BIM+實時云渲染技術在工程管理中的平臺研發與應用

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第二十二期泛CG直播分享會，由瑞云渲染主辦，3DCAT實時渲染云平臺贊助舉辦，本次直播邀請到BIM技術專家劉勇老師，為我們介紹BIM+實時云渲染技術在工程管理中的平臺研發與應用。

BIM建筑信息模型（Building Information Modeling）作為一種建筑工程行業大力推廣的信息化技術，在國內應用越來越廣泛。當實時云渲染助力BIM，又會誕生什么樣的行業新應用呢？我們將會在直播中為大家解答。

泛CG第二十二期直播回顧：BIM+實時云渲染技術在工程管理中的平臺研發與應用

嘉賓介紹

劉勇

BIM領域技術專家

劉勇老師現任萬間科技總經理、BIM技術負責人。本科畢業于華中科技大學，土木工程專業，研究生畢業于天津大學，管理科學與工程專業（BIM）。

從事BIM軟件、BIM云計算引擎、BIMVR技術與產品研發，首提BIMVR、BIMAR技術理念，有7年建筑工程BIM產品研發經驗。

主題介紹

▎分享主題

BIM+實時云渲染技術在工程管理中的平臺研發與應用

▎內容

BIM技術及引擎平臺簡介

GPU虛擬化及實時云渲染技術介紹

實時云渲染+BIM平臺技術架構

實時云渲染+BIM平臺產品研發

產品落地應用案例分享

技術發展趨勢與前景

▎主題簡介

BIM是建筑工程行業大力推廣的信息化技術，在國內應用越來越廣泛。但目前絕大部分BIM平臺都是輕量化的WebGL瀏覽器引擎平臺，效果和性能均無法滿足行業需求。而隨著GPU虛擬化技術的成熟，基于BIM+實時云渲染的BIM管理平臺架構模式在技術和成本上逐漸可行可控，開始在建筑工程領域落地應用。本次分享主要介紹基于BIM+實時云渲染技術的BIM管理施工管理、運維管理平臺的技術架構與落地應用模式。

嘉賓專訪

1、是什么契機讓您進入BIM技術領域？

我本科是華科的土木工程專業。在本科快畢業時，當時是進入了一家央企建筑施工企業，做施工現場管理工作。學校的理論東西，其實在工地上基本用不上，工程管理還是依靠傳統的面對面溝通交底的方式來執行的，簽字審批都是紙質文檔。

當時感慨萬千，覺得其他行業都已經全面擁抱互聯網信息化了，而建筑業實際上還是按如此粗放式、低效率的管理溝通方式來運轉的，就想要做點事情，做些改變。但是直接創業也沒有太明確的方向，所以后面又去考了天大的工程管理的研究生，主要方向就選擇了BIM信息化。

在天大期間，算是系統性的學習了BIM方面的理論知識，以及圖形引擎、互聯網方面的技術工具與知識。掌握了這些理論與工具，其實就想著如何結合自己的專業背景，來做些不一樣的事情，就注冊成立了萬間。當時是從BIM項目咨詢服務開始，逐漸進入BIM行業；后面再從項目咨詢過渡，走向BIM產品研發。公司名字取自杜甫詩“安得廣廈千萬間”，是希望通過新的信息化技術手段，去改變建筑業，實現這全行業人的理想。

2、可以介紹一下貴司研發的建筑工程BIM產品嗎？BIM產品研發過程中，有遇到什么挑戰嗎，您是怎么解決的呢？

提到BIM產品研發，就要說到UE4引擎了。萬間是在2015年了解到UE4，那時候UE4剛好開始開源并免費。使用過大量的工程行業BIM軟件之后，一接觸UE4，我們便預見到UE4在建筑工程行業的廣泛應用前景，從此開啟了BIM與UE4結合的應用探索之路。

萬間在BIM團隊的基礎上，又組建了UE4開發團隊，開始探索如何發揮UE4引擎的高質量圖像渲染性能。剛開始，UE4僅僅是用來做BIM模型的可視化場景展示。將BIM模型（Revit、Tekla、ArchiCAD等）導出FBX文件，然后導入UE4引擎進行模型渲染，添加常規的漫游交互及動畫藍圖，輸出可執行展示文件及BIM動畫視頻，輔助項目溝通。

UE4建筑施工場景截圖

具體產品蠻多的，涉及BIMVR、BIMAR以及BIM平臺等各個方面，下圖有介紹。其他不講，就講一下近兩年在做的一個平臺產品OurBIM吧。

萬間的BIM產品矩陣

OurBIM不算是一個完整的、獨立的端產品，我們其實更希望把它做成一個通用的，可以對外提供BIM數據服務的SaaS平臺。而做BIM平臺是非常有難度的，涉及到BIM數據流的打通，BIM圖形引擎，以及滿足各類建筑工程業務應用的功能服務。

