基于BIM技術的建筑工程構件管理標準研發

王露倩，劉秋媛，金曉友，陳亮

（中天建設集團有限公司）

1 引言

在建模軟件Revit中，族的建立和應用體現了使用者的參數化思路。族是模型的基礎構件，富含豐富的圖元信息，是后續表單要素提取的重要對象。標準化構件的統一制作、集成調用是提高模型效率與質量的常規手段，如場地布置CIS構件、預制混凝土構件等方面的應用，都很好的詮釋了這一途徑的優勢。建立企業級BIM構件庫是對企業基層基礎數據的收集、歸整及共享，對企業推進BIM技術應用有著重要的意義。建立構件的管理標準以及開發維護等專業人員保障措施是驅使這項工作可持續發展的必要條件。

2 研究現狀

自2011年起，建筑信息模型(BIM)的作用大面積宣傳被行業內熟知，眾多建筑企業開始在項目試行，同年5月，住建部發布了《2011-2015年建筑業信息化發展綱要》（建質函[2011]67號）。這是BIM第一次出現在我國行業技術政策中，是國內BIM起步的政策，文中9次提到BIM技術，把BIM作為“支撐行業產業升級的核心技術”重點發展。

隨后在2012年，住建部啟動“勘察設計和施工BIM發展對策研究”課題研究，參考發達國家的成熟應用經驗并結合我們本土的國情制定了在建筑設計施工領域的技術政策發展方向、技術路線以及近些年的主要工作任務等。這為后期《關于推進BIM技術在建筑領域內應用的指導意見》（建質函[2015]159號）和《2016-2020建筑業信息化發展綱要》（建質函[2016]183號）的推出打下了基礎[1]。

隨著政府和各軟件商日漸完善的政策及軟件，我司于2013年成立建筑信息化部門，開始學習、研究、應用BIM以逐步完成供給側改革，將先進高效的生產方式與傳統的工作方法相適應和結合，以完成業務轉型、服務升級。在企業推行BIM技術的歷程中也存在著諸多問題：

①項目上BIM人員存在流動性大、基礎薄弱等問題，模型在現場生產管理應用中難以推行；

②集團推廣標準化做法，但模型和構件標準化各區域各項目參差不齊，需要集成共享；

③場布CIS構件、預制構件等復用率高，集團缺乏有效的管理手段將此類族收集、整理、共享成為BIM數字資源；

④工程項目的日益增多以及高周轉的工期要求，在時間、成本、精力的壓迫下，大部分項目知難而退。

如何幫助基層項目快速掌握應用BIM助力建筑現代化建設，提升建筑質量，建立構件管理平臺是企業BIM技術發展的必經之路。在項目模型中對族質量的把關直接影響模型質量及后續現場應用。近些年BIM技術快速發展，國內外眾多軟件公司紛紛研發族庫平臺，搶占客戶信息，競爭激烈各有優劣（見表1）。在方便用戶下載使用族的同時也存在采用公共的云族數據庫，族文件的參數、屬性不統一，數據格式不規范，無法支持建筑全生命期的數據創建、存儲需求的問題。建立企業BIM構件庫是BIM模型在實際項目中能夠落地應用的基本保障。

表1 國內各軟件廠商的族庫產品比較

3 建筑工程構件庫

3.1 構件庫需求

BIM構件庫是族資源的集成整合，具有信息化、參數化、集成化的技術特點，易創建相對應的管理制度。構件庫通過項目應用逐步積累數據成為BIM應用企業的信息資產，在設計、施工、運維建筑全生命周期應用中實現最優共享與復用，確保為以后的性能分析、數據計算、運行維護等擴展應用以及其他數據管理系統提供準確有效的數據源。因此，BIM模型資源庫、BIM項目類型資源庫、BIM企業資源庫的創建與管理是集團項目管理標準化工作的夯基環節。

目前，在我們企業各區域公司根據自身的業務特點出發，編制了適合本單位的BIM標準，如區域BIM建模規范、BIM模型標準、模型審查要點、BIM構件庫標準、BIM構件庫使用手冊族制作、驗收規范等，對構件管理標準化的研發搭建了原始框架。

