基于IDM的建筑智能化設計流程研究

成榮榮　馬小軍　楊克香

(1.昆山登云科技職業學院,昆山　215300; 2.南京工業大學,南京　211816)

基于IDM的建筑智能化設計流程研究

成榮榮1馬小軍2楊克香1

(1.昆山登云科技職業學院,昆山215300; 2.南京工業大學,南京211816)

【摘要】雖然BIM技術在國內已經得到廣泛的應用，但由于沒有統一的行業標準，BIM技術產生的價值沒有充分體現。本文主要針對BIM的流程標準，用IDM方法從軟件解決方案的角度分析建筑智能化設計流程。繪制了基于BIM的協同設計流程圖，用相應的表格列出流程圖中的活動內容和部分交換需求，并對MVD中的部分內容進行基于IFC的數據描述。在幫助設計人員明確本專業設計任務，提高設計效率的同時，為行業BIM標準的編制提供一定的參考。

【關鍵詞】BIM；IDM；智能化設計；MVD

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.03.15

1引言

BIM技術使得建筑項目的信息能夠在全生命各階段進行有效準確的交換，大大提高信息的傳遞效率，進而實現各工種、各參與方的協同作業[1]。BIM雖然具有許多優勢，但是目前國內外對BIM的認識千差萬別，缺乏統一的標準，在很大程度上制約了BIM的推廣，因此必須建立統一的標準體系，充分發揮BIM的優勢[2]。儲存標準IFC(Industry Foundation Classes，工業基礎類)、流程標準IDM(Information Delivery Manual，信息交換手冊)、分類標準IFD(International Framework for Dictionaries，國際字典框架)是實現BIM技術價值的三大支撐技術。

建筑工程設計是建筑、結構、電氣等多專業的協同工作過程，在設計過程中，各個專業會與其它專業進行交流，為了幫助設計人員明確本專業任務，方便與其他專業進行交互，提高設計效率，促進在BIM設計模式下各專業之間的協同工作[3]。本文主要針對BIM流程標準，從軟件解決方案的角度出發，用IDM方法分析電氣專業的建筑智能化設計流程。

2IDM方法

IDM的開發分為流程定義和軟件解決方案兩個方面，具體步驟如圖1所示[4]：

圖1　IDM的開發步驟

第一步：繪制流程圖，使用BPMN定義開發對象，給出并判斷項目過程中各階段，各領域需要交換的信息。

第二步：說明活動內容，用標準的表格詳細描述流程圖中的各個活動內容。

第三步：描述交換需求，基于流程圖中的設計流程，用標準的表格列出交換需求的具體內容。

第四步：開發MVD，定義基于IFC的軟件需求。

第五步：開發軟件，是軟件人員利用上階段的MVD開發實際軟件的階段[5]。

本文將從軟件解決方案的角度出發分析建筑智能化的設計流程，這里的軟件解決方案，主要針對IDM方法中的繪制流程圖、說明活動內容、描述交換需求和開發MVD，并不涉及軟件開發。

3建筑智能化設計流程

3.1建筑智能化設計BPMN流程圖及說明

電氣設計分為強電設計和智能化(弱電)設計，建筑智能化設計屬于電氣專業的一部分。建筑智能化系統主要包括架構規劃和集成系統，信息設施系統、信息化應用系統、建筑設備管理系統、公共安全系統和機房工程[6]。

基于BIM的建筑智能化設計流程分為建筑智能化系統方案確定、方案階段審核、建筑智能化系統初步設計、初步設計階段審核、建筑智能化系統詳細設計、最后審核，整個建筑智能化BIM模型創建完成后，需要進行管道綜合，也就是要對模型進行碰撞檢查，檢查不同構件之間是否發生沖突。其流程圖如圖2所示，流程圖中“信息模型”一欄每個有陰影的部分都是一個交換需求，初步設計階段的交換需求表示為“E_ER.1”，詳細設計階段的交換需求表示為“E_ER.2”，在進行建筑智能化初步設計之前要接收建筑專業的初步設計模型，此時交換需求表示為“A_ER.1-E_ER.1”，在進行建筑智能化詳細設計之前要接收建筑專業的詳細設計模型，此時交換需求表示為“A_ER.2-E_ER.2”，建筑智能化BIM模型協調直接表示為“E-BIM_Co”，Co為Coordinate(協調)。表1是對流程圖中每個設計階段對應的說明。

