BIM協同設計與傳統設計在實際工程應用中的對比分析

呂布 李文盛 肖桃李

摘要：為了探究如何將BIM技術協同設計應用于實際工程項目設計中，明確協同設計和傳統設計的差異，以一實際工程為例，通過構建合適的BIM協同設計模式對項目進行設計，同時采用傳統協同設計方式設計。將兩種方式在設計過程中遇到的問題進行對比分析，找出協同設計運用優缺點，并給出了適合項目協同設計解決問題的建議，為其他工程項目構建協同設計提供一些參考借鑒。

Abstract： In order to explore how to apply BIM technology collaborative design to practical project design， taking a practical project as an example， the project is designed by constructing a suitable BIM collaborative design pattern， and the traditional collaborative design method is designed. This paper compares and analyses the problems encountered in the two ways in the process of design， finds out the advantages and disadvantages of the cooperative design， and gives some suggestions to solve the problems in the collaborative design of the project， and provides some reference for the construction of the collaborative design for other projects.

關鍵詞：BIM技術;協同設計;工程項目

Key words： BIM technology;collaborative design;engineering project

中圖分類號：TU201.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）10-0181-04

0 ?引言

傳統的設計方式面臨著多部門難協調、信息傳遞丟失嚴重等情況，這就導致工作效率低、設計難度增大，設計結果難以滿足工程項目對設計的要求?；贐IM技術的協同設計具有集成性、共享性、可視化等特點，這就恰好解決了當前面臨的問題。當前國內對于BIM技術應用有著大量的研究報告，如周永民[1]、吳永偉[2]、蔣鳳昌[3]等對BIM技術在實際中的應用做出了較為全面的應用研究報告;寶琦[4]、馮濤[5]等闡述了協同設計方式和流程;張燕[6]對BIM協同設計的在實際工程設計中應用與傳統設計方式進行了對比分析，明確的指出了協同設計的優缺點。而將BIM協同設計與傳統設計同時應用于工程實例中進行具體的對比分析研究報告較少。基于當前研究存在的一些不足，選擇“22號學生公寓”項目采用傳統設計方式進行設計，同時采用構建適合該項目的BIM協同設計模式進行項目設計，將兩種設計方法進行了對比分析，發現協同設計在實際應用過程中存在的具體問題并給出了解決問題的方式。為其他工程項目在協同設計應用探究方面提供一些參考和借鑒，豐富協同設計內容。

1 ?項目介紹

1.1 工程概況

項目總建筑面積約2.35萬平方米，主體為框架結構，由五個部分組成，呈“H”字型如圖1，中部連接體部分地上五層地下蓄水池一層，其它地下架空、地上六層。

1.2 設計方式

本項目按照傳統方式設計的同時依托新成立的BIM中心對該項目進行基于BIM技術的協同設計，將兩種不同的設計方式在設計過程中遇到的問題進行對比分析，找出問題所在，解決關鍵性問題。

2 ?傳統工作模式在實際應用中的不足

CAD具有對電腦要求較低、各專業間文件轉化簡單、人員操作熟練等優點。但傳統建筑工程設計一直是在二維上對三維進行設計表達，設計人員需要花大量時間進行繪圖、修圖工作。在工程設計的過程中經常會因為甲方的需求變更、尺寸的變化等都會使設計方案的發生變化[4]。在專業內修改平、立、剖三者之一則需要“牽一發而動全身”，是一件分繁瑣的工作。同時設計單位存在一種較為常見的情況：各專業、各部門在處理各自問題時已經非常熟練，配合也比較默契[7]，但由于各專業之間的設計數據不能夠及時傳遞共享，在各專業之間交叉工作的時候卻出現工作效率低、反復更改，最終施工時還是會有許多的偏差錯誤，這樣不僅降低了工作效率而且造成資源浪費。本項目在采用傳統設計的過程中出現了多處專業之間不協調的問題。特別是消防水池與坡屋面設計部分，由于建筑結構復雜，出現結構與建筑相沖突、結構與管線相沖突等問題，若不是在反復審核校對的情況下是很難發現問題的存在。同時各專業之間溝通不及時、溝通問題遺漏、某專業出問題則其他專業也需要進行相應更改等狀況。如圖2所示，建筑預留孔洞與結構暗梁彼此沖突。

3 ?基于BIM技術的協同設計工作模式

3.1 基于BIM技術的協同設計工作模式介紹

協同設計是BIM技術的核心功能之一，具有可視化、協調性、可出圖性等特征。以Revit軟件的協同工作模式為例，其協同設計主要包含了兩種模式：①工作集：工作集是通過網絡共享的形式實現各專業設計實時更新、互動設計，管理人員可根據需求、人事變動等情況實時更改設計人員權限;②鏈接：鏈接類似于CAD襯圖，是最容易實現的數據級協同方式，其主要是通過模型文件鏈接到Revit工作界面[5]，具有對計算機性能要求低、簡潔、易上手等特點。目前大多數設計單位根據配置能力及工程大小通常以兩種方式混合的方式進行。

