基于BIM技術(shù)的建筑設(shè)備軟件開發(fā)研究

鮑玲玲　趙志安

摘要：隨著建筑結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜，對(duì)設(shè)備的功能要求不斷提升，如何協(xié)調(diào)設(shè)備管道之間以及設(shè)備與建筑、結(jié)構(gòu)之間的排布，一直困擾著設(shè)計(jì)和施工管理人員。同時(shí)無法獲取足夠的建筑信息，從而造成設(shè)計(jì)過程中設(shè)備設(shè)計(jì)人員數(shù)據(jù)輸入工作量大、準(zhǔn)確率低，設(shè)計(jì)效率低等現(xiàn)狀。通過全面分析系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)組織、交互方式、數(shù)據(jù)訪問與管理、數(shù)據(jù)交換、協(xié)同設(shè)計(jì)方式等特點(diǎn)，建立基于BIM技術(shù)的暖通、空調(diào)、給排水3DCAD模型，創(chuàng)建擁有全生命周期的建筑、結(jié)構(gòu)和設(shè)備設(shè)計(jì)協(xié)同工作平臺(tái)，探討了相關(guān)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)，設(shè)備軟件，協(xié)調(diào)機(jī)制，全生命周期

基金項(xiàng)目：“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目—基于建筑信息模型綜合規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)研發(fā)應(yīng)用（2012BAJ09B04）

1 前言

所謂BIM技術(shù)，即Building Information Modeling建筑信息模型技術(shù)。集幾何圖形和設(shè)計(jì)、計(jì)算及其相關(guān)信息兼?zhèn)涞臄?shù)字化三維模型。建立跨專業(yè)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)；做到一次修改，處處更新。提供強(qiáng)大的信息平臺(tái)，使各種數(shù)字化的分析、模擬比較，以及自動(dòng)圖形輸出成為可能[1]。

建立基于建筑信息模型的設(shè)備設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)框架和數(shù)據(jù)架構(gòu)，能夠在不同設(shè)計(jì)階段、設(shè)備系列不同設(shè)計(jì)計(jì)算軟件（暖通空調(diào)設(shè)計(jì)、建筑給排水和電氣設(shè)計(jì)計(jì)算軟件）之間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，避免數(shù)據(jù)的不一致，減少二次輸入，提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。研究與應(yīng)用智能化、可視化、模型設(shè)計(jì)、協(xié)同等技術(shù)，創(chuàng)建建筑、結(jié)構(gòu)和設(shè)備設(shè)計(jì)協(xié)同工作平臺(tái)；積極推進(jìn)協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)的普及應(yīng)用，通過協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)改變工程設(shè)計(jì)的溝通方式，減少“錯(cuò)、漏、碰、缺”等錯(cuò)誤的發(fā)生，提高設(shè)計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量。針對(duì)實(shí)現(xiàn)設(shè)備各個(gè)專業(yè)之間的信息充分互用，提高信息的復(fù)用率，從而達(dá)到降低設(shè)計(jì)和管理成本，提高設(shè)計(jì)和生產(chǎn)效率[2]。

2 建立BIM軟件的協(xié)同機(jī)制

BIM帶來的是激動(dòng)人心的技術(shù)沖擊，而更加值得注意的是BIM技術(shù)與協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)將成為互相依賴、密不可分的整體。協(xié)同是BIM的核心概念，同一構(gòu)件元素，只需輸入一次，各工種共享元素?cái)?shù)據(jù)并于不同的專業(yè)角度操作該構(gòu)件元素。從這個(gè)意義上說，協(xié)同已經(jīng)不再是簡(jiǎn)單的文件參照?？梢哉fBIM技術(shù)將為未來協(xié)同設(shè)計(jì)提供底層支撐，大幅提升協(xié)同設(shè)計(jì)的技術(shù)含量。BIM帶來的不僅是技術(shù)，也將是新的工作流及新的行業(yè)慣例。