圖2　建筑智能化設計BPMN流程圖

表1　建筑智能化設計流程圖描述表格

3.2部分交換需求內容

在基于BIM的設計模式下，共享的參數化模型是信息的集合，模型表達的內容是復雜的，因此需要明確交換需求中的內容，以更好地做到信息交換。由于篇幅限制，以智能化設計公共安全系統中的視頻監控為例，給出交換需求中的部分內容，視頻監控包括前端設備、存儲部分、顯示部分、前端供電和傳輸部分，以前端設備為例，其中前端設備主要指的是攝像機，交換需求E_ER.1和E_ER.2中視頻監控的內容如表2所示。

3.3基于IFC的前端設備數據描述

定義交換需求后，接下來定義基于IFC標準的軟件需求，這個過程也就是開發MVD，以提供給不同的軟件商進行軟件的開發，下面以視頻監控系統中的前端設備為例，進行基于IFC的數據描述。

建筑智能化屬于電氣領域，處于IFC標準中的專業領域層。在IFC4標準中定義為IfcElectricalDomain。IfcElectricalDomain支持的類型主要有IfcFlowTerminalType(終端設備類型)、IfcFlow SegmentType(終端分段類型)、IfcFlowFittingType(終端燈具類型)、IfcFlowStorageDeviceType(終端存儲設備類型)、IfcFlowControllerType(終端開關類型)、IfcDistributionControlElementType(配電控制類型)和IfcEnergyConversionDeviceType(能量轉換設備類型)。

其中IfcFlowTerminalType定義的實體有Outlet(插座)、LightFixture(燈具)、Lamp(光源)、ElectricAppliance(電器設備)、AudioVisualApplication(音視頻設備)、CommunicationsAppliance(通訊設備)。視頻監控系統中的前端設備主要有攝像機，屬于音視頻設備，因此可以用AudioVisualApplication來表示，下面對視頻監控系統中的前端設備進行基于IFC標準的數據描述。

AudioVisualApplication的Express-G圖表示如圖3。

表2　視頻監控的內容

圖3　AudioVisualApplication的Express-G圖

AudioVisualApplication的Express描述如下：

ENTITY IfcAudioVisualApplianceType

SUBTYPE OF IfcFlowTerminalType;//IfcAudioVisualApplianceType是IfcFlowTerminalType的子類型

PredefinedType: IfcAudioVisualApplianceTypeEnum;

WHERE//形式限制

CorrectPredefinedType: (PredefinedType <>

IfcAudioVisualApplianceTypeEnum.USERDEFINED) OR((PredefinedType=

IfcAudioVisualApplianceTypeEnum.USERDEFINED) AND EXISTS

(SELFIfcElementType.ElementType));

END_ENTITY;

AudioVisualApplication屬性間的繼承關系如下：

ENTITY IfcAudioVisualApplianceType

ENTITY IfcRoot

GlobalId:IfcGloballyUniqueId;

OwnerHistory:OPTIONAL IfcOwnerHistory;

Name:OPTIONAL IfcLabel;

Description: OPTIONAL IfcText;//定義

IfcRoot的四個屬性

ENTITY IfcObjectDefinition

INVERSE //反轉屬性，明確定義實體之間“雙向”的一對多或多對多關系

HasAssignments: SET OF IfcRelAssigns FOR RelatedObjects;

Nests:SET [0:1] OF IfcRelNests FOR RelatedObjects;

IsNestedBy: SET OF IfcRelNests FOR RelatingObject;

HasContext: SET [0:1] OF IfcRelDeclares FOR RelatedDefinitions;

IsDecomposedBy: SET OF IfcRelAggregates

FOR RelatingObject;

Decomposes: SET [0:1] OF IfcRelAggregates FOR RelatedObjects;

HasAssociations:SET OF IfcRelAssociates FOR RelatedObjects;

ENTITY IfcTypeObject

ApplicableOccurrence: OPTIONAL IfcIdentifier;

HasPropertySets:OPTIONAL SET [1:?]