3.2 協同設計工作模式的構建與應用

根據項目特點，采用工作集和鏈接兩種方式混合使用的工作模式。將項目拆分成五個區分別設計，再通過鏈接的方式對項目的五個部分進行組合，如圖3所示。單個區域內采用鏈接與工作集的混合工作模式，具體分配方式及工作模式見協作示意如圖4所示。

3.3 基于BIM技術的協同設計工作模式優劣

本項目在采用BIM協同的方式進行設計的過程中發現，協同設計能夠良好的改善了工作協同環境，并且通過工作集，項目負責人能對及時的對項目設計進行人員調配權限管理。設計專業之間能夠通過局域網進行信息共享和協同設計，極大地提高了溝通效率，減少了專業間、專業內潛在的沖突，使整個項目在設計階段能夠一致的進行[8]。通過三維可視化為甲方、設計參與人員提供直觀、清晰、同步溝通協作的信息共享平臺[9]，解決了大量傳統二維設計無法準確預判斷的問題，及時發現設計問題并對設計進行修正，如圖5所示，在傳統設計中出現建筑預留孔洞與結構暗梁彼此沖突的問題能夠簡單快速的發現，在不影響結構安全的情況下對剪力墻中的暗梁高度局部減小300mm，從而保證預留孔洞不被暗梁阻擋。借助碰撞檢測能夠迅速便捷的發現設計中存在的缺陷，如圖6所示使用Navisworks軟件碰撞檢測到墻與排水溝的沖突，后期通過調整排水溝的位置解決了該問題。但是在本項目設計期間發現，工作前期投入大，需要設計人員制定相應的族文件。隨著工作深度的加大，中心文件也逐漸變大，經常出現卡頓、死機情況;同時也出現了設計人員未能及時同步中心文件導致一部分工作需要重做，專業內部設計人員保存文件格式不兼容，軟件間數據轉換丟失等情況。

4 ?兩種設計方式對比分析與問題解決方式

4.1 兩種設計方式的對比分析

通過對同一項目采用兩種設計方式進行設計，比較其各自在設計過程中產生的問題，協同設計的優點就尤為突出，協同設計能夠較好的解決設計過程中專業內以及各專業間協同問題，及時的發現、解決問題，極大地提高了協同設計效率。但在設計熟練度方面協同設計人員對軟件使用熟練度沒有傳統設計人員高，同時BIM設計人員在實際工程設計方面沒有傳統設計人員的經驗充足;在管理方面，傳統模式管理十分成熟而對協同設計工作模式管理缺乏相應的管理制度;在硬件設施方面，傳統設計對電腦要求較低，協同設計模式下隨著項目協同設計的加深電腦配置較低不適用，配套軟件不能夠完好的相互兼容;在軟件間文件相互轉換方面，目前BIM相關軟件都能夠將自己的模型文件數據轉換成國際IFC數據標準，但是各種軟件的數據導出水平參差不齊，軟件間的IFC數據識別水平也有非常大的差別，這就導致在信息信息傳遞的時候會造成一部分信息流失[10]，而傳統設計使用文件格式單一多為dwg格式，文件轉換只需進行版本高低轉換，操作快速便捷。同時，傳統設計手段在審圖階段很難發現設計存在的各種問題，而基于BIM的協同設計得到的模型文件可以快速地進行模型碰撞檢測及時發現問題。

4.2 協同設計問題解決方式

BIM在我國雖已發展近十五年了，但是任何技術從理念發展完善到實際運用往往需要經歷一個較為漫長的過程。并且根據當前BIM發展出現的多種狀況表明該過程在我國可能要更長一些[11]。通過對實際操作中所遇到的問題分析，要想解決協同設計在實際工程應用中出現的問題可以從以下幾個方面著手：①加強對BIM人才的培養與經驗累積;②制定適合自己設計單位的BIM協同設計流程及規則;③更新企業的硬件設施;④根據單位實際情況選擇適合的套協同設計軟件，有能力的可以自編一些數據轉換插件填補BIM軟件數據轉換缺陷。

5 ?結論

借助協同設計的可視性、參數化、集成性、設計數據實時交換等特點使很不易察覺、潛在的設計問題能夠前置到設計階段，減少因前期設計問題而引起項目施工階段對設計變更的次數，從而保證持續有效的建造工程項目[12]。通過對當前傳統設計模式與BIM協同設計模式的對比分析，找出了協同設計在實際工程應用中存在的問題，并給出了合適的解決建議。

參考文獻：

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[3]蔣鳳昌，周桂香，李永奎，等.上海市胸科醫院科教綜合樓設計階段的BIM應用[J].工業建筑，2018（2）.

[4]寶琦.基于BIM的工業建筑協同設計[J].工業建筑，2010（s1）：84-86.

[6]張艷，陸葉.BIM協同設計與傳統建筑設計的對比分析[J].工程經濟，2018（1）.

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