淺析BIM輕量化平臺的發(fā)展

秦昌鋒，奚 蓉，劉媛媛

（山東協(xié)和學(xué)院工學(xué)院，山東 濟(jì)南 250100）

伴隨著BIM技術(shù)應(yīng)用日益廣泛，BIM輕量化平臺的發(fā)展正在提上日程，被人們廣泛關(guān)注。BIM輕量化技術(shù)是指在工程建筑的BIM模型建立之后（利用專業(yè)的BIM建模軟件，比如Autodesk Revit、Bentley Micro Station、DSCatia等），通過對BIM模型的壓縮處理等技術(shù)手段，讓BIM可以在各類WEB瀏覽器、移動(dòng)App上被使用的技術(shù)。傳統(tǒng)的BIM輕量化引擎在國外出現(xiàn)較早，基本從2013年開始，采用WebGL技術(shù)的輕量化BIM引擎開始出現(xiàn)。

1 BIM輕量化引擎的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

目前，國外主要以美國為主出現(xiàn)了很多開源的輕量化引擎，如XBIM、BIMServer等。同時(shí)諸如Autodesk也推出了自己的WebGL輕量化BIM引擎產(chǎn)品A360。從2015年開始，國內(nèi)的WebGL輕量化引擎浮現(xiàn)出一批具有代表性的廠商和產(chǎn)品，例如廣聯(lián)達(dá)BIMFace、葛蘭岱爾的GLWebGLBIMEngine等。目前在BIM輕量化引擎產(chǎn)品上，國內(nèi)基本與國外處于同一技術(shù)水平，而且國內(nèi)產(chǎn)品在本地化能力、服務(wù)能力上更具優(yōu)勢。

BIM模式在已經(jīng)被越來越廣泛地應(yīng)用在招標(biāo)項(xiàng)目過程中，在關(guān)于BIM數(shù)據(jù)的挖掘，BIM工程量的計(jì)算，BIM在投標(biāo)決策等很多方面的具體應(yīng)用已被企業(yè)提上日程，在逐步摸索和實(shí)踐BIM在建筑行業(yè)集成項(xiàng)目上吸收經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)規(guī)律。

目前國內(nèi)BIM工程軟件的局限性相對較大，BIM技術(shù)的應(yīng)用局限在工程量計(jì)算和套價(jià)等獨(dú)立環(huán)節(jié)，主要解決的問題偏向于技術(shù)、離散等方面，很難滿足集成化的建筑方案設(shè)計(jì)和建筑項(xiàng)目管理全過程的需要。我國當(dāng)前BIM的核心軟件仍處于研發(fā)階段，在建立模型，分析模型，設(shè)計(jì)模擬等方面還需要向國外借鑒。短期內(nèi)更符合中國國情的項(xiàng)目管理軟件沒有相應(yīng)的技術(shù)基礎(chǔ)和技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間。

2 為什么要發(fā)展BIM輕量化

隨著建筑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，與BIM相關(guān)的政策、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、補(bǔ)貼等文件鱗次櫛比的出現(xiàn)在我們的日常生活中，關(guān)于BIM技術(shù)的應(yīng)用在國內(nèi)也如雨后春筍一般紛紛出現(xiàn)，并逐漸被業(yè)界所接受和廣泛應(yīng)用。現(xiàn)在幾乎所有大型公共建筑都開始試用或者采用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工與運(yùn)維管理。

伴隨著BIM技術(shù)的逐漸廣泛應(yīng)用，BIM應(yīng)用在建筑行業(yè)的行業(yè)所存在的一些細(xì)小問題也逐漸暴露出來，其中就包括BIM相對來說比較笨重繁瑣，亟待“輕量化”發(fā)展這一問題?！拜p量化”的BIM應(yīng)用可以推動(dòng)BIM技術(shù)在建筑業(yè)的信息化轉(zhuǎn)型，從而推動(dòng)智慧建筑的發(fā)展，在新型智慧城市的建設(shè)進(jìn)程中貢獻(xiàn)建筑領(lǐng)域的獨(dú)特力量，也可以讓更多的從事建筑行業(yè)的人員從BIM應(yīng)用技術(shù)中獲益，充分利用和挖掘BIM的價(jià)值。

