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发布于:2019-10-09

BIMBANK 导言

当前,随着物联网、BIM、云计算、大数据等信息化技术与传统业务的深入融合,工程的智慧建造已成为行业各方关注的核心要点。但我国智慧建造水平还相对落后,尤其是行业软件尚存在各种性能瓶颈,且与行业的深度融合不足,总体发展水平滞后于行业的需求。作为智慧建造落地的关键性工具——BIM 软件近几年已成百花开放的态势,但也因部分产品缺失内核或直接使用国外内核,数据安全无法保证,“缺芯少魂”的尴尬局面在 BIM 领域再一次出现,在一定程度上制约了 BIM 在中国的应用和发展。

因为,在 BIM 管理软件的开发中,绕不开的一环是 BIM 图形引擎,这是 BIM 管理软件之“魂”,必须采用的内核。而目前国内大部分 BIM 软件开发商,基本上都是直接选用国外第三方的 BIM 图形引擎,在其基础上开发基于 BIM 的项目管理平台,但这种模式存在两大问题:一是就国家信息安全的角度上来看,国外主流图形引擎都是云端架构,BIM 模型需上传至境外服务器,建筑数据安全受到极大威胁;二是运行效率不高,无法满足大型 BIM 模型的应用。(模型都需要经由国外引擎转换,经由国际网路和境外服务器,模型查看和转换都大打折扣)

近期,BIMBANK 了解到已经有数家国产轻量化图形引擎研发成功并在项目上陆续开始使用。BIM 中国“芯”,中国“魂”系列报道,就是让大家了解这一系列国产 BIM 引擎的窗口。

今天接受 BIMBANK 采访的是筑智建|ARchGL。筑智建|ARchGL自主研发了独立知识产权的图形引擎——蜘蛛引擎 Spd3D,建筑图形库BIM之芯轻量化核心渲染引擎。引擎采用全新的三维实时渲染技术,直接支持多种建模软件输出的数据格式,承载超大场景的数据模型展示,并提供精确的空间几何分析计算能力,提供在Web,Android,iOS各端相关BIM业务平台开发的渲染服务。


访谈正文

BIMBANK:今天先来谈一谈,国际巨头夹击下,做国产自研图形引擎是一个怎么的情况?为了什么?开发图形引擎遇到的难点在哪儿?

筑智建|ARchGL:自改革开放以来,我国各行业发展迅猛,但仍然是一个发展中国家,不少尖端高端的行业仍受制于他国。在我们一味的追捧德国制造,美国制造的时候,前阵子华为的一系列新闻让我们彻底震惊了!原来中国制造是如此强大,也让我们振奋地想到在中国这块土地背后还一定有更多这样低调而让人震撼的企业,这是我们前进的榜样和方向。

引擎这块国外有很多了不起的公司,也有一些公司在为我们中国的公司提供部分或整体的引擎技术解决方案,比较通用的模式就是我们在国外厂商提供的底层渲染引擎上进行平台构建,对接好图形的渲染后,我们可以专注于上层业务的研发。这种模型看上去还蛮OK的,但实际上是有一些问题存在:

上至国家政策、法律,下到用户的行为和防护技术,如何形成良好的数据安全生态圈,并打造完整的数据安全产业链;目前国内很多的企业对于数据安全的重度非常不够,常常将最重要的防护对象放到最后考虑。不再是单点布防,而是集成多安全能力的平台型产品和体系化的安全建设,这才是我们最值得思考和努力的方向。而往往在我们面对的政府对象、国企企业甚至是某些军方项目时,此类用户往往要求对技术有着自主知识产权及私有化部署的需求,国内大多数引擎因此类问题往往无法完全满足相应需求。即使是顺利实施部署,采用国外底层技术的引擎也存在较大的安全风险,这在近几年国外发生的信息安全泄露中就可想而知。

当前,中国正处于整个数字信息化转型的关键期,一方面,许多在开发图形引擎的企业尚未找到明确的盈利模式,从整体看,还处于高投入低产出的阶段。想在国内壮大还有很长的路要走,只有拓宽思路,构建多元化的产品链才更具实现商业价值。对待现有的商业模式。 另一方面,我国的部分市场用户内心也对引擎存在较大误区,而往往从引擎技术、协同管理层面无法去很好的引导客户,导致客户预期大幅度的降低,形成客户对新技术的排斥。在这一点上,引擎固然是打通项目各方、项目各阶段的一个重要工具,但引擎并不是万能的,市场客户等认知还存在较大误区,最终难以建立健康、良好、稳定的商业模式。

