BIM協(xié)同設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)在實(shí)際工程應(yīng)用中的對(duì)比分析

呂布 李文盛 肖桃李

摘要：為了探究如何將BIM技術(shù)協(xié)同設(shè)計(jì)應(yīng)用于實(shí)際工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，明確協(xié)同設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的差異，以一實(shí)際工程為例，通過構(gòu)建合適的BIM協(xié)同設(shè)計(jì)模式對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)采用傳統(tǒng)協(xié)同設(shè)計(jì)方式設(shè)計(jì)。將兩種方式在設(shè)計(jì)過程中遇到的問題進(jìn)行對(duì)比分析，找出協(xié)同設(shè)計(jì)運(yùn)用優(yōu)缺點(diǎn)，并給出了適合項(xiàng)目協(xié)同設(shè)計(jì)解決問題的建議，為其他工程項(xiàng)目構(gòu)建協(xié)同設(shè)計(jì)提供一些參考借鑒。

Abstract： In order to explore how to apply BIM technology collaborative design to practical project design， taking a practical project as an example， the project is designed by constructing a suitable BIM collaborative design pattern， and the traditional collaborative design method is designed. This paper compares and analyses the problems encountered in the two ways in the process of design， finds out the advantages and disadvantages of the cooperative design， and gives some suggestions to solve the problems in the collaborative design of the project， and provides some reference for the construction of the collaborative design for other projects.

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);協(xié)同設(shè)計(jì);工程項(xiàng)目

Key words： BIM technology;collaborative design;engineering project

中圖分類號(hào)：TU201.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）10-0181-04

0 ?引言

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式面臨著多部門難協(xié)調(diào)、信息傳遞丟失嚴(yán)重等情況，這就導(dǎo)致工作效率低、設(shè)計(jì)難度增大，設(shè)計(jì)結(jié)果難以滿足工程項(xiàng)目對(duì)設(shè)計(jì)的要求?；贐IM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計(jì)具有集成性、共享性、可視化等特點(diǎn)，這就恰好解決了當(dāng)前面臨的問題。當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)于BIM技術(shù)應(yīng)用有著大量的研究報(bào)告，如周永民[1]、吳永偉[2]、蔣鳳昌[3]等對(duì)BIM技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用做出了較為全面的應(yīng)用研究報(bào)告;寶琦[4]、馮濤[5]等闡述了協(xié)同設(shè)計(jì)方式和流程;張燕[6]對(duì)BIM協(xié)同設(shè)計(jì)的在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式進(jìn)行了對(duì)比分析，明確的指出了協(xié)同設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)。而將BIM協(xié)同設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)同時(shí)應(yīng)用于工程實(shí)例中進(jìn)行具體的對(duì)比分析研究報(bào)告較少?；诋?dāng)前研究存在的一些不足，選擇“22號(hào)學(xué)生公寓”項(xiàng)目采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)采用構(gòu)建適合該項(xiàng)目的BIM協(xié)同設(shè)計(jì)模式進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)，將兩種設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用過程中存在的具體問題并給出了解決問題的方式。為其他工程項(xiàng)目在協(xié)同設(shè)計(jì)應(yīng)用探究方面提供一些參考和借鑒，豐富協(xié)同設(shè)計(jì)內(nèi)容。

1 ?項(xiàng)目介紹

1.1 工程概況

項(xiàng)目總建筑面積約2.35萬平方米，主體為框架結(jié)構(gòu)，由五個(gè)部分組成，呈“H”字型如圖1，中部連接體部分地上五層地下蓄水池一層，其它地下架空、地上六層。

1.2 設(shè)計(jì)方式

本項(xiàng)目按照傳統(tǒng)方式設(shè)計(jì)的同時(shí)依托新成立的BIM中心對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行基于BIM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計(jì)，將兩種不同的設(shè)計(jì)方式在設(shè)計(jì)過程中遇到的問題進(jìn)行對(duì)比分析，找出問題所在，解決關(guān)鍵性問題。