未來的協(xié)同設(shè)計(jì)，將不再是單純意義上的設(shè)計(jì)交流、組織及管理手段，它將與BIM融合，成為設(shè)計(jì)手段本身的一部分。借助于BIM的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，協(xié)同的范疇也將從單純的設(shè)計(jì)階段擴(kuò)展到建筑全生命周期，需要設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營、維護(hù)等各方的集體參與，因此具備了更廣泛的意義，從而帶來綜合效率的大幅提升[3]。

3 軟件操作和圖形平臺(tái)

如果想要進(jìn)一步提高設(shè)備軟件的競(jìng)爭(zhēng)力，就要建立三維的圖形平臺(tái)。因?yàn)楹芏嘤脩舨捎肁utoCAD進(jìn)行二維圖紙的繪制，如果能夠成功地將用戶二維圖紙成功轉(zhuǎn)化為三維效果圖，更方便設(shè)計(jì)人員直觀地了解管網(wǎng)和設(shè)備的空間布置情況，能及時(shí)進(jìn)行管網(wǎng)和設(shè)備的碰撞檢查。

采用3D的圖形平臺(tái)，不僅能夠吸引設(shè)計(jì)單位的用戶，同時(shí)吸引一些施工單位的新用戶。設(shè)備軟件特點(diǎn)包括管網(wǎng)復(fù)雜，設(shè)備多，尤其設(shè)計(jì)人員畫好二維的CAD圖紙，能夠轉(zhuǎn)換成三維圖，首先檢查自己的設(shè)計(jì)是否合理，同時(shí)很方便施工單位查看設(shè)計(jì)效果，能夠及時(shí)、有效地和施工單位進(jìn)行溝通，提高效率。同時(shí)還可以增加施工單位新用戶，在施工過程中，施工人員有時(shí)看不太懂平面圖或是理解有誤，容易造成施工單位的時(shí)間和工程損失，因此施工單位需要購買軟件，有效地避免損失，提高效率。

4 加強(qiáng)碰撞檢查

在當(dāng)今設(shè)計(jì)工程中，在大型公建中設(shè)備專業(yè)投資已占總工程投資的1/3以上，在設(shè)計(jì)階段，分析計(jì)算，管道碰撞檢查等越來越引起設(shè)計(jì)者和施工者的關(guān)注，在全生命周期內(nèi)，運(yùn)行維護(hù)管理也是以設(shè)備專業(yè)為主，包括設(shè)備運(yùn)行能耗監(jiān)測(cè)，設(shè)備運(yùn)行狀況管理。結(jié)合平臺(tái)和建筑軟件的發(fā)展，開展設(shè)備軟件深層次的開發(fā)。

5 改進(jìn)了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的管理功能

基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的設(shè)備信息管理平臺(tái)主要收錄二維圖紙、文字與照片。同一數(shù)據(jù)庫的各類數(shù)據(jù)之間、不同的管理層級(jí)數(shù)據(jù)庫之間、設(shè)計(jì)變更與數(shù)據(jù)庫之間、設(shè)備維修更新設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)庫之間均存在著嚴(yán)重的“信息孤島”現(xiàn)象。這種二維、靜態(tài)、孤立的數(shù)據(jù)系統(tǒng)從根本上無法實(shí)現(xiàn)設(shè)備BIM全生命周期管理所需的設(shè)備專業(yè)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)變更、竣工信息和管理信息的時(shí)時(shí)更新等功能[4]。

BIM 技術(shù)通過統(tǒng)一的三維數(shù)據(jù)模型，為相關(guān)數(shù)據(jù)建立了豐富的關(guān)系數(shù)據(jù)表，將如上三類信息有機(jī)整合在幾何模型與構(gòu)件屬性之中，為比對(duì)數(shù)據(jù)、生成明細(xì)表、提取構(gòu)件等查詢分析活動(dòng)建立有效的方式，同時(shí)，借助用戶的人性化參數(shù)實(shí)時(shí)輸入和更新功能，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理及成果表達(dá)向三維、動(dòng)態(tài)、交互式的轉(zhuǎn)變。

