随着我国招投标制度的不断深入，同时建筑市场逐渐规范化，建筑市场竞争越来越激烈，建筑企业面临严重的挑战，必须提高技术和管理水平，降低成本，以取得一席之地，而虚拟建设就是建筑企业提高竞争力的一条有效途径。

1 虚拟建设的发展

20 世纪中叶以来，以微电子信息技术为基础，以计算机网络和通信等为核心的信息技术革命，对社会资源配置经济运行、竞争方式和人类生活方式产生了深刻影响，并导致了一场新的产业革命，从而将人类推向了以高技术为基础的知识经济时代。

制造业现代化的管理技术是建立在全球化 大生产的市场氛围上，以电子商务、互联网、信息高速公路、企业内联网、虚拟现实、虚拟制造等作为技术支持，通过各种先进的管理手段如 ERP（企业资源计划）、JIT（及时生产）、AM（敏捷制造）、VR(虚拟现实)、VC（虚拟建设），通过对战略伙伴的选择形成动态联盟，以敏锐的嗅觉寻找市场机会，确定目标，联盟的伙伴之间互相合作、利用彼此的优势共同完成目标，达到双赢或多赢。不同时段制造企业共同的发展战略如图 1。

（1）CAD 与建筑设计的结合可以看作是虚拟建设的萌芽。20 世纪 80 年代后期工程设计开始推广CAD 应用，勘察设计行业在建设领域中率先应用计算机技术，成为我国信息化建设起步早、发展快、效益高的行业。CAD 的应用将设计作业在计算机上完成，将人从复杂的设计工作中解放出来，这一阶段是虚拟建设的萌芽阶段。

（2）CAD、系统仿真与建模技术、多媒体等技术的综合应用看作是虚拟建设的雏形。CAD、系统仿真与建模技术、多媒体等技术的综合应用，使传统的设计观念、手段和方式发生了根本的变化，使方案的比选、优化更为直观，对提高设计质量和水平发挥了重要作用。工程设计从二维走向三维，设计者不仅看到建筑物的整体外形，而且可以了解建筑物内部的细节构造，这一阶段成为虚拟建设发展的雏形。

（3）虚拟现实技术是虚拟建设的进一步发展。虚拟现实技术是 20 世纪末兴起的一门崭新的综合性信息技术，是由计算机软硬件，以及各种传感器构成的三维信息环境—— 虚拟环境。虚拟现实技术为建筑师们设计和评价建筑提供了新的技术手段，建筑师可以按现实世界中任何可能的方式直接与他设计的建筑对象进行交互，这样的过程将更有助于建筑师了解形体、空间、色彩、光照、乃至声学效果并做出相应的评价。同时，虚拟现实技术可以使建筑师或顾客在虚拟的三维环境中感受在许多情况下，准确地了解用户需求并与之达成共识是设计过程顺利进行并取得成功的关键因素，虚拟现实技术为用户参与设计过程提供了极大的方便。利用虚拟建筑的真实性，建筑师以最直观的方式向用户呈现其设计意图，而用户通过在虚拟建筑模型中漫游获得最直观的体验，用户甚至可以直接操纵电脑提出某些设计局部的修改意见。虚拟现实技术的应用将极大地丰富建筑师的设计方法，增强建筑设计创新的能力。

（4）虚拟建设的形成与应用期。进入 21 世纪，国内外关于虚拟建设的研究和应用达到了一个新的水平。2000 年 Dace A. Campbell 研究了 VRML(The Virtual Modeling Language)，成为建筑建设文件有效的传输工具。2002 年美国建筑与城市研究大学的 Ahmed F. Waly , Walid Y. Thabet 等人研究了虚拟建设环境在前期策划中的应用。同年，美国 Mark J. Clayton, Robert B. Warden, Thomas W. Parker 等人做 3D CAD和系统仿真在建筑虚拟建设中应用的研究。虚拟建设的理论研究在这一时期达到了比较高的水平，在实践方面也得到了一些应用，并取得了很好的效果。

