BIM技术原理与应用，协同方法

(1)BIM协同方式

基于BIM的协同设计是通过BIM软件和环境,以BIM数据交换为核心的协作方式,取代或部分取代了传统设计模式下低效的人工协同工作,使设计团队打破传统信息传递的壁垒,实现信息之间的多向交流。减轻了设计人员的负担、提高了设计效率、减少了设计错误,为智慧设计、智慧施工奠定了基础。

一般情况下可以把设计企业的协同工作分为基于数据的设计协同和基于流程的管理协同两个层面。对于设计企业而言,由于项目的BIM应用时期不同,参与专业的不同,会有不同的协同要求和协同方法。基于BIM的设计协同工作主要可分为以下几个方面:

①同一时期同一专业的BIM协同;

②同一时期不同专业间的BIM协同;

③设计阶段不同时期的BIM协同。

基于BIM的协同设计需要在一定的网络环境下实现项目参与者对设计文件(BIM模型、CAD文件等)的实时或定时操作。由于BIM模型文件比较大,对网络要求较高,一般建议是千兆局域网环境,对于需要借助互联网进行异地协同的情况,鉴于目前互联网的带宽所限,暂时还难以实现实时协同的操作,建议采用在一定时间间隔内同步异地中央数据服务器的数据,实现“定时节点式”的设计协同。

　　(2)协同设计要素^[3]

①协同方式的选择

选择适合项目特点和需求的协同方式,协同建模通常有两种工作模式,“工作集模式”和“链接模式”,或者两种方式混合。详见第七章(7.2.4),此处不再赘述。

②统一坐标和高程体系

坐标和高程是项目实现建筑、结构、机电全专业间三维协同设计的工作基础和前提条件。以Revit为例,可通过使用“共享坐标”记录链接文件相对位置,在重新制定链接文件时,可以通过使用“共享坐标”达到快速定位的目的,提高合模的效率和精度。并且,所有模型文件应采取统一的高程体系,否则合模后的模型会出现建筑物各专业高程不统一的问题。此外,还要特别注意设定好建筑物水平方向与总图中城市坐标体系的偏差角度。

③项目样板定制(www.xing528.com)

项目样板定义了项目的初始状态,如项目的单位、材质设置、视图设置、可见性设置、载入的族等信息。合适的项目样板是高效协同的基础,可以减少后期在项目中的设置和调整,提高项目设计的效率。设计人员根据不同项目的特征,将所需的建筑、结构、机电等构件族在模板中预先加载,并定义好部分视图的名称和出图样板,形成一系列项目模板。协同设计团队人员只需要浏览“默认样板文件”,即可调用指定的样板文件。例如,在脱水机房项目模板中,可以预先将常用的退水机、螺杆泵、污泥切割机等必要的构件族载入项目,基本上可以满足建模乃至出图的要求,而不用花费大量的精力查询和载入族。

Revit中创建项目样板有几种方式。其中一种是在完成设计项目后,单击“应用程序菜单”按钮,在列表中选择“另存为项目样板”命令,可以直接将项目保存为“.rte”格式的样板文件。另一种方法是通过修改已有项目样板的项目单位、族类型、视图属性可见性等设置形成新的样板文件并保存。通过不断地积累各类项目样板文件,形成丰富的项目样板库,可以大大提高设计工作的效率。

④统一建模深度,建模标准

建模细度(LOD)是描述一个BIM模型构件单元从概念化的程度发展到最高层次的演示级精度的步骤(详见第六章6.3)。设计人员建模时,首要任务就是根据项目的不同阶段以及项目的具体目的来确定模型细度等级,根据不同等级所概括的模型细度要求来确定建模细度。只有基于同一建模细度创建模型,各专业之间模型协同共享时才能最大限度避免数据丢失和信息不对称。建模细度等级的另一个重要作用就是规定了在项目的各个阶段各模型授权使用的范围。例如,BIM模型只进展到初步设计模型细度,则该模型不允许应用于设计交底,只有模型发展到施工过程模型时才能被允许,否则就会给各方带来不必要的损失。类似内容需要合同双方在设计合同附录中约定。

在建筑设计过程中,不同专业可能应用不同BIM应用软件,由于执行的建模标准不同,将不同专业模型集合在一起时,就需要遵循统一的公共建模规则,以便最大限度地减少整合后的错误。为了能够准确整合模型,确保模型集成后能统一归位、规范管理,保证模型数据结构与实体一致,就需要在BIM平台软件中预先定义和统一模型楼层结构标准及ID、楼层名称、楼层顶标高、楼层的顺序编码等。除此之外,还需建立公共的建模规范,例如,统一度量单位、统一模型坐标、统一模型色彩和名称等。在BIM技术深入发展的过程中,设计人员可以制定项目级的协同设计标准;企业可以根据自身的状况制定企业级BM协同设计标准;行业可以制定符合行业发展要求的行业BIM标准。

⑤工作集划分和权限设置

设计工作中,每一个单体建筑物的设计团队均由不同专业的若干设计人员组成,Revit可通过使用工作集来区分模型图元及所属信息,结合二者的特点,项目负责人按照专业划分工作集,将项目参与人员和工作集进行对应,从而借助“工作集”分配工作任务。Revit的工作集,将设计参与人员的工作成果通过网络共享文件夹的方式保存在中央服务器上,并将他人修改的成果实时反馈给设计参与者,以便其及时了解修改和变更。工作集必须由项目负责人在开始协作前建立和设置,并指定共享存储中心文件的位置,定义所有参与设计人员的调用权限,不允许随意修改或获取其他工作集的编辑权限。当其他人员需要编辑非本人所属工作集中的图元时,必须经该工作集负责人员同意。当设计人员完成工作关闭项目文件时,为防止工作集被其他人员误改,建议选择“保留对图元和工作集的所有权”选项。

通过打开各工作集中的模型,设计负责人可以及时了解项目各专业人员的进度和修改情况,从而避免在传统二维设计中经常出现的由于不同专业间相互交接图纸及图纸频繁更新而导致的专业间图纸版本不一致问题。工作集是Revit中较为高级的协作方式,软件操作并不十分困难,需要特别注意设计人员的分配、权限设置以及构件命名规则、文件保存命名规则等。

⑥模型数据、信息整合

协同设计必然要涉及模型整合的问题,而模型整合涉及坐标位置的整合和模型数据、信息的整合。对于设定了共享坐标系的单体模型而言,模型的整合十分便捷。不同的BIM应用软件生成的模型数据格式并不一致,而且需要考虑多个模型的转换和集成,目前虽然IFC/GFC接口标准以及各类软件之间研发的接口可以利用,但是也会造成数据的丢失和不融合。这是目前制约BIM协同设计模式发展的重要症结,解决此问题,一方面需要设计人员严格遵循相关BIM模型搭建规则和规范,另一方面也需要工程技术人员通过不断地研发创新,开发出更优质的数据接口和插件。

在工程建设领域,随着信息技术的发展,BIM设计方法最终会应用在建筑设计的全过程中。本节所提出的设计阶段的BIM模型的协同管理不同于传统意义上的二维协作设计,协同化设计的组织与流程也与目前绝大多数设计单位先完成二维施工图,再根据施工图建立BIM模型的做法截然不同,是建筑设计者直接利用BIM核心建模软件进行协同化设计,并基于BIM模型输出设计成果的组织与流程。