提高建筑業(yè)信息化水平探索施工圖BIM智能審查

彭為民，凌建宏

（南京市建設(shè)工程施工圖設(shè)計(jì)審查管理中心）

1 引言

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化水平不斷提升，建筑工程的數(shù)量以及規(guī)模逐漸擴(kuò)大,建筑工程的施工圖審查質(zhì)量要求也越來(lái)越高。伴隨著B(niǎo)IM技術(shù)在建筑行業(yè)逐步普及應(yīng)用，工程設(shè)計(jì)數(shù)字化成果使用和交付標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，BIM施工圖審查成為提升審查質(zhì)量及效率的有效途徑，為工程建設(shè)領(lǐng)域全面走向信息化奠定基礎(chǔ)。

為解決施工圖審查過(guò)程中的難點(diǎn)痛點(diǎn)，加快工程建設(shè)項(xiàng)目審批信息化，提升建設(shè)行業(yè)數(shù)字化水平，推動(dòng)智慧城市建設(shè)，各地紛紛探索試點(diǎn)開(kāi)展運(yùn)用建筑信息模型（BIM）系統(tǒng)進(jìn)行工程建設(shè)項(xiàng)目審查審批和城市信息模型（CIM）平臺(tái)建設(shè)試點(diǎn)工作。南京作為改革試點(diǎn)城市之一，開(kāi)展施工圖BIM審圖的技術(shù)研究與應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作（見(jiàn)圖1）。

圖1 南京市BIM/CIM試點(diǎn)工作內(nèi)容和分工

2 系統(tǒng)構(gòu)成

根據(jù)南京市BIM/CIM試點(diǎn)工作要求，施工圖BIM審查系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容可概況為4+1，即4本配套技術(shù)導(dǎo)則、1個(gè)施工圖BIM智能審查管理系統(tǒng)。

2.1 施工圖BIM審查相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則

建立施工圖BIM審查相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)體系，在審查技術(shù)參數(shù)、模型交付形式和內(nèi)容、模型交付數(shù)據(jù)格式等方面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管理；形成一套完整的竣工模型驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)竣工模型的精度、文件格式要求、構(gòu)件信息標(biāo)準(zhǔn)作出明確規(guī)定，并配套相應(yīng)的審核功能菜單；圍繞規(guī)建管一體化，實(shí)現(xiàn)與規(guī)劃BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、CIM標(biāo)準(zhǔn)的有效銜接，統(tǒng)一建筑信息模型應(yīng)用基本要求，促進(jìn)南京建筑行業(yè)BIM應(yīng)用更有序和健康的發(fā)展。與南京市建設(shè)工程施工圖數(shù)字化審查系統(tǒng)、規(guī)劃BIM審查系統(tǒng)、CIM平臺(tái)、工程建設(shè)項(xiàng)目審批管理平臺(tái)等有效集成與銜接，實(shí)現(xiàn)模型共享、數(shù)據(jù)互通、功能互動(dòng)。

南京市建設(shè)工程BIM智能審查管理系統(tǒng)配套技術(shù)導(dǎo)則的發(fā)布，對(duì)于南京市、江蘇省乃至全國(guó)建設(shè)工程BIM智能審查具有重大意義，它具有四大特色與亮點(diǎn)：創(chuàng)新引領(lǐng)、覆蓋全面、體系完整、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。

2.2 施工圖BIM管理系統(tǒng)

在系統(tǒng)研發(fā)前，開(kāi)展施工圖BIM審查系統(tǒng)進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，明確系統(tǒng)總體業(yè)務(wù)架構(gòu)與技術(shù)路線(xiàn)（見(jiàn)圖2），闡明報(bào)審工具、審查工具與審查管理系統(tǒng)之間的關(guān)系，確定系統(tǒng)的組成部分及各部分應(yīng)包含的基本功能。經(jīng)過(guò)集智聚力推進(jìn)，研發(fā)南京市建設(shè)工程施工圖BIM審查系統(tǒng)順利研發(fā)成功，實(shí)現(xiàn)了建筑、結(jié)構(gòu)、水、暖、電、人防、消防、節(jié)能等全專(zhuān)業(yè)可量化強(qiáng)制性條文的計(jì)算機(jī)自動(dòng)審查，減少了人工審查部分，實(shí)現(xiàn)了快速機(jī)審與人工審查協(xié)同配合；BIM室外管綜數(shù)字報(bào)審模塊，則實(shí)現(xiàn)了室外排水管網(wǎng)模型、海綿城市設(shè)計(jì)的在線(xiàn)智能審查，并率先在住宅、中小學(xué)、辦公樓的項(xiàng)目進(jìn)行了試點(diǎn)應(yīng)用。

