达索系统
达索系统
Hardstone Construction
建筑、工程与施工案例研究
挑战
位于美国拉斯维加斯的Hardstone Construction公司有意通过优化工序向项目业主提供更好的体实施方案，用以消除分包商之间的现场冲突以及其导致的工期延迟与成本超支。
解决方案
Hardstone选用达索系统的3D体验平台，通过应用CA TIA创建虚拟产品，用以开发Tivoli Village综合项目的3D集成模型。该模型是预加工验证与现场施工协调的依据。
效益
3D模型能降低物料浪费和成本、改进构件设计、提高预加工错误剔除的准确率以及现场冲突，总费用可节省200万美元。
3D体验，成就高效的施工管理
位于拉斯维加斯的Hardstone Construction总裁Pat Henderson见证了建筑业的兴盛与衰落。
作为美国最大的两家建筑公司的高级副总裁和总裁，Henderson参与管理了100多个市政工程，项目总额逾30亿美元。在其30年的职业生涯里，他会因项目进度和预算施工按期可控，获得了满足感。但也因未能按期竣工而深感挫败，因为意外的冲突会导致20%的成本超支，甚至项目金额超支。成本超支通常达数百万美元，最终引起法律诉讼，使得项目总成本变得更高。
Henderson深知需要一个解决方案。凭其对离散制造进行革新的计算机生产技术的深刻印象，他渴望那些技术应用于建筑业。但由于建筑业的计算机工具一直落后于制造业同行，解决方案显得“可望而不可即”。
独特的视野
当著名建筑师开始把用于制造业的相同计算机技术应用于建造复杂的、自由形态的幕墙时，Henderson越来越遭受相对较大的建筑业进度缓慢之苦。如果没有其他人把这些工具应用于普通施工，他决定争当“开路先锋”。
当2007年Hardstone Construction被指定为拉斯维加斯Tivoli Village多期综合工程的总承包商时，Henderson终于有了机会。施工规模为200万平方英尺的零售、办公与停车场，包括16栋建筑物，在其下面建造了一个3层的地下停车库，使得Tivoli Village项目所致的协调、工期延迟和成本超支风险变得非常巨大。
由于工程异常复杂，Tivoli Village在施工早期就陷入困境，因为业主提供的图纸不断变动。由于图纸缺乏施工所需的细目，需要对设计进行重大修改。主要的建筑师、结构工程师和机械/电力/给排水（MEP）工程师中途放弃了项目。在此期间，业主要求Hardstone不仅要完成原定的施工协调，并把完整设计列入合同的职责条款。
这是一个严峻的挑战，但Henderson接受了挑战。为了降低风险，这个小规模的本地公司求助于全球3D设计、3D数字样机和产品全生命周期管理（PLM）解决方案领导者、3D 体验公司——达索系统。
3DS虚拟产品的应用——CA TIA已经在建筑、工程与施工领域证明其建树，包括洛杉矶的迪士尼音乐厅和西班牙毕尔巴鄂的古根海姆博物馆。通过Tivili Village项目，Henderson 计划首次证明CATIA能应用于主流施工项目。
精进策划的博弈
面对建筑业的众多挑战，Henderson的大胆犹如一场拉斯维加斯赌博。把用于结构复杂、造型独特的纪念碑的技术应用于零售和办公综合大楼？实在让其看不到其潜力所在。
但Henderson认为在施工前创建高精确度的虚拟Tivoli Village 3D模型能使他的团队通过低成本的虚拟模型来消除风险，而不是高成本的物料与雇员。如果他的判断正确，从设计到实施就会得到顺利衔接，从而实现：较少的工期延迟、更少的冲突以及大幅度地节省成本。
我相信达索系统（3DS）方案能解决建筑业的众多问题，并能
降低建筑废料10%以上。
Hardstone Construction总裁Pat Henderson
左图：Tivoli Village是拉斯维加斯购物、宴请、工作的最热门新目的地之一。
右图：通过钟楼说明项目中注入了“审美”元素
右下图：室内楼梯突出了装饰细节和精湛的铁艺
同时，Henderson认为通过促进协调与沟通，基于CATIA应用的虚拟产品的3D体验平台能使施工现场更整洁、安全、高效；使得所有的利益相关者更有效地展开协作；使得用于项目施工的3D模型能应用于长期的运行与维护。
