基于BIM技術的家裝設計系統(tǒng)設計與實施

張建奇 舒志強 李 智

(建研科技股份有限公司，北京 100013)

基于BIM技術的家裝設計系統(tǒng)設計與實施

張建奇 舒志強 李 智

(建研科技股份有限公司，北京 100013)

為了提高家裝設計師的設計水平，提高設計效率，解決目前家裝設計管理中所面臨的嚴重挑戰(zhàn)，利用先進的信息化工具建筑信息模型BIM技術來解決這些問題，從戰(zhàn)略發(fā)展的角度考慮建立一套基于BIM技術家裝設計系統(tǒng)，進行統(tǒng)一的三維家裝設計，實現(xiàn)統(tǒng)一報價管理，建立完整的企業(yè)知識庫管理，實現(xiàn)從設計出圖算量一體化的家裝設計管理系統(tǒng)。BIM技術在家裝行業(yè)的應用有助于推動家裝企業(yè)規(guī)模經(jīng)濟的發(fā)展，尤其是在家裝設計工具方面更是提高了企業(yè)的競爭能力。本文為家裝設計公司提出的基于BIM技術的家裝設計系統(tǒng)實施而設計，解決了傳統(tǒng)家裝設計行業(yè)存在的設計工具單一、企業(yè)設計資源管理不集中等問題，實現(xiàn)了基于BIM技術的三維家裝設計工具，企業(yè)設計資源統(tǒng)一管理，長期積累成家裝企業(yè)無形資產(chǎn)，提高了家裝設計效率，提升了家裝企業(yè)的競爭力。

BIM建筑信息模型； BIM技術； 裝飾裝修； 裝飾設計； 家裝設計系統(tǒng)

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.06.14

1 引言

隨著人們生活水平和商品房住宅市場的發(fā)展和提高，普通家庭住宅裝飾裝修行業(yè)獲得了快速發(fā)展。目前家庭裝飾裝修行業(yè)中設計工具目前還未出現(xiàn)同時實現(xiàn)平、立、剖面圖形及其與三維模型之間相互聯(lián)動的家裝設計工具，這樣造成了家裝設計的圖紙局部變動都需要重新再繪制并渲染，這個問題成為困擾家裝設計師提高工作效率、家裝企業(yè)快速發(fā)展的主要原因。同時，在家裝行業(yè)還包含圖紙設計、家裝物料選購、工程施工項目管理與監(jiān)理等多個環(huán)節(jié)，在全鏈條中工作量很大，其中預算不透明、工期拖延、報價不明確、材料以次充好等成為家裝行業(yè)發(fā)展的痛點。研究一套基于BIM技術的家裝設計管理系統(tǒng)，實現(xiàn)基于BIM三維模型的家裝設計、BIM設計資源管理、相關已有業(yè)務管理系統(tǒng)和BIM數(shù)據(jù)信息集成，本系統(tǒng)是BIM技術與裝飾裝修技術結合的成果，基于BIM理念，通過對裝飾設計的數(shù)據(jù)管理和裝飾設計各階段數(shù)據(jù)的集成，實現(xiàn)了家裝設計管理和控制的信息化、集成化、可視化和智能化。

2 業(yè)務分析

通過對某家裝裝飾企業(yè)(以下簡稱為D企業(yè))的業(yè)務調(diào)研，目前業(yè)務現(xiàn)狀是設計工具主要以歐特克公司的AutoCAD 軟件為主，進行二維圖紙的平、立、剖面圖設計，然后再通過3D Max三維設計軟件制作出效果圖。為了給客戶展示最終的設計效果和設計細節(jié)，家裝設計師需要在完成平、立、剖面圖設計之后，再用3D Max 軟件進行三維模型的建立，模型建立完后再進行燈光等設置，通過軟件渲染成出設計效果圖。因3D Max 軟件建模過程繁瑣、操作復雜，普通家裝設計師很難熟練掌握，因此家裝企業(yè)往往會安排專業(yè)3D軟件人員為設計量進行輔助工作，為企業(yè)人力資源增加成本。因為3D Max三維模型中集成不了相關信息，尤其是不能集成相關材料價格、工藝、定額等信息，僅僅是具有幾何數(shù)據(jù)，無法為其他業(yè)務提供有價值的數(shù)據(jù)。其目的是進行三維瀏覽動畫和效果展現(xiàn)，其本身模型價值并不能為后期的施工階段和項目管理階段提供相應的信息。

