PBIMS 多專業協同設計關鍵問題研究

黃琢華

(建研科技股份有限公司，北京 100013)

前言

目前，國內建筑設計行業在協同工作方面缺乏有效的軟件支持，基本依靠人工來解決設計成果的備份、設計變更的溝通、設計沖突的校核和修正等設計流程中的問題;項目組內的協同工作基本都要靠合理的任務劃分來解決。這種協同工作方式，在大體上可以滿足現階段BIM 應用的需要，但也暴露出各種弊端。比如:容易造成設計內容的沖突，而且沖突不易發現和解決，到了設計工作的后期甚至施工階段才能發現設計中的不一致。同時，對于設計過程也沒有更有效的追溯方式。

針對這些問題，國外軟件提供了一些協同設計的解決方案，比如Revit 提供了中心文件為基礎的協同工作模式，能夠幫助不同地點的項目團隊通過廣域網(WAN)輕松地協作處理共享模型。Project-Wise 提供了文件級別的協同工作模式，還提供了檢索，工作流等項目流程管理相關功能。ArchiCAD 提供了單專業構件級別的協同工作模式等。但是，在國內設計院使用這些軟件時，往往發現它們的功能不夠本土化，對國內設計院的工作方式以及工作流程不夠契合。所以開發一個適合本土化需求的協同工作系統以及對協同工作中的關鍵問題進行深入研究有非常重要的意義。

1 BIM 多專業協同要解決的問題

基于BIM 的多專業協同設計需要建筑、結構、MEP 等各個專業在同一個工作平臺下共享BIM 模型，并在同一個BIM 模型下協同工作。所以必須很好地解決設計過程中發生的各個設計師的設計沖突問題;設計過程中中間結果的保存問題;和設計師在各自的計算機上工作時，相互之間的交互問題等。

只有解決了這些問題，才能保證多專業設計師可以在同一項目內同步工作;每個設計師可以實時獲取最新工作成果;中間設計結果可以被追溯。從而能夠規避或解決多名設計師同時工作時產生的沖突;遇到設計中的問題時，設計師之間可以隨時在系統內進行交流;可以保存和回溯協同設計的階段成果，也可以比較階段性設計成果間的差異。

2 PBIMS 系統中對協同設計關鍵問題的研究與解決

對于以上的問題，我們進行了大量的分析和研究，并在PBIMS 系統中實現和論證，問題的解決可以分為以下幾點:

2.1 并行工作的問題

我們采用了中心服務器的工作模式，不同用戶可以隨時從中心服務器上同步或者獲取最新的工作成果。中心服務器上存儲了項目的全集數據，版本信息，角色與權限信息;可以任何時候實時提供給建模客戶端所需要的數據。在數據傳輸方面，由于BIM模型經常包含多專業、大規模的模型數據，所以模型數據傳遞的效率也是一個很重要的問題。在PBIMS系統中，我們采用了差異化的數據傳輸模式;用戶在向中心服務器提交數據或者從中心服務器獲取數據時，僅會傳輸和中心服務器上數據不一致的部分。舉例來講，如果一個用戶下載中心服務器上的模型，然后對于模型中的兩面墻修改了墻的材質，那么該用戶把修改的內容同步至服務器時僅會傳輸這兩面墻的信息，而這個信息傳遞可以在瞬間完成。

2.2 設計版本管理問題

PBIMS 系統在每一次數據提交至服務器時，都在服務器上形成一條版本記錄。用戶可以對所有的版本記錄進行瀏覽，列出該版本的描述、提交者、提交時間等信息。除了瀏覽記錄，用戶還可以獲取某一個特定版本的數據。如圖1 所示，用戶可以獲取階段性的設計成果進行查看。

PBIMS 系統提供了實用的版本對比功能。設計師在設計過程中經常碰到的問題是設計變更之后，很難找到其他設計師進行了哪些修改，只能通過人工看圖尋找差異，耗費了大量的時間和精力，也容易產生疏漏。自動版本對比通過版本數據之間的差異，自動用不同顏色標記出兩個版本模型之間有差異的構件。比較新版本與舊版本之間的差異，增加、修改、刪除的構件分別用三種顏色標記出來，直觀、準確，如圖2 所示。

2.3 設計沖突的消解問題

解決設計中沖突的辦法之一是預先避免沖突，使得不同的用戶可以互不干擾地進行工作。在PBIMS 系統中，我們提供了權限機制以及鎖機制來避免沖突的發生。

權限是一種通過限制不同用戶可操作功能或區域，使用戶操作不跨越界限的機制。我們提供了兩種權限機制:1)按功能劃分權限:在PBIMS 系統中，所有的服務器端功能都可以提供權限配置項，管理員可以為用戶配置需要的權限配置項，用戶僅可以操作配置權限內的功能。比如說，建筑設計師可以進行建模操作，但是不能進行分配項目人員的操作;而項目管理員則可以進行分配項目人員的操作。2)按區域劃分權限:PBIMS 系統支持按專業以及按照樓層的權限劃分。管理員可以為用戶指定可操作的專業以及樓層，而用戶的工作不能跨越被分配的專業和樓層。

圖1 版本管理功能描述圖

鎖機制是用戶設計過程中，避免對同一資源同時進行修改的機制。一個用戶可以對構件進行主動鎖定;除非該用戶對鎖定狀態進行釋放，否則其他用戶均不能對已鎖定的構件再次鎖定或者進行編輯、刪除等操作。同時，對構件的編輯操作也會自動鎖定該構件，從而使同一資源在同一時刻只能由一位用戶進行操作，避免沖突的發生。

沖突消解的另一種方法是解決沖突數據，目前PBIMS 系統對沖突解決進行了初步的研究。對于已經發生的沖突，可以通過構件的唯一標志定位存在沖突的數據。解決沖突有兩種方法:一種是標記該沖突，由用戶自行選擇正確的數據;另外一種是根據構件的創建時間，編輯時間，所屬用戶等信息來自動計算沖突的解決結果。

2.4 設計消息傳遞的問題

相比普通的消息傳遞機制，PBIMS 所采用的消息傳遞機制可以承載文字，圖像之外的專業信息。如圖3 所示，用戶可以選取構件作為發送的消息，另一用戶收到包含構件信息的消息并查看后，構件會以高亮方式顯示。在設計發生沖突，專業協調等場景下，設計師可以通過消息傳遞機制互相溝通，發現并解決問題。

3 結論

從以上研究成果可以看出，多專業協同工作中的關鍵問題，可以通過客戶端服務端架構、差異數據傳輸方式、權限和鎖機制等方法的實施，進行有效的解決。

PBIMS 系統對多專業協同中的關鍵問題進行了深入的研究，在并行工作，沖突解決，版本管理等方面提供了可以實用化的功能。通過進一步研究設計院工作流程，發掘本土化需求，PBIMS 系統可以為廣大國內設計院在協同工作中提供便利。

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