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【關鍵詞】 可視化通信 技術 發展 應用
可視化通信是利用圖像來傳達溝通的信息等,最常用在視頻通話、視頻會議甚至軍事通信等方面,具有較好的視覺呈現效果,也能更直觀清晰的傳達需要溝通的信息,拉近通信雙方的距離。另外,可視化通信的操作簡單、功能齊全是其備受人們喜愛的原因,它能更好的體現電子通信的交互性。
一、可視化通訊的發展
自1837年莫爾斯發明有線電報通信后,通信技術開始了快速的發展,發展至今通信技術已被廣泛的應用在各個領域,大到國家政府、軍隊通信,小到企業、個人通信。隨著電子技術、網絡技術的不斷發展,人們對通信技術的要求越來越高,現今的通訊領域已經將可視化技術作為進一步發展的主要方向。當前市場上各種可視化通信設備與軟件越來越多,實現的功能也越來越豐富,運用的領域也愈發廣泛。
目前主要的可視化通信設備就是視頻電話,它是利用電話線路將人的語音、圖像實時的傳送到信息接收方。視頻電話設備一般是由電話機、攝像頭以及顯示屏共同組成的,它既具有普通電話機的通話功能,又能傳送圖像信號。在手機上實現視頻通話需要在網絡信號下,雙方都使用入網的手機并開通視頻通話功能才能實現視頻通話。早在上世紀五十年代就有人提出了視頻電話的概念,美國貝爾試驗室也曾就視頻電話提出相關的研究方案,但由于以往電子通信技術及網絡技術發展有較大的限制,視頻電話的研究并沒有獲得較大的發展成果。知道1980年左右,隨著數字通訊技術、傳輸技術、集成電路、芯片技術以及視頻解碼技術等的發展,視頻電話才開始迅猛發展。
當前的視頻電話屬多媒體范疇,在視訊會議領域應用的較為廣泛。人們可以通過視頻通信進行遠程通話,并清晰的看到對方的圖像、聽到對方的聲音,因此在商業活動、視頻會議、遠程教學、科學探測、醫療診斷等領域有著廣泛的應用。但在人們的日產生活通信方面,雖然視頻電話的通信方式廣受人們期待,卻由于市場、技術、線路等方面的限制應用并不廣泛。在日常通信方面人們更多的是使用可視化通信軟件,包括QQ視頻、微信視頻等,在網絡環境下,這些通訊工具除了有文字、語音留言外,還能實現對講功能、視頻通話功能。
以上介紹的都是雙向可視化通信的發展,在當前也有許多單向的可視化通信,如監控攝像、航天影像等。由此可見,人們對可視化需求將會越來越高,可視化通信在人們的生活和工作中有著廣泛的發展空間與應用市場。
二、可視化通信的應用趨勢
通信技術由一開始并不成熟的無線電通信方式,發展為現在的多種通信方式并存的信息化、數字時代,經過了近一百年的發展歷程。由最早的電腦視頻聊天,到現在的手機視頻電話、QQ微信視頻聊天、航天飛行中視頻無線傳輸等實際可視化通信方式的運用,都離不開可視化通信技術的支持。尤其是近年來網絡、智能終端的普及,可視化通信已經成為大部分人日常通信的主要渠道之一。可視化技術在各個領域的應用也越來越廣泛,以下就從幾個主要的應用領域進行分析。
1.城市安全的打造。2016年8月,華為舉辦了以“新ICT(信息和通信技術),讓城市更安全”為主題的全球平安城市峰會,并面向全球了“平安城市”解決方案之一的集成通信平臺。該平臺具有全聯接和可視化的顯著特點,它能夠通過社交媒體、物聯網等廣泛接入報警源,并且快速地大范圍調度視頻,使得接處警更高效、跨部門協同更便捷、指揮決策更精準。充分利用云計算、物聯網、移動寬帶、視頻等創新技術,助力公共安全行業向云架構和智慧化轉型,打造主動、融合、可視的平安城市體系。
2.企業、商務可視化通訊。企業可視化通信以企業內部辦公為主,具有即時通信、便于部門、員工交流的優勢,另外在商務通訊方面,主要以網站伴侶、商務局域網通訊等軟件為主,更加方便快捷的實現了工作溝通、業務交流等,也便于召開跨地域遠程會議。
3.安全可靠的生活通信。在人們的生活中使用視頻通信,不僅可以方便人們之間的交流,拉近雙方的距離,還能在與陌生人對話時更加有效的辨別對方是否詐騙,并能留下視頻C據,提高人們通信的安全性。除此之外,可視化通訊的應用,如聊天室,網絡教育,應急指揮,遠程醫療,數字電視等發展更是全球關注的焦點。
結語;可視化通信是未來通信發展的一種必然趨勢,在家用、民用、商用、軍用等領域都會有較大的發展空間,尤其是在今后軍隊和國防建設、信息化戰場等方面更是研究的重點區域。
[關鍵詞]信息技術;醫療質量;可視化;應用
doi:10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.16.054
[中圖分類號]R197.3 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194(2015)16-00-01
隨著科學技術不斷進步,社會生活不斷發展,人們對醫療質量的要求越來越高。保障醫療安全是社會對醫療機構的基本要求,是醫院獲得經濟效益的基本保障,是防止醫療事故和糾紛的重要手段。信息技術的普及,使醫療的質量管理更加精準化、嚴密化、科學化和簡潔化,使醫院的質量監管工作得到進一步加強。
1 現代醫療質量管理的難點
1.1 醫療質量的全程掌控
對醫療質量的評價不是對某一階段的工作效果進行單一評價就可以取得較好效果的,而要縱觀整個醫療過程,控制每一個環節的質量管理。由于每一個控制點的質量特性各不相同,要真正實現醫療質量的全程監控非常復雜。
1.2 對服務質量的要求越來越高
隨著生活水平不斷提高,人們需要的服務項目越來越多,對服務質量的要求也越來越高,社會對醫療服務越來越追求人性化、透明化和及時性,醫院的工作者必須不斷完善醫院的服務模式和工作流程,以滿足病人提出的各種服務要求。
1.3 新技術的有效評估難度加大
醫學進步較為緩慢,而醫療技術的進步卻極為迅速,對新興醫療技術評估往往需要大量實例論證,這將面臨大量醫療信息,僅憑手工提取有用信息不僅分析難度大、過程漫長,而且出錯率高、評估效果較差。
1.4 病人的安全難以得到保證
醫療安全是醫療質量的前提,沒有安全保證就談不上質量保證。病人在整個就診過程中,環節眾多,稍有不慎就會出現醫療事故,這些環節若僅靠人力維持,不僅工作效率差,需要耗費大量的人力和物力,而且還很容易出現差錯。
2 信息技術在質量管理上的優勢
信息技術的管理在醫療質量管理工作中的優勢主要體現在以下幾方面:第一,準確性,信息技術的使用有利于全面采集病人信息,準確反映醫院的運行狀況,減少人為誤差;第二,集約性,信息系統有利于統一整理分散在不同部門的數據信息,為醫學研究提供更加充分的準備;第三,實時性,信息系統可實時傳遞醫務人員需要的數據資料,解決信息滯后問題,有效提高醫療服務和管理效率;第四,延展性,醫院可根據需求對質量控制系統進行深入研究,將質量控制貫穿于醫療全過程,擴展醫療質量的控制手段,提高醫院服務效能。
3 信息技術在醫療質量管理中的應用
3.1 電子健康檔案在醫療系統中的應用
隨著現代信息系統建設的不斷加快,電子健康檔案在醫療質量監管過程中發揮的作用越來越大。通過該系統,醫療人員可隨時隨地獲取患者信息、更新醫療記錄、下醫囑、開藥物處方,同時還可為患者進行診斷和治療。充分利用電子健康檔案,方便醫院加強對患者、醫療關鍵流程及病歷質量的管理,電子健康檔案在醫院系統中的應用越來越受到衛生行政部門和醫院管理者的支持和重視。通過電子健康檔案的使用,方便臨床管理,滿足醫療管理需求,避免自相矛盾的錯誤。
3.2 可視化技術的應用
可視化技術的應用對醫療質量決策提供了較大幫助。可視化技術就是將不同方面的業務狀態在同一張報表中集中體現出來,通過更加直觀的方式反映問題的根本原因。通過界面集成技術將決策平臺和醫院的各大辦公系統有效結合在一起,相關醫護人員只要通過統一的登錄界面就可以進行辦公和決策分析,決策平臺和辦公系統使用的是統一的用戶管理,因此,需要實現賬號、權限和角色分開管理,保障信息分級授權。
3.3 數據集成系統的應用
數據集成是以所有管理對象為主線,將分散在醫院各個部門的相關信息進行分類匯總,篩選、刪除和加載業務系統中的數據信息,數據集成的效果會直接影響指標分析的結果和數據模型的有效性。數據集成有實時統計和定時抽取兩種,便于將業務的明細數據轉化為用于分析的匯總數據,利于對門診掛號、就診進度的實時監控。若將兩種數據集成的方式有效結合,可大大提高數據集成效率,減輕系統業務負擔。數據集成系統的應用,使醫院質量管理的監控更加細致、全面,確保全面、系統地管理醫院信息。
3.4 臨床系統的技術支持
醫院要努力研發各種系統,覆蓋醫院整個工作流程,使醫院工作的所有流程都標準化、自動化、流程化,實現對病人生命體征數據的采集和進行動態實時監控,全程監控醫院的整個工作流程,確保病人的人身安全,滿足社會對服務流程優化的需求。為提高醫療的及時性,縮短病人和醫務人員的等待時間,需要引進圖像存儲和傳輸系統、心電傳輸系統,以方便臨床調閱,實現無膠片化管理。檢驗信息系統可實現信息的實時傳輸和資源共享,對標本進行全程質量監控,可將病人的情況第一時間反饋給相關醫護人員。使用合理的用藥系統,科學指導用藥,確保患者用藥安全。
主要參考文獻
[1]陳敏,曾宇平,王春容.基于醫療信息技術的醫療質量管理研究[J].中國醫院管理,2011(2):52-54.
