本)和管理成本上涨。在建设项目日益复杂化的情况下，设计和施工的问题也不断出现，随之而来的设计和施工返工率越来越高，这就大大提高了返工成本(约占总建造成本的12-22%，同时，为了解决设计和施工过程中出现的问题，不得不扩大管理队伍，这就造成管理层极度臃肿、管理成本的提高(约占总建造成本的13-30%)。而制造业的返工成本和管理成本则少之又少，面对庞大的中国建筑市场，低的生产力水平意味着资源的极大浪费。因此，如何提高建筑业的生产力水平，是一个迫在眉睫的问题。本文从解决返工成本和管理成本这两个关键问题出发，参考制造业的生产管理经验，将虚拟模型技术机理引入建筑施工项目管理，即“虚拟施工技术”，以期望为提升建筑业的生产力水平提供一个有效的途径。

　　1虚拟施工技术

　　虚拟模型技术(Virtual Prototyping，即VP)是一种在虚拟环境中建模、模拟、分析产品设计与生产过程的数字化、可视化技术，其在制造业中得到了较好的应用，如飞机、汽车制造等，但在建筑业中的应用才刚刚起步，尽管如此，其已初步显示出强有力的作用，虚拟施工技术(Construccion VP，即CVP)就是基于虚拟模型技术而提出的用于建筑项目设计与施工过程模拟与分析的数字化、可视化技术，其扩展了4D( 3D+时间)技术，即不仅考虑了时间维，还考虑了其他维数，如材料、机械、人力、空间、安全等，因此可称之为“ND”技术。当前，建筑领域的可视化研究与应用主要集中在三维( 3D)建模技术或BIM( Building Information Modelling)技术、4D技术。BIM技术主要集成了建筑项目本身的相关信息，属于静态信息，主要用于项目设计分析;4D技术则基于3D模型，引入时间因素，进行施工进度的可视化展示，但没有考虑资源等关键因素。虚拟施工技术的研究则将可视化技术在建筑项目中的应用提高到一个新的水平。

　　虚拟施工技术的主导思想是“先试后建”，即基于一个虚拟平台，在真实工程开工之前，对建筑项目的设计方案进行检测分析，对项目施工方案进行模拟、分析与优化，以便提前发现问题、解决问题，直至获得最佳的设计和施工方案，从而指导真实的施工。这一理念的实施，将大大降低返工成本和管理成本。目前，国内外对虚拟施工技术的研究仍处于初期阶段，香港理工大学建筑虚拟模型实验室则是这方面研究的先驱者，其技术水平一直处于世界领先地位。下文将基于该实验室开发的相关技术，对虚拟施工技术的“先试后建”理念进行详细剖析。

　　2虚拟施工技术的作用

　　“先试后建”是虚拟施工技术实施的指导思想，也是虚拟施工技术作用的集中体现，其可对建筑工程中的任何需要进行检测、模拟和分析。下面针对建筑项目的不同阶段，对虚拟施工技术的作用进行分析，即优化建筑项目设计、优化施工过程、优化施工管理活动等。

　　2.1优化建筑项目设计

　　完善的设计方案是建筑项目顺利实施的前提和保证。建筑项目设计由建筑设计、结构设计、建筑设备设计等组成。通常，这三方面由多个设计方完成。在施工过程中，这些设计将转变为集成在一起的建筑构件，结果碰撞或冲突时常出现，如建筑设备与结构之间的冲突等。这不仅会增加设计、施工返工成本，浪费资源，还会影响施工的进度。这也是建筑工程经常出现工期延迟的主要原因之一。另外，设计的不可施工性是项目设计的另一个主要问题。特别是对于复杂的建筑项目，经常出现设计的可施工性不强或不可行等问题。这同样增加返工量，影响施工进度。究其主要原因，就是缺乏一个有效的协同工作及检测平台，即设计方、施工方在设计阶段不能有效地沟通与协作，同时在二维( 2D)环境下不能对设计方案进行检测与分析。虚拟施工技术为此提供了一个有效的平台，用于设计冲突、可施工性的检测，及多方沟通。

　　采用虚拟施工技术优化设计，首先要建立相关3D模型，包括建筑、结构及建筑设备等。给出了某建筑项目的3D设计模型。基于建立的3D模型，可进行设计检

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