GRAPHISOFT BIM協同平臺及鐵路應用探索

■ 曹尚 李昂

GRAPHISOFT BIM協同平臺及鐵路應用探索

■ 曹尚 李昂

隨著建設行業的快速發展，BIM技術的推廣與應用越來越引起建設單位的重視，我國建設行業正逐漸由傳統粗獷型轉向精細化與高端化，同時高效的管理協同工作模式也更加迫切。BIM技術應用中如何選擇一個有效的協同平臺，可以達到精細化設計并真正意義上指導施工，對于企業未來的發展方向至關重要。同時探討GRAPHISOFT系列BIM產品鐵路應用的可拓展性。

ArchiCAD；BIM；GRAPHISOFT；鐵路；IFC；站房

0 引言

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是AEC行業的最新趨勢。隨著BIM新技術的到來，建筑行業的競爭越來越激烈。BIM的主要優勢是創造一個中央虛擬建筑信息模型，用來得到更多信息，并從模型生成相關文檔。GRAPHISOFT的旗艦產品ArchiCAD在1987年以“虛擬建筑”的概念成為第一個建筑信息模型軟件。經過30年的持續開發和不斷優化，GRAPHISOFT形成了一套完整的BIM生態系統（見圖1），該系統由BIM創建工具、BIM數據管理、BIM數據訪問三部分組成。

1 BIM創建工具

BIM創建工具包括ArchiCAD、MEP Modeler、EcoDesinger。

1.1 ArchiCAD

ArchiCAD從第一天起就是由建筑師開發、為建筑師服務的。ArchiCAD使得用戶能夠創造偉大的建筑，并提高生產力。作為全世界最先進的BIM軟件之一，ArchiCAD具有如下優勢。

（1）自由設計。ArchiCAD豐富的造型能力讓設計師可以自由釋放創作性，并將BIM工作流延伸到翻新改造工程項目。ArchiCAD軟件擴展了其BIM工具的設計能力，包括新的殼結構、變形體工具，以此支持古典與現代建筑中更廣泛的建筑外觀與造型。除了建筑造型的自由度以外，在三維空間中進行自由設計一直是建筑師渴望的，三維空間自由造型的增加增添了空間定位的新難度。ArchiCAD推出的3D輔助線和編輯平面革新了3D空間的定義，為建筑設計提供真實的透視圖及3D環境。在3D空間中進行準確、方便、快速的建模，是ArchiCAD的一大優勢。

（2）圖紙文檔。快速準確地生成符合國標的圖紙和文檔是ArchiCAD的又一大優勢。源于20世紀80年代的ArchiCAD，在很多年里，一直是蘋果個人電腦上唯一的一款建筑CAD軟件。因此，ArchiCAD不僅具有自由設計、形體建模方面的強大功能，在繪圖、出圖等二維工具上也有著多年積累的獨特優勢。另外，在ArchiCAD 1．0版問世之初，GRAPHISOFT的理念是為模型、圖紙和工程量出自一個中央數據模型。因此，ArchiCAD可以快捷、方便、準確地得到各種工程量、數量方面的計算。

（3）直觀性。ArchiCAD的一個重要特點是易學易用，符合建筑師的思維方式和操作習慣。普通建筑師只需經過3 d的基礎培訓就可以開始一個實際項目。既節約了時間，也為設計院實施BIM降低了人力成本。

（4）最快的BIM軟件。在BIM軟件性能和速度方面，ArchiCAD擁有無與倫比的優勢。這就決定了用戶使用ArchiCAD不僅可以設計大體量模型，還可以將模型做的非常詳細，真正起到輔助設計、輔助施工的作用。對硬件配置的要求遠遠低于其他BIM軟件，設計院不需花費大量資金進行硬件升級，即可快速開展BIM實施。

（5）一流的BIM工作流。ArchiCAD軟件持續關注全球及區域用戶的主要需求，對產品進行了一系列提升，其更快更優雅的設計和文檔流程使ArchiCAD成為全球建筑師最好的BIM解決方案之一。①自由設計：建模的自由度和豐富細節為建筑師創造偉大的作品提供了便利；②增強的2D繪制：確保了施工圖的生成和繪制工作；③交互式元素清單：可以修改清單設置，定制企業標準清單列表，自動生成工程量統計等；④導入/導出IFC模型：使用不同的IFC轉換器，有針對性的進行模型傳輸，與其他專業進行順暢協作；⑤圖庫部件：獨有的GDL語言，提供最豐富的參數化對象圖庫，最新的在線圖庫部件搜索和共享功能無限擴充了圖庫對象的范圍；⑥實時/異地協同工作：開創了BIM協同的新時代。

1.2 MEP Modeler

MEP Modeler是GRAPHISOFT ArchiCAD的一個擴展功能，可以用來創建、編輯或導入3D MEP管網，并通過ArchiCAD進行碰撞檢測和專業協調。使用這個工具，建筑師和工程師可以在設計和建造過程中得到更多的預知結果，縮短時間，減少浪費，控制成本，更好地協調建筑項目。

