施工圖BI M智能審查系統(tǒng)電氣條文篩選與拆解方法

林艾嘉

（廣州市設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，廣州510620）

1 研究背景

2018年3 月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部向廣州市和廈門市下發(fā)了《關(guān)于開(kāi)展運(yùn)用BIM系統(tǒng)進(jìn)行工程建設(shè)項(xiàng)目報(bào)建并與“多規(guī)合一”管理平臺(tái)銜接試點(diǎn)工作的函》（建規(guī)函〔2018〕32號(hào)），要求通過(guò)改造BIM系統(tǒng)進(jìn)行工程建設(shè)項(xiàng)目電子化報(bào)建，提高項(xiàng)目稿件審批數(shù)字化和信息化水平，并將改造后的BIM報(bào)建系統(tǒng)與“多規(guī)合一”管理平臺(tái)銜接，逐步實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)項(xiàng)目電子化審查審批，推動(dòng)建設(shè)領(lǐng)域信息化、數(shù)字化、智能化建設(shè)，為智慧城市建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

基于以上文件，促進(jìn)工程建設(shè)項(xiàng)目審批提質(zhì)增效，推動(dòng)施工圖審查制度改革是相關(guān)部門工作的一大重點(diǎn)。目前，廣州市已實(shí)現(xiàn)施工圖審查的數(shù)字化，即由原來(lái)的線下紙質(zhì)版文件交付審查改變?yōu)榫€上數(shù)字化文件審查。因此，為進(jìn)一步推動(dòng)審查工作的智能化，廣州市結(jié)合城市信息模型（CIM）平臺(tái)建設(shè)，開(kāi)展了施工圖BIM智能化審查研究工作。

2 施工圖BI M智能審查優(yōu)勢(shì)與重難點(diǎn)

2.1 智能審查與人工審查

目前，國(guó)內(nèi)施工圖審查還是完全依靠審圖專家人工進(jìn)行審查。此方式在過(guò)往時(shí)間充足的情況下可以確保施工圖質(zhì)量，保障工程項(xiàng)目安全實(shí)施。但近年來(lái)隨著國(guó)家基建項(xiàng)目的進(jìn)一步加強(qiáng)，各地的項(xiàng)目都呈現(xiàn)井噴態(tài)勢(shì)，再加上精簡(jiǎn)和改革工程建設(shè)項(xiàng)目審批程序，減少審批時(shí)間原則，施工圖審查時(shí)間進(jìn)一步被壓縮，從而導(dǎo)致審圖不嚴(yán)，漏審情況時(shí)有發(fā)生?；诖?，國(guó)內(nèi)相關(guān)人員也展開(kāi)了基于BIM的施工圖自動(dòng)審查系統(tǒng)研究，例如，華中科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了基于BIM的建筑專業(yè)設(shè)計(jì)合規(guī)性自動(dòng)審查系統(tǒng)研究[1]、南京工業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了基于BIM的建筑電氣審圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)[2]等。

為了提高工作效率，我國(guó)審圖行業(yè)也在經(jīng)歷變革，近年來(lái)，大力推行計(jì)算機(jī)智能審圖，以減少人為因素造成的審查寬嚴(yán)程度不一致問(wèn)題，確保建筑施工圖審查工作質(zhì)量，這也是施工圖審查的發(fā)展趨勢(shì)[3]。因此，在此情況下，國(guó)家也在幾個(gè)試點(diǎn)城市開(kāi)展施工圖BIM智能審查系統(tǒng)的研究工作。同時(shí)，國(guó)內(nèi)多個(gè)地區(qū)也從數(shù)字化審圖、政府購(gòu)買服務(wù)、AI審圖等方面對(duì)施工圖審查工作開(kāi)展了一系列工作。

施工圖BIM智能審查技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1）審核一致性：解決規(guī)范理解不一致問(wèn)題。審圖涉及多個(gè)專業(yè)，部分內(nèi)容需要跨學(xué)科知識(shí)；規(guī)范種類多，版本更新速度快，對(duì)規(guī)范變更跟進(jìn)的及時(shí)性要求較高；規(guī)范條文描述以及設(shè)計(jì)人員對(duì)于具體條文的理解容易產(chǎn)生歧義。

2）審核客觀性：解決了審核尺度不一致問(wèn)題。人工審圖通常依賴于審圖人員專業(yè)水平及經(jīng)驗(yàn)；

3）審核全面性：解決審核工作量大問(wèn)題。計(jì)算機(jī)審圖可根據(jù)可審查條文逐條檢查規(guī)范要求；人工審核要挑選審核重點(diǎn)，容易漏審。

4）審核透明性：解決了政府管控困難問(wèn)題。人工審圖時(shí)，主管部門無(wú)法及時(shí)獲取施工圖審查過(guò)程中各環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題，對(duì)施工圖設(shè)計(jì)、審查質(zhì)量的真實(shí)情況難以準(zhǔn)確掌握，監(jiān)管的有效性和時(shí)效性均不能得到保證。