這些是跨度非常大的技術領域，每個領域有獨有的產品模式、開發語言以及行業規則。這種跨界，除了技能，更有思想認知上的跨界。比如，要讓一個游戲引擎的研發工程師了解BIM，了解工程行業，拋開技術融合難題，愿意進來長期發展，這本身就面臨很大的認知障礙。這也造成人員招聘會非常難，因為需要有跨界認知和跨界技能儲備的人才，而這類人才是非常稀缺的。

所以我們的平臺產品開發可以說是非常艱難的，不過也不是都無法解決。技術人才問題就是靠招聘嘛，在很多UE4引擎的QQ技術群里，都會發現萬間的招聘貼。對于產品崗位，其實更加稀缺，國內做這一塊的本身就非常少，有經驗的就更少了，招聘也不起作用，所以我們更多是內部培養，讓其在項目中學習歷練，然后負責起一個個產品或產品模塊來。

經歷過5年多的發展，雖然緩慢，沒有實現黑馬式的爆發式增長，不過我們走的還算穩重。我們希望每個人都有跑馬拉松的心態來做研發，而不是大起大落，這會導致一蹶不振，甚至飲鴆止渴。不過我們每年都有升級，包括團隊人員方面的，產品技術方面的，也包括公司經營收益方面。

3、您首提了BIM-VR、BIM-AR技術理念，可以介紹一下BIM-VR、BIM-AR研發初衷和應用現狀嗎？

在2015，國內剛剛開始第一波的VR熱，主要是游戲以及地產領域，而BIM在那時已經發展了有六七年了。但是BIM的主要應用依舊是可視化，還沒有太深入的有價值應用出來。

做VR的往往都自詡高大上，看不上工程行業，又土又木，周期長，形象差，拖款賴賬是家常便飯。而我們基于UE4引擎做了一些BIM可視化的延伸應用，市場反饋非常好，可以說是讓外界看來“又土又木”土木工程人，體驗到了真正的BIM。因為以前的BIM都是平面3D，建筑空間合理性還不太直觀。

我們從那時就認識到BIM和VR/AR本身就是一對孿生體，BIM的核心是信息和數據，VR/AR更多的是可視化的視角表達，所以我們就提出了BIM與VR/AR應該是一體的一個概念，就叫BIMVR、BIMAR。

當然實際上做可視化的VR是沒有什么技術門檻的，更多是一種技術服務。而工程行業其實有大量各種各樣的VR需求，我們便基于此開發了覆蓋工程各個階段的各類BIMVR產品。比如針對工人施工安全教育培訓的SafetyVR、施工工藝技能培訓的SimVR、項目管理流程培訓的PMVR、運維仿真應用ComVR以及工程BIMVR教學實訓平臺BIMVR Lab。我們非常熟悉建筑工程這個行業，在2016-2017年，這一個系列的產品推出來，基本上行業內就獨萬間一家了。我們后續還出了AR結合BIM的施工現場應用APP產品Mr.BIM。這一系列產品，對外我們都稱之為BIMVR、BIMAR產品。

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

4、您認為，實時云渲染在BIM領域的應用優勢和前景如何？

BIM+實時云渲染是我這次線上直播分享的主題，也是對萬間在BIM云平臺產品研發上的一點介紹和經驗分享。希望大家多多捧場。

總體來說，我們是非常看好實時云渲染在BIM領域的應用前景的。甚至可以說是把公司大部分的技術研發方向，都押在這個技術上。

這兩個技術的結合，目前是落地在萬間的BIM云平臺產品中的。在建筑工程行業，最近幾年其實已經興起了不少BIM平臺了。什么是BIM平臺呢？通俗的講，就是不依賴專業BIM軟件來看看模型管理模型，而是把各家軟件生產的BIM模型，都放在云服務端，直接通過網頁來實時查看和管理，并做數據和業務交互，滿足應用需求。

但是目前市面上主流的BIM平臺產品，基本都是清一色的WebGL輕量化網頁渲染產品。WebGL其實也沒幾年的成長歷史，應該說也非常年輕。它是依靠瀏覽器本身的WebGL渲染模塊，來對加載到瀏覽器緩存中的BIM幾何數據文件進行實時渲染。這種渲染的模型體量是非常小的，在幾十KB到幾十MB的范圍，且效果非常差，僅僅是幾何和基本材質的渲染，更復雜的基本上就帶不起來了。再者數據是以本地緩存形式存在，安全性也是問題。

而BIM應用恰恰就面臨這幾個問題。首先是文件大小，一般的BIM模型輕者幾百MB，大的更是十幾個GB。如此體量的模型一般是依靠工作站來加載的，對網頁來說不在一個數量級上。

為了讓瀏覽器能夠加載大模型，各家就發明了模型輕量化的算法，可以對模型數據做分離，對幾何信息做刪減，給前端傳遞經過輕量化后的數據，這樣就可以勉強渲染出來了。而這其實背離了BIM的本質目標，把數據都刪減了剝離了，這個BIM還是BIM嗎？所以這是典型的削足適履，面臨天然的應用天花板。

