BIM 應(yīng)用到建筑照明設(shè)計(jì)的難點(diǎn)及解決辦法

住建部出臺了《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》(以下簡稱《指導(dǎo)意見》)。作為國家層面的綱領(lǐng)性文件，《指導(dǎo)意見》強(qiáng)調(diào)BIM 的全過程應(yīng)用，并明確提出到2020 年末發(fā)展目標(biāo):①建筑行業(yè)甲級勘察、設(shè)計(jì)單位以及特級、一級房屋建筑工程施工企業(yè)應(yīng)掌握并實(shí)現(xiàn)BIM 與企業(yè)管理系統(tǒng)圖和其他信息技術(shù)的一體化集成應(yīng)用。②即五年內(nèi)，以下新立項(xiàng)目勘察設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維維護(hù)中，集成應(yīng)用BIM 的項(xiàng)目比率達(dá)到90%:以國有資金投資為主的大中型建筑、申報(bào)綠色建筑的公共建筑和綠色生態(tài)示范小區(qū)目標(biāo)。

BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)利用數(shù)字技術(shù)，表達(dá)建設(shè)項(xiàng)目幾何、物理和功能信息，以支持項(xiàng)目生命周期中的建設(shè)、運(yùn)營、管理決策的技術(shù)、方法或過程。來自科研院所、業(yè)主、施工、高等院校的專家學(xué)者這樣解讀BIM:

關(guān)于BIM 軟件

中國建筑科學(xué)研究院副院長黃強(qiáng)指出:“在政策創(chuàng)新的引領(lǐng)下，現(xiàn)在是中國“互聯(lián)網(wǎng)+”建筑業(yè)的最好時機(jī)。國內(nèi)目前有很多針對設(shè)計(jì)階段的軟件，經(jīng)過改造的國產(chǎn)設(shè)計(jì)軟件可以達(dá)到現(xiàn)在所有要求，當(dāng)然過程中不排除選擇部分的國外軟件作為任務(wù)軟件使用;國外軟件目前絕大多數(shù)都針對設(shè)計(jì)階段，但又很難滿足國內(nèi)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。而施工階段的深化設(shè)計(jì)、竣工及運(yùn)維軟件還需要國內(nèi)自行開發(fā)?！?/p>

云南城市投資集團(tuán)副總裁蔡嘉明談到:“從業(yè)主角度，就現(xiàn)有技術(shù)水平，國內(nèi)外軟件基本達(dá)到三維可視化的要求，至于怎么用是各抒長短。在政策引領(lǐng)上需要加強(qiáng)四個方面:第一，要符合國家的建設(shè)行業(yè)法律法規(guī)，并以此為依據(jù);第二，必須符合所有驗(yàn)收規(guī)程所規(guī)定的各個分項(xiàng)要達(dá)到的要求;第三，結(jié)果展示的是模型還是圖紙都不重要，要滿足業(yè)主需求。第四，業(yè)主用BIM 軟件要明白想做什么，能做什么。BIM 應(yīng)用涉及到國家安全。在超大型工程BIM 應(yīng)用中，模型完成后，找資料就很方便。BIM 應(yīng)用于最廣大的市場:國家級的城市管理、地下管網(wǎng)管理。同時，BIM 模型應(yīng)用的管理和限制、訪問權(quán)限和服務(wù)器位置的放置很重要?！?/p>

中國建筑第八工程局副總工程師鄧明勝指出:“現(xiàn)有的國內(nèi)軟件公司如果重新做BIM 可能比較麻煩，引進(jìn)國外成熟軟件結(jié)合中國國情本土化會是很好的促進(jìn)?！吨笇?dǎo)意見》出臺對于施工企業(yè)開展BIM 工作是很好的契機(jī)，所有單位尤其是施工單位，要面對市場壓力，在實(shí)施過程中大量開展BIM 工作，《指導(dǎo)意見》出臺后，相信這個工作會越來越輕松。2005 年我作為總工程師承接國外項(xiàng)目，從那時開始接觸BIM?；陧?xiàng)目的要求更多是用國外軟件。在使用中發(fā)現(xiàn)對局部碰撞檢查，比如難點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)分析BIM 起到很好的作用。但企業(yè)對BIM 人才需求比較高，如果國產(chǎn)軟件達(dá)到和國際相應(yīng)BIM 軟件相匹配的程度，將會促進(jìn)BIM 在國內(nèi)的推廣應(yīng)用?，F(xiàn)有的國內(nèi)軟件公司如果重新做BIM 可能比較麻煩，引進(jìn)國外成熟軟件，結(jié)合中國國情本土化會是很好的促進(jìn)。在進(jìn)一步深入應(yīng)用(4D、5D)過程中，國外軟件跟中國的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)融合難度很大，所以國外軟件本土化非常必要?！?/p>