【關鍵詞】開源數據 規劃編制 數據獲取 數據展示
隨著這些年互聯網的蓬勃發展,已經積累了相當量級的待挖掘數據。這些數據產生于人們日常生活中依賴互聯網工作、生活留下的痕跡,將人們生活的形態在大尺度上向世人展示。基于這些特點,我們幾乎可以斷言 “網絡開源大數據”應該會成為城市規劃未來發展提供有利的分析基礎和條件。而實際上,有很多研究學者已經就大數據挖掘出的數據信息應用于城市規劃中。大數據的產生獲取途徑繁多,很多并不源于規劃部門,如通信、電商、交通、社交媒體、醫療、銀行等。如何獲取這些數據,獲取后如何應用? 本文就大數據的獲取及應用舉例如下。
1 大數據獲取應用
1.1 百度地圖API獲取開源免費數據
百度地圖API是為開發者免費提供的一套基于百度地圖服務的應用接口,包括JavaScript API、Web服務API、Android SDK、iOS SDK、定位SDK、車聯網API、LBS云等多種開發工具與服務,提供基本地圖展現、搜索、定位、逆/地理編碼、路線規劃、LBS云存儲與檢索等功能,適用于PC端、移動端、服務器等多種設備,多種操作系統下的地圖應用開發。
我們通過對百度地圖Place API接口的調用,在Visio Studio 2010編譯軟件中,通過以下程序提取調用出四川周邊城市,如瀘州、綿陽、自貢等地的銀行、醫院、學校等公共配套設施的分布地理坐標及其他詳細信息,以便于日后對這類地區規劃分析提供參考。Place API 是一類簡單的HTTP接口,用于返回查詢某個區域的某類POI數據,且提供單個POI的詳情查詢服務,用戶可以使用C#、C++、Java等開發語言發送HTTP請求且接收json、xml的數據。返回的Xml數據可直接在程序中處理后存入MS Sql數據庫中,以備后續使用。百度地圖提取部分程序代碼 圖1所示。
圖1 百度地圖提取部分程序代碼
1.2 新浪微博數據提取與應用
新浪微博擁有數量巨大的用戶群基礎,用戶狀態、用戶關注及粉絲等已經形成非常龐大且具有價值的數據,如何獲取及處理這些數據,已經成為十分熱門且值得關注的研究方向。
此外,隨著越來越多的規劃師開始使用微博等新媒體,新浪微博上規劃師成為一個活躍的群體,2012年黃虎對北上廣深的規劃師群體進行調查,發現規劃師群體微博使用比例明顯高于整個網民群體中的微博使用比例。如何突破傳統方法,通過新興媒體數據積累分析出規劃師群體間的交流及人脈關系? 北規院的茅明睿[1]給我們提供了一個新的思路與解決方案,即通過新浪微博api數據接口對微博上中規院、清規院、和北規院的三院用戶的粉絲和好友數據進行可視化分析,總結比較出三個院的用戶的粉絲和好友數據進行可視化與分析,總結比較三個院的人脈特征、組織特征和相互聯系與影響的情況,從而實現傳統技術手段難以達成的分析效果,成功給予我們對規劃行業利用大數據進行分析的啟示。
從數據的獲取手段來看,目前主要有兩種方法獲得新浪微博的數據,一是利用爬蟲程序通過解析微博頁面獲得微博數據;二是通過創建應用,利用新浪官方API獲取微博數據,步驟如下:
(1)下載weibo 開發的SDK開發幫助包;(2)注冊用于獲取數據的新浪微博賬號;(3)在新浪微博開放平臺注冊應用,并獲取APP Key和App Secret;(4)由App Key和App Secret 得到PIN值碼,并得到token 和密碼。
利用新浪API接口進行獲取數據更加簡潔高效,在OAuth2.0標注下調用新浪微博APi,返回均為Json格式的數據。Json是一種輕量級的數據交換格式,文件不具有明顯的強結構特征。但在使用API之前,需要了解新浪微博API的接口定義及各個參數含義。新浪微博接口限制用戶每個小時請求的次數。為了避免過高頻率的訪問新浪API接口,一方面可以通過接口實時查詢當前剩余的訪問次數,另一方面,需要對程序進行線程控制,以品均訪問頻率。
1.3 網絡爬蟲工具獲取開源數據
以上例子均需要借助一定的計算機編程實現,但也有一些互聯網上的網絡數據抓取軟件,只要對計算機的正則表達式掌握和了解,也可以自行配置進行抓取目標網站的數據。如火車頭采集器、網絡快車、gooseeker等。
2 數據分析展示工具――Gephi簡介
在我們得到了一定量的數據后,往往需要進行對數據的分析和展現, 在此介紹一個非常強大的可視化展現工具――Gephi。被稱為數據可視化領域的photoshop。 它是一款開源免費跨平臺基于JVM的復雜網絡分析軟件, 其主要用于各種網絡和復雜系統,動態和分層圖的交互可視化與探測開源工具。可用作:探索性數據分析,鏈接分析,社交網絡分析,生物網絡分析等。gephi是一款信息數據可視化利器。Gephi 內嵌數據展示算法,只需要通過導數將不同數據賦予其邊和點的信息,就可進行強大的分析和展現。 在上文我們介紹的新浪微博展現三個規劃院的人脈分析,也是通過Gephi 軟件分析得出的。以下是一些用Gephi做出的數據分析效果圖2-3所示。
圖2 某社交網站用戶注冊情況 圖3 個人郵件可視化來往分析
3 結語
大數據的獲取有許多不同的方式,大數據的展現也將帶給我們新的思路和啟迪。只要我們細心抓取數據,并通過再加工和生產,大數據定能為規劃編制做出更好的服務!