1.3 EcoDesigner

能效分析是設計的一個關鍵因素。ArchiCAD使得建筑師可以在設計早期和最方便的階段進行積極的優化設計。80%有關可持續設計的決策發生在早期設計階段。使用GRAPHISOFT EcoDesigner，建筑師就可以在早期設計階段輕松地進行建筑能耗分析，從而給方案優化和比較提供可靠依據。對建筑的能量性能提供有價值的反饋，即意味著建筑師可以做出更好的設計。

2 BIM數據管理

GRAPHISOFT在BIM數據管理方面由GRAPHISOFT BIM服務器技術和BIMcloud平臺實現。

2.1 GRAPHISOFT BIM服務器技術

建筑信息模型給設計團隊帶來一個特別的挑戰：當在一個大型項目運用BIM，在模型訪問和工作流管理方面經常會陷入瓶頸。

ArchiCAD推出的GRAPHISOFT BIM服務器是基于模型的團隊協同解決方案中的先行者（見圖2）。通過行業領先的Delta Server技術，在服務器和客戶端之間傳輸的不再是文件，而是僅修改的元素。通過網絡傳輸的文件量，由100M級字節縮減為100k級字節，瞬間流量降低至最小，確保在辦公室或通過互聯網的協同工作和數據交換的速度及可靠性。通過互聯網的實時異地協同，既提高了工作效率，也打破了地理位置的限制。

2.2 GRAPHISOFT BIMcloud平臺

GRAPHISOFT的BIMcloud是一個針對企業級BIM實施的云解決方案（見圖3），而非云服務。由最初為GRAPHISOFT BIM服務器建立的“Delta-Server”技術發展而來。BIMcloud不僅僅是一個簡單的“云”技術BIM服務器，它能夠充分利用其自身優勢使之前在傳統IT設置中無法做到的資源管理和工作流整合。

BIMcloud是一個功能齊全的軟件解決方案，客戶可以將其運用在現有服務器上，也可以在私有云、公有云基礎設施平臺上以任意組合方式組合。它從概念和技術上將硬件層和管理層分開，在BIM協同和團隊與項目管理上達到一個全新水平。

GRAPHISOFT于2011年起與日本大林組（日本年收入排名第二的設計施工總包商）簽訂了“智能BIM云”戰略合作協議。基于大林組的需求，在GRAPHISOFT BIM Server技術基礎上，研發“智能BIM云”系統（見圖4）。該系統于2014年底面向全球發布，即BIMcloud。

鹿島建設（日本排名第一的設計施工總包商，全球排名第三）在BIMcloud平臺的基礎上，根據自身需求，啟動Global BIM平臺建設，并與GRAPHISOFT合作進行二次開發，開發了BIMcloud Team Client客戶端軟件，并已投入使用。

2.3 開放的設計協同（OPEN BIM）

OPEN BIM是由GRAPHISOFT和BuildingSMART、TEKLA在2009年共同注冊的商標。OPEN BIM（見圖5）是實現設計協同并完成建造的一種獨特方法，參與項目的所有成員無論使用什么軟件，都可以參與到BIM流程中。

ArchiCAD軟件推行其開放的設計協同思路，完善與各學科協同工作流，如通過改善模型修改的監測及對IFC性能的優化。對IFC界面的持續更新可以維護及提升自身在這個領域的領導力，也是ArchiCAD軟件最重要的不同之處。

3 BIM數據訪問與表現

GRAPHISOFT在BIM數據訪問方面，由移動平臺上的GRAPHISOFT BIMx獲得移動端的便捷訪問，通過專業的內置渲染引擎實現快捷方便的可視化表現，通過內置的互聯網搜索輕松獲得全球共享的圖庫資源。

3.1 GRAPHISOFT BIMx

GRAPHISOFT BIMx是為建筑師服務的一個創新的交互式3D表現工具（見圖6），為設計交流和表現設定了新的標準。BIMx不僅可用于瀏覽漫游，還可以在漫游過程中顯示構件屬性、測量的尺寸和距離、各類施工圖紙等，是一個旗艦的BIM交流工具。

同時，B I M x還支持在移動設備上瀏覽，為GRAPHISOFT用戶提供獨有的競爭優勢。新版本的BIMx提供即時交互功能，可以使遠在施工現場的設計師能夠實時反饋變更修改信息，與設計師進行交流，提高工程溝通效率。

最新發布的BIMx Docs和BIMx Pro，引入了超級模型和在線溝通的理念。不僅可以對模型進行瀏覽漫游，更可以隨意查看各個角度、視點對應的圖紙文檔，自由進行剖切；并且可以將移動端的批注、意見等通過網絡發回到ArchiCAD里，真正實現無縫溝通。

