漳州核電“華龍一號”BIM協同管理平臺應用研究

黃歲鋒，郭云峰，樓錚輝，吳 巍，董春龍

(中國核工業第五建設有限公司，上海 201599)

隨著核電施工項目對BIM技術的深度應用，越來越多核電項目提出了對BIM技術的需求[1]，按傳統模式采購美國Bentley公司的協同管理平臺(ProjectWise)，授權價格昂貴；無法滿足BIM技術在核電項目的深度應用和數字化轉型要求；而且使用BIM模型需要安裝專業軟件、配備相應的硬件設施才能查看平臺存儲的模型，且沒有模型輕量化在線移動查看功能，不但授權用戶數量受限制，應用成本也高，一定程度上制約了BIM技術在核電項目中的推廣應用。為了解決這些問題，同時降低平臺使用成本，漳州核電項目開展了BIM協同管理平臺的定制研發和推廣應用。

1 平臺現狀分析

(1)平臺部署

Bentley公司ProjectWise平臺部署費用高、對人員、硬件、網絡資源要求高。

(2)模型瀏覽

原模型瀏覽基于Bentley平臺，運行環境依賴計算機硬件條件，核電項目很多硬件無法滿足要求，平臺及專業軟件的使用不具有便捷性，需安排專人培訓，不利于全員推廣使用。

(3)模型裝配

平臺無法兼容其他BIM軟件廠商的模型，僅對Bentley系列軟件模型兼容，對于其他BIM軟件廠商模型不兼容，導致模型無法裝配。

(4)平臺升級

平臺底層代碼受限，供應商無法提供開發接口，沒有二次開發功能，影響BIM工作的正常開展。

2 平臺研究目標

根據現有平臺現狀分析，在漳州核電項目通過定制開發BIM協同管理平臺，實現模型管理、電子沙盤、族庫管理、模型瀏覽、模型裝配、模型審核、模型操作、進度管理、平臺管理等功能；解決用戶數量的限制；降低平臺的使用成本，滿足漳州核電項目BIM技術推廣和數字化轉型的需要。其技術研究路線如圖1所示。

圖1 平臺研究技術路線Fig.1 Study on the technical route of the BIM collaborative management platform

3 平臺研究內容

研制符合漳州核電工程特點的BIM協同管理平臺，助推項目數字化轉型和精細化管理；其主要研究包含工作場景、功能模塊的開發與集成。

漳州核電項目應用場景主要包括模型管理、電子沙盤、族庫管理、模型瀏覽、模型裝配、模型審核、模型操作、進度管理、平臺管理；最終實現數字虛擬建造。

功能模塊與集成研究分為模型管理、模型應用和后臺管理。

(1)模型管理

實現漳州核電常規島及部分BOP子項工程BIM模型存儲與調用。

(2)模型應用

滿足輕量化模型瀏覽和移動應用、模型審核及標注、模型自定義操作、模型參考、模型信息清單導出、屬性編輯、模型進度對比查看等功能。

(3)后臺管理

數據安全日志記錄與管理、文檔/視頻存儲與調用、工作流設置、權限設置、消息提醒、即時通訊、平臺數據導入和更新、數據庫編輯功能。

4 平臺研發思路

針對上述業務難點，漳州核電項目作為“華龍一號”批量化建設項目，亟需研發一套符合漳州核電管理特點的BIM協同管理平臺，其開發思路如下：

(1)平臺部署

平臺在漳州核電項目服務器集中部署，用戶通過瀏覽器進行訪問，降低計算機硬件條件限制，經過輕量化以后，可實現移動端使用BIM模型。

(2)應用效率

采用輕量化引擎對模型進行“瘦身”，實現輕量化模型快速瀏覽、模型審核及標注、模型自定義操作、模型參考、模型信息清單導出、屬性編輯、模型進度對比查看。

(3)模型裝配

實現平臺不受BIM軟件廠商的制約，兼容市面主流BIM軟件廠商格式文件；比如RVT、DGN、PDMS等主流格式模型裝配[2]。模型裝配速度、模型壓縮比滿足用戶要求。

