Dynamo可視化編程技術在地鐵車輛段工藝設備BIM設計中的應用

石 林

（深圳市市政設計研究院有限公司，廣東 深圳 518000

0 引言

BIM技術對整個項目全生命周期管理有著重要意義。而在項目管理中，BIM信息的有效交互傳遞是一項很復雜的工作，傳統(tǒng)的管理信息方式是通過對模型信息的識別，人工記錄下來，繁瑣、重復的工作讓BIM模型的使用并不方便。如在軌道交通中，車輛段內有大量的工藝檢修設備，地鐵車輛的工藝檢修有一套詳細的作業(yè)流程，而對應工藝設備的BIM設備模型的數(shù)量也比較龐大，怎樣快速對工藝設備進行排序、信息提取和數(shù)據(jù)分析，是值得去思考的一個重要課題。

1 BIM可視化編程技術介紹

1.1 BIM可視化編程技術的種類

BIM設計中有一系列可視化編程技術，根據(jù)使用平臺的不同，大致可分為以下3類：

第一類是Rhino軟件的插件類可視化編程平臺Grasshopper。Rhino軟件常用在工業(yè)制造中，一些機械設備的三維建模就是采用Rhino進行的。Grasshopper有兩個最大的應用特點：一是通過輸入程序指令使計算機根據(jù)擬定的算法自動生成運算結果，其算法的結果不限于模型、視頻流媒體以及可視化方案；二是通過在平臺上編寫算法，大量重復性操作及有邏輯的演化過程能被計算機的循環(huán)運算所取代，其中方案調整也能通過參數(shù)的修改直接得到最終結果。Grasshopper編程操作界面如圖1所示。

圖1 Grasshopper編程操作界面Figure1 Grasshopper programming operation interface

第二類是Bentley軟件的可視化編程插件GC（Generative Component），在GC中會生成大量的假設方案。GC能夠在短時間內發(fā)現(xiàn)更多的選擇，創(chuàng)建和管理復雜的幾何關系圖；通過邏輯自動化設計流程，加速設計迭代次數(shù)，使設計的創(chuàng)意充滿更多可能。Generative Component編程操作界面如圖2所示。

圖2 Generative Component編程操作界面Figure2 General component programming operation interface

第三類是Revit軟件的可視化編程組件Dynamo。Dynamo是開源三維可視化編程軟件，與前兩類不同的是，Dynamo擁有自己的操作平臺，可以獨立于Revit之外進行操作。同時，Dynamo是一款典型的樹狀架構的基于流的可視化編程軟件，其代碼的最小單位為節(jié)點（Node），設計師可以在節(jié)點的左邊連線輸入（Input）一定的數(shù)據(jù)，再從節(jié)點的右邊輸出（Output）結構，將眾多節(jié)點依照邏輯連接起來，最終會構成一個完整的程序腳本。Dynamo編程的操作界面如圖3所示。

圖3 Dynamo編程操作界面Figure3 Dynamo programming operation interface

1.2 Dynamo技術的優(yōu)勢

根據(jù)三類可視化編程技術的性質和應用范圍，Dynamo是比較適合車輛段工藝設備BIM設計的編程平臺。因為Revit較Rhino和Bentley軟件的應用范圍更廣，采用的邏輯讓設計師更加容易上手操作，而且Dynamo的界面與常用的辦公軟件相似，“電池”分類更加規(guī)整。同時，用Dynamo形成的腳本可重復使用，這就讓Dynamo在可視化編程技術中脫穎而出。

2 Dynamo技術實施方案設計

以長春市城市軌道交通2號線西湖車輛段為例，分為運用庫、聯(lián)合檢修庫、工程車庫等多個生產單體，如圖4所示為西湖車輛段的鳥瞰圖。該車輛段的工藝設備數(shù)量和種類較多，在工藝設備BIM設計過程中設備模型重復使用率比較高，工藝設備的編號與信息的添加變得異常繁瑣。在此階段運用了Dynamo批量編輯功能，將各工藝設備進行快速編號，快速添加非幾何信息，使重復的工作只操作一次就能實現(xiàn)批量修改。

圖4 西湖車輛段鳥瞰圖Figure4 Aerial view of West Lake vehicle depot

在后期BIM設計深化中，設備參數(shù)也會隨著空間位置變化等進行更改。如果用人工手動一個一個進行查詢、修改，這個工作量是很大的，采用Dynamo重新運行程序后，將各庫內各設備的信息重新提取到Excel表中，再重新進行編輯后錄入到模型中，只需要很小的工作量。