綜上所述，D企業(yè)存在下面這些問題：

1)設計工具不統(tǒng)一：設計師目前普遍使用CAD、3DMax在給客戶出設計方案，設計模型無法為后期施工管理提供有效數(shù)據(jù)價值，無法體現(xiàn)裝飾設計公司集中資源優(yōu)勢，影響設計施工一體化的經(jīng)營戰(zhàn)略，同時整個設計工期較長，影響整個家裝的進度。

2)設計資源不集中：設計方案優(yōu)劣取決于設計師有水平，家裝公司缺乏對設計成果的有效管控，優(yōu)秀設計師的成果不能借鑒和充分復用，設計成果無法形成企業(yè)知識資產(chǎn)，影響企業(yè)的規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化進程。

家裝企業(yè)可以利用先進的信息化工具建筑信息模型BIM技術來解決這些問題。從戰(zhàn)略發(fā)展的角度考慮建立一套基于BIM技術家裝設計系統(tǒng)，進行統(tǒng)一的三維家裝設計，實現(xiàn)統(tǒng)一報價管理，建立完整的企業(yè)知識庫管理，實現(xiàn)從設計出圖算量一體化的家裝設計管理系統(tǒng)。

通過對D企業(yè)現(xiàn)有業(yè)務梳理，對家裝設計階段各業(yè)務角色分析，梳理出了與BIM家裝設計、管理相關的主要業(yè)務角色，包括：商務經(jīng)理、主案設計師、深化設計師、BIM深化設計師、水電設計師、木作設計師、BIM審核員、分店經(jīng)理、分店總經(jīng)理。

3 系統(tǒng)功能需求分析

針對D企業(yè)在家裝行業(yè)實施BIM所產(chǎn)生的實際業(yè)務進行分析之后，意在解決其在企業(yè)BIM實施過程中遇見的實際問題，滿足提高設計效率，提升企業(yè)核心競爭力等要求，需要建立一套基于BIM技術的家裝設計系統(tǒng)，實現(xiàn)BIM技術在家裝設計階段的綜合管理。

通過上述業(yè)務流程的梳理，系統(tǒng)的功能需求包括：家裝三維設計系統(tǒng)、BIM設計管理平臺、與已有的企業(yè)信息管理系統(tǒng)的集成。

3.1 三維家裝設計

基于三維模型進行家裝設計，實現(xiàn)從三維設計到展示一體化，可以更好地解決設計問題，達到快速設計，能夠快速地給客戶帶來視覺感受； 根據(jù)家裝公司實際的業(yè)務需求，以提高設計效率為目標研發(fā)的一款三維家裝設計軟件，使用對象為家裝企業(yè)的主案設計師、深化設計師、木作設計師。

(1)項目信息管理

項目信息管理是項目在系統(tǒng)中執(zhí)行的開始，項目信息是分配到每個設計師的具體設計的項目內(nèi)容，項目信息通過BIM管理平臺統(tǒng)一管理，其中三維設計系統(tǒng)提供項目的打開，保存、導入、導出等功能?？梢酝ㄟ^三維設計系統(tǒng)獨立進入已經(jīng)立項的項目文件，也可以通過BIM管理平臺選擇項目，再進入到設計系統(tǒng)，進行設計操作。

(2)方案設計

方案設計主要是為相關設計師提供的設計工具，當一個客戶訂單確認后主案設計師就開始從原有的設計資源庫中選取相類似的方案進行設計，包括戶型建模、主案設計、水電設計、生成報表、出圖等工作。

(3)客戶信息管理

客戶信息由商務經(jīng)理負責維護，分別為未簽約客戶與已簽約客戶，針對不同階段的客戶所做的工作不同。無論是哪一類都是流程一樣，先由商務經(jīng)理接觸并綜合評估，根據(jù)客戶的喜好及戶型推薦主案設計師，確定后由主案設計師指定家居設計師、水電設計師、木作設計師進行相應的方案設計。

(4)快速設計

為了提高設計師效率，快速設計在實際工作中有很大的需求，在主案設計師根據(jù)客戶戶型圖進行建模后需要家居設計師快速地進行家裝方案設計，包括對相關主材產(chǎn)品的選擇、家具的布置、水電路設計、裝飾品的選擇與布置，此部分針對的人員有家居設計師、水電設計師。