在創(chuàng)建和使用BIM模型方面，現(xiàn)行的BIM軟件在使用方面往往比較復(fù)雜，非專業(yè)的設(shè)計(jì)人員幾乎很難掌握；其BIM模型中所包含的信息和關(guān)系又十分龐雜，對其查看和編輯都需要高性能的計(jì)算機(jī)才行。這對于非BIM設(shè)計(jì)人員來說又是一個(gè)負(fù)擔(dān)。

3 BIM輕量化引擎的未來發(fā)展趨勢

3.1 BIM+GIS融合

隨著技術(shù)的跨界融合使用越來越普遍，如建筑信息模型（BIM）與GIS內(nèi)在聯(lián)系的需求日益增加。尤其在公路、鐵路、水利等領(lǐng)域的應(yīng)用，BIM與GIS的融合就成為了一個(gè)必然的需求和發(fā)展趨勢。BIM+GIS融合實(shí)現(xiàn)工程建筑數(shù)據(jù)與工程環(huán)境數(shù)據(jù)、微觀數(shù)據(jù)與宏觀數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與一體化應(yīng)用。

BIM與GIS的融合，可以有效提高大范圍區(qū)域性基建和長線工程的組織能力與管理能力，將GIS在宏觀領(lǐng)域的功能與BIM微觀單體建筑的信息相結(jié)合，可以明顯提高在城市景觀的規(guī)劃與設(shè)計(jì)、交通路線的設(shè)計(jì)與分析，地域環(huán)境的變化、市政管網(wǎng)的設(shè)計(jì)與規(guī)劃、數(shù)字防災(zāi)和科學(xué)防災(zāi)等方面的作用。例如徐浦大橋項(xiàng)目，通過構(gòu)建BIM+GIS技術(shù)的綜合性管養(yǎng)平臺，以互聯(lián)網(wǎng)+協(xié)同辦公的形式，實(shí)現(xiàn)了對橋梁數(shù)據(jù)的精確化和智慧化管理，顯示了以BIM+GIS技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)更高效、更便捷的橋梁養(yǎng)護(hù)管理方式，具有很好的應(yīng)用前景。

3.2 服務(wù)器集群并發(fā)處理能力

隨著BIM應(yīng)用的用戶范圍擴(kuò)大，BIM模型的體量越來越大，BIM輕量化引擎需要提供更高的模型處理性能與WEB端性能，必然需要采用諸如集群的多服務(wù)器架構(gòu)，以提高并發(fā)處理能力，保證高性能和高穩(wěn)定性。

多臺服務(wù)器構(gòu)成的松散耦合計(jì)算節(jié)點(diǎn)的集合，協(xié)同起來向用戶提供應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)和資源，從內(nèi)部提高了服務(wù)器的可靠性和信息處理能力，以保障服務(wù)器的持續(xù)運(yùn)行。建筑行業(yè)請求的URL，更多的偏向于圖片、靜態(tài)頁面和動(dòng)態(tài)內(nèi)容，針對圖形處理來針對服務(wù)器的并發(fā)處理能力來設(shè)計(jì)最優(yōu)并發(fā)策略，以此來充分發(fā)揮服務(wù)器的性能，在服務(wù)器同時(shí)處理較多請求時(shí)，能夠更加充分合理的利用CPU計(jì)算和I/O操作，以保證在較大并發(fā)用戶發(fā)來使用請求時(shí)，不會(huì)太多的影響站點(diǎn)質(zhì)量。

3.3 面向運(yùn)維管理，提供模擬仿真功能

隨著BIM在運(yùn)維階段應(yīng)用的不斷擴(kuò)展，BIM輕量化引擎必須面向運(yùn)維，面向與IOT設(shè)備及數(shù)據(jù)的集成提供更多模擬仿真功能。比如對水流、電流、物體移動(dòng)的模擬仿真、對光照、煙霧、火焰等模擬仿真，對溫度場、氣流的模擬仿真。

簡單來說：建立模型的過程就是信息處理的過程，通過對真實(shí)系統(tǒng)的了解程度，建立能夠準(zhǔn)確模仿真實(shí)系統(tǒng)本質(zhì)的模型，進(jìn)而得出真確有效的結(jié)論，減少在真實(shí)施工過程中可能走的彎路，提高建筑工程在施工、安裝等過程中可能的失誤，保證建筑工程在施工、安裝等過程中的時(shí)效性和準(zhǔn)確性。