6 增加多聯(lián)機(jī)

多聯(lián)機(jī)是最近幾年發(fā)展起來的一種新型中央空調(diào)系統(tǒng)，具有節(jié)能、舒適、控制靈活等特點(diǎn)，可滿足不同規(guī)模建筑物的要求。

多聯(lián)機(jī)模塊：可完成圖紙繪制及系統(tǒng)計(jì)算，提供室內(nèi)、外機(jī)數(shù)據(jù)庫的維護(hù)和擴(kuò)充功能。目前庫中有大金、海爾、美的、海信、日立等廠家的常用系列及產(chǎn)品類型，并鏈接有產(chǎn)品實(shí)際照片，方便用戶選取。應(yīng)該建立多聯(lián)機(jī)模塊，而且數(shù)據(jù)庫中需要更多的產(chǎn)品類別，才能提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

7 形成完整的生命周期管理平臺(tái)

3維BIM 系統(tǒng)則可實(shí)現(xiàn)建筑和設(shè)備各類構(gòu)件的更新管理與其他非幾何信息的植入，二者結(jié)合可從全方位對(duì)于建筑設(shè)備信息進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、用戶界面、應(yīng)用程序和模擬計(jì)算的有效結(jié)合，使建筑內(nèi)暖通空調(diào)、給排水和電器專業(yè)的管理可預(yù)測(cè)、可協(xié)作、可視化、可分析，并與數(shù)字管理相銜接。不僅可為建筑內(nèi)設(shè)備的監(jiān)控、維修、更新、記錄研究服務(wù)，對(duì)于建筑物冷暖負(fù)荷、水力計(jì)算等模擬結(jié)果和能效分析的可視化提供了可能[5]。

8 結(jié)論

集成主要暖通空調(diào)、建筑給排水和電氣設(shè)計(jì)軟件，同時(shí)創(chuàng)建擁有全生命周期的建筑、結(jié)構(gòu)和設(shè)備設(shè)計(jì)協(xié)同工作平臺(tái)；能夠提升設(shè)計(jì)人員的工作效率，專心于方案設(shè)計(jì)，而不是繪圖。提高準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，輕松完成協(xié)調(diào)工作，讓所有項(xiàng)目參數(shù)者，如設(shè)計(jì)人員、施工管理人員和項(xiàng)目維護(hù)人員進(jìn)行無障礙的溝通，能夠?qū)⒂嘘P(guān)項(xiàng)目信息進(jìn)行連續(xù)積累，避免遺漏和丟失。實(shí)現(xiàn)設(shè)備各個(gè)專業(yè)之間的信息充分互用，提高信息的復(fù)用率，從而達(dá)到降低設(shè)計(jì)和管理成本，提高設(shè)計(jì)和生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 邱相武， 趙志安， 邱勇云. 基于BIM技術(shù)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)軟件開發(fā)研究[J].建筑科學(xué)， 2012 （06）： 24-28

[2] 邱勇云， 邱相武， 趙志安. 基于BIM的暖通3D CAD開發(fā)研究[J].暖通空調(diào)， 2011 （04）： 65-68

[3] 趙志安. 基于BIM概念的管道綜合碰撞檢查軟件[A]；BIM與工程建設(shè)信息化——第三屆工程建設(shè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新論壇論文集[C]， 2011年

[4] 羅智星，謝棟.基于BIM技術(shù)的建筑可持續(xù)性設(shè)計(jì)應(yīng)用研究[J]. 建筑與文化， 2010年02期

[5] 過俊. BIM在國內(nèi)建筑全生命周期的典型應(yīng)用[J]. 建筑技藝， 2011年Z1期