3.2 BIM設計管理與資源管理

BIM設計管理是在建立公司統(tǒng)一的設計方案資源庫、建材產(chǎn)品族庫、企業(yè)定額庫的前提下進行權限、流程、審批等的管理。

(1)BIM設計管理功能需求

權限管理：對人員帳號進行權限管理，設置不同權限。提供用戶權限、角色權限、文檔權限、操作日志等功能； 系統(tǒng)登陸：需要根據(jù)當前登錄用戶的角色，抽取相關數(shù)據(jù)； 消息預警：實現(xiàn)的應用場景是用戶之間即時的信息推送及及時提醒，方便用戶快速查看消息列表； 流程管理：用來定義和控制所有數(shù)據(jù)的操作過程，主要管理當用戶對數(shù)據(jù)進行操作的數(shù)據(jù)流向； 版本管理：在家裝設計過程中，會存在很多圖、文檔的變更修改； 系統(tǒng)版本管理的功能是通過對相關文件通過標簽、備注、命名、存儲位置以及變動通知的方式來實現(xiàn)的； 項目設計審核：待審核項目是主設計師完成設計任務之后，將設計成果提交給BIM審核員。并以列表形式展示所有待審核項目，可隨時查看之前項目的所有信息。

(2)建立建材產(chǎn)品族庫

裝飾裝修材料是家裝造價中最主要的一部分，從設計方案到裝飾材料的調(diào)用，由設計開始控制并減少項目施工過程中的人為增項，如：線槽走線距離比計劃多，建筑面積增加等。需要建立一套完整的基于Revit模型的家裝建材庫，如：墻磚、地磚、壁紙、地板、木做沙發(fā)、床、衣柜、吊頂?shù)取７奖阍O計系統(tǒng)直接調(diào)用。

(3)建立企業(yè)施工定額庫

利用Revit所搭建的三維模型，提供建筑裝飾定額，能夠在三維模型中附帶定額屬性，自動統(tǒng)計工程量，對特殊制造工藝能夠綁定定額，方便工程量計算。

圖1 基于 BIM技術的家裝設計系統(tǒng)邏輯架構

(4)建立施工工藝標準庫

作為設計產(chǎn)品的工藝選擇來源。研究工藝庫的建庫標準，開發(fā)工藝檢索功能幫助設計師快速查找所需工藝，開發(fā)工藝入庫功能，檢驗入庫的施工工藝是否完備，是否可以關聯(lián)企業(yè)的定額信息。制定工藝庫的權限管理規(guī)則。針對現(xiàn)有標準體系要求，將國家標準庫、企業(yè)管理制度以及企業(yè)模板庫存入知識庫，按著多級分類的方式進行國標規(guī)范屬性定義，方便查看預覽。

(5)建立設計方案庫

提供設計方案模板的創(chuàng)建流程，用戶按照規(guī)則填寫完整的設計方案信息，完成設計方案的創(chuàng)建?；拘畔桨傅拿Q、適用人群以及房型、方案圖紙以及圖片、漫游動畫、方案的簡短介紹等等。

4 基于BIM技術的家裝設計系統(tǒng)設計

本系統(tǒng)采用.Net與C#平臺，采用混合式架構系統(tǒng)(B/S+C/S)，基于統(tǒng)一Web端的管理系統(tǒng)，解決各參與方的權限集成與角色身份驗證以實現(xiàn)流程管理及設計協(xié)同。三維裝飾設計操作復雜、數(shù)據(jù)處理頻繁、數(shù)據(jù)傳輸量大、安全性要求高的業(yè)務，運用C/S結構模式； 而對于面向范圍廣、管理流程復雜的業(yè)務，運用B/S結構模式。這樣集C/S和B/S結構的優(yōu)點，滿足了裝飾設計的特點需求。

4.1 系統(tǒng)邏輯架構設計

本系統(tǒng)分三個關系層次：數(shù)據(jù)層、業(yè)務邏輯層、表示層。企業(yè)總部部署集中系統(tǒng)，包括工作流、權限管理等。如圖1所示。

4.2 系統(tǒng)物理拓撲設計

本系統(tǒng)是分別部署于WEB服務器、客戶端上的B/S+C/S架構應用系統(tǒng)。系統(tǒng)分二個關系層次，分別是企業(yè)總部端、各分公司及門店客戶端。企業(yè)總部端部署B(yǎng)/S集中管理平臺，即BIM設計管理平臺，包括工作流、權限管理、知識管理、建材產(chǎn)品庫、施工工藝庫、標準規(guī)范、設計方案庫的管理。門店客戶端部署C/S架構的三維家裝設計系統(tǒng)。移動端部署移動端應用，包括流程審批、移動應用顯示瀏覽查看方案。

