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基于云架构的BIM正向协同设计管理系统建设研究

发布时间:2020-09-17 21:07:51


【摘要】本文通过对国内十五家设计单位BIM设计管理流程及应用的调研分析,结合鸿业科技多年来BIM设计及管理软件的开发经验、BIM标准建设经验,探讨了BIM项目协同设计管理系统建设的标准、内容和方法。

 

前言

建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)技术是建筑工程行业革命性的创新技术,不仅提供了对建筑模型信息化的描述,也为建筑设计提供了一个新的设计平台,是一种全新的技术手段、思维方式和设计模式。协同设计是指多个个体或部门共同协作,为了同一个设计目标而完成不同阶段性设计任务的设计过程,就是将所有建筑信息不断完善、管理、传递的过程,不仅包括设计师之间信息的实时共享,不同软件平台之间的数据转化,也包括项目前后阶段之间信息的传递与衔接。

BIM的价值在于信息传递和应用,标准化的协同设计和信息管理离不开协同平台的支撑。从BSI对BIM设计成熟度标准分为三级要求:全生命周期的集成协作管理、数据交换符合ISO标准、数据信息互通。我国已发布的国标《建筑信息模型应用统一标准》(GB/T 51212-2016)中要求“企业应建立支持建设工程数据共享、协同工作的环境和条件,并结合建设工程相关方职责确定权限控制、版本控制及一致性控制机制”。《建筑信息模型设计交付标准》(GB/T51301-2018 )也对BIM交付的协同提出了明确的要求,对BIM的标准的规定也越来越详细,为了保证设计符合BIM标准,也需要一个BIM设计管理平台来支撑。

BIM设计管理平台的国内发展和应用情况来看,目前尚处于起步阶段,随着物联网、云计算、模型轻量化、移动应用、VR&AR等技术的成熟应用,一定会促使BIM信息化协同向更高水平发展,给工程行业设计和建造带来质量和效率的飞跃式提升。目前国内各大设计院都在开展BIM协同平台的研究,其重要性已成行业共识。

 

1. 行业内BIM正向设计调研分析

2019年,鸿业科技从国内建筑、电力、铁路、化工、医药等行业工选取了15家开展BIM设计的单位,进行BIM协同设计平台的调研,这15家单位中有3家单位实现了全员BIM正向设计;其他12家单位采用的是先CAD设计后建立BIM模型的模式。

15家设计单位都对BIM协同平台有较为强烈的需求,调研情况表明,设计企业在BIM正向设计管理中的痛点,主要集中在以下几方面:

(1) 60%以上的设计院缺乏BIM正向设计流程,不知道怎样开展正向设计,30%设计院已经开展了正向设计,但流程的管控与跟踪缺少平台支撑。

(2) 专业间的提资校审,缺乏有效记录和及时反馈,与相关协作方的交流需要基于互联网的轻量化展示平台。

(3) 设计成果管理方面,设计过程中存在文件丢失、版本管理混乱现象,特别是在设计人员流动情况下,存在较大风险。

(4) BIM设计模型缺乏自动化质量检查手段,人工检查工作量大,易遗漏。

(5) 设计的各专业均有各自专业软件,模型整合、数据相互识别和共享应用困难,缺少集成各软件的整合平台。

(6) 希望能够使用移动端与业主方基于模型进行交流和项目相关协作管理。

(7) BIM共享资源(构件、样板、标准单元、规范)的管理缺乏统一的平台进行管理。

(8) 进度的跟踪和管理与协同设计缺乏关联,项目管理人员无法了解到真实的进度和完成成果情况,绩效评估与改进提升缺乏客观依据。

2. BIM正向设计对于协同管理平台的需求

通过对15BIM设计应用状况的调查显示,BIM正向设计是BIM设计发展的必然选择,BIM正向设计项目管理离不开BIM协同管理平台的支撑。

2.1  BIM设计标准体系建设及内化

建立企业BIM正向设计标准化体系可以规范设计行为、提升设计效率、提高设计成果质量、降低生产成本、更好的为客户服务,标准化的流程、信息、成果也是项目相关方协作的基础。对于促进企业技术全面进步,提升企业管理水平,增强企业市场竞争力等方面具有极其重要的作用。这就要求企业不仅要建立标准,培训标准,而且要将标准内化到软件平台中,使相关人员按照标准体系要求进行作业,交付符合标准的设计成果。