參考文獻:
公司起步于無錫,成立于2009年11月,50來人的團隊。馬松偉是負責技術的另一名創始人。他是中興通訊寬帶接入產品總設計師、美國貝爾實驗室新型網絡技術全球研究總監。
在將近3年的時間里,他們一直處于一個產品的研發階段。但8月份,他們已確定將產品推向市場。
成為“視頻版微信”
聊到產品,湯曉輝認為對它更為精準的概述是“一個可視化的協作平臺”。除了PC,手機、平板電腦等終端設備也可以使用他們的產品;無論是有線、無線還是3G,只要能上網就能進行移動視頻通訊。它的應用可以是一個視頻會議,一次可視化的辦公,也可以用它監管、處理工作中的某些業務。
概括起來,它的主要使用價值表現為兩點:一,在政府領域,可能會遇到一些突發性的、需要迅速處理的事件,只要有人在現場,利用這款產品便能及時將現場的情況反饋給決策層;二,在企業應用領域,對于那些擁有多個分支機構的公司,這個產品可以在不同的終端設備上出現,利用它可以看到各個辦公、生產場地的運轉情況,隨時隨地進行視頻溝通。如果一個客戶去一家工廠看產品,當銷售人員遇到一時無法解決的問題,這款視頻通訊產品便是一座與公司管理人員進行直觀性溝通的橋梁。“這完全改變了老板的管理方式,加強了對整個公司的管控。”
這個領域很容易給人這樣一個印象:各類視頻產品層出不窮。湯曉輝不免要對現在的視頻產品所存在的問題和局限做一番描述,以此表明他們與這些產品的差異。
首先是大家常見的視頻監控。湯曉輝認為它存在兩個問題:一是,只有在監控中心才能看到監控的內容;二是,當它分布在多個點的時候,看起來很繁瑣、麻煩。而另一類通過硬件實現的視頻會議產品,其局限性是,通常只有在一個固定的會議室才能開會,能參與討論的人數為之有限,“比如說,那些在工作的員工,不進入這個會議室就沒辦法同步開會”。而通過軟件實現的視頻會議,往往在移動性方面表現得不盡如人意。如果是針對某個現場的突發性事件,這種桌面外的會議是沒法開的。
而像QQ這樣廣為人知的即時通訊工具所開發的視頻產品,在他看來,其缺陷是往往只能用于個人與個人之間的視頻溝通,“很難幫助企業處理一些具體的業務”。
在這樣的行業現狀之下,聯優所開發的、被湯曉輝稱為“可視化的協作平臺”的移動視頻通訊產品,實際上就是把各類視頻產品的不同功能,譬如視頻通話、視頻會議、視頻錄播、點播、視頻短信等結合起來,集中體現在一個產品里。
“不管你是在賓館、家里、咖啡廳還是在路上,也不管是什么網絡,只要能上網就可以使用。我們強調的是一個隨時隨地可視化的協同工作平臺。”湯曉輝甚至比喻道,“它是一個視頻版的微信,增強版的Facebook。”
做方案解決商,不賣軟件或硬件
湯曉輝在IT界浸多年,使得他對行業趨勢的判斷平添了幾分自信,有一種日久形成的底氣:“我們一直在看未來三到五年IT技術發展的大趨勢。整個電信行業、IT界的發展,我是一路看過來并親身經歷過的。”
他說的大趨勢建立在一個這樣的背景之下:從通訊的手段來看,它經歷了從書信、電報、程控電話、BP機、大哥大,到互聯網時代的即時通訊、電子郵件、語音的發展過程。未來的趨勢是:上網越來越方便,支持上網的終端設備越來越多,“下一步不可逆轉的一個趨勢,一定是視頻為王的時代。開發一個共同協作的視頻通訊工具會是下一個主流”。
在移動視頻領域,江蘇聯優已經部署了24項發明專利。湯曉輝說,聯優的移動視頻通訊有兩個獨創的技術:大規模分布式的移動技術和流媒體分發網絡技術。“在帶寬特別糟糕的情況下怎么辦?我們有一個帶寬指引技術,它會自動調整,保證通話的最優效果。”而在大規模分布式移動技術表現上,在聯優的技術設計里(尚未進行客戶檢驗)可以“支持千萬級以上的連接”。
一年多前,聯優開始做銷售工作的前期鋪墊。一共列出了想要進入市場的18個行業。除了政府部門的應急指揮需求,聯優感興趣、希望在早期進入的幾個細分市場為:連鎖企業,需要用這套產品進行異地管理;醫院醫療系統,這是一個熱點行業,但一些技術與醫院的業務結合并不緊密,湯曉輝認為這是他們的機會。
湯曉輝向《創業邦》表示,在其未來市場的長遠規劃里包含了三大目標客戶群。各類中小企業,平均收費1萬元一個月。在這一塊他們期待的市場規模是,一年發展1萬家中小企業成為其客戶。第二類目標客戶為大型企業,“包括像中石化、中石油這樣的大集團”。最后是國家部委這樣的政府機構客戶。
湯曉輝不希望走一條純粹賣硬件和軟件的路子,因為在他看來,這是一個既困難又很累的模式:“我們更愿意定位為移動視頻通訊方案解決商,對于一些大的客戶,(我們會)安排專業的技術人員來維護這套系統。”而之于中小企業,他們提供的是一個軟硬件結合的微型版產品:“我買一套你的設備,簡單地一搭建,馬上就可以用了。這相當于把它當成一種專業化的設備來賣,通過分銷渠道商的合作,這樣的話產品會走得(作者按:指出貨)比較快。”
湯曉輝期待的一個最佳狀態是,與大客戶進行項目性質的合作。它充當的角色相當于一個提供原創產品的大的系統集成商,幫助合作對象解決所有的問題。“一個大的項目,我們的最高收費會是千萬級的規模。”
C: 你的數據挖掘工作始于華爾街投行Bear Stearn,那是怎樣一份工作?
H: 當時我是固定收益部的數據分析師,主要處理有關債權、抵押以及其他金融衍生工具的事務。我為交易員清理外匯期權的電子數據表。清除完成后,我還要通過復雜的隨機微分方程把定價引擎應用到這些期權上。
后來我得根據金融產品價格變動,維護它的固定收入的期限結構模型。期限結構模型是對收益率曲線發展的預測―很復雜的算法,每晚都得運行。我還開發了同步模擬通貨膨脹的期限結構模型。
空下來的時候,我會去維基百科管理一下上面的答案。現在我是Quora的活躍分子,就知識交換而言,Quora比維基好得多。
C: 從你的工作經歷來看,你怎么看待數據應用這個問題?
H: 我不是很了解許多大機構的宏偉目標,我只能談談我的領域。在我開始為數據應用做貢獻前,還有一大堆的知識等著我去消化。我一直試圖找出更簡潔和更準確的模型來處理那些被篩選出來的重要信息。
曾有一件事,讓我真正明白了數據管理和復雜模型的價值。有天,我們丟失了路透社有關交易所的數據反饋,所有的活動都被迫停止。但是負責數據反饋的那個工程師卻外出午飯去了,在他回到座位之前,我們完全束手無策。那時我覺得,沒有可靠的數據結構,華爾街賺不了錢,不管它有多少數學博士。
還有另外一件事情讓我感到復雜模型的局限性。當時我們的一位交易員決定在某個金融產品上停用我們的模型,原因是模型預測的價格和其他交易員預測的價格有很大差異。這讓我明白,所有的模型都必須考慮它所針對的金融工具的背景信息。
C: 后來你去了Facebook,還組建數據團隊,工作性質變了嗎?
H: 2006年,我以研究科學家的身份進入Facebook。就在我加入的前幾個月,Facebook聘請了他們第一位分析總監。他搭建了Facebook第一個數據庫,加入后的頭幾個月我都在幫他干這個活。同時,我也會負責一些數據分析項目,尤其是分析在News Feed功能和開放注冊推出之后網站訪問量的增長情況。
幾個月之后,我便清楚我們的增長速度將使得我們的數據結構超出任何當時的商業軟件處理能力,于是我便向我的老板,Facebook的CTO Adam D’Angleo建議,我們要有自己的、由結構工程師和研究科學家組成的數據團隊。我深刻地覺得,這兩種人一起工作對于開發早期數據結構軟件太重要了。
此后,我的工作主要就是在世界范圍內招聘最出色的數據結構工程師,一起去證明我們的遠見。
C: 你在那些數據挖掘里發現了什么?
H: 這工作感覺太棒了:News Feed之后的第二天簡直就是瘋狂的一天。一整天我都在把Facebook的流量數字更新給馬克?扎克伯格,佐證他當時的直覺―不管當時的新聞報道如何唱衰,News Feed對于用戶來說會是個好東西。最讓我興奮的還要數推出平臺的那天。在接下來的那個星期,我第一次明白Facebook會成功的,就像它今天一樣的成功。
然而最棒的時刻,是我們終于可以把軟件進行開源的那天。
C: 但你后來又離開了,還說“最聰明的人都在讓人們把注意力轉到點擊廣告上,真糟糕”。你為什么會這么想?
H: 正確的引用應該是:我一代中最聰明的人都在想著怎么讓更多人點擊廣告,這真是糟糕透了。這很容易理解:在線廣告已經成為了過去十年財富創造最可靠的來源。把消費者和銷售者配對起來,以及創造新的消費者和銷售者,這對于任何市場來說都是最重要的問題。在線瀏覽和在線購買都變得非常容易估量。當你有估量方法,你就可以研究科學。在這種情況下,我這一代中最聰明的人則在推動科學的前進。
但不幸的是,我人生中大部分有朝一日可以被解決的問題,都不會因更精準的廣告而迎刃而解。我不確定如何整合我們的社會,才能讓致力于解決長期挑戰的人覺得自己得到了應得的回報,但是這是一個值得問出口的問題。
當然,廣告之外現在已經有了大量的其他數據應用,我現在就能脫口而出那些公司的名字:GitHub讓開發開源軟件變得更容易;Kickstar讓項目可以更快地獲得資金支持;Rock Health和Imagine K-12在教育和資助下一代創業公司應該把更多目光投向醫療和教育領域的實際問題;Sage Bionetworks正在創造一個軟件和數據的共享倉庫,幫助疾病模型的建立和藥品的開發;EyeWire用眾包的方式研究大腦結構。有一些在線廣告公司已經開源了工具包,比如Facebook的Open Compute項目就是其中很有意思的一個。
C: 你現在工作的Cloudera有什么不一樣?