圖2 系統(tǒng)物理拓撲

基于BIM技術的家裝設計系統(tǒng)部署在集團總部，網(wǎng)絡資源包括：應用服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、存儲服務器、防火墻、交換機、路由器、以及個人電腦等。各下屬分公司、子公司等單位通過Internet網(wǎng)絡訪問集團網(wǎng)絡完成設計系統(tǒng)的維護和管理。總部防火墻有效保證了總部用戶及分公司用戶訪問服務器時的業(yè)務數(shù)據(jù)安全。

具體物理拓撲圖如圖2所示。

4.3 接口設計

本系統(tǒng)因是企業(yè)信息管理系統(tǒng)中的一部分，因此系統(tǒng)應該提供良好的接口設計。接口設計主要是針對D企業(yè)現(xiàn)有客戶關系管理系統(tǒng)、造價管理系統(tǒng)、物資管理系統(tǒng)等的信息集成幾方面，在數(shù)據(jù)集成接口的技術實現(xiàn)方面，可采用XML數(shù)據(jù)格式。接口設計主要針對系統(tǒng)架構中數(shù)據(jù)層進行集成，底層所有數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)一管理，主要包括標準族庫、圖文檔庫、施工組織庫、業(yè)務應用庫等，部分數(shù)據(jù)庫將使用企業(yè)現(xiàn)有IT規(guī)劃中信息化數(shù)據(jù)庫，本系統(tǒng)主要接口考慮三維家裝設計系統(tǒng)報價數(shù)據(jù)、BIM管理平臺的集成。

在基于BIM技術的家裝設計系統(tǒng)中，接口主要由兩部分組成，分為發(fā)送XML消息和接收XML應答，接口程序根據(jù)XML進行分析和處理，根據(jù)處理結果，觸發(fā)不同類型的動作。具體關系如圖3所示。

圖3 接口設計關系

4.4 設計采用的關鍵技術

(1)基于Revit族加密技術

Revit軟件是Autodesk公司一套系列軟件，是建筑信息模型(BIM)系列軟件之一，可幫助建筑設計師實現(xiàn)設計質(zhì)量更好、能效更高的建筑，集建筑、結構、MEP專業(yè)于一體的市場占有率較高的一款BIM軟件。本系統(tǒng)使用Revit API進行二次開發(fā)，因此離不開對該產(chǎn)品的了解，對Revit軟件整體技術架構的理解，同時相關建筑裝飾裝修行業(yè)背景知識也是必不可少的。

(2)統(tǒng)一協(xié)同管理平臺的權限控制

基于統(tǒng)一WEB端的管理平臺，無縫集成三維設計系統(tǒng)，采用混合式架構系統(tǒng)(B/S+C/S)，需要解決各個應用端的權限集成與角色身份有效驗證。實現(xiàn)從管理平臺直接進入三維設計系統(tǒng)，并在此過程中完成設計模型的版本提交與版本控制。平臺需要對維護人員及設計師按一定規(guī)則進行權限控制，并基于角色定制相應的業(yè)務審核流程，完成從立項、創(chuàng)意設計、深化設計、水電木作設計、渲染、審核校驗、完成等主體的業(yè)務審核流程，支持各個流程階段的消息即時提醒與協(xié)作預警。

5 基于BIM技術的家裝設計系統(tǒng)的實施

基于BIM技術的家裝設計系統(tǒng)測試完成后正式將系統(tǒng)部署在實際環(huán)境中進行試運行階段。系統(tǒng)實施目標為將BIM技術應用于家裝企業(yè)設計階段，使傳統(tǒng)的家裝設計工具在信息化時代更上一層樓。系統(tǒng)實施主要包括如系統(tǒng)硬件環(huán)境搭建、系統(tǒng)代碼部署、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、系統(tǒng)試運行。本系統(tǒng)的實施步驟大致為：實施準備、系統(tǒng)配置、系統(tǒng)上線運行、系統(tǒng)問題反饋修改、全面推廣、系統(tǒng)驗收。最終保證系統(tǒng)上線的成功性和穩(wěn)定性。