OF IfcPropertySetDefinition;

INVERSE

Types:SET [0:1] OF IfcRelDefinesByType FOR RelatingType;

ENTITY IfcTypeProduct

RepresentationMaps: OPTIONAL LIST [1:?]

OF

UNIQUE IfcRepresentationMap;

Tag:OPTIONAL IfcLabel;

INVERSE

ReferencedBy: SET OF IfcRelAssignsTo Product FOR RelatingProduct;

ENTITY IfcElementType

ElementType:OPTIONAL IfcLabel;

ENTITY IfcDistributionElementType

ENTITY IfcDistributionFlowElementType

ENTITY IfcFlowTerminalType

ENTITY IfcAudioVisualApplianceType

PredefinedType: IfcAudioVisualAppliance TypeEnum;

END_ENTITY;

4結語

本文主要針對BIM流程標準，用IDM方法從軟件解決方案的角度分析建筑智能化設計流程，先用BPMN方法繪制了基于BIM的建筑智能化設計流程圖，并說明了流程圖中每個設計階段的內容，以視頻監控系統中的前端設備為例，用表格的形式列出了信息模型E_ER.1和E_ER.2中視頻監控的部分對象和屬性內容，再進行基于IFC標準的數據描述，給出MVD中的部分內容，提供給軟件商進行相應的軟件開發。在幫助設計人員明確本專業任務，方便與其他專業進行交互，提高設計效率的同時，也為行業BIM標準的編制提供了一定的參考。

參考文獻

[1]王婷,肖莉萍.國內外BIM標準綜述與探討[J].建筑經濟,2014,379(5):108-111.

[2]M Venugopa,C.M.Eastman,R Sacks.Semantics of model views for information exchanges using the industry foundation class schema[J].Advanced Engineering Informatics,2012(26): 411-428.

[3]周成.基于IDM的建筑工程數據交付標準研究[D].上海:上海交通大學,2013.

[4]R.Barak,Y.Jeong,R.Sacks,C.Eastman.Unique requirements of building information modeling for cast-in-place reinforced concrete[J].Journal of Computing in Civil Engineering,2009(23):64-74.

[5]buildingSMART International User Group,Overview of Information DeliveryManuals[EB/OL].http://iug.buildingsmart.org/idms/overview.2015.

[6]GB/T50314-2012.智能建筑設計標準[S].北京:中國計劃工業出版社,2012.

Research on Design Process of Intelligent Building based on IDM

Cheng Rongrong1，Ma Xiaojun2，Yang Kexiang1

(1.KunshanDengyunCollegeofScienceandTechnology,Kunshan215300,China; 2.CollegeofAutomation&ElectricalEngineering,NanjingUniversityofTechnology,Nanjing211816,China)

Abstract:Although the BIM technology has been used in China widely,the value that BIM technology produces is not fully reflected,because there is no uniform industry standard.This article mainly discusses BIM process standard from the perspective of software solutions,and uses IDM method to analyze the design process.The paper draws the process map of BIM-based collaborative design,uses the corresponding form to list the contents of activities and partial exchange requirements in the process map,and makes some IFC-based data description of partial contents of MVD.It cannot only help the designers to clarify the professional task and improve design efficiency,but also provide a reference for the development of the industrial BIM standard.

Key Words：BIM; IDM; Intelligent Design; MVD

【作者簡介】成榮榮(1989-)，女，碩士。主要研究方向：建筑電氣與智能化、BIM相關技術及標準研究。

【中圖分類號】TU17

【文獻標識碼】A

【文章編號】1674-7461(2016)03-0078-06