BIM應用：以協(xié)同產生高效

文｜耿琳苑 鄧丹

BIM 技術在本世紀初從美國和新加坡引入國內，它可以幫助實現(xiàn)建筑信息的集成，從建筑的設計、施工、運行直至建筑全壽命周期的終結，各種信息始終整合于一個三維模型信息數(shù)據(jù)庫中，設計團隊、施工單位、設施運營部門和業(yè)主等各方人員可以基于BIM 進行協(xié)同工作，有效提高工作效率、節(jié)省資源、降低成本、以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。BIM 技術的應用為國內的工程建設行業(yè)帶來了一場顛覆性的變革。目前，BIM 技術主要應用于建筑行業(yè)，為了加快 BIM技術在工業(yè)工程中的應用進程，需要盡快地形成工業(yè)領域的 BIM 設計標準和實施流程。

在 BIM 技術發(fā)展的歷程中 ，Bentley 公司扮演著不可或缺的角色。Bentley 20世紀80年代初創(chuàng)建于美國，為工業(yè)與民用建筑、管道及設備、交通運輸業(yè)和基礎設施等多個領域提供服務，涵蓋面非常廣泛。

多專業(yè)的三維設計系統(tǒng)

Bentley 軟件平臺針對不同專業(yè)分別有不同的建模軟件，每一個軟件在建模過程中都有不同的側重點，相互之間數(shù)據(jù)可以無縫切換。同時對基礎功能模塊進行保留，例如“碰撞檢測”功能是經(jīng)?？梢杂玫降?，因此碰撞檢測需要放置在各個軟件模塊的底層。

圖1 系統(tǒng)架構

精確三維建模，實現(xiàn)正向設計

與其他二維界面轉三維的建模軟件不同，Bentley 軟件是實實在在地在三維環(huán)境里進行建模，在建模視圖中可以非常直觀的看到三維建模結果，這樣的建模環(huán)境對于設計師而言非常方便，可以直接進行正向設計。

協(xié)同設計平臺

其中的管道設計和建筑結構設計模塊都是使用同一個平臺 microstation，軟件的語言版本和項目環(huán)境可以自由組合，因此建模的過程是實時協(xié)同工作的過程，在數(shù)據(jù)交互過程可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)無損傳輸，提高設計質量和效率。

協(xié)同工作管理平臺

結合協(xié)同管理平臺 Project Wise（以下簡稱“PW”）可以實現(xiàn)對工作內容、工作標準和工作環(huán)境的統(tǒng)一管理，采用分布式項目部署方式，進行跨領域和項目團隊的協(xié)同，實時進行溝通工作流程，對不同的參與方進行不同的權限設置，使不同地點的項目參與方好像面對面工作一樣。

PW 典型的三層體系結構，既提供了標準的客戶端/服務器訪問方式（C/S），同時也提供了瀏覽器/服務器訪問方式。（B/S）可以隨時隨地調用文檔，使信息的交互和共享方式更加靈活，各參與方根據(jù)不同的權限，及時得到準確的工程數(shù)據(jù)。

平臺架構

系統(tǒng)架構。項目的參與方對項目的查看和文檔的訪問一般都是在不同的地理位置，因此需要分布式部署相應的服務器組件（如圖1所示）。需要在另外一個地點部署相應的額網(wǎng)關/緩存服務器組件，與集成服務器進行通信。網(wǎng)關服務器作為地址轉換的工具，避免了多用戶利用 VPN 遠程訪問集成服務器效率不高的問題；緩存服務器主要用來緩存文件，做計劃任務，利用晚上的時間將文件從集成服務器下載到本地，大大提高訪問效率；集成服務器是整個ProjectWise 系統(tǒng)的核心服務器，溝通文件服務器和數(shù)據(jù)庫服務器，負責整個ProjectWise 系統(tǒng)的管理和協(xié)調工作。

軟件架構。在軟件應用過程中將軟件架構分為三層，最基層是以 ProjectWise 為基礎的協(xié)同平臺，確保各個參與方可以通過不同的方式對模型信息進行查看。第二層是工作內容創(chuàng)建平臺 Microstation，在這一平臺中要針對不同的項目設置不同的工作環(huán)境和工作標準，各專業(yè)建模軟件的功能模塊都是在 Microstation 的基礎上建立延伸的，提供了統(tǒng)一的底層數(shù)據(jù)結構，這樣做既可以實現(xiàn)模型的兼容又可以實現(xiàn)信息的無損交互。置于頂層的是各個專業(yè)應用工具軟件集，其中 AECOsimBuilding Designer 是核心設計軟件，主要是建筑結構專業(yè)設計，到了施工建筑階段，它用來對設計的模型進行加工制作，以滿足施工模型的需求（如圖2所示）。AECOsimBD 涵蓋了建筑（Architecture）、結構（Structural）、建筑設備及建筑電氣四個專業(yè)設計模塊，其中的建筑設備又涵蓋了暖通、給排水及其他低壓管道的設計功能。