5.1 組織人員準備

按照項目管理的原則成立本項目實施小組，項目人員職位包括實施領導小組、實施工程師、培訓工程師、需求工程師、質(zhì)量控制員、文檔管理員，制定各個角色的崗位職責任務，同時進行系統(tǒng)培訓及考核等，方便實施計劃的順利執(zhí)行。

5.2 系統(tǒng)環(huán)境準備

由系統(tǒng)管理員按照項目規(guī)格要求進行硬件采購、環(huán)境搭建、網(wǎng)絡配置等，由相關實施人員進行確認，確保應用系統(tǒng)安全前環(huán)境的準確性。系統(tǒng)上線應用運行條件如下：

1)硬件及網(wǎng)絡環(huán)境的部署；

2)服務器、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)到位；

3)系統(tǒng)初始化工作完成；

4)系統(tǒng)驗收：按照需求文檔開發(fā)后系統(tǒng)上線，經(jīng)過一個月的試運行，系統(tǒng)正式上線使用。

5.3 基礎數(shù)據(jù)準備

系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)初始化工作包括設計師人員信息、商務經(jīng)理人員信息、各分公司和門店目錄信息、材料編碼、施工工藝編碼、材料價格庫等。這些基礎數(shù)據(jù)的錄入需要實施領導小組和相應職能業(yè)務部門配合完成，這是系統(tǒng)實施中重要的一部分，是保障項目順利進行的關鍵環(huán)節(jié)。

5.4 系統(tǒng)切換上線

系統(tǒng)切換主要從數(shù)據(jù)備份、切換方式兩個方面描述系統(tǒng)從部署到投產(chǎn)使用所要經(jīng)歷的流程，具體描述如下。

(1)系統(tǒng)備份

系統(tǒng)正式投入使用前要對原系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)備份，主要包括數(shù)據(jù)庫的備份和應用備份，以防數(shù)據(jù)丟失及切換時發(fā)生問題后快速回退。按照具體備份步驟及說明進行實際項目操作，確保穩(wěn)定進行。

(2)切換方式

系統(tǒng)切換按照預定的切換時間及切換手冊按步執(zhí)行，系統(tǒng)切換前需再次檢查系統(tǒng)運行環(huán)境及數(shù)據(jù)確保無誤，檢查無誤后方可進行系統(tǒng)正式工作。切換主要包括三個階段，切換執(zhí)行階段、綠燈測試階段、正式投入階段。

(3)上線支持

上線支持主要描述系統(tǒng)上線后系統(tǒng)實施維護人員及開發(fā)人員對實施過程找能干的問題處理以及確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行的風險預防工作。

6 結論

本系統(tǒng)的實施在D企業(yè)已經(jīng)成功上線，確實提高了設計師工作效率，同時該企業(yè)通過系統(tǒng)積累了設計資源，提升了管理水平，但是目前本系統(tǒng)模塊在使用過程中還有待于進一步開發(fā)，以適應企業(yè)業(yè)務發(fā)展和管理的需要。

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Home Decoration Design System based on BIM Technology Design and Implementation

Zhang Jianqi， Shu Zhiqiang, Li Zhi

(CABRTechnologyCo.，Ltd.，Beijing100013,China)

In order to improve the design level of domestic outfit stylist and the efficiency of design，solve the current domestic outfit design facing the severe challenge in the management and use of advanced information technology tools BIM technology to solve these problems，considered from the perspective of strategic development to establish a set of domestic outfit design system based on BIM technology，undertook unity 3D home outfit design，unified price management，established a complete enterprise knowledge based on the management，integrated from designing the figure to calculate the amount of domestic outfit design management system.BIM technology on the application of domestic outfit industry helps to promote the development of domestic outfit enterprise scale economy，especially improves the competition ability of the enterprises in the area of domestic outfit design tools.This paper was under the home decoration design company of domestic outfit design system based on BIM technology implementation，solved single design tools of the traditional decoration desiging industry and concentration of the enterprise resource management problems，realized the three-dimensional decoration design based on BIM technology tools，design resources unified management，long-term accumulation into an outfit enterprise intangible assets，improved the efficiency of the domestic outfit design and the decoration enterprises′ competitiveness.

Building Information Model； BIM Technology； Decoration； Decoration Design； Home Decoration Design System

中央財政服務業(yè)發(fā)展專項資金“家裝設計云平臺示范應用”(編號： 215059902030) 【作者簡介】 張建奇(1979-)，男，碩士，BIM與信息化研究中心副主任。主要從事BIM技術相關工作。

TU17

A

1674-7461(2016)06-0073-06