3.2 構件庫規劃

3.2.1 構件庫分類規劃

根據不同專業的特點，將各自所需的構件資源分門別類，搜索關鍵詞可快速篩選出目標族，并提供相應的軟件類型及軟件版本信息。

3.2.2 構件庫的審核

不同的構件需匹配樣板族建立并制定相應的制作標準[3]，之后采用IFC數據標準表達構件的幾何信息與非幾何信息，在專業人員加載到實際項目中應用，并能輸出相關表單等一系列測試后，方可入庫，并做好記錄，否則退回原路進行二次修改或者淘汰該構件。

3.2.3 構件庫管理

配有專業人員管理構件庫，其責任范圍包含構件的存儲、版本更新、權限分配、檢索、顯示等[3]。用戶登入前置界面，后臺可檢測到用戶信息及構件下載次數，整理出相關數據分析報告。在涉及企業CIS或原創族時，需設置加密功能，設置用戶的使用權限。

3.3 構件建立標準

3.3.1 構件類別整理

由公司業務模式建立構件庫，目前僅適用于民用建筑，專業可分為建筑、結構、給排水、暖通、電氣、弱電、幕墻、景觀等。各專業的分類參照工作習慣及軟件特性，族分類體系和文件架構對應，編制的原則為復用性強、可擴展性、獨立性、兼容、唯一性。

①復用性，BIM構件能夠在不同的項目中重復應用，包括參數的復用、信息屬性的復用等。

②可擴展性，BIM構件能夠繼續增加參數、增加信息屬性并另存為新的構件，繼承原先的信息屬性。

③獨立性，BIM構件具有單獨屬性，既可以單獨使用，也可以進行組合應用。

④兼容，BIM構件可以與其他族構件進行融合，可實現連接。

⑤唯一性，應檢測該構件是否重復或者重疊。

3.3.2 構件編碼及命名

構件的實例屬性顯示了明確的幾何數據信息，其命名應遵循“族名稱_類型名稱+關鍵參數”的基本原則，構件命名中使用“_”作為連接符，與族、族類型命名有所區分。

每一類構件均有構件編號作為ID以辨識，構件編號由“構件分類編碼+順序碼”組成。

3.3.3 構件建模標準及入庫流程

在族文件中，單位統一為公制單位，不得出現公制單元與英制單位混用的情況。因施工企業大部分需要達到深化設計的目的，族構件宜采用LOD（Level Of Detail）300，以滿足工程實體可視化需求、項目管理參數需求。

族制作適應軟件的功能，基于Revit的族文件制作過程可分解為族樣板選擇、族類別設置、族參數設置、幾何模型創建、連接件設置、精細度設置、視圖表達以及族信息規定。

構件的質量把關是構件庫的核心關鍵，無論是建模速度的影響、建模質量的提升以及后續運維管理的調用都是基于構件質量。

4 構件庫的管理

在集團BIM構件庫平臺建立過程中進行多維度的權限設置可分為兩種：按功能的范圍進行授權；按專業授權。管理權限的分配體現在是否可以瀏覽、使用、編輯或者上傳BIM構件。如此設置，能提高管理效率，合理梳理數據，做到有條不紊；同時對企業的寶貴數據起到了安全防護。

BIM構件庫的管理主要分為：檢索系統、評估系統、維護管理系統、激勵政策等四個方面。

4.1 檢索系統

如何快速有效的將構件信息在構件庫內全面、規范的篩選出來是檢索系統的主要目標。進一步解釋，就是要對BIM標準化構件中可以作為檢索條件的信息進行規范化定義和全面提取，主要包括分類、編碼、命名信息及其他關鍵屬性和參數，盡量消除誤檢、漏檢，高效查找出用戶尋找的目標構件。

①不同的構件類型，提取其可用作檢索屬性信息，如類別、名稱、位置、材質、幾何尺寸等信息均可以作為檢索屬性；再定義檢索屬性的詳細要求，如屬性名稱、字段類型、字段長度、計量單位等。

