三維協(xié)同設(shè)計(jì)聚焦數(shù)字化表達(dá)

文｜張弋丹

BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，是對(duì)該工程項(xiàng)目相關(guān)信息的詳盡表達(dá)。建筑信息模型是數(shù)字技術(shù)在建筑工程中的直接應(yīng)用，以解決建筑工程在軟件中的描述問(wèn)題，使設(shè)計(jì)人員和工程技術(shù)人員能夠?qū)Ω鞣N建筑信息做出正確的應(yīng)對(duì)，并為協(xié)同工作提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。建筑信息模型同時(shí)又是一種應(yīng)用于設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)字化方法，這種方法支持建筑工程的集成管理環(huán)境，可以使建筑工程在其整個(gè)進(jìn)程中顯著提高效率和大量減少風(fēng)險(xiǎn)。BIM設(shè)計(jì)使建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等各專業(yè)基于同一個(gè)模型進(jìn)行工作，實(shí)現(xiàn)真正意義上的三維集成協(xié)同設(shè)計(jì)，使各專業(yè)能夠更好的配合，及時(shí)解決設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，極大地避免了施工中的浪費(fèi)。

傳統(tǒng)機(jī)電設(shè)計(jì)仍存瓶頸

傳統(tǒng)機(jī)電設(shè)計(jì)還處于基于CAD軟件的二維設(shè)計(jì)模式，CAD技術(shù)曾從手工繪圖中解放了設(shè)計(jì)人員，大大的提高了設(shè)計(jì)效率。但它仍然只是一個(gè)二維繪圖工具，無(wú)法成為智能設(shè)計(jì)工具，主要存在四方面問(wèn)題：一是工作效率低。傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員必須將設(shè)計(jì)的三維結(jié)構(gòu)構(gòu)思好，再用線條繪制表達(dá)二維圖形，加上各種尺寸標(biāo)注，工作量大而且繁瑣，無(wú)法將精力完全集中在機(jī)電設(shè)計(jì)的優(yōu)化和創(chuàng)造性構(gòu)思上。二是可視化差，交流困難。二維的設(shè)計(jì)圖紙難以反映復(fù)雜建筑空間中種類繁多、數(shù)量巨大的各工種管線和設(shè)備全貌，可視化差，交流困難。三是設(shè)計(jì)中常與其它專業(yè)發(fā)生沖突。機(jī)電各專業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容數(shù)量多，功能復(fù)雜，設(shè)計(jì)周期短，實(shí)際工程中容易與結(jié)構(gòu)梁及機(jī)電本身的位置發(fā)生沖突，有時(shí)甚至需要反復(fù)的管線綜合，常常會(huì)引起工程返工、延期、影響美觀，造成不必要的損失。四是資料信息管理困難。設(shè)計(jì)過(guò)程中需要的大量原始數(shù)據(jù)和規(guī)范等還是依靠手工查詢，對(duì)于大型復(fù)雜項(xiàng)目的設(shè)計(jì)捉襟見(jiàn)肘。由于沒(méi)有統(tǒng)一的管理系統(tǒng)，大量的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料分散在每個(gè)設(shè)計(jì)人員中，難以對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)管理，而且數(shù)據(jù)的出錯(cuò)率大大增加，數(shù)據(jù)的一致性和設(shè)計(jì)質(zhì)量得不到保證。

AECOsim Building Designer軟件雖然市場(chǎng)占有率不是很高，但其底層核心是受到建設(shè)行業(yè)普遍認(rèn)可的三維設(shè)計(jì)平臺(tái)Micro Station，行業(yè)延展性較強(qiáng)，數(shù)據(jù)兼容性較好。依托項(xiàng)目文件管理平臺(tái)ProjectWise，能實(shí)現(xiàn)各專業(yè)、各階段人員實(shí)時(shí)參與，實(shí)時(shí)協(xié)同的BIM工作模式。

資源整合 協(xié)同管理

隨著項(xiàng)目的進(jìn)展，項(xiàng)目過(guò)程文件逐漸增多，尤其在項(xiàng)目數(shù)量繁多的情況下，若沒(méi)有對(duì)項(xiàng)目文件有一個(gè)良好的管理，不僅僅會(huì)在尋找文件上浪費(fèi)大量時(shí)間，同時(shí)也極易造成協(xié)同間發(fā)生成不必要的錯(cuò)誤。

對(duì)于文件和文件夾屬性自帶的是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，管理平臺(tái)可以制作文件與文件夾的屬性模板，針對(duì)不同的文件類型給予不同的屬性樣板，將需要經(jīng)常瀏覽的信息可直接放在屬性中，以便自己與別人查看文件內(nèi)容以外的信息。