2.2  BIM设计资源的共享管理与应用

BIM设计共享资源包括标准构件(包含族)、标准样板文件、标准户型、三维图库、标准规范、设计资料等内容,设计院在做项目设计时会逐步积累起自己的BIM设计资源,这些设计资源是企业的重要知识财富,标准化的资源也是实现高效、标准化设计的基础。特别是标准构件库和户型库,基于构件可以集成设计、施工、运维等阶段的信息,是打通全生命周期信息互通的关键载体。因此BIM设计资源的共享、管理、维护与应用是BIM协同管理平台建设的重要内容之一。

2.3  跨地域、跨部门、多专业设计协作

BIM设计本身要求信息化协作,不同部门、不同地区、不同专业的设计人员,通过一定的协作机制,在同一数据平台上进行协同设计,建立统一的建筑信息模型。在此过程中强调设计并行,并且需要保障标准统一、信息完整无冲突。提资校审更加高效,信息交流更加实时、信息呈现更直观,质量问题可追溯。

2.4  BIM设计成果的管理与交付

BIM设计成果,要在统一的数据中心进行管理,支持文件的多版本,可以设置权限。用户根据权限进行查询检索、在线查看、下载、移动、复制、删除等相关操作。可以按照相关交付标准规定导出交付成果。

2.5  大数据的存储与分析

BIM设计相较于传统的CAD方式设计,设计成果信息更丰富,数据量更大,这就涉及到了大数据的存储与传输问题,要保障存储安全、传输高效,要求能够更高效的检索和分析数据,充分发挥数据信息的价值。要求协同平台在服务器架构方面要考虑大数据的存储,考虑集团与分部之间的数据传输效率。

2.6  模型轻量化及移动应用

BIM模型一般体量大,打开速度慢、查看效率低是制约BIM协作交流的因素之一,用户希望能够将模型轻量化,可以基于移动端或Web方式访问轻量化模型,进行漫游查看、信息检索、视点定位、图纸模型联动、协同交流、分享,以及在轻量化模型上关联设计说明、施工图纸、大样图等,进行可视化化交付等工作。

 

3. 设计企业BIM正向设计体系建设路线

BIM正向设计是BIM设计发展的趋势,只有进行正向设计,才能真正保证图模信息的一致性,提高BIM设计的质量和效率。BIM设计协同平台建设也要面向BIM正向设计的方式进行架构,为正向设计的协同建模、计算、出图提供支撑。BIM正向设计的体系包含规范体系、资源体系、软件体系、硬件体系、培训体系。如下图:

1 BIM正向设计体系

BIM正向设计建设路线,首先是标准规范的建立,将标准规范通过信息化的手段内化到标准资源库和BIM设计及管理软件平台中,通过内化标准规范的设计软件和标准资源库来进行建筑信息模型设计,输出符合标准的设计成果,通过BIM模型检查软件来保证设计成果的合规性,通过平台软件建立统一的数据管理中心,进行BIM设计项目全过程管理,提供标准化的协作流程和专业协作机制,对过程成果、交付成果进行安全存储和管理,通过对数据中心项目及资源大数据统计分析为后续设计和管理提供决策支持。

 

2 BIM正向设计建设路线

对于协同平台数据存储的方案,目前公有云和私有云均有成熟的管理机制,公有云方面,阿里、华为、腾讯等均有商业化的大数据存储服务,如阿里云提供有云主机(ECS)、云存储(HDFS、OSS、NAS等)、云数据库等体系化的存储解决方案;企业私有云方面,国内也有成熟的软件服务提供商,如鸿业科技提供有云建企业大数据平台,可以解决大数据的存储和分析。企业可根据自身业务情况选用公有云或企业私有云,来进行云协同设计管理平台的搭建。

