達索系統3D體驗平臺支持BIM數據存儲標準

■ 朱小羽

達索系統3D體驗平臺支持BIM數據存儲標準

■ 朱小羽

達索系統的3D體驗解決方案以數據管理平臺為核心，搭建集建模、仿真、協同、管理為一體的企業級三維可視化BIM項目管理平臺，提供強大的BIM數據標準管理功能，支持企業或者行業根據自身需求部署定制的數據標準，并在其土木建筑行業模塊中預置了基于國際標準IFC編制的AEC數據標準。通過IFC標準，既可在3D體驗平臺中創建含有豐富信息的BIM模型，也可把多種業界軟件創建的BIM模型導入到3D體驗平臺進行管理。

達索系統；3D體驗平臺；BIM；數據標準；IFC

1 達索系統的3D體驗平臺

1.1 概述

法國達索系統公司（Dassault Systémes）是產品生命周期管理（Product Lifecycle Management，PLM）解決方案的主要提供者，與達索航天公司（Dassault Aviation）同屬于法國達索集團。達索系統專注于3D技術和PLM解決方案已超過30年，并一直與全球各行業中的領袖企業合作，行業跨度從飛機、汽車、船舶直到消費品、工業裝備和建筑工程。

達索系統的全生命期解決方案是由一系列的3D設計、分析、仿真和商業智能軟件所組成，服務于企業的各個流程，既包括工程設計、優化、制造、安裝，也包括項目管理、商業運營以及供應鏈管理等。這其中包含數百種豐富多樣的應用模塊，用戶可根據具體業務需求，選擇不同的模塊進行組合配置。在建筑工程行業，最常用到的達索軟件包括以下幾大類：

（1）設計建模類：以CATIA品牌為主，是參數化3D建模設計工具；

（2）施工仿真類：以DELMIA品牌為主，是施工仿真和優化工具；

（3）計算分析類：以SIMULIA品牌為主，是通用有限元計算工具；

（4）協同管理類：以ENOVIA品牌為主，是項目管理和協同工具。

1.2 3D體驗平臺的特征

達索系統之所以能在眾多行業中取得成功，一方面借助于先進的三維設計和仿真工具，另一方面也依賴于靈活、強健、可靠的數據管理平臺，可在同一個平臺中管理從設計到制造、安裝、維護全流程的數據。2014年，達索系統發布了最新的“3D體驗（3DEXPERIENCE?）”協同平臺（簡稱3D體驗平臺），以及基于該平臺的一系列行業解決方案。3D體驗平臺具有如下特征：

（1）基于云的系統架構。3D體驗平臺既提供企業云版本也提供公有云版本。在美國、歐洲等市場，達索系統已通過公有云方式提供軟件服務，而在中國市場，達索系統目前提供的主要是企業云版本，即將中心系統部署在企業自身的服務器上。但無論是哪種方式，用戶的3D模型和項目信息都是統一存儲于系統服務器，而不是分散于每臺工作站。因此，只要用戶能通過網絡接入系統，無論何時何地，都能獲取最新的準確信息開展工作。3D體驗平臺的技術架構見圖1。

（2）在數據庫中管理BIM信息。傳統的BIM軟件往往把所有信息放在文件中存儲，這樣既不便于管理也不便于共享，因為很難從文件外部獲取每個構件的準確信息。而3D體驗平臺將BIM信息以構件為單位存儲在數據庫中，同時將所有相關信息都可以關聯在構件對象之上。因此，可以依據構件清單進行BIM信息的瀏覽、查詢、統計和編輯，甚至無需打開整個三維模型。在網絡瀏覽器中查詢構件清單及屬性信息見圖2。

（3）內建的協同工作模式。不同的項目成員，只要登錄到網絡平臺上，就能按相應的權限進行并發式的協同設計、分析和管理工作。為此，3D體驗平臺內建了協同作業機制，包括人員角色與權限管理、數據版本管理、對象鎖定保護等一系列功能，保障多專業、多工種的團隊能夠實時在線地協同工作。

