PBIMS 多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題研究

黃琢華

(建研科技股份有限公司，北京 100013)

前言

目前，國(guó)內(nèi)建筑設(shè)計(jì)行業(yè)在協(xié)同工作方面缺乏有效的軟件支持，基本依靠人工來(lái)解決設(shè)計(jì)成果的備份、設(shè)計(jì)變更的溝通、設(shè)計(jì)沖突的校核和修正等設(shè)計(jì)流程中的問題;項(xiàng)目組內(nèi)的協(xié)同工作基本都要靠合理的任務(wù)劃分來(lái)解決。這種協(xié)同工作方式，在大體上可以滿足現(xiàn)階段BIM 應(yīng)用的需要，但也暴露出各種弊端。比如:容易造成設(shè)計(jì)內(nèi)容的沖突，而且沖突不易發(fā)現(xiàn)和解決，到了設(shè)計(jì)工作的后期甚至施工階段才能發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的不一致。同時(shí)，對(duì)于設(shè)計(jì)過程也沒有更有效的追溯方式。

針對(duì)這些問題，國(guó)外軟件提供了一些協(xié)同設(shè)計(jì)的解決方案，比如Revit 提供了中心文件為基礎(chǔ)的協(xié)同工作模式，能夠幫助不同地點(diǎn)的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過廣域網(wǎng)(WAN)輕松地協(xié)作處理共享模型。Project-Wise 提供了文件級(jí)別的協(xié)同工作模式，還提供了檢索，工作流等項(xiàng)目流程管理相關(guān)功能。ArchiCAD 提供了單專業(yè)構(gòu)件級(jí)別的協(xié)同工作模式等。但是，在國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)院使用這些軟件時(shí)，往往發(fā)現(xiàn)它們的功能不夠本土化，對(duì)國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)院的工作方式以及工作流程不夠契合。所以開發(fā)一個(gè)適合本土化需求的協(xié)同工作系統(tǒng)以及對(duì)協(xié)同工作中的關(guān)鍵問題進(jìn)行深入研究有非常重要的意義。

1 BIM 多專業(yè)協(xié)同要解決的問題

基于BIM 的多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)需要建筑、結(jié)構(gòu)、MEP 等各個(gè)專業(yè)在同一個(gè)工作平臺(tái)下共享BIM 模型，并在同一個(gè)BIM 模型下協(xié)同工作。所以必須很好地解決設(shè)計(jì)過程中發(fā)生的各個(gè)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)沖突問題;設(shè)計(jì)過程中中間結(jié)果的保存問題;和設(shè)計(jì)師在各自的計(jì)算機(jī)上工作時(shí)，相互之間的交互問題等。

只有解決了這些問題，才能保證多專業(yè)設(shè)計(jì)師可以在同一項(xiàng)目?jī)?nèi)同步工作;每個(gè)設(shè)計(jì)師可以實(shí)時(shí)獲取最新工作成果;中間設(shè)計(jì)結(jié)果可以被追溯。從而能夠規(guī)避或解決多名設(shè)計(jì)師同時(shí)工作時(shí)產(chǎn)生的沖突;遇到設(shè)計(jì)中的問題時(shí)，設(shè)計(jì)師之間可以隨時(shí)在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行交流;可以保存和回溯協(xié)同設(shè)計(jì)的階段成果，也可以比較階段性設(shè)計(jì)成果間的差異。

2 PBIMS 系統(tǒng)中對(duì)協(xié)同設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題的研究與解決

對(duì)于以上的問題，我們進(jìn)行了大量的分析和研究，并在PBIMS 系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)和論證，問題的解決可以分為以下幾點(diǎn):

2.1 并行工作的問題

我們采用了中心服務(wù)器的工作模式，不同用戶可以隨時(shí)從中心服務(wù)器上同步或者獲取最新的工作成果。中心服務(wù)器上存儲(chǔ)了項(xiàng)目的全集數(shù)據(jù)，版本信息，角色與權(quán)限信息;可以任何時(shí)候?qū)崟r(shí)提供給建?？蛻舳怂枰臄?shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)傳輸方面，由于BIM模型經(jīng)常包含多專業(yè)、大規(guī)模的模型數(shù)據(jù)，所以模型數(shù)據(jù)傳遞的效率也是一個(gè)很重要的問題。在PBIMS系統(tǒng)中，我們采用了差異化的數(shù)據(jù)傳輸模式;用戶在向中心服務(wù)器提交數(shù)據(jù)或者從中心服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)時(shí)，僅會(huì)傳輸和中心服務(wù)器上數(shù)據(jù)不一致的部分。舉例來(lái)講，如果一個(gè)用戶下載中心服務(wù)器上的模型，然后對(duì)于模型中的兩面墻修改了墻的材質(zhì)，那么該用戶把修改的內(nèi)容同步至服務(wù)器時(shí)僅會(huì)傳輸這兩面墻的信息，而這個(gè)信息傳遞可以在瞬間完成。

2.2 設(shè)計(jì)版本管理問題

PBIMS 系統(tǒng)在每一次數(shù)據(jù)提交至服務(wù)器時(shí)，都在服務(wù)器上形成一條版本記錄。用戶可以對(duì)所有的版本記錄進(jìn)行瀏覽，列出該版本的描述、提交者、提交時(shí)間等信息。除了瀏覽記錄，用戶還可以獲取某一個(gè)特定版本的數(shù)據(jù)。如圖1 所示，用戶可以獲取階段性的設(shè)計(jì)成果進(jìn)行查看。