3.2 專業級的可視化表現

通過集成MAXON領先的CINEMA 4D渲染引擎CineRender，ArchiCAD18為設計者帶來了高質量、照片級的渲染圖像（見圖7）。

4 ArchiCAD二次開發

ArchiCAD是一個為建筑師和設計師設計的滿足其全部設計和文檔需求的軟件，但還不能完全滿足所有地區和一些企業內部的自有標準，在一些項目或部分專業應用里，通過客戶化工具可以很快、很輕松的設計出一些特殊的構件作為ArchiCAD標準構件庫的補充，也可以創建一些特殊的GDL構件庫或插件來滿足一些特殊的應用，成為ArchiCAD平臺的一個組成部分。

（1）GDL。GRAPHISOFT的GDL（Geometric Description Language）語言已經逐漸成為3D參數化構件模型的通用標準，也是 ArchiCAD的一部分。GDL可以用來創建自己的構件。用戶除了ArchiCAD以外不需要特殊工具來開發 GDL構件，GDL包含在ArchiCAD產品包中。

（2）API。ArchiCAD的很多功能都是通過API（Application Programming Interface）接口實現的，用戶也可以通過操作數據庫加入參數來創建一些元素并保存到ArchiCAD中。利用這種技術可以將一些物理屬性或結構參數加載到元素上。開發環境可以選擇Mac或Windows平臺，開發工具使用C語言。

（3）GRAPHISOFT Developer Center。GRAPHISOFT Developer Center（見圖8）是 ArchiCAD為第三方開發者提供的官方網上平臺，在這里可以找到所有的技術和市場信息，可以免費下載API與GDL開發工具包。

5 鐵路BIM應用拓展探索

目前ArchiCAD中不包含鐵路CRBIM標準中定義的鐵路工程構件及其IFC屬性集，但可以通過ArchiCAD自定義功能實現，以及IFC靜態擴展（見圖9）。

在元素的屬性默認設置對話框中，除了元素本身默認的屬性信息外，在標記和類別一欄可以自定義添加其他IFC相關屬性信息，并可以根據自身需求應用預定義規則（見圖10），實現數據的靈活、多向提取，以及傳輸和讀取工作，滿足各專業協同的基本需求。

GRAPHISOFT在BuildingSmart，是IFC標準制定參與支持者，ArchiCAD產品線原生支持導出、導入，其中ArchiCAD最新版本支持IFC 2x3標準。對于其他BIM軟件廠商，只要是原生支持IFC標準而非部分支持，理論上ArchiCAD就可以100%支持。

ArchiCAD支持多種不同IFC數據類型：帶有多層層級的IFC分配類型（如IFC System）、基本和自定義的工程量、IFC類型產品實體、門窗線和面板屬性、空間包含關系、場地環境要素等。所有IFC數據的管理可以通過一個用戶友好的界面完成（見圖11）。

通過發布程序，包含多項內容的IFC模型可以一鍵導出到不同專業人員手中（如承重結構導出給結構工程師、整體模型導出給MEP工程師等）。

綜上所述，ArchiCAD產品對IFC實現了原生支持，基于標準IFC的幾何與語義信息（非幾何信息）無錯導出，再基于擴展性信息或ArchiCAD自定義圖庫可實現基于擴展插件方式無錯導出。

目前僅支持鐵路工程中土建項目的專業設計、工程量統計及IFC數據標準。根據鐵路工程設計需求（如中心線、軌道、橋涵、隧道、線路等項目類型），GRAPHISOFT希望積極配合中國鐵路BIM聯盟相關單位的應用需求，進行對ArchiCAD內核、API、GDL等功能性二次開發，并配合CRBIM嵌入可識別的鐵路BIM數據存儲標準。

6 結束語

基于ArchiCAD BIM協同平臺的應用，支持不同建設領域的需求。通過高效的BIM協同解決方案進行精細化設計，在移動終端設備上安裝BIMx程序，可以非常直觀、實時地獲得最新設計方案和節點信息，并減少施工現場返工，同時在成本預控中提供準確的清單列表，針對設計變更中的工程量變化，判斷對成本的影響。此外，基于BIMcloud和BIM Sever的異地協同平臺可實現設計、施工、業主、廠商、咨詢顧問等各方同時在一個平臺上異地或異國協同工作，并實時進行有效溝通和交流，從而提升建設企業的核心競爭力，也以此來推動建設行業精細化和大數據協同平臺的發展。同時，探討GRAPHISOFT系列BIM產品鐵路應用的可拓展性，依托目前具有的鐵路應用功能，根據應用單位的具體需求，加大二次開發力度，拓寬產品在鐵路方面的可用性和通用性。

曹尚：圖軟香港有限公司北京代表處，BIM實施主管及業務拓展，北京，100052

李昂：圖軟香港有限公司北京代表處，BIM實施經理及業務拓展，北京，100052

責任編輯 高紅義

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