②確定檢索信息的搜索規范，確保每個用戶在檢索時按照統一的流程，防止誤檢、漏檢，包括對范圍、編碼、清單等幾種方式的規定。常規的有編碼檢索、參數檢索，對不同用戶還有不同程度的深度要求。

編碼檢索顧名思義是用戶輸入構件的名稱或編號編碼在構件庫中檢索；參數檢索是指用戶需要在檢索欄中輸入構件參數，參數包括的幾何尺寸、材質等，利用多種參數的查找限制鎖定目標構件，相較于編號檢索這種檢索方式在實用和高效方面更勝一籌，在檢索頁面應設置縮略圖和信息，有條件的可進行立體旋轉，有助于用戶判斷該構件是否查找的目標構件，再進行下載使用，節省了下載時間和內存空間。

4.2 評估系統

構件的入庫須符合構件庫的管理規范，包括BIM構件庫數據組織、管理要求、BIM構件入庫檢查要求、構件更新及過期處理等。

構件信息的完整性與準確性是BIM構件資源能夠持續永久利用的基礎，也是構件復用性與擴展性的保障，否則構件庫的管理易產生瓶頸，構件庫的使用價值也逐步降低。因此構件的篩選必須嚴格按標準要求執行，操作如下：

①構件族的文件格式及文件版本需按要求規范填寫，構件屬性信息也應當按照標準格式填寫。

②構件入庫的審核標準：先檢查此構件是否與構件庫重復，格式版本是否能正常打開，若合格則提交管理人員進行審核。

構件的檢驗主要通過三個方面：

①模型的外觀檢查，檢查模型的幾何完整性，是否有破損或者重疊，貼圖比例樣式是否符合實際；

②審查構件的幾何信息、非幾何信息和其他信息是否按照原先的構件標準設置和添加；

③構件的參數化是否準確，檢查各參數間的約束關系，通過改變參數查看參數設置的有效性，保證構件的良好適用性。達到合格標準后，方可入庫。流程如圖1。

圖1 構件上傳信息錄入

4.3 維護管理系統

構件庫管理權限需明確，一般建模人員只擁有讀取權限，不能對構件擅自進行修改，構件庫的創建、更新和維護只能由構件庫管理員完成[4]。

構件庫管理員的主要職責在于日常管理和維護，主要是修改、刪除構件以及信息參數的完善及更改，以及開通新用戶、刪除非正常用戶、對用戶授權。同時還有收集整理用戶反饋信息等工作，建立聯系群，為構件庫的更新迭代做準備。

數據加密兼顧數據流通。BIM構件庫是企業的數據儲備，花費了大量的人力、物力、精力，在實際工程中由于BIM模型需要與各方產生聯系，因此要保證數據的連通性，為了保護企業的知識產權也需采取加密手段。

4.4 激勵政策

在BIM構件標準化及構件庫初期，建立激勵制度能夠讓更多的人參與其中，鼓勵標準化構件的提供、更新及錯誤反饋，有助于提高BIM構件標準化工作的積極性，對這項研究工作的開展奠定基礎[5]。

系統根據用戶上傳錄用記錄、審核人員審核記錄，形成管理報表。構件庫激勵機制參考指標在平臺中進行統計展示，可選擇時間導出月度、年度排名報表，作為企業考核獎勵的依據。

用戶上傳的構件顯示上傳者署名，增強上傳者的積極性，有助于構件庫良性擴增。

5 結語

根據本施工單位目前使用BIM的特點、BIM技術應用與構件庫資源管理現狀，梳理企業構件管理研發標準及企業構件庫平臺的建設。

BIM構件庫的創建是一項長久持續性的工作，前期的規劃及構件管理標準對構件庫的正常運行起著保障作用。目前軟件公司已經開發了眾多構件庫，但是在實際應用層面，各公司都有差異性，需創建個性化定制的構件庫來滿足使用需求，同時數據的收集采集也促使更多施工單位搭建企業構件庫。