英国的 Skye 岛大桥的规划设计，在环境保护问题上有争议，受到公众关注。后来应用虚拟现实技术，逼真地向公众展示了设计建成后的大桥及周围环境的形貌，以及作环岛飞行和驾车通过大桥的动态视觉感，受到公众的欢迎，大桥的设计方案也得到了肯定。

苏州拙政园名冠江南,是中国的四大名园之一，亦是世界文化遗产之一。通过对拙政园建立虚拟巡游系统，使得未到过拙政园的游客，可在计算机上任意选择路径遨游各景。

二滩电站的展示部分采用了虚拟现实技术，用户可以轻松浏览二滩环境及大坝的任意一个部位。国内在对施工过程中结构的仿真和可视化计算方面取得了一些成果，可以模拟各种施工过程。

上海正大广场工程是我国首次将虚拟现实技术应用于建筑工程的项目。由中建三局和华中科技大学有关专家和技术人员联合开发的正大广场施工虚拟仿真系统达到了三大预期目标：一是在建筑物建成之前，虚拟显现建筑物建成后周围的环境。二是虚拟仿真系统的核心部分——钢结构施工之前，在计算机上完成各种构件装配、吊装方案的多种试验和优化工作。三是应力和变形分析，包括桅杆起重机和吊装屋架内力分析，以及焊接应力应变分析。专家们认为，建筑工程施工虚拟仿真系统将还未做的工序进行模拟试验，彻底改变了传统的施工过程不可逆的状况，是今后建筑业发展的方向。

计算机技术与建筑业结合分为萌芽阶段、雏形阶段、进一步发展阶段、成熟和应用期等，如图 2。

2 虚拟建设的内涵

美国发明家协会于 1996 年首先提出了虚拟建设的概念，即 Virtual Construction is a approach to the design-build process incorporating electronic connectivity and upside-down management techniques.

同济大学丁士昭、徐友全、彭勇等人对虚拟建设的理解：一是设计和施工相结合（项目总承包）。二是通过电子技术进行信息沟通。三是业主→设计→施工→供货的纵向命令和控制关系转变为业主方、项目管理方、设计方、供货方的横向协作联系。并认为虚拟建设是一种适应当今知识经济社会的工程项目管理新模式，运用虚拟组织原理，借助现代信息和通讯技术的支持，采用无层级、扁平化的管理组织方式，及 D+B 的生产组织和管理方法，通过基于网络的共享项目信息系统，可以实现工程项目建设成本低、质量好、进度快、协调好，运用信息和知识使建筑产品增值的目的。

2000 年日本 Yoshio Maruyama, Yoichiro Iwase, Kazuo Koga 等学者提出了 VR—Coms（virtual and real-field construction management systems）的概念，认为 VR—Coms 是通过虚拟仿真技术集成了虚拟建设仿真、计划、规划、执行管理系统来在实际建设中提高生产率和建设的安全性。

东南大学郑磊博士认为，虚拟建设建立在技术、管理两大支撑体系之上的新型项目建设模式。一个是技术层面的虚拟建设（the technical aspect of virtual construction，T-VC），T-VC 更多的是利用计算机技术、解决项目建设过程中从规划设计到项目物业维护阶段中某一方面的技术问题（如虚拟漫游、施工过程虚拟仿真等），以及虚拟环境、可视化系统开发过程中的计算机技术实现问题。另一个层面就是管理层面的虚拟建设（the managing aspect of virtual construction，M-VC），M-VC 是适应市场需求和时代要求的，以计算机信息技术为支撑的，将虚拟组织原理应用到工程建设领域的一种新的工程项目建设组织和管理模式，是对传统建设组织和管理模式的创新，通过它，承包商能够以最快的速度、最低的成本跟踪市场动向，并通过对外部资源的整合利用迅速满足顾客需求。