2.2 施工圖BI M智能審查重難點(diǎn)

基于目前技術(shù)應(yīng)用情況，要實(shí)現(xiàn)施工圖BIM智能審查主要有以下幾方面的難點(diǎn)：涉及施工圖設(shè)計(jì)規(guī)范條文的篩選與拆解、條文語(yǔ)義分析與審查系統(tǒng)關(guān)聯(lián)、BIM智能審查系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、施工圖BIM數(shù)據(jù)格式制定、施工圖BIM智能審查標(biāo)準(zhǔn)體系等。從建模角度出發(fā)，為使BIM模型滿足智能審查要求，也需要明確BIM設(shè)計(jì)模型精細(xì)度標(biāo)準(zhǔn)。

而施工圖設(shè)計(jì)規(guī)范條文的篩選與拆解則是整個(gè)工作的先決條件，其開(kāi)展情況將直接影響整個(gè)施工圖BIM智能審查工作的推進(jìn)?？梢詫⒋隧?xiàng)工作分解為2部分：

1）規(guī)范的篩選問(wèn)題，面對(duì)工程建設(shè)項(xiàng)目成百上千條的規(guī)范條文，要一步到位全部實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)審查是不可能的，因此，在有限的時(shí)間里，如何選擇合適條文進(jìn)行智能審查是關(guān)鍵。

2）條文如何通過(guò)分析拆解，形成可開(kāi)發(fā)的邏輯語(yǔ)言，使相關(guān)開(kāi)發(fā)人員可以將條文有效的編譯成計(jì)算機(jī)程序，讓計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)邏輯判斷則是第二個(gè)難點(diǎn)。

本文將根據(jù)廣州市施工圖BIM審查系統(tǒng)實(shí)施情況，圍繞以上2方面進(jìn)行描述。

3 電氣條文篩選原則

3.1 電氣專業(yè)BI M應(yīng)用情況

BIM技術(shù)在電氣專業(yè)方面的應(yīng)用基本上還處于初級(jí)階段，在大多數(shù)項(xiàng)目應(yīng)用中，電氣專業(yè)往往只是建立相關(guān)橋架、母線槽以及基本電氣設(shè)備的占位模型，很少涉及更深一步應(yīng)用。如GB/T 51301—2018《建筑信息模型設(shè)計(jì)交付標(biāo)準(zhǔn)》中電氣工程對(duì)象模型單元交付深度，施工圖設(shè)計(jì)階段絕大部分電氣構(gòu)件均只要求達(dá)到G2/N2深度（G2為幾何表達(dá)精度要求，即滿足空間占位、主要顏色等粗略識(shí)別需求的幾何表達(dá)精度；N2為信息深度等級(jí)要求，即包含模型單元的身份描述、項(xiàng)目信息、組織角色、材質(zhì)等）。

而在實(shí)際工程中，電氣專業(yè)建模精細(xì)度會(huì)進(jìn)一步降低，通常的施工圖設(shè)計(jì)BIM項(xiàng)目，若項(xiàng)目的BIM應(yīng)用主要目的為管線綜合，電氣專業(yè)僅需配合將橋架、母線槽等對(duì)空間凈高有影響的內(nèi)容建模即可，其中的原因有BIM軟件應(yīng)用效率問(wèn)題，也有電氣專業(yè)施工圖設(shè)計(jì)特點(diǎn)問(wèn)題。在軟件方面，由于電氣專業(yè)平面末端設(shè)備點(diǎn)位繁多，若均布置于BIM模型中，軟件運(yùn)行效率將大大降低，且目前軟件普遍無(wú)法承載一個(gè)綜合體項(xiàng)目。另一方面，電氣專業(yè)施工圖設(shè)計(jì)中有大量電氣系統(tǒng)圖是以二維形式表達(dá)，不便于形成BIM三維數(shù)據(jù)。有大量施工圖是以系統(tǒng)圖形式表達(dá)，此純二維表達(dá)也無(wú)法形成BIM的模型數(shù)據(jù)。

3.2 條文篩選原則

在電氣條文篩選中需要關(guān)注幾個(gè)方面：

1）條文應(yīng)是可量化條文，目前電氣條文中，有大量定性條文，這些條文基本不利于條文的邏輯拆解，即無(wú)法直接編譯成計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，還是需要依靠人工進(jìn)行判斷。

如表1所示為GB 50016—2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中部分強(qiáng)制性條文（強(qiáng)條）節(jié)選。其中，編號(hào)為3.1.6、3.1.7的條文有明確的量化語(yǔ)句，此類條文可以通過(guò)條文邏輯的分析，拆解為相關(guān)計(jì)算機(jī)邏輯語(yǔ)言。但如編號(hào)為3.4.1、3.4.4的條文，均是屬于定性類條文，難以通過(guò)邏輯語(yǔ)言進(jìn)行拆解。