到2011年Tivoli Village一期项目开工时，Henderson已证明其先见之明。通过应用CATIA, Hardstone参与管理了各个工种的内部协调，用以缩短安装周期、降低混泥土工程的材料成本、金属立杆框架和MEP运行，并及时获得3亿美元的项目金额(无承包商或分包商的索赔额)。他估计仅潜在的框架成本超支额就会节省50万到100万美元不等，总节省额在200万到300万美元之间。
“我相信3DS方案能解决困扰建筑业的众多问题。” Henderson说，“建筑废料能降低10%以上。如果把万亿美元仅仅投资于美国的建筑业，那将节省一笔丰厚的资金。”
现场协调促成精益建造
因为CATIA应用于AEC（建筑、工程与土木营造）行业非常罕见，物色具有建筑背景并能熟练应用CATIA的专业人员是个挑战。对此，Henderson成立了具有不同背景的CATIA 三人组合：Patrick L’Heureux, 其专业为航空施工技术，曾效力于Pratt & Whitney; Nicolas Cantin, 其专业为机械工程，曾效力于Bombardier; Becher Neme, 其专业为建筑与城市设计，曾效力于著名建筑师法兰克.盖瑞的公司。在加盟Hardstone之间，该三人在洛杉矶共事。
作为由后勤人员支撑的高级项目成员，三人组合模拟了整个建筑外壳、结构和内部机械/电力/给排水（MEP）系统。“这说明CATIA非常有效，使得我们三人能独立完成所有工作。”Neme说。
利用关联模型和最新资料，Harstone团队获得了对Tivoli Village项目的“现场协调”，为施工队提供了3D模型高度协调的施工图。
“利用模型的现场协调降低了召开耗时的协调会议的次数。” Neme说，“我们向总承包商提供了充分协调的模型和精确的工料估算清单，然后由其转交给顾问和分包商。”
精确的模型促成精确的协调
此外，通过设计重复性建筑自动化构件，3D模型还能大幅度缩短设计周期。基于CA TIA应用的虚拟产品的3D体验平台具有一个关键的优点：重复性3D几何体无需手工模拟。相反，组件数据，如配预制缆绳、钢筋、CMC钢梁和框，均是根据建筑师或设计师提供的数据表和设计表的参数进行模拟的。
利用模型的现场协调降低了召开耗时、现场的协调会议的次
数。
Hardstone Construction 3D 施工协调员Becher Neme
“鉴于达索系统在制造业的丰富经验，只有CATIA才具备这样的功能，这是一个真正的独特优点，”Ca ntin 说，“如果利用手工模拟，完成这些任务非常耗时，而且容易造成人为错误。事实上，如果没有利用3DS的自动化工序，大部分施工人员不会首先进行模拟，因为容易出错，并造成返工和成本超支。”
此外，详细的节3D结构模型对MEP模型有直接影响。据Neme估计，初次设计与最终施工图形成之间的反复迭代使得Hardstone能优化MEP管道布线，节省材料30%。
机械、给排水、电力和喷洒灭火器的协调使得每个工种的人员能根据有限的空间进行相应的安装。
在浇灌混凝土前，混凝土梁钢筋提供精确的物料估算，并对捆扎钢筋的位置进行现场确认。
“鉴于模型能精确反映施工工序，使得我们能精确模拟MEP的排布，”他说，“这有利于控制预算和环境保护。因为我们根据模型订购物料，不造成物料浪费。”
工作流的改善有利于消除冲突、降低成本
如能消除同时间、同场地施工的各个工种的冲突，就能改善现场的安全和施工安排。
“利用模型改善了现场的安装工作流，” L’ Heureux说，“实际上，现场各工种在施工期间无需解决冲突，因为我们之间根本不会发生冲突。”
这不仅省时，而且非常省钱。以500万美元的框架预算为例，施工工序变更很可能会使成本上升20%，甚至更高—100万美元。至于Tivoli Village项目，由此引起的成本是‘零变化’。
再如灌注混凝土梁。需要数百种施工方式，而其尺寸各不相同。其中大多数方式在不同的部位会达到数十次。Hardstone团队对3D模型的每个地方进行编号，用以确认某一横梁的施工方式。施工方式的最大化重用使得团队能根据正确的流程在相对较少的地方施工、并转移至新地点，最大程度提高效率。