 

4. BIM协同设计管理平台

4.1系统架构

BIM协同设计管理平台总体架构分为数据层、支撑层、平台应用层、专业软件对接层。整体架构如下图所示:

3  BIM设计管理平台总体架构

4.2 功能架构

BIM设计管理平台包含平台管理端和设计软件客户端两部分。

平台管理端为B/S 架构,采用H5+WebGL技术,支持电脑、移动设备通过Web浏览器进行访问,也可支持微信小程序方式访问,主要负责平台系统管理、共享资源管理、知识库管理,以及项目的新建、策划、任务管理、成员管理、文档管理、权限管理、批注校审、进度跟踪、轻量化交流、统计分析等管理审批和基于轻量化模型的交流工作。

设计软件协同客户端一般以插件方式集成在设计软件中,主要实现项目文件的访问、计划及任务查看、协同设计、协同提资、批注查看与定位、设计团队间实时信息交流,设计成果上传、共享资源的访问与使用、模型检查、进度更新等功能。

BIM设计管理平台功能架构如下图所示:

4 BIM设计管理平台功能架构图

 

4.3 模块实现

4.3.1 共享资源库管理

 共享资源库管理在实现时要重点考虑资源的分类、标准的植入,入库资源的审核,只有经过审核过的资源才允许在项目中共享使用,这样可以有效保障项目成果的质量。如Revit族库,要把信息标准、分类编码标准、出图标准等结合进来,实现自动化的审查。

5族库管理

4.3.2 项目管理

 项目管理是项目管理人员主要使用的模块,在功能实现时要考虑方便项目人员进行快速项目策划,提供项目模板、计划模板、流程表单模板等的复用。提供图形化的项目看板功能,使项目管理人员能够直观的查看项目的进度、质量、成果、人员绩效。

6项目列表       图7 项目看板

4.3.3 设计管理

 设计管理模块管理是BIM协同设计管理核心模块,在功能实现时要重点解决协同设计模式的支持,要支持跨地域中心文件协同、链接文件协同,以及中心+链接协同模式;解决共享资源的访问与应用,解决协同提资和交流的方便性;批注校审时,提供模型的版本比较;校审查看时,提供模型的快速定位。以场景闭环体验的方式进行功能设计研发。

8Revit协同面板                   图9提资查看及交流

10 基于轻量化的模型批注

4.3.4 移动应用

随着5G网络的普及应用,在移动设备上访问和查看云端信息和建筑信息模型也会变得更加高效,设计相关协作方基于模型进行交流会更加便捷。移动端应用可通过移动APP或微信小程序等方式进行实现,相比来说,微信小程序免安装、占用存储少、开发成本低,更具优势。

11协同设计管理平台微信小程序

4.3.5 系统管理

系统管理模块,是系统正常运行的支撑模块。主要包括组织及用户管理、角色权限管理、工作流及表单管理、数据字典维护、日志管理、数据备份、系统参数设定等内容。这里重点要关注的是工作流和表单的管理,灵活的工作流和表单,使用户可以在业务及流程发生变更时,可以自主配置实现,增加系统的灵活性和可扩展性。



12自定义工作流

5. 小结

本文通过鸿业科技对国内15家设计单位BIM正向设计的调研分析,梳理了作为BIM正向设计重要支撑的BIM协同设计管理平台的核心需求,提出BIM正向设计的建设路线和BIM协同设计管理平台的系统架构、功能架构。为国内工程设计企业建设BIM协同设计管理平台提供了实用参考价值。

 

参考文献

[1] 刘春艳 张玉国 基于云的BIM协同设计体系研究 土木建筑工程信息技术, 2017  

[2] 鸿业科技BIM云协同需求调研报告

 

 

【作者简介】冯延力,鸿业科技副总工程师,广东省BIM技术联盟专家委员会专家。2011年开始致力于BIM应用技术研究,参编了广东、山西等多地省级BIM应用标准。主导及参与了鸿业BIM设计协同平台、云族360平台、万达构件库平台及鸿业BIM设计软件的研发。

 

 

审核:李嘉军