H: Cloudera的特別之處在于,我們的軟件可以和任何形式、任何規模的數據匹配,并且是開源的。我們希望可以在數據分析的基礎上創造更為開放的平臺。
我們的主要產品是Cloudera Enterprise,它是我們的資產管理軟件Cloudera Manager最重要的組成部分。它的銷售一路走紅,讓我們得以從小團隊成長為200多人的公司,到今年年底可能會超過300人。做一個開源軟件還能賺錢是一個讓人興奮的事情。最近我們新增了一些企業用戶功能,比如可以讓企業把被毀滅的數據恢復過來。
Cloudera更讓人興奮之處在于,許多公司的成功是建立在我們所提供的平臺之上,投資我們的Accel公司很看好這個平臺,它催生機遇,目前Accel在各種大數據領域的公司里投資了將近1億美元。
C: 你在硅谷看到數據挖掘的趨勢是什么?
H: 數據收據和數據挖掘最有趣的部分仍然發生在互聯網公司之內,廣告是構成這類公司營收最重要的部分。然而,在過去的幾年里,這些公司當中有的已經成功地把開源工具商業化,創造了其他高收益的商業模式。我希望未來幾年,會有更多的革新出現在這些公司里。
現在發生了很多有趣的事情。在人工智能方面,許多算法已經被隱藏到了開源軟件平易近人的交互界面之下,比如Scikit-Learn,它能讓用戶很方便用各種模型做試驗;還有像Vowpal Wabbit、Kaggle等等。
瀏覽器已經成為了數據可視化最棒的平臺。JAVA Script, HIML5和WebGl,還有像D3和Crossfilter等實驗室都讓數以億計的數據互動性更強、更可視化。當數據可視化在瀏覽器上實現了以后,合作將變得更便利,并隨之催生出更多讓人興奮的新技術和工具。
我可以說出許多在數據搜集方面很有意思的工具:LearnStructure、SchemaDictionary、密歇根大學開發的Fisheye,還有斯坦福和伯克利大學合作研發的一個叫Data Wrangler的工具。
什么是BIM
BIM即建筑信息模型(Building Information Modeling)。它是利用三維數字技術創建的工程數據模型,并利用該模型集成建筑工程項目各種相關信息,來提高工程項目設計、建造、運營的效率。
BIM的技術核心是在計算機中建立虛擬的建筑工程三維模型,同時利用數字化技術,為這個模型提供完整的、與實際情況一致的建筑工程信息庫。該信息庫不僅包含描述建筑物構件的幾何信息、專業信息及狀態信息,而且還包含了非構件對象(例如空間、運動行為)的狀態信息。借助這個富含建筑工程信息的三維模型,可以大大提高建筑工程信息的集成化程度,這就為建筑工程項目的相關利益方都提供了一個工程信息交互和共享的平臺。這些信息能夠幫助建筑工程項目的相關利益方增加效率、降低成本、提高質量。結合更多的相關數字化技術,BIM模型中包含的工程信息還可以被用于模擬建筑物在真實世界中的狀態和變化,使得在建筑物建成之前,項目的相關利益方就能對整個工程項目的成敗做出最完整的分析和評估。
BIM的特征三維可視化
可視化即“所見所得”的形式,對于建筑行業來說,可視化三維平面的作用是非常大的,例如經常拿到的施工圖紙,各個構件的信息在圖紙上是采用線條繪制表達的,其真正的構造形式就需要建筑業參與人員去自行想象。而當前建筑形式各異,造型復雜,這種平面的圖紙呈現出諸多的局限性。所以BIM提供了可視化的思路,讓人們將以往的線條式的構件形成一種三維的立體實物圖形展示在人們面前。
當然,目前也有許多設計單位會做各種效果圖,這種效果圖是分包給專業的效果圖制作團隊通過識讀設計制作出的線條式信息制作出來的,并不是通過構件的信息自動生成的,缺少了同構件之間的互動性和反饋性。而BIM提到的可視化是一種能夠同構件之間形成互動性和反饋性的可視,這種可視化的結果不僅可以用于效果圖的展示及報表的生成,更重要的是項目的設計、建造、運營過程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態下進行。
*模擬性
在設計階段,BIM可以對設計上需要進行模擬的一些東西進行模擬實驗,例如:節能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導模擬等;在醫院建筑策劃和設計中可以利用BIM對醫院的物流系統、二級醫療系統流程進行模擬,以求最優化的功能布局。
在招投標和施工階段可以進行4D模擬(三維模型加項目的發展時間),也就是根據施工的組織設計模擬實際施工,從而確定合理的施工方案來指導施工。同時還可以進行5D模擬(基于3D模型的造價控制),從而實現成本控制;后期運營階段可以模擬日常緊急情況的處理方式,例如地震人員逃生模擬及消防人員疏散模擬等。
*信息集中與優化
事實上,整個設計、施工、運營的過程就是一個海量信息集中并不斷優化的過程,在BIM的基礎上可以做更好的集中、更好的優化。沒有準確的信息做不出合理的優化結果,BIM模型提供了建筑物的實際存在的信息,包括幾何信息、物理信息、規則信息,還提供了建筑物變化以后的實際存在。現代建筑物的復雜程度大多超過參與人員本身的能力極限,BIM及與其配套的各種優化工具提供了對復雜項目進行優化的可能。
建筑全生命周期中BIM的應用
從建筑的全生命周期來看,BIM的應用對于提高建筑行業規劃、設計、施工、運營的科學技術水平,促進建筑業全面信息化和現代化,具有巨大的應用價值和廣闊的應用前景。隨著BIM在中國被逐漸認識與應用,特別在國內工程建造行業高速發展的背景下,BIM已在國內一些大型工程項目中得到積極應用,涌現出很多成功案例,充分展現了BIM在建筑工程行業的應用價值。在國內的部分醫院工程已經開始采納BIM,將其運用于工程建設和日常運營管理。
BIM的信息具有可追溯性、共享性、透明性的特點,貫穿于工程整個生命周期,使之成為智能化(制造)建設和數字化醫院管理的平臺。
根據項目建設進度建立和維護BIM模型,實質是使用BIM平臺匯總項目團隊所有的項目信息,消除項目中的信息孤島,并且將得到的信息結合三維模型進行整理和儲存,以備項目全過程中各相關利益方隨時共享。
由于BIM的用途決定了BIM模型細節的精度,同時目前僅靠一個BIM工具并不能完成所有的工作,所以目前業內主要采用“分布式”BIM模型的方法,建立符合工程項目現有條件和使用用途的BIM模型。根據需要,這些模型可能包括:設計模型、施工模型、進度模型、成本模型、制造模型、操作模型等。
這種“分布式”模型往往由相關的設計單位、施工單位或者運營單位根據各自工作范圍單獨建立,最后通過統一的標準合成。這將增加對BIM建模標準、版本管理、數據安全的管理難度,所以有時候業主也會委托獨立的BIM服務商,統一規劃、維護和管理整個工程項目的BIM應用,以確保BIM模型信息的準確性、時效性和安全性。
BIM在醫療建設項目策劃與設計中的運用
*場地與交通組織分析――得出最佳方案
在醫院建筑工程中,場地的選擇和布置對醫院的后期運行起到至關重要的作用。
場地分析是研究影響建筑物定位的主要因素、確定建筑物的空間方位、確定建筑物的外觀、建立建筑物與周圍景觀的聯系過程。在規劃階段,場地的地貌、植被、氣候條件都是影響設計決策的重要因素,因此需要通過場地分析來對景觀規劃、環境現狀、施工配套及建成后交通流量等各種影響因素進行評價及分析。例如:利用BIM模擬醫院交通流線和出入口布置分析以求最佳方案。
傳統的場地分析存在諸如定量分析不足、主觀因素過重、無法處理大量數據信息等弊端,尤其是一些山坡地、河道低洼地,通過BIM結合地理信息系統(Geographic Information System,簡稱 GIS),對場地及擬建的建筑物空間數據進行建模,通過BIM及GIS軟件的強大功能,迅速得出令人信服的分析結果(如土方平衡量、排水泄洪方案等),幫助項目在規劃階段評估指定場地的使用條件和特點,從而做出新建項目最理想的場地位置、交通流線組織關系、建筑主體布局等關鍵決策。