設(shè)計(jì)階段的BIM VS 施工階段的BIM

中國建筑科學(xué)研究院副院長黃強(qiáng):“本身做BIM 模型，誰做的多、誰做的少。設(shè)計(jì)施工要求沒有做的這么細(xì)，這一階段雖然我們分開設(shè)計(jì)BIM、施工BIM，誰補(bǔ)的更多?設(shè)計(jì)交底模型只要按照國家設(shè)計(jì)深度出來，拿著數(shù)據(jù)而不是模型，施工應(yīng)該做多細(xì)就做多細(xì)，兩個加在一起是建立一個BIM 模型?！?/p>

中國建筑第八工程局副總工程師鄧明勝:“國內(nèi)因承包模式不同，設(shè)計(jì)與施工基本割裂。設(shè)計(jì)的模型能建好，至少與本身傳遞的設(shè)計(jì)理念和規(guī)范吻合程度高，錯漏空缺相對較少。這對業(yè)主、施工單位非常有用。不同的施工企業(yè)施工組織不同，施工企業(yè)做深入的拆解、補(bǔ)充等工作，通過BIM 模型可以實(shí)現(xiàn)很好的整合設(shè)計(jì)，借助設(shè)計(jì)模型基礎(chǔ)，做出施工順序模擬。”云南城市投資集團(tuán)副總裁蔡嘉明:“從業(yè)主的角度，兩個模型代表不同的管理階段。首先是設(shè)計(jì)模型，二維圖紙或模型都要滿足施工深度要求。用模型交流后達(dá)到業(yè)主要求，設(shè)計(jì)院的模型達(dá)到設(shè)計(jì)深度就可交付。BIM 集中解決按照設(shè)計(jì)在規(guī)定的時間達(dá)到品質(zhì)的要求，業(yè)主與施工單位溝通解決的造價(jià)兩大問題。問題解決后，設(shè)計(jì)模型傳遞到竣工模型，與完成的施工模型整合交到運(yùn)維。根據(jù)法律法規(guī)，設(shè)計(jì)、施工、業(yè)主完成各自責(zé)任并有機(jī)結(jié)合，同時用模型交流、精確組織施工，達(dá)到項(xiàng)目設(shè)計(jì)施工的預(yù)控成果。在很多的建筑設(shè)計(jì)和工程公司里，BIM 軟件的使用越來越頻繁，幾乎完全替代了CAD 軟件在建筑設(shè)計(jì)和工程領(lǐng)域的使用?！?/p>

BIM 技術(shù)應(yīng)用于建筑照明設(shè)計(jì)有必要嗎?

總的來說，現(xiàn)有設(shè)計(jì)環(huán)境中BIM 技術(shù)對照明設(shè)計(jì)的提升有如下四個方面:

(1)圖紙修改

同建筑設(shè)計(jì)類似，照明設(shè)計(jì)者也飽受圖紙修改的困擾。而BIM技術(shù)基于一個總體的信息模型，只要在任意視圖中將模型修改，就會自動反映到所有的圖紙中，使得設(shè)計(jì)師可以將更多的時間和精力用在設(shè)計(jì)上，而不是畫圖、改圖上。

(2)信息化

以往編制設(shè)計(jì)相關(guān)的各項(xiàng)報(bào)表時，一般需要根據(jù)CAD 文件進(jìn)行測量和統(tǒng)計(jì)，之后借助excel 等軟件制作報(bào)表，這樣的工作非常繁瑣、易錯。并且一旦修改圖紙，所有數(shù)據(jù)都需重新統(tǒng)計(jì)。而信息是BIM技術(shù)的核心，與傳統(tǒng)建模軟件建立的模型相比，BIM 模型最大的特點(diǎn)就是攜帶信息。因此BIM 模型也可以理解為一個信息庫，可以提供實(shí)時可靠的報(bào)表清單，例如燈具選型表，配電盤明細(xì)表等。如果設(shè)計(jì)修改，報(bào)表中的信息也會隨之自動修改，既省時省力，又保證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。