在項(xiàng)目協(xié)同期間，對(duì)于人員的權(quán)限管理是非常有必要的，可以避免不必要的誤操作，對(duì)于有人員流動(dòng)的項(xiàng)目要時(shí)時(shí)更新人員權(quán)限。文檔可以記錄對(duì)其進(jìn)行更新的人員以及更新者對(duì)其進(jìn)行的操作，不僅可以加強(qiáng)文檔的安全性，而且方便管理人員在不打開(kāi)文件的情況下了解到項(xiàng)目進(jìn)展情況。

適時(shí)對(duì)接 及時(shí)反饋

機(jī)房部分三維模型

三維設(shè)計(jì)的理念與二維設(shè)計(jì)截然不同，設(shè)計(jì)的方式方法也不同，但一個(gè)基本的理念被沿用了下來(lái)：機(jī)電的設(shè)計(jì)都要基于建筑和結(jié)構(gòu)的信息模型，在他們的信息模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)。所以無(wú)論何種建筑，都要在建筑專業(yè)提供了正確的信息模型之后，機(jī)電設(shè)計(jì)才能得以正常進(jìn)行。

事實(shí)上如果設(shè)備專業(yè)和建筑專業(yè)同處一個(gè)工作環(huán)境中，軸網(wǎng)和標(biāo)高均為協(xié)同共享，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于所需的工作平面比較多，可以通過(guò)建立ACS坐標(biāo)的方式來(lái)快速選擇和切換工作平面。如果設(shè)備專業(yè)和建筑專業(yè)沒(méi)有同處于一個(gè)工作環(huán)境中，則需要手動(dòng)來(lái)建立軸網(wǎng)和標(biāo)高，這里比較傾向于使用草圖模式來(lái)建立軸網(wǎng)。

在處理完軸網(wǎng)和標(biāo)高之后，就可以將建筑模型參考進(jìn)來(lái)。參考時(shí)注意正確的調(diào)整嵌套的層級(jí)。在參考完建筑和結(jié)構(gòu)模型之后，再調(diào)節(jié)一下參考文件的顯示樣式，就可以開(kāi)始設(shè)計(jì)工作了。

建筑模型即使使用出圖規(guī)則的功能，仍然不能滿足常規(guī)出圖的要求，因此需要建筑專業(yè)提供二維的CAD平面圖來(lái)作為機(jī)電專業(yè)的底圖。在處理的過(guò)程中，機(jī)電專業(yè)較為關(guān)注的除了建筑模型的空間關(guān)系之外，還有一些梁、柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的位置和尺寸信息需要關(guān)注。對(duì)于機(jī)電專業(yè)而言，結(jié)構(gòu)模型的信息要求不高。接到結(jié)構(gòu)模型之后，處理方式類似于建筑模型的處理。

反饋建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)條件，前期條件主要為水暖電各專業(yè)的進(jìn)線位置，制冷機(jī)房、消防水泵房、變配電室、消控室或值班室等房間的位置和具體的要求，要跟建筑專業(yè)設(shè)計(jì)師落實(shí)是否達(dá)到相應(yīng)的規(guī)范要求。后期條件主要分為提設(shè)備洞口和管道橋架洞口。

機(jī)電專業(yè)的設(shè)備洞口大多是在設(shè)備已經(jīng)就位的情況下才會(huì)提出，這時(shí)只需將機(jī)電的信息模型提供給建筑專業(yè)即可。建筑專業(yè)將暖通、給排水和電氣的圖紙鏈接進(jìn)建筑信息模型中，將所有百葉消火栓和電箱等設(shè)備在建筑的模型中打開(kāi)顯示，其他則關(guān)閉。建筑等專業(yè)在無(wú)異議的情況下，在相應(yīng)的位置開(kāi)洞處理，標(biāo)記洞口尺寸等，這樣就完成了設(shè)備開(kāi)洞的步驟。

風(fēng)管的洞口都要提出與建筑專業(yè)協(xié)商，水管提洞情況較少，橋架洞口一般只提較大尺寸如300*300以上的洞口，過(guò)小的洞口在施工時(shí)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)洞即可。實(shí)際上，設(shè)計(jì)過(guò)程中機(jī)電專業(yè)是將條件提供給建筑專業(yè)，建筑同結(jié)構(gòu)商量條件，最終確定條件如何實(shí)現(xiàn)。如基礎(chǔ)的提交采用制作一個(gè)簡(jiǎn)單的單元，提供簡(jiǎn)單的尺寸要求，其上的設(shè)備重量則提取自設(shè)備中的參數(shù)數(shù)據(jù)，為了保證數(shù)據(jù)的提取，應(yīng)保證設(shè)備的單元信息錄入到Datagroup中，這樣才可被建筑結(jié)構(gòu)正確的讀取。