国外底层渲染引擎的价格对于一些创业型的公司不太友好,在没有出产品的时候就会有高额年费,以及后面产品的授权费。尤其针对一些以游戏图形引擎转化过来的底层技术,虽然技术存在较高的价值,但其本质并非是处于对建筑市场所考虑,从本质上难以为国内用户提供最具价值的技术服务,而介于游戏图形引擎往往存在较高的授权费,在国内水土不服的情况下,还存在较低的性价比,进一步对国内图形引擎供应商的研发、销售、售后等环节雪上加霜。

如果引擎里面发现了问题,沟通成本高,修复的周期会比较长,有时会超出项目交付日期。

基于他方底层进软件构建,会受到技术约束,只能依照他所支持的方式来操作,如果有好的想法底层却不支持,要不给国外公司反馈,在下一版本中加入这个特性(还不一定加),要不就痛心舍弃掉。最终的结果形成了市场技术的不健康和商业模式的恶性循环,故而拥有自身知识产权的图形引擎尤为重要。

所以我们需要打造我们自己的图形引擎,不仅为了解决上述的问题,而且我们还可以结合中国的实际情况,做一个更贴近中国需求、满足国内用户需求的图形引擎。进而搭建健康良好的商业模式,最终形成市场、用户、售后的完整闭环。

当然,口号可以说的很响亮,但是摆在面前的困难还是有很多,还需要我们踏踏实实的一个一个去解决。图形软件最开始都是桌面型的程序应用,而且这个领域的绝大部分市场都是国外大公司所占有,这样所导致的问题就是,国内图形相关研发人员稀少,技术没有什么沉淀,而且每一个新的图形引擎出来不可避免的都需要对市场上流行的软件格式进行支持,不然不会被市场所接受。这都是我们从无到有所需直面的问题。

综上所述,筑智建是致力于自身图形引擎技术研发的同时致力于建筑工程行业信息化实施多年的企业,我们在注重完全自己知识产权的图形引擎研发的同时,同样在为大量的行业客户提供基于数字信息化的综合实施方案,并利用实施经验反哺图形引擎开发,使图形引擎每一步开发需求与项目的实施完全接轨。


BIMBANK:听闻了贵公司的自主研发了自主知识产权的核心三维图形引擎,一个名叫"蜘蛛引擎 Spd3D"的图形引擎,可以给我们具体介绍一下你们的"蜘蛛引擎 Spd3D"图形引擎吗?

筑智建|ARchGL:蜘蛛引擎 Spd3D是筑智建|ARchGL是由15年图形图像研发经验的工程师团队用了6年时间精心打造、4年时间实践磨炼的建筑图形库BIM之芯轻量化核心渲染引擎,根据我国现有建筑业情况,根据基于国标及行标、具备编码统一,从产业数字的生产、收集、加工、应用、存储等多维度融入,打破数字壁垒,建造开放共享的产业数字生态。

蜘蛛引擎 Spd3D采用全新的三维实时渲染技术,结合行业相关数据,设计出轻巧的图形数据组织结构,实现了超大场景模型的渲染承载。强大复杂的服务后端图形解析平台对现有多种通用图形格式进行完美支持,不需要安装第三方插件进行数据导出,直接上传模型文件即可。图形轻量化数据与参数化数据并存的方式让业务端既能高效的展现图形,又能对图形几何进行精确化的空间分析计算。采用前沿的技术方案让引擎能够在Web,Android,iOS各端提供无差别化的渲染服务。布局全国多节点云端,让超大模型的上传不再那么泪奔。经过对大量各种类型BIM业务平台的支持,引擎多次迭代后的版本所提供API丰富且更具实效性,能让采用该引擎的业务平台便捷高效的进行图形业务相关开发。

腿腿教学网-产品专访 | 国产 BIM 引擎系列报道二:蜘蛛引擎

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BIMBANK:蜘蛛引擎Spd3D图形引擎的投入很大的研发?

筑智建|ARchGL:在筑智建|ARchGL高层看来,创新是一场“长跑”。筑智建|ARchGL每年将45%以上的销售收入投入研究与开发。2012年至2018年,筑智建|ARchGL七年中的研发投入累计过亿元人民币。其筑智建|ARchGL旗下SPD系列全栈式产品生产研发体系,持续着创新力,新品发布周期为1年2大产品,3个月1个小产品;新品发布策略为解决产业链不同痛点,多产品联动。SPD系列产品的生产研发体系:1.高度融合了国际体系;2.关键产品与标企合作;3.极大化产品模块复用;4.实现高速低成本目标。这样的高强度研发投入保障了SPD系列产品的创新和质量,也给筑智建|ARchGL在建筑领域内带来了商业的一次次成功。

BIMBANK:开发国产图形引擎遇贵公司到的难点在哪儿?