2 ?傳統(tǒng)工作模式在實(shí)際應(yīng)用中的不足

CAD具有對(duì)電腦要求較低、各專業(yè)間文件轉(zhuǎn)化簡(jiǎn)單、人員操作熟練等優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)建筑工程設(shè)計(jì)一直是在二維上對(duì)三維進(jìn)行設(shè)計(jì)表達(dá)，設(shè)計(jì)人員需要花大量時(shí)間進(jìn)行繪圖、修圖工作。在工程設(shè)計(jì)的過程中經(jīng)常會(huì)因?yàn)榧追降男枨笞兏?、尺寸的變化等都?huì)使設(shè)計(jì)方案的發(fā)生變化[4]。在專業(yè)內(nèi)修改平、立、剖三者之一則需要“牽一發(fā)而動(dòng)全身”，是一件分繁瑣的工作。同時(shí)設(shè)計(jì)單位存在一種較為常見的情況：各專業(yè)、各部門在處理各自問題時(shí)已經(jīng)非常熟練，配合也比較默契[7]，但由于各專業(yè)之間的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)不能夠及時(shí)傳遞共享，在各專業(yè)之間交叉工作的時(shí)候卻出現(xiàn)工作效率低、反復(fù)更改，最終施工時(shí)還是會(huì)有許多的偏差錯(cuò)誤，這樣不僅降低了工作效率而且造成資源浪費(fèi)。本項(xiàng)目在采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中出現(xiàn)了多處專業(yè)之間不協(xié)調(diào)的問題。特別是消防水池與坡屋面設(shè)計(jì)部分，由于建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)與建筑相沖突、結(jié)構(gòu)與管線相沖突等問題，若不是在反復(fù)審核校對(duì)的情況下是很難發(fā)現(xiàn)問題的存在。同時(shí)各專業(yè)之間溝通不及時(shí)、溝通問題遺漏、某專業(yè)出問題則其他專業(yè)也需要進(jìn)行相應(yīng)更改等狀況。如圖2所示，建筑預(yù)留孔洞與結(jié)構(gòu)暗梁彼此沖突。

3 ?基于BIM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計(jì)工作模式

3.1 基于BIM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計(jì)工作模式介紹

協(xié)同設(shè)計(jì)是BIM技術(shù)的核心功能之一，具有可視化、協(xié)調(diào)性、可出圖性等特征。以Revit軟件的協(xié)同工作模式為例，其協(xié)同設(shè)計(jì)主要包含了兩種模式：①工作集：工作集是通過網(wǎng)絡(luò)共享的形式實(shí)現(xiàn)各專業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)更新、互動(dòng)設(shè)計(jì)，管理人員可根據(jù)需求、人事變動(dòng)等情況實(shí)時(shí)更改設(shè)計(jì)人員權(quán)限;②鏈接：鏈接類似于CAD襯圖，是最容易實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)級(jí)協(xié)同方式，其主要是通過模型文件鏈接到Revit工作界面[5]，具有對(duì)計(jì)算機(jī)性能要求低、簡(jiǎn)潔、易上手等特點(diǎn)。目前大多數(shù)設(shè)計(jì)單位根據(jù)配置能力及工程大小通常以兩種方式混合的方式進(jìn)行。

3.2 協(xié)同設(shè)計(jì)工作模式的構(gòu)建與應(yīng)用

根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，采用工作集和鏈接兩種方式混合使用的工作模式。將項(xiàng)目拆分成五個(gè)區(qū)分別設(shè)計(jì)，再通過鏈接的方式對(duì)項(xiàng)目的五個(gè)部分進(jìn)行組合，如圖3所示。單個(gè)區(qū)域內(nèi)采用鏈接與工作集的混合工作模式，具體分配方式及工作模式見協(xié)作示意如圖4所示。