PBIMS 系統(tǒng)提供了實(shí)用的版本對(duì)比功能。設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常碰到的問題是設(shè)計(jì)變更之后，很難找到其他設(shè)計(jì)師進(jìn)行了哪些修改，只能通過人工看圖尋找差異，耗費(fèi)了大量的時(shí)間和精力，也容易產(chǎn)生疏漏。自動(dòng)版本對(duì)比通過版本數(shù)據(jù)之間的差異，自動(dòng)用不同顏色標(biāo)記出兩個(gè)版本模型之間有差異的構(gòu)件。比較新版本與舊版本之間的差異，增加、修改、刪除的構(gòu)件分別用三種顏色標(biāo)記出來(lái)，直觀、準(zhǔn)確，如圖2 所示。

2.3 設(shè)計(jì)沖突的消解問題

解決設(shè)計(jì)中沖突的辦法之一是預(yù)先避免沖突，使得不同的用戶可以互不干擾地進(jìn)行工作。在PBIMS 系統(tǒng)中，我們提供了權(quán)限機(jī)制以及鎖機(jī)制來(lái)避免沖突的發(fā)生。

權(quán)限是一種通過限制不同用戶可操作功能或區(qū)域，使用戶操作不跨越界限的機(jī)制。我們提供了兩種權(quán)限機(jī)制:1)按功能劃分權(quán)限:在PBIMS 系統(tǒng)中，所有的服務(wù)器端功能都可以提供權(quán)限配置項(xiàng)，管理員可以為用戶配置需要的權(quán)限配置項(xiàng)，用戶僅可以操作配置權(quán)限內(nèi)的功能。比如說(shuō)，建筑設(shè)計(jì)師可以進(jìn)行建模操作，但是不能進(jìn)行分配項(xiàng)目人員的操作;而項(xiàng)目管理員則可以進(jìn)行分配項(xiàng)目人員的操作。2)按區(qū)域劃分權(quán)限:PBIMS 系統(tǒng)支持按專業(yè)以及按照樓層的權(quán)限劃分。管理員可以為用戶指定可操作的專業(yè)以及樓層，而用戶的工作不能跨越被分配的專業(yè)和樓層。

圖1 版本管理功能描述圖

鎖機(jī)制是用戶設(shè)計(jì)過程中，避免對(duì)同一資源同時(shí)進(jìn)行修改的機(jī)制。一個(gè)用戶可以對(duì)構(gòu)件進(jìn)行主動(dòng)鎖定;除非該用戶對(duì)鎖定狀態(tài)進(jìn)行釋放，否則其他用戶均不能對(duì)已鎖定的構(gòu)件再次鎖定或者進(jìn)行編輯、刪除等操作。同時(shí)，對(duì)構(gòu)件的編輯操作也會(huì)自動(dòng)鎖定該構(gòu)件，從而使同一資源在同一時(shí)刻只能由一位用戶進(jìn)行操作，避免沖突的發(fā)生。

沖突消解的另一種方法是解決沖突數(shù)據(jù)，目前PBIMS 系統(tǒng)對(duì)沖突解決進(jìn)行了初步的研究。對(duì)于已經(jīng)發(fā)生的沖突，可以通過構(gòu)件的唯一標(biāo)志定位存在沖突的數(shù)據(jù)。解決沖突有兩種方法:一種是標(biāo)記該沖突，由用戶自行選擇正確的數(shù)據(jù);另外一種是根據(jù)構(gòu)件的創(chuàng)建時(shí)間，編輯時(shí)間，所屬用戶等信息來(lái)自動(dòng)計(jì)算沖突的解決結(jié)果。

2.4 設(shè)計(jì)消息傳遞的問題

相比普通的消息傳遞機(jī)制，PBIMS 所采用的消息傳遞機(jī)制可以承載文字，圖像之外的專業(yè)信息。如圖3 所示，用戶可以選取構(gòu)件作為發(fā)送的消息，另一用戶收到包含構(gòu)件信息的消息并查看后，構(gòu)件會(huì)以高亮方式顯示。在設(shè)計(jì)發(fā)生沖突，專業(yè)協(xié)調(diào)等場(chǎng)景下，設(shè)計(jì)師可以通過消息傳遞機(jī)制互相溝通，發(fā)現(xiàn)并解決問題。

3 結(jié)論

從以上研究成果可以看出，多專業(yè)協(xié)同工作中的關(guān)鍵問題，可以通過客戶端服務(wù)端架構(gòu)、差異數(shù)據(jù)傳輸方式、權(quán)限和鎖機(jī)制等方法的實(shí)施，進(jìn)行有效的解決。

PBIMS 系統(tǒng)對(duì)多專業(yè)協(xié)同中的關(guān)鍵問題進(jìn)行了深入的研究，在并行工作，沖突解決，版本管理等方面提供了可以實(shí)用化的功能。通過進(jìn)一步研究設(shè)計(jì)院工作流程，發(fā)掘本土化需求，PBIMS 系統(tǒng)可以為廣大國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)院在協(xié)同工作中提供便利。

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