(3)一體化

在照明設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師要嚴(yán)格遵循相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范要求，例如照度水平、眩光要求、能耗指標(biāo)等。很多照明計(jì)算軟件可以較準(zhǔn)確地計(jì)算相關(guān)的物理量，但是在目前的二維CAD 設(shè)計(jì)環(huán)境中，只能將圖紙導(dǎo)入照明軟件中作為參照底圖使用，之后根據(jù)底圖再次建模、置入燈具后計(jì)算。因此一些設(shè)計(jì)師為了節(jié)省時間，常常憑經(jīng)驗(yàn)計(jì)算，這樣就不能保證設(shè)計(jì)的規(guī)范性。除計(jì)算外，照明設(shè)計(jì)最后還要向業(yè)主提供夜景效果圖，目前國內(nèi)的效果圖制作主要有兩種方法:第一種方法是用三維建模軟件例如3DMAX 建立模型，之后置入光源文件，通過渲染生成效果圖;第二種方法是用photoshop 等軟件直接將建筑日景的效果圖改為夜景效果。關(guān)于第一種方法，建模依然是件費(fèi)時間的事情，盡管建好的模型可以導(dǎo)入照明計(jì)算軟件中繼續(xù)使用，但放置的光源卻無法識別，需要重新放置，對于規(guī)模較大的項(xiàng)目來說，依然費(fèi)時費(fèi)力。而第二種方法，需要設(shè)計(jì)師對光有較好的感覺和想象力，才能準(zhǔn)確在PS 中選色，而能做到圖上色彩與實(shí)際用燈準(zhǔn)確一致的少之又少，所以往往圖與實(shí)際效果有差距。

由于BIM 模型包含了設(shè)計(jì)案中的信息，例如光源、建筑表面材質(zhì)的光學(xué)屬性等信息，因此它既能像傳統(tǒng)CAD 設(shè)計(jì)那樣出照明平面圖，還可以直接渲染，或者將模型導(dǎo)入到基于BIM 技術(shù)的照明計(jì)算軟件中，進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)照明設(shè)計(jì)出圖、計(jì)算、渲染等相關(guān)步驟的一體化。

(4)三維化

在目前的照明設(shè)計(jì)中，效果圖只能反映某一個角度或者某一個區(qū)域內(nèi)的照明情況，無論對于設(shè)計(jì)師還是業(yè)主來說，在項(xiàng)目竣工前都無法準(zhǔn)確了解項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的全部情況。而BIM 技術(shù)是一種全三維的技術(shù)，通過它可以向人們展現(xiàn)一個立體全面的虛擬光環(huán)境，設(shè)計(jì)師可以看到每個區(qū)域的照明情況，以便發(fā)現(xiàn)問題及時修改方案，實(shí)質(zhì)上提高了照明設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

此外，通過這種全三維的設(shè)計(jì)模式，可以直接看到照明系統(tǒng)的模型，為設(shè)計(jì)的深入和之后的施工都提供了便利。

BIM 技術(shù)應(yīng)用在建筑照明設(shè)計(jì)可能嗎?

要判斷BIM 技術(shù)能否在照明設(shè)計(jì)中應(yīng)用，首先應(yīng)該選擇合適的軟件作為工具，通過實(shí)踐來論證其可能性。

AutodeskRevit 是Autodesk 公司的系列產(chǎn)品之一。在最新的版本中，其不再分為面向建筑專業(yè)的RevitArchitecture、面向結(jié)構(gòu)工程專業(yè)的RevitStructure、面向機(jī)電專業(yè)的RevitMEP 三個軟件，而是將他們的功能集中于一個軟件，即Revit2013。