（4）整合一致的用戶體驗。在3D體驗平臺上，達索系統實現了前臺和后臺的雙重整合：后臺的所有數據存儲在同一套數據庫內，不同人員、不同軟件模塊都共享同一數據，不再需要交換數據或者轉換格式；而前臺的各個應用模塊都基于同一個3D圖形平臺，因此可實現同樣的操作方式和圖形效果，而不需要在不同的圖形平臺之間切換。基于“IF WE羅盤”的客戶端用戶界面見圖3。

2 實現可定制的BIM數據標準

3D體驗平臺提供了強大的BIM數據標準管理功能，支持企業或者行業根據自身需求部署定制的數據標準。在建筑工程的全生命期中，有大量人員要根據各自的需求來輸入、獲取、查詢和管理BIM信息。因此，需要有統一的數據標準，從而保證不同人員以相同的數據語言進行溝通，保障信息交流的一致與可靠。達索系統的3D體驗平臺支持用戶根據企業或行業的需求來自定義數據標準，并在項目生命期中貫徹實施。

系統使用的機制和術語定義見圖4。

（1）標準定制包 （Package）：是由一套對象類型和屬性擴展集組成的數據標準，例如可以把IFC標準封裝成一個標準包。一個BIM項目可以應用一個標準包，也可同時應用多個標準包。

（2）對象類型 （Type）：表示一個具體的產品類別，例如門、窗、柱子等。一個標準包中通常包括多個對象類型。不同的對象類型之間還存在著兩種不同的相互關系。繼承關系：由父類型派生出子類型。例如從“橋”派生出“斜拉橋”和“連續梁橋”。這種關系中，父類型的屬性通常都會被子類型自動繼承；聚合關系：一種類型的對象是由其他類型裝配而成。例如“橋”是由“橋墩”、“橋臺”和“梁”裝配而成。這種關系中，裝配體和零件之間的屬性未必相同。

（3）屬性擴展集 （Extension）：一組相關屬性的集合，可根據應用場景加載到對象類型上。建議把相關屬性封裝成擴展集，以便于管理和應用。例如，可以把設計階段用到的屬性封裝成“設計信息”擴展集，而材料采購階段用到的信息封裝成“采購信息”擴展集，這樣就可以在生命期的不同階段快速在對象類型上加載不同的信息。

（4）屬性（Attribute）：產品的一種特性或參數，例如材質、顏色、生產廠家等?？梢詾槊總€屬性指定它的數據類型，例如長度、面積或者日期類型。

在3D體驗平臺上，不僅可以靈活地定義對象類型和屬性，還可以定制其行為特征。例如：某個對象類型允許加載哪些屬性擴展集；某個擴展集可以加載到哪些對象類型；在創建對象時缺省使用哪個屬性擴展集；創建對象之后可以加載/去除哪些擴展集；根據不同的應用場景自動加載/去除屬性擴展集；根據設計參數和公式自動計算出屬性值（可根據幾何尺寸自動計算體積，根據材料密度自動計算質量等）。

有了這樣的機制，才能保證在建筑工程生命期各階段的信息都能被準確捕捉，并以結構化的方式存儲于BIM系統內部，隨時被查詢、統計和處理，滿足各種專業、各種流程的應用需求。

3 達索系統對IFC標準的支持

達索系統3D體驗平臺不僅提供了對BIM數據標準的支持機制，更進一步，在其土木建筑行業模塊中還預置了基于國際標準IFC編制的AEC數據標準，其中定義了各種BIM對象類型（例如門窗、樓梯、幕墻等）及相關屬性，并提供了IFC數據導入/導出接口。3D體驗平臺內置的數據標準與IFC4兼容，而導入/導入接口遵循IFC 2×3標準（這是考慮到行業內大多數軟件導入導出的都是IFC 2×3標準）。通過IFC標準，既可在3D體驗平臺中創建含有豐富信息的BIM模型，也可把多種業界軟件創建的BIM模型導入到3D體驗平臺進行管理。通過IFC格式將Revit模型導入到達索平臺（見圖5）。

針對民用建筑行業，3D體驗平臺中預置的標準IFC已經能夠基本滿足BIM數據交換的需求。而針對鐵路工程行業，可以在標準IFC的基礎上進行擴展，這方面的工作也正在進行中。在2015年上半年發布的“3D體驗”R2015x版本中，已經針對橋梁領域進行了擴展，該擴展是基于國際IFC Bridge工作組的現有草案開發的。預計于2015年底發布的R2016x版本中，將進一步擴展橋梁和隧道方面的標準，更多的工作還在進行中。