*模擬空間發展――做關鍵性規劃
在醫院建筑策劃時,我們總希望在用地與建筑空間留有發展余地,用于滿足日后發展或功能轉變之需。
策劃是在總體規劃目標確定后,根據定量得出設計依據的過程。相對于根據經驗確定設計內容及依據(設計任務書)的傳統方法,醫療建筑策劃利用對建設目標所處社會環境及相關因素,包括對城市化進程、人口圖譜、疾病譜和當地醫療資源及分布等進行邏輯數理分析,研究項目任務書對設計的合理導向,制定和論證建筑設計依據,科學地確定設計的內容,并尋找達到這一目標的科學方法。在這一過程中,主要是以實態調查為基礎、以數據分析為手段對目標進行研究。
BIM能夠幫助項目團隊在建筑規劃階段,通過對空間進行分析來理解復雜空間的標準和法規,從而節省時間,為團隊提供更多增值活動的可能。特別在客戶討論需求、選擇以及分析最佳方案時,借助BIM及相關分析數據,可以做出關鍵性的決定。
在建筑策劃階段,BIM還會幫助建筑師隨時查看初步設計是否符合業主的要求,是否滿足建筑策劃階段得到的設計依據,通過BIM連貫的信息傳遞或追溯,大大減少設計階段因不合理設計造成修改的巨大浪費。
*評估設計方案――獲得較高的互動效應
在方案論證階段,項目投資方可以使用BIM來評估設計方案的布局、照明、安全、聲學、色彩及是否符合相關規范。BIM甚至可以做到利用建筑外觀部分的細節來迅速分析設計和施工中可能需要應對的問題。
以某醫院某科室門診區域的設計為例,我們可以利用BIM去模擬測算,以判別門診設計的合理性。該科室日常常規參數如下:
常規門診量:150人(最高峰250人);
峰值門診時段:9:00―11:00 (平均1人/5分鐘);
平均就診時間:20分鐘;
患者可容忍等候時間:老人45分鐘,中青年30分鐘。
通過對上述數據進行模擬動態測試,可以對設計方案進行論證,具體內容包括:
人群是否始終或長時間處于聚集狀態,從而判斷整個科室診室區域面積是否足夠;
什么時間就診人群開始聚集,聚集在何處,以此判斷整個診室區域面積、診室數量和候診空間的比例是否合理;
根據診量高峰與低谷的比例,調整部分專科門診的開放時間,如某些慢性專科門診,高峰時段不開門,而在低谷時段開放;
根據對患者就診路徑、就診時間、等候時間規律的判別,考慮在診室區域植入相關醫技、治療功能。
在這個案例中,通過BIM平臺的運用,可以優化診室設計方案,使之更高效、舒適、方便,達到診室設計效果最佳狀態。
方案論證階段還可以借助BIM方便地、低成本地提供不同的解決方案以供項目投資方進行選擇,通過數據對比和模擬分析,找出不同解決方案的優缺點,幫助項目投資方迅速評估建筑投資方案的成本和時間。
對設計師來說,通過BIM來評估所設計的空間,可以獲得較高的互動效應,以便從使用者和業主那里獲得積極的反饋。設計的實時修改往往基于最終用戶的反饋,在BIM平臺下,項目各方關注的焦點問題比較容易直觀地展現并迅速達成共識,相應地,決策所需的時間會比以往減少。
*可視化設計――真正的三維方式來完成建筑設計
建筑師在與醫生溝通的過程中,往往會出現醫生無法判別使用面積是否足夠的問題,3Dmax、Sketchup這些三維可視化設計手段的出現,有力地彌補了業主對傳統建筑圖紙識別能力缺乏造成的和設計師之間的交流鴻溝,但由于這些軟件設計理念和功能上的局限,使得這樣的三維可視化展現不論用于前期方案推敲,還是用于階段性的效果圖展現,與真正的設計方案之間均存在相當大的差距。
對于設計師而言,除了用于前期推敲和階段展現,大量的設計工作還是要基于傳統CAD平臺來完成。但由于CAD平臺的功能局限,使得設計師不得不放棄三維空間的思考方式,退而求其次地使用平、立、剖三視圖的方式表達和展現自己的設計成果。這種由于工具原因造成的信息割裂,在遇到項目復雜、工期緊的情況下,非常容易出錯。
BIM的出現,使設計師真正回歸到了三維的世界,使用三維的思考方式來完成建筑設計,同時也使業主真正擺脫了技術壁壘的限制,隨時了解自己的投資與回報。
*多專業協同設計――從單純的設計階段擴展到建筑全生命周期
協同設計是一種新興的建筑設計方式,它可以使分布在不同地理位置的不同專業的設計人員通過網絡協同展開設計工作。協同設計是在建筑業環境發生深刻變化、建筑的傳統設計方式必須得到改變的背景下出現的,也是數字化建筑設計技術與快速發展的網絡技術相結合的產物。
現有的協同設計主要是基于CAD平臺。這種基于二維的協同設計并不能充分實現專業間的設計信息交流,這是因為CAD的通用文件格式僅僅是對圖形的描述,無法加載附加信息,并且由于平臺局限,專業間的數據不具有關聯性,導致計算機圖形技術和專業設計內容未能很好融合。
BIM的出現,使協同已經不再是簡單的文件參照。BIM技術為協同設計提供底層支撐,大幅提升協同設計的技術含量。協同設計不再是單純意義上的設計交流、組織及管理手段,它與BIM融合,成為設計手段本身的一部分。借助于BIM的技術優勢,協同的范疇也從單純的設計階段擴展到建筑全生命周期,需要規劃、設計、施工、運營等各方的集體參與,因此具備了更廣泛的意義,從而帶來綜合效益的大幅提升。
*建筑性能化分析――可自動完成
利用計算機進行建筑物理性能化分析,國外的研究開始于20世紀60年代,甚至更早,早已形成較為成熟的理論,并已開發出豐富的工具軟件。但是在CAD時代,無論什么樣的分析軟件,都必須通過手工的方式輸入相關數據才能開展分析計算。而操作和使用這些軟件不僅需要由專業技術人員經過培訓才能完成,同時由于設計方案的調整,造成原本就耗時耗力的數據錄入工作需要經常性的重復錄入或者校核,導致包括建筑能量分析在內的建筑物理性能化分析通常被安排在設計的最終階段,使得建筑性能化分析趨于象征性。最終導致了建筑師在進行方案設計時,無法非常方便地對設計方案進行定性與定量的性能化計算分析,或者建筑設計與性能化分析計算之間發生嚴重脫節的現象。
利用BIM技術,建筑師在設計過程中創建的虛擬建筑模型已經包含了大量的設計信息(包括幾何信息、材料性能、構件屬性等),只要將模型導入相關的性能化分析軟件,就可以得到相應的分析結果,原本需要專業人士花費大量時間輸入大量專業數據的過程,如今可以自動完成,這大大降低了性能化分析的周期,提高了設計質量,同時也使設計公司能夠向業主提供更專業的技能和服務。
BIM在醫院工程建設中的運用
*工程量快速統計――可用于成本估算
BIM是一個富含工程信息的數據庫,可以真實地提供造價管理需要的工程量信息,借助這些信息,計算機可以快速對各種構件進行統計分析,從而大大減少根據圖紙或者CAD文件統計工程量帶來的繁瑣人工操作和潛在錯誤,同時能夠非常容易地實現工程量信息與設計方案保持完全一致。
BIM在這一領域的成功應用,給工程項目的造價管理帶來質的飛躍。通過BIM獲得的準確的工程量統計,可以用于前期設計過程中的成本估算;在業主預算范圍內,探索不同的設計方案,或者對不同設計方案的建造成本進行比較;進行施工開始前的工程量預算以及施工完成后的工程量決算。
*3D管線綜合――及時排除施工中的碰撞沖突
在CAD時代,設計院主要由建筑或者機電專業牽頭,將所有圖紙打印成硫酸圖,然后各專業將圖紙疊在一起進行管線綜合,由于二維圖紙的信息缺失以及缺失直觀的交流平臺,導致管線綜合成為建筑施工前最讓業主不放心的“最后一公里”。
利用BIM技術,通過搭建建筑、結構、機電等專業的BIM模型,設計師能夠在虛擬的三維環境下方便地發現設計中的碰撞沖突,從而大大提高了管線綜合的設計能力和工作效率。這不僅能夠及時排除項目施工環節中可能遇到的碰撞沖突,顯著減少由此產生的變更申請單,而且大大提高了施工現場的生產效率,降低由于施工協調造成的成本增長和工期延誤。
*4D施工模擬――直觀、精確地反映整個施工過程