圖2 南京市建設(shè)工程施工圖BIM智能審查管理系統(tǒng)技術(shù)路徑

施工圖設(shè)計(jì)相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中條文有兩類(lèi)，一類(lèi)是描述性的不可量化條文，一類(lèi)是可以量化的條文，目前智能審查拆解條文以可以量化的條文為主。建筑、設(shè)備（給排水、電氣、暖通）專(zhuān)業(yè)采用SNL進(jìn)行條文拆解。結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)與其他專(zhuān)業(yè)不同，直接通過(guò)結(jié)構(gòu)計(jì)算引擎進(jìn)行智能審查。研發(fā)技術(shù)人員在研發(fā)過(guò)程中與審圖專(zhuān)家不斷探討，梳理?xiàng)l文，通過(guò)校驗(yàn)逐條逐段分析條文準(zhǔn)確性。因不同規(guī)范是不同的編寫(xiě)組，不少規(guī)范條文有重復(fù)交疊的情況，審查專(zhuān)家與研發(fā)人員共同梳理，明確拆解條文，以便于智能審查條文不重復(fù)。研發(fā)中發(fā)現(xiàn)有些雖然是可量化的條文，但由于BIM軟件建模的過(guò)程要求，看似簡(jiǎn)單的條文，難以拆解，如《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB 50352-2019第6.8.6條（強(qiáng)條）：“樓梯平臺(tái)上部及下部過(guò)道處的凈高不應(yīng)小于2.0m，梯段凈高不應(yīng)小于2.2m?！盵1]通過(guò)校驗(yàn)，準(zhǔn)確性?xún)H20%～30%。拆解條文是一個(gè)對(duì)規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)條文的理解與認(rèn)識(shí)過(guò)程，研發(fā)人員和審查專(zhuān)家對(duì)條文的理解會(huì)有差別，需要不斷討論，另外拆解也是具有客觀(guān)上的主觀(guān)性，拆解的準(zhǔn)確性依賴(lài)于研發(fā)人員和審查專(zhuān)家對(duì)條文的理解程度。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 智能審查引擎

智能審查引擎分通用版、結(jié)構(gòu)版，基于領(lǐng)域知識(shí)的建模分析，研究精確和概率方法相結(jié)合的大規(guī)模BIM模型語(yǔ)義檢查方法，實(shí)現(xiàn)檢查方法的自動(dòng)、高效、智能，支持系統(tǒng)級(jí)的BIM模型自動(dòng)語(yǔ)義檢查。建筑語(yǔ)義模型包括構(gòu)件及其類(lèi)型，構(gòu)件的屬性，構(gòu)件之間的連接/相鄰/從屬關(guān)系等，建筑規(guī)范的結(jié)構(gòu)化自然語(yǔ)言（SNL）能夠被機(jī)器識(shí)別，易于理解，便于定制規(guī)則和確認(rèn)規(guī)則的正確性。

3.2 輕量化模塊

系統(tǒng)基于B/S架構(gòu)的輕量化模型瀏覽系統(tǒng)，功能的設(shè)計(jì)原則為繼承與發(fā)展，保證BIM信息模型的完整性。通用工具有模型視圖瀏覽、視圖顯示控制查看、測(cè)量工具、設(shè)計(jì)資料等全面輔助用戶(hù)深入了解模型信息。

本項(xiàng)目審查具有以下特點(diǎn)：零客戶(hù)端，輕量化瀏覽，使用簡(jiǎn)單；全信息模型一體化，信息完整充分；模型、視圖、符號(hào)化融合；信息模型、設(shè)計(jì)資料集中管理；BIM模型的多方式瀏覽；各種工具使用簡(jiǎn)單明了，實(shí)用價(jià)值高。

3.3 模型對(duì)比技術(shù)

3.3.1 模型比對(duì)

調(diào)用CIM基礎(chǔ)平臺(tái)的模型比對(duì)功能接口，驗(yàn)收人員在系統(tǒng)中點(diǎn)擊對(duì)比，出現(xiàn)左右兩個(gè)窗口，將對(duì)施工模型與竣工模型進(jìn)行對(duì)比，比較變更部位。方便驗(yàn)收人員隨時(shí)獲取整個(gè)項(xiàng)目施工設(shè)計(jì)圖紙變更部位。

3.3.2 差異顯示

對(duì)比兩個(gè)版本模型后，將發(fā)生變化的部分進(jìn)行特殊標(biāo)記顯示，顯示變更部分的類(lèi)型：尺寸變更，位置變更等，且標(biāo)記顯示方式支持自定義。