本文選擇該軟件作為主體平臺軟件，重點(diǎn)研究其MEP 部分在照明設(shè)計(jì)中起到的作用。

目前國內(nèi)在照明計(jì)算方面較常用的軟件主要有:廣泛應(yīng)用于學(xué)校、設(shè)計(jì)部門的DIALux;少數(shù)大專院校和少數(shù)幾個較專業(yè)的設(shè)計(jì)公司中使用的AGI32;建筑設(shè)計(jì)行業(yè)中進(jìn)行建筑物理性能評估最常見的軟件——Ecotect。經(jīng)過比較，從三者的計(jì)算能力來看，DIALux 和AGI32 強(qiáng)于Ecotect。從目前的軟件功能來說，Ecotect 最大的優(yōu)勢在于其屬于BIM 軟件，因此提供了與BIM 軟件的接口，例如gbXML 文件格式(GreenBuildingExtensibleMarkupLanguage 的縮寫，即綠色建筑可擴(kuò)展的標(biāo)記語言，包含了項(xiàng)目所有的建筑構(gòu)件數(shù)據(jù))和IFC 文件格式(IndustryFoundationClasses 的縮寫，是由國際協(xié)同工作聯(lián)盟組織制定的建筑工程數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，為不同軟件應(yīng)用程序之間的協(xié)同問題提供解決方案。IFC 模型包括項(xiàng)目、地點(diǎn)、建筑、樓層等建筑分級，墻、板、柱、梁等元素類型，材料，標(biāo)準(zhǔn)屬性等信息)。當(dāng)BIM 模型以gbXML 或IFC 文件格式導(dǎo)入后，可在Ecotect 中得到一個完整的帶有信息的建筑模型，直接進(jìn)行計(jì)算。但該軟件主要是在建筑設(shè)計(jì)的早期階段進(jìn)行建筑物理參數(shù)的分析，因此多為估算，在照明計(jì)算方面以天然光的計(jì)算為主，可計(jì)算的照明指標(biāo)較少，數(shù)值不夠精確。AGI32 目前只提供了一些二維圖形格式的接口，例如DWG 格式。利用導(dǎo)入后的平面圖作為參考，繪制墻體、門窗等構(gòu)件，不能充分發(fā)揮BIM 技術(shù)的優(yōu)勢。

DIALux 軟件在較新的版本中已經(jīng)提供了gbXML 接口，雖然功能還不健全，導(dǎo)入后只能以多個室內(nèi)空間的形式出現(xiàn)，無法實(shí)現(xiàn)建筑室外照明的計(jì)算，但是從中可以看到DIALux 對目前BIM 潮流的響應(yīng)，據(jù)悉其下一個階段的任務(wù)就是創(chuàng)造IFC 接口，到時可將Revit中帶有照明設(shè)備的模型導(dǎo)入并直接計(jì)算，實(shí)現(xiàn)與BIM 軟件的完美對接?；谌钴浖谡彰饔?jì)算能力和BIM 接口兩方面的綜合考慮，DIALux 將是未來與主體軟件Revit 配合使用的進(jìn)行基于BIM 技術(shù)的照明設(shè)計(jì)的照明計(jì)算軟件，因此選擇該軟件作為輔助軟件。

經(jīng)過對Revit2013 和DIALux4.10 兩個軟件的研究以及它們在照明設(shè)計(jì)方面的表現(xiàn)，可以說以目前的設(shè)計(jì)環(huán)境和軟件水平來說，還無法實(shí)現(xiàn)照明設(shè)計(jì)的全部BIM 化。但在政策、潮流和行業(yè)自身需求的推動下，將BIM 技術(shù)應(yīng)用于照明設(shè)計(jì)是必要的，也是必然的。隨著Revit 軟件的進(jìn)一步發(fā)展和DIALux 軟件接口的日益完善，它們定會成為未來BIM 時代照明設(shè)計(jì)的主流設(shè)計(jì)工具，得到越來越多設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)和設(shè)計(jì)人員的認(rèn)可，最終實(shí)現(xiàn)建筑照明設(shè)計(jì)的全部BIM 化。

現(xiàn)存的問題及解決方案

(1)對硬件的要求較高。對于習(xí)慣使用CAD 進(jìn)行繪圖的人來說，Revit 軟件的運(yùn)行速度和繪圖的流暢度與CAD 仍有很大差距，尤其當(dāng)項(xiàng)目規(guī)模較大時，通常打開模型就需要十分鐘或更長時間。