通過BIM與施工進度計劃相鏈接,將空間信息與時間信息整合在一個可視的4D(3D+Time)模型中,可以直觀、精確地反映整個建筑的施工過程。4D施工模擬技術可以在項目建造過程中合理制定施工計劃、精確掌握施工進度,優化使用施工資源以及科學地進行場地布置,對整個工程的施工進度、資源和質量進行統一管理和控制,以縮短工期、降低成本、提高質量。
此外,BIM可以協助評標專家從4D模型中很快地了解投標單位對投標項目主要施工的控制方法、施工安排是否均衡、總體計劃是否基本合理等,從而對投標單位的施工經驗和實力做出有效評估。
*施工組織模擬――按月、日、時進行施工安裝方案的分析優化
通過BIM可以對項目的重點或難點部分進行可建性模擬,按月、日、時進行施工安裝方案的分析優化。對于一些重要的施工環節或采用新施工工藝的關鍵部位、施工現場平面布置等施工指導措施進行模擬和分析,以提高計劃可行性;也可以利用BIM技術結合施工組織計劃進行預演以提高復雜建筑體系的可造性(例如:施工模板、玻璃裝配、錨固等)。
借助BIM對施工組織的模擬,項目管理方能夠非常直觀地了解整個施工安裝環節的時間節點和安裝工序,并清晰把握在安裝過程中的難點和要點,施工方也可以進一步對原有安裝方案進行優化和改善,以提高施工效率和施工方案的安全性。
*數字化構件加工――自動完成建筑物構件的預制
將BIM模型與數字化建造系結合,可實現建筑施工流程的自動化。盡管建筑不能像汽車一樣在“加工”好整體后發送給業主,但建筑中的許多構件的確可以異地加工,然后運到建筑施工現場,裝配到建筑中(例如:門窗、預制混凝土結構和鋼結構等構件)。通過數字化建造,可以自動完成建筑物構件的預制,這些通過工廠精密機械技術制造出來的構件,不僅降低了建造誤差,并且大幅度提高構件制造的生產率,使得整個建筑建造的工期得以縮短并且容易掌控。
BIM模型直接用于制造環節還可以在制造商與設計人員之間形成一種自然的反饋循環,即在建筑設計流程中提前考慮盡可能多地實現數字化建造。同樣與參與競標的制造商共享構件模型也有助于縮短招標周期,便于制造商根據設計要求的構件用量編制更為統一的投標書。同時標準化構件之間的協調也有助于減少現場發生的問題,降低不斷上升的建造、安裝成本。
*材料跟蹤――與RFID互補
在BIM出現以前,建筑行業往往借助較為成熟的物流行業的管理經驗及技術方案(如:RFID無線射頻識別電子標簽)。通過RFID可以把建筑物內各個設備構件貼上標簽,以實現對這些物體的跟蹤管理,但RFID本身無法進一步獲取物體更詳細的信息(如:生產日期、生產廠家、構件尺寸等)。而BIM模型恰好詳細記錄了建筑物及構件和設備的所有信息。此外BIM模型作為一個建筑物的多維度數據庫,并不擅長記錄各種構件的狀態信息,而基于RFID技術的物流管理信息系統對物體的過程信息都有非常好的數據庫記錄和管理功能。這樣BIM與RFID正好具有了互補性,來解決建筑行業由日益增長的物流跟蹤帶來的管理壓力。
*施工現場3D配合――為各方提供交流的溝通平臺
BIM可成為施工現場各方交流的溝通平臺,這一平臺不僅史無前例地集成了建筑物的完整信息,同時還提供了一個三維的交流環境。這大大提高了傳統模式下項目各方人員在現場從圖紙堆中找到有效信息進行交流的溝通效率。
通過在施工現場搭建基于BIM模型的交流平臺,可以讓項目各方人員方便地通過BIM模型協調項目方案,增加項目的可造性,及時排除矛盾,顯著地減少由此產生的變更。由于BIM模型直觀的表現力,也為機構和專業人員之間的交流減少了語言交流障礙。這些都有助于縮短施工時間,降低由于設計協調造成的成本增長(譬如業主需求變化),提高施工現場生產效率。
*竣工模型交付――為業主提供完整的建筑物全局信息
建筑作為一個系統,當完成建造過程準備投入使用時,首先需要對建筑進行必要的測試和調整,以確保它可以按照當初的設計來運營。在項目完成后的移交環節,物業管理部門需要得到的不只是常規的設計圖紙、竣工圖紙,還需要正確反映真實的設備、材料安裝使用情況,常用件、易損件等與運營維護相關的文檔和資料。可實際上這些有用的信息都被淹沒在不同種類的紙質文檔中了,而紙質的圖紙是具有不可延續性和不可追溯性的,這不僅造成項目移交過程中可能出現的問題隱患,更重要的是需要物業管理部門在日后的運營過程中從頭開始摸索建筑設備和設施的特性和工況。
BIM模型能將建筑物空間信息和設備參數信息有機地整合起來,從而為業主獲取完整的建筑物全局信息提供平臺。通過BIM模型與施工過程的記錄信息相關聯,甚至能夠實現包括隱蔽工程圖像資料在內的全生命周期建筑信息集成,不僅為后續的物業管理帶來便利,并且可以在未來進行翻新、改造、擴建過程中為業主及項目團隊提供有效的歷史信息,減少交付時間,降低風險。
BIM在醫院運行管理中的應用
BIM不是一個簡單的醫院建筑數字模式,它更是一個數字化的信息平臺。
例如,在醫院日常運營中,監控系統可以自動發現某個水泵控制閥門出現故障,查閱在庫存記錄中已無該閥門配件,于是提出采購申請――財務審核――主管領導審批――采購――安裝(維修清單)――設備信息重新錄入――最后重新進入設備運營監測。
整個過程涵蓋了樓宇自動化系統、物業管理系統、財務系統、資源管理系統、ERP系統等等,而這一切都是建立在BIM的基礎上的。將原有離散的控制系統、執行系統和決策系統整合在BIM的平臺上。
*運營信息集成
在建筑物使用壽命期間,建筑物結構設施(如墻、樓板、屋頂等)和設備設施(如機械、電氣、管道等)都需要不斷得到維護。一個成功的維護方案將提高建筑物性能,降低能耗和修理費用,進而降低總體維護成本。
BIM模型結合運維管理系統可以充分發揮空間定位和數據記錄的優勢,合理制定維護計劃,分配專人專項維護工作,以降低建筑物使用過程中突發狀況的維修風險的次數。對一些重要設備還可以跟蹤維護工作的歷史記錄,以便對設備的適用狀態提前做出判斷。此外在三維的環境下,維護人員對于設備的位置十分清楚,大大提高了維護效率。
*設施及資產管理
當前企業對資產的管理已經逐步從傳統的紙質方式中脫離,一套有序的資產管理系統將有效地提升建筑資產或設施的管理水平。但是由于建筑行業和設施管理行業的割裂,使得這些資產信息需要在運營階段依賴大量的人工操作來錄入資產管理系統,這不僅需要更多的系統數據準備時間,而且很容易出現數據錄入錯誤。
BIM中包含的大量建筑信息能夠順利導入現有的資產管理系統,這對于資產管理而言,大大減少了系統初始化在數據準備方面的時間及人力投入。此外由于傳統的資產管理系統本身無法準確定位資產位置,通過BIM結合RFID的資產標簽芯片還可以使資產在建筑物中的定位及相關參數信息一目了然,實現精確定位,快速查詢。
*輔助能源管理
建筑系統分析是對照著設計規定來衡量建筑物性能的過程。其中包括機械系統如何操作,建筑物能耗分析、內外部氣流模擬、照明分析、人流分析等涉及建筑物性能的評估。BIM模型結合專業的建筑物系統分析軟件避免了重復建立分析模型,不僅可以驗證建筑物是否按照特定的設計規定和可持續標準建造,而且可以通過模擬更換整棟建筑所使用的材料設備,創建假設的解決方案,來顯示建筑物性能更好或更差的狀態。通過這些分析模擬,最終確定、修改系統參數甚至系統改造計劃,以提高整個建筑的性能。
*空間管理
空間管理是業主為節省空間成本、有效利用空間、為最終用戶提供良好工作、生活環境并促進人員的溝通與協調而對建筑空間所作的管理。空間管理最重要的是進行空間控制,做到經濟而有效地利用空間。
BIM不僅可以用于有效管理建筑設施及資產等資源,也可以幫助資產管理團隊記錄空間的使用情況,處理業主要求空間的變更請求,分析現有空間的使用情況,以及評估設備試用期間空間相關環境參數的變化情況。
通過BIM模型結合空間追蹤系統可以合理分配建筑物空間,追蹤當前空間的使用情況,確保設施空間資源最大利用率,還能根據統計數據協助日后空間改造時的空間使用需求。
*災害應急模擬分析
