基于BIM技術的家裝設計系統設計與實施教學研究

孫真珍

（山東協和學院，山東濟南 250109）

房產行業的快速發展，使得家裝行業也步入了空前發展的盛狀。現今，人們基于家裝的需求不再僅限于家居環境的改變，而是更加的追求個性的體現，顯然，傳統的家裝模式已難以適應這種變化。“互聯網+”時代下，家裝模式與其未來的發展息息相關，應能要求其作出相對應的改變，以求順應市場發展需求，做到一體化、系統化、規模化、信息化[1]。基于此，文章依托于BIM 技術，綜合當下家裝設計行業的發展實況，構建了一套家裝設計軟件，通過運用建筑信息模型的功能及優勢，創新設計模式，以求為客戶帶來更好的設計體驗，進而推動家裝行業的快速發展。

1 系統設計及主要功能設計

該文以BIM 技術作為硬件支持，將其融入到家裝設計的總體服務之中，以其作為數據載體，以構建起以BIM 技術為中心的三維裝飾設計軟件系統。在該次設計之中，分別由兩個層次展開：（1）軟裝設計。（2）硬裝設計。后者需要實現的功能需求包括有：墻體及房間戶型繪制、水電設計等；前者則主要指的是一系列產品的安置規劃，如沙發、窗簾等。

在明確主要功能需求的基礎上，軟件工具可完成建模畫圖、產品組合、二—三維視圖切換等幾項功能，之中，建模畫圖是以可視化作為主要手段以達到就各個圖形圖案進行拼接裁剪的目的，包括戶型、水電、踢腳線等內容的設計；產品組合指的是把儲存于產品庫的模型歸納法到設計平臺，并借助坐標系統實現基于的模型的拖、放等過程，完成相對應的組合[2]。除此之外，該系統也需要具備設計方案的精準測量功能，而這一功能的實現，需要以兩點架構作為支持：其一，構建完善的企業清單定額、材料庫等各類數據庫，將其中的信息數據和設計軟件完成有關集成，以便于使產品基礎量信息、 基礎庫二者構建有效的關聯；其二，針對設計方案中所涉及的一系列產品清單，包括相對應的定制用量均加以準確的歸納整合[3]。

2 系統算法設計

上文中提及了該系統所涉及的三大功能需求，即建模畫圖、產品組合、二維—三維視圖切換，如下我們便分別進行論述，就其中的算法設計進行分析。

2.1 建模畫圖

建模畫圖是以可視化作為主要手段以達到就各個圖形圖案進行拼接裁剪的目的，包括戶型、水電、踢腳線等內容。在此基礎上，可完成剖切，進而為接下來的施工圖及樣圖提供可靠的信息支持。建模畫圖為該系統的重要組分，其所應用到的算法較多，下面，進行論述。

2.1.1 墻體繪制組合

由本質上來看，基于墻體所進行的一系列編程操作，如創建、繪制等均為一種Plan Controller (面板邏輯控制)。而要想實現這一系列操作，需要依托于Wall.java 中的get Points，借助get Shape Points 方法通過計算分析以得到4 個頂點所對應的坐標； 在得到4 個矩形坐標的基礎上，進其的具體厚度進行計算。

我們設定墻體間存在相交情況，那么便需要計算其他墻相對應的方形頂點，不同的是，其實我們需要借助于compute Intersection 算法, 來就當前墻體的頂點目標進行調整。在出現points Cache 時，倘若計算出的某點、 相交墻體points Cache 某點二者的差值并不大的話，那它們便可共用該點以防止出現計算失誤的情況。在完成上述操作的基礎上，利用Plan Controller 方法勾勒出墻輪廓, 便能夠得到斜面[4]。

2.1.2 自動管道編排

由設計可行性的角度分析，自動管道編排設計需要由兩大點入手：（1）依托于參數化建模的管道自動生成；（2）利用路由規則而實現的路由尋徑。其中，前者指代的是給定管道的起點及終點，將所對應的兩點畫在二維平面圖之中，把起、終點用線段進行連接用來代表管道路徑，并以圓柱的形狀體現在三維空間中。此過程中，我們可采用Polyline 畫出二維線段，然后再基于Polyline 便可以完成折線、弧線的勾畫過程相對應的三維圓柱形則需要依托于Polyline3D.java 來實現，通過代碼來更改圓柱方位，vector 用以指代圓柱起點，vector2 便是其的具體方向；后者的實現同樣需要依賴于兩個算法，即主路由生成、自動生成指定點相對應的地面自動布線。由設計算法進行分析，主路由生成算法可劃分為幾大步序，分別為：（1）確定主路由與房間邊緣二者的交點位置，并確定電位到主路由的所有路徑，計算得出最短的，然后生成內部輪廓線；（2）找到最后的一個點位，并將其刪除，在此基礎上增添一點，對于增添點的位置需要以這一點由主路由的方向進行確定；（3）分析輪廓線的涉及面，是否存在超出房間的情況，倘若沒有，則記錄下來。反復該步序，直至最后一至；（4）確定全部的輪廓線，并計算它們的長度，找到最小值作為路徑。