這個時候其實我們就會想，要想不削足適履，讓瀏覽器具備大型工作站、服務器的能力，還要保障數據的實時渲染效果以及安全性，有沒有可能呢？Bingo，采用云渲染哈！

云渲染顧名思義，就是把BIM模型的渲染工作交給服務器，客戶端僅僅拿到的是實時視頻流和指令流。在沒有實時云渲染之前，這是不可能的；如果實時云渲染成本太高，可能也會有應用障礙。不過云計算技術發展是非常迅猛的，在我看來，目前已經具備了廣泛的可用性，未來隨著云計算基礎設施的進一步完善，這個綜合成本還會比傳統模式的成本更低。

技術優劣勢對比

這里面有幾個技術關鍵點，一個是云計算的GPU服務器成本，原來一張NVIDIA顯卡最多支持兩個用戶端的BIM模型渲染訪問需求。但是目前GPU虛擬化技術已經越來越成熟了，行業內甚至還有企業研發了圖形渲染與視頻編解碼分離的算法，解決了硬件限制的問題。

其實這一塊解決的最好的是游戲廠家，2019年被稱為云游戲發展的“元年”，谷歌、騰訊云、華為云、阿里云、網易游戲、金山游戲等等，甚至中國電信、聯通、移動，都發布了自家的云游戲平臺，一個月幾十塊錢的包月費用，就可以暢玩3A級游戲大作。GPU服務器成本問題已經被各大廠家通過技術手段逐漸解決，而建筑行業很多人基本不知道。

其次是網絡帶寬與時延問題。目前國內大力推進的新基建，其中5G網絡、超寬帶光纖網絡建設內容，就是解決這個問題的。還包括大數據中心在各個省市不斷落地。很快，不管是用于BIM領域，還是游戲領域，基于實時云渲染技術的應用，網絡延時和帶寬成本也不再是問題。最近華為云發布了鯤鵬云手機、阿里云發布了無影云電腦，可窺一斑。目前萬間的BIM平臺實測，基本上4G網絡帶寬就可以滿足超大規模BIM模型的1080P分辨率的實時網頁交互體驗。5G和超寬帶光纖網絡，更多是服務于對帶寬和時延要求更嚴格的領域，比如云VR、云AR以及自動駕駛等。

可以說基于實時云渲染的BIM產品，在應用推廣上也會更加順暢。且不說技術所帶來的產品功能優勢了，降低了客戶端對硬件設備配置的要求，用戶只需要一個輕量化終端設備，就可以做傳統所做不了的BIM管理工作。可以極大的降低用戶端設備的采購成本，擴大潛在的用戶接入數量。建筑工程行業的企業都會算賬，這個成本節約是非常直觀的。

多端多并發訪問

萬間目前的OurBIM云渲染引擎及PaaS平臺，就是依靠實時云渲染技術來實現的。目前正在開發落地的產品有針對工程施工管理的OurBIM施工協同管理平臺和針對建筑工程運維領域的FBIM運維協同平臺。

隨著技術不斷發展，我們將把其他的PC客戶端BIM產品、移動端APP產品、BIMVR和BIMAR產品，都逐漸實現云化。

5、如果想從事BIM技術研發行業，需要具備什么技能，以及如何提升？

我對想從事BIM技術研發的人的建議就一個詞：跨界。

我們行業內，BIM技術研發這個領域目前有很多的分支。目前核心的還是傳統造價算量軟件的開發企業，接下來一些開發BIM工具插件的企業，然后就是萬間這一類，做獨立BIM產品和平臺研發的企業了。

應該說還處在發展的早期階段，大家都還有機會。同時，這又是一個非常龐大的行業，建筑業的產值可是占了GDP的四分之一啊。在這里面的建筑信息化部分，目前可以說是原始階段，還有無限的成長空間。別看不上行業的“又土又木”，建筑業的BIM信息化依舊可以非常高大上，還能解決實際問題。

另一方面，這個行業的天然壁壘也造成了不是哪個互聯網巨頭隨隨便便進來就可以顛覆的。需要沉下心來慢慢深耕，逐漸積累，不斷試錯，也等待著行業內的從業人員逐漸轉型接納。這需要一個比較長的過程。

所以我覺得對于想從事這個領域的人來說，技能可能是其次的，認知的轉變或升級可能更加重要。

在具備這個行業認知之后，再就是逐漸升級技能了。這個行業需要跨界的人才，敢于跨界是突破認知障礙，能夠跨界還需要努力學習。出身建筑工程行業的，去學習互聯網、軟件行業的東西；出身互聯網、軟件行業的人，去了解建筑行業，了解BIM與建筑信息化。

只要兩撥人建立對稱的認知格局，對等的溝通能力，接下來就可以形成團隊，做出一些既好看又好用的BIM產品來了。

如果也跟萬間一樣，不只是說找個固定行業，謀個固定工作，而是有堅定的方向和理想，想要用技術去改變落后的建筑業，提高行業生產效率，提高信息化和工業化水平，那我們非常歡迎你加入萬間，跟我們一道，去努力奮斗，做出改變。