(2)“族”是Revit 中構(gòu)成項(xiàng)目模型的基本構(gòu)件，是一個包含通用屬性參數(shù)集和相關(guān)圖形表示的圖元組。與“圖層”在CAD 中的作用相似，族是Revit 軟件中的一個重要概念。墻體，門窗，甚至圖紙標(biāo)注都是一個個族文件。在照明設(shè)計(jì)中所需要的燈具，開關(guān)，配電盤等也都是以族的形式出現(xiàn)。例如在燈具族中，包含了燈具的外形尺寸、配光曲線、功率、光通量、色溫等信息，以滿足出圖，計(jì)算，渲染等需求。但是Revit 軟件自帶的電氣專業(yè)族數(shù)量太少，且多是按國外的標(biāo)準(zhǔn)而做，例如開關(guān)的符號就不符合國內(nèi)的規(guī)范要求，因此很多不適用于國內(nèi)的工程設(shè)計(jì)。幾乎每個項(xiàng)目都要根據(jù)實(shí)際情況創(chuàng)建若干族，占用很多時間。而如果僅依靠設(shè)計(jì)師個人的力量創(chuàng)建符合我國實(shí)際情況的族庫，難度很大。

(3)Revit 軟件是一個綜合的設(shè)計(jì)軟件，因此與博超、鴻業(yè)等專門服務(wù)于電氣及照明設(shè)計(jì)的軟件相比，其功能還有待加強(qiáng)，例如燈具沿墻布置、矩形均布等等均無法實(shí)現(xiàn)。僅依靠一筆一劃、一個一個地布置，效率較低。

(4)接口問題。Revit 自身提供的照明計(jì)算無法滿足設(shè)計(jì)要求，勢必需要專業(yè)照明計(jì)算軟件DIALux 的配合，而如果軟件間的接口問題不能解決，那么BIM 技術(shù)在照明設(shè)計(jì)中能發(fā)揮的作用也會大大降低。

(5)目前BIM 技術(shù)出圖所占照明專業(yè)出圖的數(shù)量仍處在較低的水平。其中設(shè)計(jì)說明、圖例表、配電系統(tǒng)圖、節(jié)點(diǎn)詳圖等圖紙還無法繪制。而數(shù)目繁多的設(shè)備元器件等，由于族庫、輔助繪圖工具不足等原因，仍只能表達(dá)到設(shè)計(jì)方案層次，無法做到施工圖深度。以目前BIM 軟件的成熟度，仍然需要使用CAD 作為輔助。

若要解決上述問題，使得BIM 技術(shù)可以在照明設(shè)計(jì)中使用，主要有以下幾點(diǎn)解決方法:

(1)加快Revit 軟件的普及

Revit 的應(yīng)用情況也是影響B(tài)IM 發(fā)展的一個很重要因素，它作為新興的BIM 軟件，其普及肯定會有一個過程。在CAD 依然風(fēng)行而Revit 還未根深蒂固時，出現(xiàn)不被所有人熱衷的情況是很正常的。加強(qiáng)Revit 專業(yè)人才的培養(yǎng)是加快其普及的重要途徑。

(2)建立族庫

在照明設(shè)計(jì)中，每個項(xiàng)目都要根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇合適的燈具，如果燈具廠家能在目前提供IES 配光曲線文件的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提供適用于Revit 的燈具族文件，那么對于照明設(shè)計(jì)的BIM 化將會起到強(qiáng)力的推動作用。

(3)增強(qiáng)Revit 軟件的功能或開發(fā)相關(guān)的輔助程序

Revit 作為平臺軟件，不可能在每一個細(xì)節(jié)問題上都做到盡善盡美。基于CAD 平臺的天正等插件的開發(fā)，使得CAD 的繪圖效率和智能程度都得到了大幅提升，在設(shè)計(jì)院和學(xué)校都被廣泛使用。因此對于目前的Revit 來說，急需相關(guān)輔助程序的出現(xiàn)，提高軟件的實(shí)用性。

(4)解決接口問題

目前基本上所有的建筑類分析軟件都具備了CAD 的接口，因此對于BIM 接口的開發(fā)也只是時間問題。只有當(dāng)各類分析軟件都具備了與BIM 軟件的接口之后，才能將BIM 虛擬模型的優(yōu)勢充分發(fā)揮。