建筑作為人類棲息的場所和進行各類活動的物質條件,安全是第一位的。直接影響安全的因素,除房屋結構外,還包括各類災害對其造成的破壞以及由此引發的連鎖反應。利用BIM模型及相應災害分析模擬軟件,可以在災害發生前以模型和災害預警信息為基礎,模擬災害發生的過程,分析災害發生的原因,制定避免災害發生的解決措施,以及發生災害后人員疏散、救援支持的應急預案。
此外,當災害發生后,BIM模型可以提供救援人員緊急狀況點的完整信息,這將有效提高突發狀況應對措施。此外樓宇自動化系統能及時獲取建筑物及設備的狀態信息,通過BIM和樓宇自動化系統的結合,使得BIM模型能清晰地呈現出建筑物內部緊急狀況的位置,甚至到緊急狀況點最合適的路線,救援人員可以由此做出正確的現場處置,提高應急行動的成效。
BIM的實施
雖然BIM能為行業帶來巨大的價值,但我們也看到,實施BIM方面并不是一帆風順,原因之一在于用戶對BIM的實施方式缺乏足夠的認識。
對于運用BIM的設計方來說,在成功實施BIM之前,需要充分考慮BIM的實施策略。不僅要考慮購買軟件和安排培訓,而且要考慮伴隨BIM而至的工作流程和組織變更問題。例如:
――希望BIM解決哪些問題?BIM能做很多事情,但在實施BIM的初期,最好先設定一些具體的目標,然后根據目標來選擇合適的軟件工具和人員配置。
――是讓現有設計團隊學習BIM軟件并直接用于設計,還是成立平行于現有設計團隊的全新BIM團隊?相當一部分企業現在傾向于成立新的小型BIM團隊,從輔助設計開始做起,例如專門進行碰撞檢查或綠色分析,以后再逐步擴展到使用BIM軟件完成整個設計流程。
――是否具備合適的硬件和網絡環境?BIM軟件對硬件的要求可能略高于二維CAD軟件,但并不超出大部分設計企業能接受的范圍。
BIM代表一種新的建筑設計模式,而不僅僅是采用一種新的支撐技術,因而企業需要考慮這一變革性團隊的組織結構。參與試點項目的團隊成員應當具備靈活的頭腦、進取心和大局觀,并且熱衷于BIM的宣傳普及。
結語
(1)計算機仿真計算在產品模型為中心的應用:在產品模型引入計算機仿真技術可以對產品的靜態及動態性能、可制造型、可裝配性等情況進行分析。一個產品的研究與開發,需要考慮其實用功能、實際需求、產品外觀、產品尺寸、產品的可制造型、產品的可批量生產性等方面的因素,計算機仿真技術很好的完成這些工作,在產品模型中發揮作用。
(2)計算機仿真技術在制造系統模型為中心的應用:制造業中的制造系統模型中包括了制造設備的高仿真智能運用。復雜制造系統的模擬等過程,計算機仿真系統在檢測設備的運行能力、監控設備的實際運行狀況中發揮著巨大的作用。
(3)計算機仿真技術在開發過程模型為中心的應用:在這個分類中,計算機仿真技術主要是在產品設計和制造中起到作用。產品的制造過程引入計算機仿真技術就是利用仿真技術將制造系統模型和產品模型進行有效的結合,進行多方位的模擬、全面的運算,以及全面的考慮生產批量、產品成本等問題,開發出合格并且滿足需求的產品。
二、計算機仿真技術在制造業中的應用
計算機仿真技術作為一種高新的科學技術在制造業中具有廣泛的應用,在工業、軍事、醫療等汗液都有應用,特別是在航空行業、國防行業等大規模、復雜的系統研發中具有很高的應用價值。計算機仿真技術在制造行業中的應用可以減少不必要的損失、節約經費、縮短產品開發周期、提高產品質量。在制造行業中,計算機仿真技術涵蓋了產品的設計、制造、測試運行的全過程,已經成為了制造業不可或缺的重要技術手段。 計算機仿真技術中的虛擬現實技術可以使用戶通過電腦屏幕進入一個三維世界,其可以為產品提供一個可視化的三維環境,對物體進行交互操作,從而對質量和數量進行綜合決策,這種可視化的解決策略可以對快速化及批量化生產的發展起到推動作用[2]。虛擬現實技術可以實現人機互動,對產品的性能和運行狀況進行測試與監控,這種技術將計算機圖文學、高仿真技術、計算機傳感技術等多種技術手段進行了結合,這種技術對產品的各個階段都可以進行支持,使用者通過操作可以檢驗產品的各個部件是否合格,檢驗產品的各個性能進的穩定性,檢驗產品功能的實用性。 計算機仿真技術中的虛擬制造技術將三維模型和虛擬仿真進行有有效的集成,從而可以對實際世界中的物體進行操作,是一種計算機輔助系統技術,是一種實現生產制造過程的應用技術[3]。虛擬制造技術在制造業中的引入可以實現實際生產線或車間中少人力、物力、財力并在短時間內進行產品的設計驗證[4],為產品的生產奠定堅實的基礎。
三、制造業中計算機仿真技術的研究展望
計算機仿真技術實現了企業的生產過程的信息化、數字化、以及網絡化,為企業產品的設計與制造提供了包含生產源、工藝流程、管理等多種動態信息的分析方法。在傳統的制造方法卻無法對生產線進行快速化設計,無法進行小批量多品種的產品的生產,對于產品的設計、制造、控制都很難達到預期的效果,而計算機仿真技術的引入就可以很好地解決這些問題。
現階段應用比較廣發的物流仿真軟件有DEL-MIA/QUEST、EM-Plant等,這些軟件都是面向對象的、圖形化集成建模仿真軟件,可以搭建系統仿真模型,通過參數輸入而獲得系統的參數輸出,對制造企業的實際生產具有很高的參考性。隨著仿真軟件在制造業中的需求的不斷增大,計算機仿真技術會不斷的發展,三維建模軟件與物流仿真軟件會得到更好的結合,并以快速、簡單的建模建立、工藝仿真以及優化算法等一步一步的集成,這將是制造業中計算機仿真技術的發展方向。
四、結論
關鍵詞:3D打印;醫療器械;應用
隨著現代科學技術的不斷進步,一種新型制造技術-3D打印技術得以形成,并且以其自身多樣化的成型技術,在航空航天、能源油氣、醫療生物以及高端珠寶等領域內發揮著重要的作用。一下就3D打印在醫療器械領域內的應用情況開展具體分析。
1 3D打印及生物打印技術簡介
所謂3D打印,即人們常提到的“快速成型技術”,該項技術是基于材料堆積法之上所形成的一種創新型制造技術,與傳統去除材料加工技術相比,更具獨特性。就其原理來看,主要是以三維CAD數據為支持,在快速成型機的作用下將材料堆積成實體,從而實現快速成型。在不同的系統條件下,3D打印原理一致,但所應用的成型材料、成型原理以及系統狀態存在一定差異,可以將其看作是立體化的打印機。
在3D打印中,生物3D打印是比^先進的技術形式,廣泛應用于細胞打印、組織器官打印、手術器械打印等,其中,手術器械打印相對成熟,而活體組織打印的難度較大,需要保證結構的生物活性。但隨著科學技術的發展,基于高分辨率納米打印技術的基礎上,DNA打印得以開發,若能夠實現DNA芯片的大批次生產,勢必能夠為癌癥、遺傳性疾病以及肝炎等的診斷和預防提供可靠的依據,為醫學的發展做出不可磨滅的貢獻。
2 3D打印在醫療器械領域的應用現狀
3D打印以其自身精準度高、個性化和復雜成型等特點,受到醫療器械領域的高度關注,甚至與醫療器械一次性、量身定做等要求相符合,因而3D打印的出現,在醫療器械領域內引發了一場革命,個性化手術工具則是3D打印在醫療器械領域得以應用的最鮮明特征。
個性化手術工具以手術導板為典型代表,常見的關節類導板、脊柱導板等,與此同時,導向定位導板的之多,能夠促進放射劑量分布不均等問題,對于醫學上腫瘤殘留和疾病復發等問題的克服具有重要意義。基于的3D打印的個性化手術工具能夠在一定程度上簡化手術操作,實現精確化控制,在提高手術效率以及減少患者感染與并發癥幾率方面具有重要優勢,受到醫療領域的廣泛關注。
就個性化的植入物來看,3D打印個性化的骨科植入物假體是目前3D打印技術在醫學領域中最成功技術之一。在骨外科中,骨病損狀態是形式多樣、千差萬別的,因此用于骨缺損修復的植入物也只能是個體化的,必須“量體裁衣,度身定做”。3D打印除了用于骨科,在整復外科、口腔科、眼科也能發揮出獨特的作用。2011年比利時和荷蘭的科學家成功為一個83歲的女性植入了3D打印的下頜骨,該人工下頜骨僅比生理下頜骨重30克,手術歷時4小時,比傳統的手術節約近16小時,且患者功能恢復良好。Hasselt大學預計,在未來,為患者量身定制的各種植入物將被廣泛使用。在不遠的未來,定制化植入物將成為常態。