3.4 能夠在WEB端對模型進(jìn)行輕量化編輯

隨著BIM在運(yùn)維階段應(yīng)用的不斷擴(kuò)展，BIM輕量化引擎還必須具有修改BIM模型的功能，以滿足運(yùn)維階段的非專業(yè)用戶對BIM修改的應(yīng)用要求。

在項(xiàng)目模擬建設(shè)過程中，非專業(yè)用戶可以通過建模信息的全方位展示，來參觀在實(shí)際建筑與環(huán)境施工的實(shí)際施工過程，監(jiān)督復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)施工，可以通過BIM在WEB端的模型輕量化編輯功能，根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際需求，對模型進(jìn)行云端編輯，大大提高了與施工現(xiàn)場的溝通效率，提高現(xiàn)場施工人員工作效率，以發(fā)現(xiàn)建筑模型的錯(cuò)誤、建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的不合理性，以及時(shí)針對所發(fā)現(xiàn)的的問題進(jìn)行合理的調(diào)整和改進(jìn)。

室內(nèi)導(dǎo)航的時(shí)代正在到來，AR是未來工程建筑領(lǐng)域的最重要應(yīng)用技術(shù)之一。隨著5G的發(fā)展，AR將作為IOT與3D技術(shù)融合的最佳代表，將對包括建筑產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的諸多行業(yè)產(chǎn)生革命性的推動(dòng)作用。BIM輕量化引擎必然需要能夠與AR設(shè)備、AR平臺進(jìn)行集成與對接。

5G時(shí)代的到來將會(huì)改變?nèi)藗儗τ谛畔鬏數(shù)睦斫?，而隨著手機(jī)等移動(dòng)端的興起也將伴隨著小而精的技術(shù)革命，相信在不久的將來，即使是傳統(tǒng)的建筑行業(yè)，也可以因?yàn)樾畔⑴c數(shù)據(jù)傳輸方式的改變，結(jié)合BIM技術(shù)的應(yīng)用，改變傳統(tǒng)的管理方式與設(shè)計(jì)手段。

將VR與BIM輕量化平臺結(jié)合，可以有效提高BIM輕量化平臺的使用效果推動(dòng)平臺大眾化。

BIM輕量化平臺是以BIM模型為基礎(chǔ)，以信息化的仿真模擬真是建筑物，真實(shí)展示建筑各項(xiàng)數(shù)據(jù)，具有可視化、協(xié)作性、真實(shí)性、仿真性、改良性等特點(diǎn)。VR的沉浸式體驗(yàn)，具有很強(qiáng)的具象性和交互性功能，便捷了BIM輕量化平臺與用戶銜接的渠道，從而進(jìn)一步推動(dòng)了BIM輕量化在建筑行業(yè)的應(yīng)用和推廣。

VR增強(qiáng)BIM建筑設(shè)計(jì)效果，打造核心競爭力。目前VR技術(shù)在建筑營銷展示方面的應(yīng)用已經(jīng)日趨成熟，在建筑設(shè)計(jì)中的整合正在進(jìn)行中。初步的整合體現(xiàn)在建筑設(shè)計(jì)中搭載VR插件，為建筑設(shè)計(jì)提供幫助。VR插件在提供沉浸式體驗(yàn)的同時(shí)，還能捕捉用戶手部的動(dòng)作，替代鼠標(biāo)對三維模型進(jìn)行操作。

4 結(jié)束語

未來，對于BIM輕量化的應(yīng)用是為了拉近用戶與建筑行業(yè)的距離，將建筑設(shè)計(jì)傳達(dá)更容易的與用戶接通，借助BIM輕量化平臺在視聽等多重感官的傳達(dá)下方便用戶進(jìn)行更便捷的模型獲取，在BIM建模的使用中，利用現(xiàn)場的可視化，也可以將管理與控制更好的結(jié)合，確保項(xiàng)目精細(xì)化和信息化管理的實(shí)現(xiàn)。BIM輕量化平臺的發(fā)展將有利于我國建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，順應(yīng)了新時(shí)代發(fā)展的潮流，又是培育發(fā)展中國自主BIM產(chǎn)業(yè)的需要，大力發(fā)展中國自主知識產(chǎn)權(quán)BIM輕量化引擎產(chǎn)品需要企業(yè)、政府多方協(xié)同，為我們撐起中國自主知識產(chǎn)權(quán)BIM輕量化引擎領(lǐng)域的藍(lán)天，為建設(shè)中國特色社會(huì)主義社會(huì)添磚加瓦。