2.1 實施思路

應用Dynamo技術主要為了解決車輛段工藝設備BIM設計中設備排序和信息提取繁瑣、重復的痛點。在Dynamo應用前期，要先確定好工作內容，包含定義工藝流程、輸入、設備編碼制定、輸出四個部分。

（1）定義工藝流程：確定工藝流程，利用Dynamo選擇工藝設備；

（2）輸入：繪制工藝設備工作路徑；

（3）設備編碼制定：利用Dynamo對工藝設備依據(jù)工藝流程進行線性編碼；

（4）輸出：提取設備信息，生成設備信息列表和導出設備信息列表輸出到電子表格，生成詳細工藝設備流程信息表，進行數(shù)據(jù)分析。

Dynamo程序列表如圖5所示。Dynamo程序中主要分為三大程序組：第一組為輸入程序組，將項目中的文件輸入到程序中，識別模型中的信息；第二組為處理執(zhí)行組，將提取的模型信息進行賦值和提??；第三組為顯示輸出組，將提取和重新賦值后的模型信息進行展示和輸出。

圖5 Dynamo程序列表Figure5 Dynamo program list

2.2 實施流程

如圖6所示為Dynamo設計流程圖，每個流程簡要分析如下。

圖6 Dynamo設計流程圖Figure6 Dynamo design flow chart

（1）確定設備工藝流程

工藝設備流程包括工藝檢修流程、制造流程等，車輛段內的設備多為檢修設備，其工藝流程基本依照廠家提供，并結合設計、運行部門的要求進行確定。同時工藝設備也會按照工藝流程布置到對應的區(qū)域。

（2）利用Dynamo選擇工藝設備

利用Dynamo節(jié)點選擇BIM模型中要進行編號和信息交換的工藝設備。本步驟不限選擇先后順序。

（3）繪制工藝設備工作路徑

依據(jù)工藝流程順序在BIM模型中繪制經過工藝設備模型的工作路徑。本步驟需要注意，工作路徑的繪制需要滿足步驟1確定的工藝流程順序。

（4）利用Dynamo依據(jù)工藝流程對工藝設備進行線性編號

利用Dynamo中各節(jié)點關系對工藝設備進行工藝流程順序編號，生成順序編號數(shù)據(jù)后回填至工藝設備模型中，成為可提取的工藝設備信息。

（5）提取設備信息

應用Dynamo中模型信息提取功能，對模型的原始信息，包括廠家提供的工藝設備參數(shù)信息及步驟4中生成的工藝流程編號信息進行提取。

（6）導出設備信息列表

通過Dynamo中節(jié)點功能將提取的工藝設備信息導出到新建或原始的工藝設備信息電子表格。

（7）數(shù)據(jù)分析

生成詳細的工藝設備流程信息表，依據(jù)對應設備參數(shù)的數(shù)據(jù)進行分析工作。

運用Dynamo提取工藝設備模型參數(shù)需要保證模型的精度和質量，并且要與提供工藝模型的相關方確定好。表1所示為車輛段某庫設備參數(shù)表。

表1 車輛段某庫設備參數(shù)表Fab.1 Equipment parameters of a vehicle depot

2.3 應用注意事項

采用Dynamo進行工藝設備信息提取，對工藝設備族的預設和模型質量有一定的要求，需要注意事項如下：

第一，族文件的編碼方式要有統(tǒng)一的格式，以保證讀取的模型信息統(tǒng)一完整，便于信息收集和整理。

第二，2017版本Revit不需要獨立安裝Dynamo編程平臺，但2016年以前版本的Revit軟件需要單獨安裝Dynamo插件。

第三，實施流程需要按照2.2章節(jié)進行操作，若更改實施流程，程序會報錯或得出錯誤結果。

第四，模型文件、Dynamo程序文件、EXCEL文件放在同一文件夾，能加快程序的運行效率。

3 結語

Dynamo作為BIM設計的可視化編程平臺，減少了重復性工作，節(jié)約了設計師的時間。地鐵車輛段工藝設備數(shù)量大，種類多，并且隨著我國科技進步與智能化的推進，新設備、新流程也在不斷增多，這對BIM建模設計和設備信息管理增加了難度。應用Dynamo對工藝設備編碼排序，并通過Dynamo與OFFICE辦公軟件的信息交互功能導出設備信息，能很好解決這一問題。同時應用此功能也能針對車站內其他構件單元、房間、設備進行信息快速導出與傳遞。