筑智建|ARchGL:当然,我们遇到了一些难点。

  1. 开发的资金和人力要求巨大

  2. 软件产业虚胖,技术人才相对匮乏。

  3. 在开发过程中,我们会遇到大量棘手的问题,

比如:在研发图形渲染当中,有一个渲染效果的问题,最开始我们参照其他一些炫酷的引擎的渲染效果做出了比较精美的图形渲染。然后再拿项目中的实际模型数据进去实验时,发现不能很好的进行实时图形交互操作。我们才发现忽视了显示更多的模型数据和显示模型更漂亮这两者其实本是一个矛盾体,不能往一头走极端,需要对这两者进行平衡。后面我们就做了很深的研究,列出了每一种渲染特效带来多少美感,损失了多少模型承载量,根据这个数据和实际的每个行业需求,配置出了适应各行业的渲染参数。

还有一个就是用户体验上的事情,目前市面上有一些引擎,在解析其他软件格式模型的时候,会提供一个其他软件数据导出的插件包,让用户自行装上插件包,然后导出数据,上传到平台。我们在做这块的时候,也在抉择,提供插件包的这种方式,其研发成本和程序架构复杂度会小很多,但是用户体验真的很差。最后我们还是否决了这种方案,我们花费大量的研发和稳定性测试,给出了更一个更友好的交互方案,模型直传。

BIMBANK:蜘蛛引擎Spd3D图形引擎的优势在哪里?

筑智建|ARchGL:蜘蛛引擎Spd3D的数据引擎核心优势:

1、自主知识产权掌握核心。

2、多方位、立体化、链条式数据展示,弱化数据的独立性,增强数据关联度。

3、解决数据的多元化、碎片化,统一数据更具分析性、粘合性。

4、多渠道运营,模块化规划,实现m+n远大于m+n的服务。5、规范化数据标准,更符合国情需求。

蜘蛛引擎Spd3D的亮点

数据的安全保障 |基于WebGL技术的自主开发的图形引擎平台,不会泄漏到国外的服务器。

企业的安全选择 |支持企业的私有化服务器部署,保障数据的安全性。

国家统一的编码 |模型构件类型编码采用国家统一编码,使用习惯上更加符合中国建筑人的特点。

智能的渲染策略 |支持动态加载/释放内存,实现数据下载、渲染与应用的协调。

迅捷的浏览体验 |急速的模型加载,流畅的模型浏览。

丰富的开放接口 |开放的API,简单快捷地实现二次开发,定制化实现所需的功能模块。

多格式数据的兼容 |支持市面上所有主流的模型数据格式,支持二维图纸及三维模型应用统一。

跨平台的技术支持 |无需插件,可直接浏览器查看,移动、pc跨屏联动,随时随地线上协作。

多模型的数据组合 |可组合多个任意数据类型的模型,支持同一场景多模型文件管理。

物联网的可视对接 |三维场景和物联网的数据联动,实现物联网数据的三维可视化。

多产品的案例支撑 |基于spd3d,已经开发出了多个具体商业应用软件,为使用者提供经验。性能及参数对比表

参数SPD 3D国外某知名引擎国内某知名引擎
千万级面片数模型渲染流畅 √有卡顿 ×有卡顿
二维图纸支持 √支持 √支持 √
二次开发支持 √支持 √支持 √
渲染美观较好 √较好 √较好 √
渲染多参数化配置支持 √支持 √支持 √
操作可配置性支持 √支持 √不支持 ×
快捷键支持 √不支持 ×不支持 ×
最大可渲染面片数1亿 √未有公开说明 ×未有公开说明 ×
模型显示精度较好 √较好 √一般 ×
模型完整度完整 √完整 √有丢失 ×
内存优化较好 √一般 ×一般 ×
模型组织支持 √支持 √不支持 ×

BIMBANK:蜘蛛引擎Spd3D图形引擎的最大模型承载力是多少?

筑智建|ARchGL:

介于现有市场发展的初级性,在个别引擎我们会看到 “可承受无上限的模型承载力”、诸如此类的解释,但实际上,不谈配置,光谈承载力是一种不够周密的解释,可以说这只是一种概念。我们如何抱着严谨态度去回答这个问题呢?目前大多办公企业所用电脑的配置比较基础,在这些办公电脑上蜘蛛引擎Spd3D引擎展示端的数据量1亿是完全OK的。为什么没有说能承载多大Rvt,Dwg模型呢,这里要解释一下,模型文件大小与模型内部图形数量是不成正比的,因为每种模型文件内部组织结构不一样,里面会存在各种数据复用的模式,如果复用多,文件会小一些,所以直接用文件大小来衡量承载力不准确(可以间接)。其实严格意义上讲应该说最低配置,承载力的上限跟此配置一般有所挂钩,因此,我们这里直接描述的是展示端数据量:1亿面片。当然,我们还并未止步于此,团队依然埋头于做大量的优化工作,有望在近期会有更大幅度的提升。目前测试下来,最低配置的集成显卡承载上1亿的三角数据游刃有余。

BIMBANK:蜘蛛引擎Spd3D图形引擎能处理千万面片以上的BIM模型吗?渲染有多流畅?