2.1.3 踢腳線生成

該步序的設計步序為：在確定房間的基礎上，以截面頂點坐標作為基準，然后沿房間邊緣生成，需要繞過門的位置。

倘若房間無門，那么可選擇房間的任意頂點作為起點，以邊緣頂點角度作為依據，針對踢腳線的點進行旋轉，并使之連接到交點的角度，然后進行移動，直到相鄰房間頂點即可。反復這一步序，待每一個頂點都完成了該過程。然后將這些點進行連接，所構成的回路便是踢腳線的相應形狀，將其寫入三維面板即可；反正，倘若房間有門，便應當以前一個門和房間的后交點作為起點，然后形成相對應的非閉合回路，其他步序類似便不再贅述[5]。

2.2 產品組合

產品組合，指的是把各個基礎模型導入到系統之中，該過程的算法易于實現。完成模型的導入之后，便需要考慮怎樣以清單計價的方式實現產品的算量統計，針對該行業的特點，我們可知主要的產品分類包括：門、窗、各種家具。以房間為單位做好產品的統計，然后再整合列出各類產品的數量及總價。

在系統設計之中，我們可以發現如下問題：家具產品僅會與之所在房間出現交集，而門、窗戶則有可能會與兩個房間產生交集，那么，我們在實際的統計過程中，將門進入的房間作為其的所屬房間，其他交集房間就不再進行考慮，由此，可以得到相應的門—房間列表。在該列表的基礎上，第一步原有的外部的門寫進Product Home List，并將其所對應的房間刪除，然后通過遍歷算法確定外部的門寫進Product Home List，重復該程序，在當表格中的各個門各自對應一個房間時，該循環完成[6]。

2.3 二維-三維視圖切換

這一切換指的是采取所見即所得的形式, 就二維、三維兩種視窗進行有效、實時的切換以及互動。站在算法設計的角度來看，可參考下述思路。

通過Homg Component3D.java 中的create Home Tree 針對樓層(level) 、墻(wall) 、家具(furniture) 、房間(room)等因素進行依次添加，倘若二維平面之中的相關元素出現改變時，在監聽的作用下3D 之中的相應因素也會發生改變[7-8]。

3 實踐效果分析

基于上述的算法設計，我們構建了以BIM 技術為核心的家裝設計系統，實踐證實：該系統的基礎功能完備，如下，就其的功能效果進行分析。

該系統能夠以二維、 三維的視角顯示房屋內部結構。首先，可以看到平面圖展示界面，可參照圖1，基于該界面我們可選擇就平面圖進行查看、 繪制操作。單擊“三維界面”，可轉化成3D 模型的形式，可參照圖2，在當前界面下，系統提供了多種模式供我們查看，如“鳥瞰”“漫游”等，由多元化的視角就三維模型進行了完善。

圖1 平面圖展示界面

圖2 三維展示界面

圖3 顯示的是繪制墻體，在當前操作界面下，單擊“繪制戶型”，然后選擇“墻體”，便可進行基于墻體的繪制，整個繪制過程可通過調整鍵盤的“上下左右”，抑或是移動鼠標來實現。

圖3 墻體界面圖

如圖4 所示，我們選擇“顯示”“隱藏”時，便可針對各個開關面板進行是否顯示操作。在明確特定點位的基礎上，選擇“初始化”按鈕，便可通過界面的3D 視圖觀察到所對應的初始線路。值得一提的是，這一過程中所涉及的各個線路都滿足由地面通過的需求；依據具體的標準規范，可考慮到把線路設定成走房屋頂部，這時，我們僅需要確定好某個節點，然后選擇頂部便可完成改設。

圖4 水電設計點位界面

接下來，需要進行家具的添加操作，當完成了這一程序之后，選擇“裝修清單”，即可得到相對應的裝修清單，可參照圖5。然后選擇“提交”，系統便可自動的保存，并將相關數據傳輸到后臺服務器之中。

圖5 裝修清單

4 結語

綜上所述，房產行業的快速發展下，人們基于家裝的需求不再僅限于家居環境的改變，而是更加的追求個性的體現，顯然，傳統的家裝模式已難以適應這種變化。“互聯網+”時代下，家裝模式與其未來的發展息息相關，應能要求其作出相對應的改變，以求順應市場發展需求，做到一體化、系統化、規模化、信息化。文章論述了基于BIM 技術的家裝設計系統，在分析其功能實現及算法設計的基礎上，介紹了主要的功能效果。

現階段，該系統已被應用到實際的家裝工程之中，由設計可行性、作用效果等方面進行分析，該系統的應用，是順應信息時代的體現，是一條依托于BIM 技術的家裝設計信息化新道路。不僅開拓了設計師的設計模式，也為客戶提供了更好的體驗，為企業效益的提高帶來了積極影響，具有一定的應用意義。