就可視化手術規劃來看,良好的術前策劃是手術成功的關鍵,特別對于風險較大的手術,或新開展的手術,抑或診斷尚不十分清晰的手術,術前策劃尤為重要。3D打印為術前策劃提供了比CT、核磁等更為直觀的手段,方便醫師進行術前手術模擬和手術策劃。可視化手術規劃不僅方便術前會診,利于選擇最佳手術方案,而且還為年輕醫生的培訓提供了直觀有效的手段。
就活體人造器官打印來看,3D打印可應用到的領域非常廣闊,而活體人造器官的3D打印已經超出了大多數人的想象。美國康奈爾大學3D打印出一種人造耳,可以植入牛的身體,與牛的細胞結合在一起;英國普林斯頓大學科學家已經成功制造出能夠接收無線電波的仿生耳,未來的仿生耳有望能夠聽到真正的聲音;英國愛丁堡赫瑞-瓦特大學專家研發出的3D打印技術,可以用胚胎干細胞,并成功制造出首個3D打印微型人體肝臟。具有生命特征的活性人造器官的3D打印的發展有賴于生物材料、干細胞、組織培養等多學科的科技突破,目前的成果表明在不遠的將來急需器官移植的的病人有可能輕易獲得肝臟、心臟和其他器官;人類這一期待已久的技術突破已經不是遙不可及了。
3 3D打印應用于醫療器械領域所面臨的挑戰
3D打印自身具有準確、高效的優勢,以其獨特的制造能力滿足了醫療器械領域的個性化需求,為人工組織器官制造以及人工假體等方面的制造創造了有利條件。但就3D打印在醫療器械領域的實際應用情況來看,仍面臨著諸多挑戰。
第一,材料研發難度較大。3D打印的原材料具有一定特殊性,不僅能夠實現液化、絲化和粉末化,還應當能夠實現重新結合,以滿足3D打印的諸多要求,保證醫療器械制造的精準度與有效性。以金屬粉末為例,粒度分布、松裝密度、流動性等都是影響3D打印效果的重要因素。而對于活體器官來說,所選用的材料應當有助于維持細胞活性與功能,以滿足醫學需求,降低各類風險的發生。由此可知,3D打印在醫療器械領域的應用面臨著嚴峻形勢,尤其是材料研發難度大,3D打印開發具有一定特殊性。
第二,應用成本較高。3D打印設備本身造價相對昂貴,日常維護費用偏高;3D打印機的研制還需要圍繞材料的特殊要求進行;目前3D打印材料大多由快速成型設備廠家直接提供,尚未實現第三方供應材料的模式,從而,再一次推高了原材料的價格,給3D打印的進一步普及應用帶來了困難。
第三,精度、效率方面還不盡人意。3D打印的精度受到材料、工藝、設備能力等多方面限制,難以實現高精度零部件直接面向產品的制造,仍需要后期其它加工模式的補充與配合;打印精度與速度之間存在嚴重沖突。因此,如何在保證產品的表面質量、力學和物理性能的基礎上,實現快速制造是設備開發商應解決的問題。
第四,多種不同特性和不同功能材料的復合打印技術有待突破,特別是在醫療3D打印方面這一需求是顯而易見的,例如金屬與陶瓷的復合打印、金屬或陶瓷與高分子材料的復合打印,軟硬組織的復合打印,不同功能的活性組織在細胞級別的打印組裝等等,相信這些近似科學幻想的追求在不遠的將來都將有實現的可能。
4 結束語
總而言之,信息技術、數控技術以及材料技術等的發展進步,為制造領域的發展奠定了堅實的基礎,3D打印在醫療器械領域的應用也更為廣泛,尤其是該項技術在應用效率、成本控制和精準度等方面的不斷完善,3D打印勢必能夠在醫療器械領域內開創新的局面。
參考文獻:
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如果一切盡在眼中,可以制止諸多安全事故的發生,也可以讓更多公共場所實現高可控的安全管理。高清視頻技術讓政府具備了千里眼,可以及時監控并對緊急事件采取應急措施。
近日,《廣州市公共安全視頻系統建設管理規定(草案注釋稿)》(以下簡稱《規定》)對外征求意見。《規定》要求,涉及公共安全的十四類場所或區域,應當建設公共安全視頻系統,但同時應當在監控區域設置明顯標示。《規定》所稱的公共安全視頻系統,是指在廣州市內涉及公共安全的場所或區域采用圖像技術設備開展視頻信息采集、傳輸、顯示、存儲、監控和管理的綜合系統。
盡管如此,本著務實、先進、綜合功能強大、統一協調性強的特點,真正建立起一套兼具實時會議、輔助決策、調度指揮、應急通信功能的綜合視頻通訊應用調度平臺,使之成為各政府部門領導及各部門處理突發事件和日常信息快速交流的信息交換處理中心是非常具有挑戰性的工作。政府級綜合視頻通訊系統應當是一個高效實用、切合業務實際、具有一定前瞻性的雙向視音頻信息交流平臺。
集中控制 實現遠距離高清交互
該《規定》所稱的必須安裝視頻的場所或區域包括:各級黨政機關的重要部位、門前和出入口;高速公路、城市快速干線、城市主干線、中心區內各主要路口、城市各出入口、轄內珠江主航道、人行天橋、大型橋梁、隧道等重要交通設施的重要部位;地鐵各線各站出入口、站臺通道、旅客列車、地下商場等重要部位;機場、港口、邊防口岸、海關、碼頭、停車場、客貨運站場和樞紐公交站的重要部位;公眾活動和聚集場所等。
在數碼視訊指揮、應急調度高清晰視頻監控系統中,將各級市政府行政中心作為指揮中心,以分布在各街道、派出所、社區等各行政機構,以及一些重要場所的視頻監控點為分支節點通過網絡做集中監控建設,通過和高清晰視頻會議信息服務系統構筑起完整的視頻通訊服務綜合服務系統。由此形成全區范圍內的應急指揮監控網絡。
這樣的系統建設結構有兩個子系統部分。第一部分為“數碼視訊高清晰視頻會議信息服務系統”,采用ITU-T H.264 HD 視頻編碼標準,為用戶提供從4CIF-10CIF的高清晰視頻編解碼視頻圖像。系統建設包含街道派出所,縣政府等所需行政機關單位,構成“數碼視訊高清晰視頻會議信息服務系統”,為各級政府行政單位之間提供日常、突發時間等實時交互式高清晰視頻會議服務系統。
有了高清的視頻會議系統,縱使天南海北,天氣惡劣,對召集相關人員召開會議都不能構成影響。該系統的設計目標是實現遠距離可視化雙向高清晰音視頻交流,會議中的數據共享等應用,提高溝通及時性,降低管理成本,并可進行資源共享,快速交流、匯集信息并進行綜合分析。
同時,在召開會議時還能快速反應,快速向上級匯報情況并接受指示,快速向下級行動方案和行動指令;統一指揮、集中協調、調度全局、聯合行動。
可以優質實現以上功能的該系統配置了數碼視訊高清晰H.264 HD視頻編解碼終端,和高清晰多點控制單元(MCU)為用戶提供點對點;點對多點的高清晰多媒體視頻通訊應用,為用戶提供最高達10CIF的視頻分辨率和CD級的音質。
當前各級政府職能部門的監控系統有著較多的問題,主要表現是:圖像清晰度不夠、系統沒有實現互連、互通。數碼視訊正是根據上述需求為用戶提供了從前端進行高清晰視頻監控信號的采集、壓縮、傳輸系統、到數字虛擬切換系統到綜合業務調度系統一體化的完整指揮,應急調度高清晰視頻監控系統。
基于此,系統建設結構的第二部分――“數碼視訊指揮、應急調度高清晰視頻監控系統”,采用網絡數字虛擬切換技術。通過這部分的建設,將各重要場所:街道、地鐵、銀行等目標進行高清晰視頻監控系統的聯網建設。
綜合應用 搭建政府與行業共享通道
系統建設完成后,將是一套可以完成多種視頻通訊信息化服務、應急視頻服務、清晰可視化信息交流、行政會議等全方位的應用系統。同時,系統的可擴展能力也十分靈活,可以在目前系統上進行有行業針對性的拓展,如:增加對醫療機構的“遠程醫療”,在社區中增加遠程視頻會診功能;在學校增加遠程教學功能,可以將多個系統進行互連,成為一個真正的政府視頻通訊綜合服務網。
本系統具體應用在以下幾個重要方面:
內部辦公會議:通過數碼視訊高清晰視頻通訊系統可在各級行政機構之間進行辦公會議的召開,實現遠程交流;
進行遠程培訓:通過系統具備的數據功能可以同時進行視頻會議和數據功能的雙模式會議,實現資源的共享、文字交流等培訓功能;