筑智建|ARchGL:正如我们上面说的1亿面片,所以,是有能力处理几千万级面片的BIM模型,在操作模型时如旋转,缩放等的渲染帧数能达到25-33,这对于模型展示来说完全足够了。

BIMBANK:蜘蛛引擎Spd3D图形引擎作为底层核心技术,结合二次开发后可以应用在哪些领域呢?

筑智建|ARchGL:蜘蛛引擎Spd3D图形引擎致力于融合新技术与传统专业在建筑行业的应用,加速传统数据中心智能化升级,为政府及企业在智慧工地、智慧城市、智慧汽车、智慧医疗等领域提供专业的服务。只要对数据有可视的需求的,都可能会用到我们的spd3D引擎。基于蜘蛛引擎Spd3D所开发的Spd系列标准化产品有很多,比如上周刚刚上线的蜘蛛看看Spdview——一款免费快速查看分享图纸和模型的应用工具。旨在通过同一账号跨多平台应用及云端同步储存,PC端、H5页面、手机APP、都能轻松同步查看,轻量化BIM模型,百兆大小的Revit等BIM模型文件,可实现秒级快速打开,手机端高效浏览大模型。 

BIMBANK:基于蜘蛛引擎Spd3D所开发的相关内容有什么可以给我们分享一下吗?

筑智建|ARchGL:

我们基于Spd3D的基础上先后为多个业主进行了深度的定制化开发,如重庆市建委、成都铁路局、上海奉贤区吴房村等,基于项目监管、项目施工、项目运维等不同维度。在与业主开发沟通的同时,配合我们多年的项目经验积累,我们也针对现有行业痛点,开发出基于Spd3D项目协同管控平台、基于Spd3D的智慧化施工监管平台、Spd3D的云算量平台、Spd3D智慧楼宇运维平台和智慧园区平台、蜘蛛看看等不同维度和场景的平台,用于服务行业用户。同时,在基于Spd3D图形引擎的基础我们夸行业的在汽车、医疗等行业也有所突破,形成了多行业多领域协同化发展。

在项目建设的协同管理平台应用中,如成都铁路局下属的若干高铁站建设,其中在重庆西站的应用中尤为明显,项目BIM实施人员将包含工程信息的BIM模型上传到系统服务器,系统就会自动对文件进行解析,同时将海量的工程数据进行分类和整理,形成一个多维度的、多层次的,包含三维图形的工程数据库。通过互联网技术,系统将不同的数据发送给不同的人。不同的人各取所需、共同受益。 在平台中,首先进行了多方模型查看、图纸查看、资料文档查看。在平台上又构建了基于平台的问题协同,基于引擎的进度管控,角色权限划分、施工段划分、进度管理、 质量管理、安全管理、档案馆、专项活动、第三方检测、物资管理、视频管理、原材料和试件管理等。

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在快速看图中,我们基于Spd3D研发了蜘蛛看看,蜘蛛看看可以跨越时间、地点、在WEB端、手机端、平板端快速看图的一款工具,在蜘蛛看看中,不仅仅是基于Spd3D的模型浏览,更可以快速的对基于CAD的图纸进行快速查看、标注,并且可以分享给多方的一款模型及图纸的查看工具。

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在于智慧工地的结合中,我们基于SpdBIM开发相关的智慧工地平台,平台在重庆地区大规模应用,平台主要以建设单位集团为核心,逐步对其每一个项目监管提供数字信息化的全方位解决方案。平台主要将人员管控视频、到岗监测、设备监测、环境监测及集团所需信息的集成进行了多维度的收集,满足了异地多阶段项目的同时管控,有效的提高了建设单位的信息传递效率及项目品质把控。

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在云算量方面,通过SPDBIM对模型精准性把控中,我们进一步深化研发了SPD CostCloud,通过对编码标准、国家规范的植入,利用模型直接计算土建、钢筋等工程量。结合高性能并行计算机分布式储存让工程造价更快、更准、更安全。

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在智慧楼宇的平台中,我们基于SpdBIM开发了智慧楼宇运维管理平台(SpdFM),并在苏州市汇邻广场项目中得以实施应用。SpdFM 是基于 BIM + IOT ,结合云计算、大数据、移动互联等新一代的信息技术,实现了项目的水电监测、暖通恒温监测、楼宇电梯智能化监控、楼宇视频安防监控、楼宇租户合约智能化管控、楼宇信息综合大屏等集成,并将主要数据大屏的形式整体呈现。

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来源:BIMBANK

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