综合国内外专家学者对虚拟建设的理解，笔者认为虚拟建设的内涵可以从狭义（微观）和广义（宏观）的角度来理解。

2.1 狭义（微观）的虚拟建设

从狭义（微观）上理解，虚拟建设是指在计算机技术和信息技术基础上，利用 VRML、 AutoCAD、3DSMAX 等软件，系统仿真技术，三维建模理论以及用 LOD 算法优化虚拟系统,对建筑物或项目事先进行模拟建设，进行各种虚拟环境条件下的分析，以提前发现可能出现的问题，提前采取预防措施，以达到优化设计、节约工期、减少浪费、降低造价的目的，或者应用 JavaScript 语言扩展虚拟世界的动态行为，提前为顾客提供一个可以观看，可以感觉，可以视听的虚拟环境。

从这个角度可以看出，虚拟建设的第 1 层含义是在虚拟的环境下对项目进行建设，并尽早的发现可能出现的问题，不断的修改方案直到建设项目的整个过程符合建设者和顾客的要求。这有助于项目管理者对实际建设过程有一个事先的了解，并对建设过程中容易出现问题的地方加强管理，以最终达到节约工期和造价的目的。微观虚拟建设的第 2 层含义是虚拟现实在建设领域的应用。在建筑和规划学科领域,使用虚拟现实演示单体建筑、居住小区乃至整个城市空间,可以让人以不同的俯仰角度去审视或欣赏其外部空间的动感形象及其平面布局特点，感受整个小区建成以后的环境（包括交通、绿化、音乐以及小区的周边环境）。它所产生的融合性,要比模型或效果图更形象、完整和生动。

2.2 广义（宏观）虚拟建设

从广义（宏观）上讲虚拟建设指的是一种组织管理模式，承包商为适应市场变化和顾客需求，基于计算机和网络技术的发展，敏锐的发现市场目标，在 internet 或 www 上寻找合作伙伴，利用彼此的优势资源结成联盟，共同完成项目，以达到占领市场实现双赢或多赢的目的。随着建设项目的不断优化，建设水平的不断提高，顾客对项目的要求也越来越高，不仅需要建筑企业及时有效的完成项目的本身建设，还要求建设企业参与项目的前期策划以更好的对项目进行管理和监控，同时，还要求企业参与项目的后期运营和维护。从企业内部的角度来看，现在国内的建筑企业往往拥有某一方面（比如说土建或安装）比较强的优势，但对其他方面比如说设计、物业管理和商业运营缺乏经验或能力技术达不到要求的标准。对于大型的综合性比较强的或技术要求比较高的项目，单个企业很难独立的有效的完成，这就要求各企业利用自己的优势资源联合起来，共同开发项目。

广义虚拟建设有以下几个特点：一是一个虚拟项目管理组织，以有效完成项目为目标。二是需要建筑管理知识和计算机信息技术的有机结合。三是参与单位通过基于网络的项目管理软件联系在一起，最大程度实现信息共享及数据交换。四是需要以先进的项目管理知识作为支撑。五是联盟伙伴之间实行资源、利益共享，费用、风险共担，相互合作，相互信任，自由平等。

3 虚拟建设的组织管理流程

整个项目的组织流程如图 3。在项目选择和中标后对项目进行建设，构建的虚拟项目管理组织对项目进行建设的流程。

微观虚拟建设是在计算机上对各个建筑物或整个项目进行虚拟环境下的模拟建设。在建设中遇到问题在返回修改设计，之后在进行建设。反复进行，直到顾客和建设者满意。其中包含了各个工序流程、工序的间隔时间、工艺方法、各种机械设备材料的布置、建筑实体的内部构造和材料等等，这里就不一一列举。

4 结束语

虚拟建设的发展需要计算机技术、信息技术和网络技术的支持，这些技术在其他行业得到了广泛的应用，但是在建筑行业应用的并不是很成熟。随着建筑业技术和管理水平的提高，这方面技术与建筑业的结合将越来越紧密。这为虚拟建设的迅速发展创造了有力的条件，21 世纪虚拟建设将会以更快的速度向前发展。