由于系統(tǒng)對(duì)于文件關(guān)聯(lián)的追溯性較強(qiáng)，大型的項(xiàng)目就要拆分成多個(gè)級(jí)別分開(kāi)建模。目前機(jī)電專業(yè)拆分模型可以按照建筑功能分開(kāi)建模，具體拆分區(qū)域可以和建筑等專業(yè)相統(tǒng)一，也可以分系統(tǒng)（分為給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)等）建模。這兩種建模方式各有利弊，不同的項(xiàng)目性質(zhì)可以采用不同的方式。如體量較大的建筑物，建議分區(qū)域建模；如系統(tǒng)工藝性較強(qiáng)，建議分系統(tǒng)建模，這樣可以提高設(shè)計(jì)的效率。

嚴(yán)格校審 保證質(zhì)量

校審工作是整個(gè)設(shè)計(jì)工作中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，也是減少設(shè)計(jì)失誤的最重要一環(huán)。設(shè)計(jì)院一般要求內(nèi)部經(jīng)過(guò)校對(duì)、審核、審定三個(gè)校審環(huán)節(jié)，并且為了滿足質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，各級(jí)校審意見(jiàn)都必須進(jìn)行書(shū)面記載并存檔。

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式中，設(shè)計(jì)完成后，設(shè)計(jì)人員將圖紙打印出來(lái)后送交校審人員，審核人員將意見(jiàn)和批注的圖紙一同交由下一級(jí)校審，直至審定完成，設(shè)計(jì)人員根據(jù)校審意見(jiàn)修改并收集校審意見(jiàn)存檔。在進(jìn)行BIM設(shè)計(jì)的過(guò)程中，同樣可以按傳統(tǒng)的方式將紙質(zhì)文件提交給校審人員以完成校審工作。由于協(xié)作設(shè)計(jì)本身基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，項(xiàng)目參與人員可以方便地訪問(wèn)設(shè)計(jì)成果文件，校審工作也可以通過(guò)電子文件進(jìn)行，并且利用軟件的功能自動(dòng)化，減少一些工作量。

生成的二維圖紙

在利用電子文件進(jìn)行校審時(shí)，校審人員按照約定的時(shí)間訪問(wèn)完成的設(shè)計(jì)文件，在有問(wèn)題的地方標(biāo)記并標(biāo)明問(wèn)題內(nèi)容。校審?fù)瓿珊髽?biāo)記和意見(jiàn)均保留在設(shè)計(jì)文件中，下一級(jí)的校審人員可以避免提出同一個(gè)問(wèn)題，減少工作量。全部校審工作完成后，可以自動(dòng)生成用于閱讀和存檔的電子表格，打印存檔。

建筑設(shè)計(jì)在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里仍將脫離不了圖紙，也就是說(shuō)圖紙是建筑設(shè)計(jì)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，因此，我們?cè)谑褂肂IM技術(shù)得到二維圖紙應(yīng)盡可能地滿足傳統(tǒng)設(shè)計(jì)圖紙的顯示要求和繪圖習(xí)慣。三維設(shè)計(jì)在結(jié)果上和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)出的圖紙是一致的，但與傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)不同的是所得到的二維圖形是靠三維模型生成，而不是靠手工繪制。

隨著全球信息化水平的快速發(fā)展，傳統(tǒng)二維CAD設(shè)計(jì)的弊端也越來(lái)越突出，BIM技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用也顯得越來(lái)越迫切。然而目前我國(guó)BIM技術(shù)尚處于發(fā)展階段，需要不斷的探索研究。BIM是對(duì)工程項(xiàng)目信息的數(shù)字化表達(dá)，它是信息技術(shù)在我國(guó)建筑行業(yè)中應(yīng)用的新方向。由于我國(guó)建筑設(shè)計(jì)行業(yè)在BIM應(yīng)用方面還存在著諸多障礙，要實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)的普及還有很長(zhǎng)很艱辛的路要走。為了推動(dòng)BIM技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展，只有結(jié)合BIM技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀，繼續(xù)不斷地深入探索研究，認(rèn)真學(xué)習(xí)、努力實(shí)踐，才能盡快走出一條適合我國(guó)BIM應(yīng)用的發(fā)展之路。