3.3 基于BIM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計(jì)工作模式優(yōu)劣

本項(xiàng)目在采用BIM協(xié)同的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)，協(xié)同設(shè)計(jì)能夠良好的改善了工作協(xié)同環(huán)境，并且通過工作集，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人能對(duì)及時(shí)的對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)行人員調(diào)配權(quán)限管理。設(shè)計(jì)專業(yè)之間能夠通過局域網(wǎng)進(jìn)行信息共享和協(xié)同設(shè)計(jì)，極大地提高了溝通效率，減少了專業(yè)間、專業(yè)內(nèi)潛在的沖突，使整個(gè)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)階段能夠一致的進(jìn)行[8]。通過三維可視化為甲方、設(shè)計(jì)參與人員提供直觀、清晰、同步溝通協(xié)作的信息共享平臺(tái)[9]，解決了大量傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)無法準(zhǔn)確預(yù)判斷的問題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題并對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修正，如圖5所示，在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)建筑預(yù)留孔洞與結(jié)構(gòu)暗梁彼此沖突的問題能夠簡(jiǎn)單快速的發(fā)現(xiàn)，在不影響結(jié)構(gòu)安全的情況下對(duì)剪力墻中的暗梁高度局部減小300mm，從而保證預(yù)留孔洞不被暗梁阻擋。借助碰撞檢測(cè)能夠迅速便捷的發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的缺陷，如圖6所示使用Navisworks軟件碰撞檢測(cè)到墻與排水溝的沖突，后期通過調(diào)整排水溝的位置解決了該問題。但是在本項(xiàng)目設(shè)計(jì)期間發(fā)現(xiàn)，工作前期投入大，需要設(shè)計(jì)人員制定相應(yīng)的族文件。隨著工作深度的加大，中心文件也逐漸變大，經(jīng)常出現(xiàn)卡頓、死機(jī)情況;同時(shí)也出現(xiàn)了設(shè)計(jì)人員未能及時(shí)同步中心文件導(dǎo)致一部分工作需要重做，專業(yè)內(nèi)部設(shè)計(jì)人員保存文件格式不兼容，軟件間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換丟失等情況。

4 ?兩種設(shè)計(jì)方式對(duì)比分析與問題解決方式

4.1 兩種設(shè)計(jì)方式的對(duì)比分析

通過對(duì)同一項(xiàng)目采用兩種設(shè)計(jì)方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，比較其各自在設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的問題，協(xié)同設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)就尤為突出，協(xié)同設(shè)計(jì)能夠較好的解決設(shè)計(jì)過程中專業(yè)內(nèi)以及各專業(yè)間協(xié)同問題，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)、解決問題，極大地提高了協(xié)同設(shè)計(jì)效率。但在設(shè)計(jì)熟練度方面協(xié)同設(shè)計(jì)人員對(duì)軟件使用熟練度沒有傳統(tǒng)設(shè)計(jì)人員高，同時(shí)BIM設(shè)計(jì)人員在實(shí)際工程設(shè)計(jì)方面沒有傳統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)充足;在管理方面，傳統(tǒng)模式管理十分成熟而對(duì)協(xié)同設(shè)計(jì)工作模式管理缺乏相應(yīng)的管理制度;在硬件設(shè)施方面，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)電腦要求較低，協(xié)同設(shè)計(jì)模式下隨著項(xiàng)目協(xié)同設(shè)計(jì)的加深電腦配置較低不適用，配套軟件不能夠完好的相互兼容;在軟件間文件相互轉(zhuǎn)換方面，目前BIM相關(guān)軟件都能夠?qū)⒆约旱哪Ｐ臀募?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成國(guó)際IFC數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，但是各種軟件的數(shù)據(jù)導(dǎo)出水平參差不齊，軟件間的IFC數(shù)據(jù)識(shí)別水平也有非常大的差別，這就導(dǎo)致在信息信息傳遞的時(shí)候會(huì)造成一部分信息流失[10]，而傳統(tǒng)設(shè)計(jì)使用文件格式單一多為dwg格式，文件轉(zhuǎn)換只需進(jìn)行版本高低轉(zhuǎn)換，操作快速便捷。同時(shí)，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)手段在審圖階段很難發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)存在的各種問題，而基于BIM的協(xié)同設(shè)計(jì)得到的模型文件可以快速地進(jìn)行模型碰撞檢測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。