設計實施規(guī)劃

需求分析。在項目開始之前，要對項目目標進行分解，分層級進行需求分析，從全生命周期的角度來考量創(chuàng)建的內容是否滿足工程需求。根據(jù)實際情況明確各個項目要做什么、能做什么，將需求與團隊實施能力相結合，達到投入產出效益最大化。

圖2 軟件架構

項目劃分。整個項目使用單一模型文件進行是不太可能實現(xiàn)的，必須對模型進行拆分。不同的建模軟件和硬件環(huán)境對于模型的處理能力會有所不同。因此完成需求分析之后，根據(jù)分析結果對項目進行劃分，工業(yè)工程中模型拆分沒有硬性的標準和規(guī)則，一般根據(jù)實際情況分專業(yè)或分層級進行。以 AECOsimBD 或OpenplantModeler 為例：

（1）使用專業(yè)區(qū)域組裝的模式對項目分區(qū)域建模，例如廠房專業(yè)主機間三維模型組裝文件，為避免后期模型參考導致重復引用，這一層級的嵌套為 0，即“無嵌套”。

（2）使用參考模型的模式對項目進行專業(yè)間模型組裝，將不同專業(yè)區(qū)域的總裝文件進行組裝，參考嵌套設為 1。

（3）全區(qū)模型組裝，對各專業(yè)總裝文件進行總裝，實現(xiàn)全區(qū)模型整合，參考嵌套最多為 2。

人員組織架構。項目劃分完成后要有明確的人員組織架構，根據(jù)不同的項目劃分確定不同人員的職責和工作內容，提高組織管理效率（如圖3所示）。

BIM 設計經(jīng)理：全面負責設計階段的 BIM設計管理，控制設計進度及質量，與工程項目經(jīng)理進行及時溝通來調整模型的創(chuàng)建內容，并負責對相關合作方進行溝通協(xié)調。

BIM 專業(yè)負責人：對 BIM 模型設計深度、進度、質量進行具體管理，負責各專業(yè)間或同專業(yè)間以及特殊工藝需求的溝通協(xié)調，按時完成現(xiàn)場 BIM 協(xié)調任務并保證工作質量。

BIM 各專業(yè)模型工程師：按照合同約定與規(guī)定的標準、規(guī)范和程序進行 BIM 模型設計與審核，并負責施工過程設計模型變更配合。

文件命名規(guī)則。設置文件命名規(guī)則的目的是為了“見名知意”。在 PW 平臺中建立文件夾樹狀結構，文件夾要參考需求分析和項目劃分的結果進行命名，要求層次分明結構清晰，保證各個參與方根據(jù)文件夾名稱都可以快速準確地找到相應文件。文件的命名分為 5 部分，各部分以英文的下劃線“_”為分割符號，如下所示：

項目名稱_專業(yè)名稱_區(qū)域名稱_模型劃分_設計者；例如：XX 鋼鐵項目_建筑_XX廠房_1 層_XXX.dgn。

建模深度要求。模型在創(chuàng)建過程中應該遵循“適度”原則，要在能夠滿足 BIM 應用需求的基礎上盡量簡化模型。模型過于簡單不能支持 BIM 的相關應用需求；模型創(chuàng)建過于精細，不僅會浪費人力帶來無效勞動，而且會降低模型運行效率。因此在創(chuàng)建模型前要規(guī)定建模深度，這也使工程建設項目的各參與方能夠在不同階段描述 BIM 模型應當包含的內容及模型詳細程度時能夠使用共同的語言和相同的等級劃分規(guī)范。

模型審核機制。成立模型審核小組，在模型創(chuàng)建完成后對模型的精細度和準確度進行審核，審核人員和設計人員對建筑信息模型基礎數(shù)據(jù)的準確度負責，并且保存模型審核中間文檔，避免后期模型使用過程中出現(xiàn)“扯皮”現(xiàn)象。模型審核機制可以大大提升建筑模型的準確性。

未來工業(yè)設計項目采用 BIM 技術，需要逐步地標準化、系統(tǒng)化，編寫相關的工業(yè)工程設計信息模型標準來指導工作。工業(yè)項目設計以工藝為主導，與民用設計有著很大差異，未來開展工業(yè)項目設計需要加強工藝專業(yè)與建筑、結構、機電等專業(yè)的聯(lián)系，將工藝設計 BIM 軟件和民用BIM 軟件更有機地結合，在項目應用中發(fā)揮 BIM 更大的優(yōu)勢。

圖3 人員組織架構