在基礎設施領域的IFC標準開發中，達索系統不僅提供軟件方面的技術支持，同時也積極參與到行業標準編制中。在法國，達索系統加入了由法國環境部支持成立、40多家公司共同參與的MINnD項目（ http://www．minnd．fr/ ），其目標是研究基礎設施領域的BIM數據交換，包括IFC Bridge標準的編制。在中國，達索系統與中國鐵路BIM聯盟在IFC Railway標準方面展開積極合作，希望為中國鐵路行業的BIM技術發展作出貢獻。

4 案例研究

市政工程行業與鐵路行業有類似之處，都涉及大量的線路、隧道、橋梁等工程。在此領域，達索系統與上海市政工程設計研究總院開展緊密的戰略合作。上海市楊高南路地下通道項目（見圖6）是由上海市政工程設計研究總院使用達索3D體驗平臺設計的一個示范項目。楊高南路（世紀大道—浦建路）改建工程的范圍從現在的世紀大道延伸至浦建路跨線橋，全長1．95 km。道路、隧道結構、橋梁（張家浜橋）、雨污水排管、交通標志標線、信號燈、通風、監控系統、供配電、建筑、綠化等相關設施及前期綠化與管線搬遷工作的建安費為14．55億元人民幣，總投資24．7億元人民幣。

該項目全程采用達索公司的3DEXPERIENCE R2015x作為BIM實施平臺，與其他軟件平臺相比，該平臺具有以下幾方面的優勢：

（1）達索平臺采用云平臺和中央服務器的架構模式，以此統一項目的數據庫，為這一企業項目的數據安全提供可靠保護。

（2）支持BIM模型的類型擴展，在楊高南路項目中采用自定義類型統一部署的方法，對隧道結構中的側石、防撞欄、瀝青等不同類型的構件進行了統一部署（見圖7）。對于后期的工程算量及模擬施工仿真提供了很大的便利。

（3）多專業的實時協同BIM平臺，在項目過程中結構、橋梁、管道等不同專業的設計人員可以在同一平臺上進行實時設計任務。這種同步的建模功能可以即時發現設計過程中存在的缺陷，快速檢查模型之間是否存在干涉現象等。

（4）初步形成了達索平臺上的BIM建模流程。當前的軟件格式支持大尺寸的100 kM數據模型，整個BIM范圍涵蓋前期的方案設計，中期的詳細結構設計，后期的施工仿真、項目報告及基于Internet Explorer的在線瀏覽等。

（5）創新的知識模板庫重用功能（見圖8），可通過CATIA提供的模板功能快速實現隧道結構中各種構件的實例化，從而避免重復建模，提升工作效率。

在項目方案論證階段，通過引入BIM技術手段實現該項目設計方案的三維可視化、多方案比選和方案優化，在項目的系列匯報中取得良好效果；在設計階段，采用BIM建模和常規設計并行的方式，檢查設計成果，保障設計出圖質量；在施工招標階段，聯合設計團隊重點突破基于BIM設計模型的工程算量方法，成功實現從BIM信息模型中直接提取該項目主體和圍護結構的混凝土及鋼筋算量，其中65%的算量在與傳統計算結果進行復核后，成為正式施工招標的工程量清單內容（見圖9）。

5 結束語

隨著BIM技術在工程建設行業中的應用日趨廣泛，行業關注的重點已經從建模技術本身擴展到如何對BIM數據進行結構化的管理，使之能夠從設計階段往下游延伸，在施工、運維階段發揮最大化價值。達索系統的3D體驗解決方案以數據管理平臺為核心，搭建集建模、仿真、協同、管理為一體的企業級三維可視化BIM項目管理平臺，并通過靈活的數據管理技術支持行業化、企業化的BIM數據標準，從而為建筑工程行業全生命期的信息管理打下良好基礎。達索系統將攜手中國企業，共同推動建筑生命周期管理的實現，為建筑業帶來變革和創新。

朱小羽：達索析統（上海）信息技術有限公司，建筑行業中國區經理，上海，200120

責任編輯 盧敏

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