“我们能提前完成任务，因为我们能确切知道已完成的施工形式以及哪种形式会再次出现。” L’Heureux 说。
模型还有助于关键够件的异地制造。以窗框为例，在数百英里之外的地方预制石块，然后船运至拉斯维加斯。Hardstone3D协调小组为石匠提供详细的施工图并向施工队提供详细
的堆砌方法，包括堆砌每个窗户所需的全套图纸。需要装配时，每个窗框就能完美地结合在一起。
“我们曾一度受困扰：如何才能把制造工序应用于施工?” Ca ntin说，“能把航空与汽车工业革新化的自动化技术应用于现场施工，实在令人兴奋。”
模型改善了现场的安装工作流。实际上，不同工种之间无需
花时间用于调解冲突。
Hardstone Construction 3D施工协调员Patrick L’Heureux
我们曾一度受困扰：如何才能把制造工序应用于施工? 能把航
空与汽车工业革新化的自动化技术应用于Tivoli Village，实在令
人兴奋。
Hardstone Construction 3D施工协调员Nicolas Cantin
现场可视化使得合作方式焕然一新
同时，3D模型也可用其他途径改变施工方式。例如，根据Neme的介绍，施工人员倾向于依据施工图和模型的图像进行施工，这是利用3D体验平台进行3D交流与3DVIA应用而提供的资料。
3DVIA应用使得施工人员对整个项目的施工具有空前的洞察力。例如，管道分包商通常只得到配管图；Tivoli Village管道工拥有的3D模型不仅有配管方案，还有与管道共用空间的所有其他系统。
当施工人员看到3D模型时，他们能确切地理解不同系统的组合方式、安装顺序以及施工过程中为下一工序的安装预留空间的重要性。
“整个模型促进了相互沟通，” Neme说，“分包商能看到最终方案的端倪，所以他们会按总体规划进行施工，并明确其施工方式的缘由。使得每个施工人员具有项目的主人翁意识。”
精细模型还能丰富开发商管理竣工项目方面的经验，因为模型是对竣工项目的准确描述。获得批准时，施工期间发生的略微变更与修改将纳入模型。
“对未来的承租人来说，这是一个非常精确的竣工模型，颇具成本效益，”Henderson说，“此举充分节省了通常用于收集提供给业主的项目变化的信息。” 如果业主有意向，之后的运行与维护模型能融入3D主模型。
精细模型显示了如何准确地安装模块（左）以及安装完毕后的窗户（中）。异地创建的精细模型均能完美组合（右）
整个Tivoli Village项目的CA TIA 3D模型由三期项目组成，使得每个施工人员明确其施工范围。
工期进度与预算
当投入达3亿美元的一期项目竣工时，Henderson指出，应用CA TIA和3DVIA的3D 体验平台创建的模型有利于按进度施工，并在预算范围之内。他认为CA TIA应用具有改变整个建筑业得潜力。他已安排其女儿学习操作方法。
“她比我从事该项目要迟很久，”Henderson说，“希望她能精通最佳的解决方案，3DS 的模型效果远胜于如今用于建筑业的其他3D解决方案。我相信这能预示建筑业的未来发展趋势。”
精细3D模型的协调使得Hardstone Construction能根据施工进度和预算提供Tivoli Village的精细模型，无需更改施工工序，且无成本超支。
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作为一家3D体验公司，达索系统为企业和客户提供虚拟空间以模拟可持续创新。其全球领先的解决方案改变了产品在设计、生产和技术支持上的方式。达索系统的协作解决方案更是推动了社会创新，扩大了通过虚拟世界来改善真实世界的可能性。集团为80多个国家超过15万个不同行业、不同规模的客户带来价值。如欲了解更多信息，敬请访问：https://www.360docs.net/doc/d612761415.html,/。
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