3.3.3 變更參照

提供以接口形式的對(duì)接基于CIM的變更管理模塊，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)的變更單與施工模型的對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)；提供基于BIM模型變更單管理的模型比對(duì)參照。竣工模型與施工模型進(jìn)行比對(duì)時(shí)，進(jìn)行差異顯示特殊標(biāo)記，對(duì)于標(biāo)記出來(lái)的差異進(jìn)行分析，若是變更引起的差異則以關(guān)聯(lián)在施工模型上的變更單為準(zhǔn)，查看變更單作為模型差異的參考評(píng)定依據(jù)，提供支持施工模型在與竣工模型比對(duì)的過(guò)程中自動(dòng)預(yù)警，自動(dòng)提示發(fā)生變更信息。

3.4 自主可控的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

基于南京市統(tǒng)一BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)施工圖寧建模（NJM）數(shù)據(jù)格式，擴(kuò)展施工圖設(shè)計(jì)、竣工驗(yàn)收階段的構(gòu)件幾何、屬性信息等。NJM數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)輕量化的BIM數(shù)據(jù)格式，能確保信息無(wú)損流轉(zhuǎn)，解決BIM模型瀏覽對(duì)硬件要求高，卡頓等問(wèn)題。運(yùn)用南京自主BIM格式“寧建?！保瑢?shí)現(xiàn)橫向數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)對(duì)接，縱向數(shù)據(jù)匯交共享，使未來(lái)流轉(zhuǎn)到CIM平臺(tái)的數(shù)據(jù)安全可控，保障國(guó)家信息安全。

4 系統(tǒng)拓展

“南京市建設(shè)工程BIM智能審查管理系統(tǒng)”一期完成了302條規(guī)范條文與審查要點(diǎn)的拆解，系統(tǒng)已于2021年3月1日正式上線(xiàn)試運(yùn)行，標(biāo)志著施工圖BIM智能審查邁出了扎實(shí)的一步。雖然離全部條文拆解還有一定的距離，但考慮到部分規(guī)范條文為概念設(shè)計(jì)要求，定性而不定量，不能準(zhǔn)確的拆解成機(jī)器語(yǔ)言，且國(guó)家各類(lèi)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)隨時(shí)代發(fā)展又在不斷更新，為實(shí)現(xiàn)更高水平的施工圖BIM智能審查，還需不斷探索研究。自系統(tǒng)上線(xiàn)以來(lái)，已有多個(gè)項(xiàng)目報(bào)審，同時(shí)取得施工圖審查合格證和BIM智能審查通過(guò)告知書(shū)。經(jīng)過(guò)這些項(xiàng)目的審查發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)中或多或少還存在一定的問(wèn)題，其中有BIM軟件建模的問(wèn)題，有智能審查系統(tǒng)研發(fā)問(wèn)題，也有設(shè)計(jì)人員對(duì)相關(guān)BIM軟件熟悉掌握、運(yùn)用程度不夠熟練等原因，研發(fā)人員和審查、設(shè)計(jì)人員經(jīng)過(guò)深入研究探討，不斷優(yōu)化完善系統(tǒng)，也為第一代國(guó)產(chǎn)BIM軟件的版本迭代升級(jí)提供了條件。

5 結(jié)語(yǔ)

南京市探索建筑工程施工圖設(shè)計(jì)BIM智能審查，目前是“人審機(jī)輔”模式，隨著技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)器學(xué)習(xí)水平提升，未來(lái)將是“機(jī)審人輔”，BIM技術(shù)貫穿建筑工程全生命周期，BIM智能審查系統(tǒng)一期建設(shè)將驗(yàn)收，我們探索的步伐不會(huì)停滯，將有更多的強(qiáng)制性條文和審查要點(diǎn)拆解成機(jī)器語(yǔ)言，綠色建筑、裝配式建筑融入BIM智能審查系統(tǒng)。

2021年是國(guó)家“十四五”開(kāi)局之年，處于新發(fā)展階段，在構(gòu)建新發(fā)展格局，我們要具有新發(fā)展理念，推動(dòng)建筑行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。隨著建筑設(shè)計(jì)采用BIM技術(shù)推廣和深入，智能化審查是建筑行業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向。南京市建設(shè)工程BIM智能審查管理系統(tǒng)將會(huì)進(jìn)一步完善，不斷提高南京市建設(shè)工程信息化水平，為南京市高質(zhì)量發(fā)展打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。