4.2 協(xié)同設(shè)計(jì)問題解決方式

BIM在我國(guó)雖已發(fā)展近十五年了，但是任何技術(shù)從理念發(fā)展完善到實(shí)際運(yùn)用往往需要經(jīng)歷一個(gè)較為漫長(zhǎng)的過程。并且根據(jù)當(dāng)前BIM發(fā)展出現(xiàn)的多種狀況表明該過程在我國(guó)可能要更長(zhǎng)一些[11]。通過對(duì)實(shí)際操作中所遇到的問題分析，要想解決協(xié)同設(shè)計(jì)在實(shí)際工程應(yīng)用中出現(xiàn)的問題可以從以下幾個(gè)方面著手：①加強(qiáng)對(duì)BIM人才的培養(yǎng)與經(jīng)驗(yàn)累積;②制定適合自己設(shè)計(jì)單位的BIM協(xié)同設(shè)計(jì)流程及規(guī)則;③更新企業(yè)的硬件設(shè)施;④根據(jù)單位實(shí)際情況選擇適合的套協(xié)同設(shè)計(jì)軟件，有能力的可以自編一些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換插件填補(bǔ)BIM軟件數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換缺陷。

5 ?結(jié)論

借助協(xié)同設(shè)計(jì)的可視性、參數(shù)化、集成性、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交換等特點(diǎn)使很不易察覺、潛在的設(shè)計(jì)問題能夠前置到設(shè)計(jì)階段，減少因前期設(shè)計(jì)問題而引起項(xiàng)目施工階段對(duì)設(shè)計(jì)變更的次數(shù)，從而保證持續(xù)有效的建造工程項(xiàng)目[12]。通過對(duì)當(dāng)前傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式與BIM協(xié)同設(shè)計(jì)模式的對(duì)比分析，找出了協(xié)同設(shè)計(jì)在實(shí)際工程應(yīng)用中存在的問題，并給出了合適的解決建議。

參考文獻(xiàn)：

[1]周永明，寇廣輝，蘇浩.廣州琶洲眼項(xiàng)目BIM綜合應(yīng)用技術(shù)總結(jié)[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2016，8（2）：23-31.

[2]吳永偉，喬會(huì)丹，邰冶，等.BIM技術(shù)在深圳灣科技生態(tài)園中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2017（s1）：479-482.

[3]蔣鳳昌，周桂香，李永奎，等.上海市胸科醫(yī)院科教綜合樓設(shè)計(jì)階段的BIM應(yīng)用[J].工業(yè)建筑，2018（2）.

[4]寶琦.基于BIM的工業(yè)建筑協(xié)同設(shè)計(jì)[J].工業(yè)建筑，2010（s1）：84-86.

[6]張艷，陸葉.BIM協(xié)同設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)的對(duì)比分析[J].工程經(jīng)濟(jì)，2018（1）.

[7]劉程.基于BIM平臺(tái)的協(xié)同設(shè)計(jì)研究[D].山東建筑大學(xué)，2017.

[5]馮濤，姬晨輝.基于BIM的建筑協(xié)同設(shè)計(jì)研究[J].工程經(jīng)濟(jì)，2016，26（1）：36-40.

[8]Holness G V R. BIM Building Information Modeling gaining momentum[J]. ：American Societyof Heating， Refrigerating，andAir-ConditioningEngineers，Inc. 2008， 50（6）：28-30，32，34，36，38-40.

[9]楊騏麟.基于BIM的可視化協(xié)同設(shè)計(jì)應(yīng)用研究[D].西南交通大學(xué)，2016.

[10]鄧雪原.CAD、BIM與協(xié)同研究[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2013，5（5）：20-25.

[11]陳宇軍，劉玉龍.BIM協(xié)同設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀及未來[J].中國(guó)建設(shè)信息化，2010（4）：26-29.

[12]孫兆杰，谷巖，韓文帥，等.建筑信息建模技術(shù)在物流倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].工業(yè)建筑，2017，47（4）：30-33.