2）在條文篩選過(guò)程，必須考慮BIM模型設(shè)計(jì)的工作量，根據(jù)上文所述，由于目前電氣專業(yè)BIM模型建立精度不高，若大幅度增加建模工作量，則會(huì)使得此項(xiàng)試點(diǎn)工作無(wú)法推進(jìn)，不利于技術(shù)探索。

同樣以表1為例，編號(hào)為3.1.6的條文中，雖然條文屬于可量化內(nèi)容，但要完成此條文的審查，需要將火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)平面所有末端設(shè)備均反應(yīng)于BIM模型中，如感煙探測(cè)器、消防廣播、手動(dòng)報(bào)警按鈕等。以目前BIM應(yīng)用情況來(lái)看，施工圖設(shè)計(jì)階段建模深度還無(wú)法實(shí)現(xiàn)，只有極個(gè)別項(xiàng)目直接應(yīng)用基于BIM的正向設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)此工作，但不具有普遍性，因此，此類條文也不能選擇。

表1 GB 50116—2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》強(qiáng)條節(jié)選

4 電氣條文拆解

解決條文篩選問(wèn)題后，要實(shí)現(xiàn)基于BIM的施工圖自動(dòng)審查，還有重要的一步就是將條文具體內(nèi)容拆解為計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，這個(gè)過(guò)程涉及了自然語(yǔ)言與計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言的轉(zhuǎn)換問(wèn)題。下面以GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（2018年版）10.1.1條為例，簡(jiǎn)要說(shuō)明相關(guān)工作開(kāi)展情況。表2為條文自然語(yǔ)言描述及結(jié)構(gòu)化描述情況，條文內(nèi)容即為自然語(yǔ)言描述了具體何種類型建筑物消防用電是按一級(jí)負(fù)荷供電。條文內(nèi)容雖然文字不多，但若要計(jì)算機(jī)識(shí)別，還需要進(jìn)行語(yǔ)義拆解，將建筑名稱、建筑高度、電源情況等逐一進(jìn)行描述。并通過(guò)邏輯判斷語(yǔ)句“如果、并且、那么”將規(guī)范邏輯進(jìn)行整理，最終形成如表2結(jié)構(gòu)化描述的語(yǔ)言表達(dá)。

從表2簡(jiǎn)單示例可以看出，一個(gè)含數(shù)據(jù)不多且自然語(yǔ)言很容易理解的語(yǔ)句，拆解為計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，其復(fù)雜程度和邏輯判斷語(yǔ)句大大增加。因此，在進(jìn)行施工圖BIM智能審查過(guò)程中，條文拆解是重難點(diǎn)之一。

表2 條文拆解示例

完成條文拆解工作后，施工圖BIM智能審查系統(tǒng)關(guān)于條文內(nèi)容就基本完成，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工作，還需將條文與模型元素進(jìn)關(guān)聯(lián)后才可進(jìn)行。對(duì)于電氣設(shè)計(jì)人員，后續(xù)還需進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成果進(jìn)行準(zhǔn)確率分析，并將條文與模型、建模流程標(biāo)準(zhǔn)化，形成標(biāo)準(zhǔn)體系。

5 階段成果與展望

針對(duì)廣州市施工圖BIM智能審查系統(tǒng)第一階段的條文篩選及條文拆解工作已經(jīng)結(jié)束，并且完成了相應(yīng)的審查系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工作，具體開(kāi)發(fā)還涉及BIM數(shù)據(jù)定義、模型信息關(guān)聯(lián)等內(nèi)容，此部分內(nèi)容不在本文中說(shuō)明。目前，針對(duì)施工圖BIM智能審查的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也已經(jīng)由州市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局發(fā)布，整個(gè)系統(tǒng)也已經(jīng)與2020年10月起開(kāi)始試運(yùn)行。在已完成條文中，電氣專業(yè)共完成了8個(gè)條文的拆解及開(kāi)發(fā)，條文主要涉及GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（2018年版）和GB 50116—2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》等。

截至2021年4月，根據(jù)廣州市審查管理系統(tǒng)不完全統(tǒng)計(jì)，廣州市“施工圖三維（BIM）輔助審查系統(tǒng)”已有182個(gè)項(xiàng)目申報(bào)BIM審查。下一階段將著力增加審查條文的覆蓋面，重點(diǎn)落實(shí)“消防強(qiáng)制性條文”“查重難點(diǎn)、審查要點(diǎn)”的條文數(shù)目及適用性。整個(gè)條文的拆解及篩選工作也將在前一階段工作成果基礎(chǔ)上，加大應(yīng)用推廣力度，并且結(jié)合廣州市CIM平臺(tái)建設(shè)要求，加速自主BIM設(shè)計(jì)軟件及審查系統(tǒng)研究工作。