(4)自主產權

平臺采用協同開發模式，后續平臺的升級及維護不在受軟件廠商的制約。

5 平臺技術實現

5.1 輕量化技術

1)利用模型壓縮技術，降低平臺對硬件的需求，通過保存原模型文件中的實例信息，實現對模型的輕量化，減少文件體積。

2)對于曲面模型，通過減少控制點的數量，取得效果和文件體積平衡。

3)對于通過擠壓形成的模型，通過保存其界面和擠壓路徑線條來減少文件體積。

4)使用谷歌開源的Draco點云的編碼和壓縮算法對模型進行處理，Draco技術主要面向瀏覽器，與平臺的B/S架構相符。

5)采用gzip壓縮模型，目前主流的瀏覽器都支持gzip技術，gzip的壓縮比率在3到10倍左右，極大地節省服務器的網絡帶寬。

5.2 進度管控方法

平臺與項目施工管理系統打通數據接口或通過數據導入和更新功能，將Project/P6/進度計劃導入或自動流入至BIM協同應用平臺并關聯模型。實現項目施工進度與平臺模型進度同步更新，進而達到理論進度與實際進度對比展示的目的，實現施工過程可視化。

5.3 模型審核技術措施

1)通過制定符合漳州核電項目的建模標準，保證模型符合平臺使用要求。

2)通過面向設計規范的屬性規則研究，將其自動或半自動的表示為計算機可識別的屬性規則。

3)針對不同形式的BIM模型，進行屬性字段抽取。

4)通過屬性規則與屬性字段的檢查算法，給出模型是否符合規范的結論。

6 技術創新和管理創新

6.1 管理創新

BIM模型輕量化技術采用公司自主研發的多級BIM模型生成技術、斷面填充算法，自動構建大體量BIM模型的多級金字塔結構；在核電領域為首次應用。

1)BIM模型脫離專業建模軟件，并能應用于項目施工管理系統，拓展了BIM技術的應用場景和應用范圍。

2)實現了不同建模軟件輸出的模型格式的融合應用，實現了數據統一和應用統一。

3)拓展了項目部人員應用范圍，使得非專業人群也可以方便使用BIM平臺。

6.2 技術創新

(1)輕量化引擎使用

使用輕量化引擎，將不同建模軟件產生的三維模型輕量化成使用瀏覽器能瀏覽的格式，不用安裝專業建模看模軟件即可瀏覽審批，提高了BIM模型的應用價值。

(2)模型裝配應用

使用模型裝配，模型通過輕量化后可以任意將不同格式的三維模型組裝在一起，保證漳州項目工程技術員使用不同的建模軟件都能適配此平臺。

7 成果及效益分析

7.1 應用成果

(1)降低了BIM使用成本

平臺的應用兼容Chrome內核瀏覽器，如360瀏覽器、搜狗瀏覽器都能正常使用平臺；Windows10系統自帶的Edge瀏覽器也同樣完美支持平臺的使用，用戶無需額外安裝任何軟件。同時，在Mac系統、Linux系統上也可以使用，實現了跨平臺應用。

平臺客戶端電腦配置要求如表1所示。

平臺通過在漳州核電項目中的應用實踐，證明了目前市場上主流的辦公PC即可滿足使用要求，無需采購價格昂貴的專業工作站，降低了BIM模型應用使用的標準和成本。

(2)用戶數量無限制

如果采購授權的BIM協同管理平臺，廠家會根據項目的規模、軟件的使用人數進行定價，每年的授權費用會根據上一年的使用情況進行確定，BIM應用推廣越廣泛，平臺的授權費用越高。此平臺通過自主開發的賬戶管理、權限管理完全自主可控。不會因為用戶數量的增加而增加使用成本。

(3)解決了BIM軟件兼容性

平臺模型支持Bentley、Revit、PDMS、Tekla等軟件的三維模型，模型格式的識別由平臺自動完成，用戶無需干預。無需要在本地計算機安裝任何軟件。

(4)靈活的模型瀏覽和裝配

通過電子沙盤可以對模型進行單點瀏覽，如圖2所示，每一個上傳的模型都可以實現快速預覽，50 M以下的模型，能在1 s內完成加載。

圖2 模型瀏覽Fig.2 Model browsing

通過裝配沙盤可以實現對模型的組裝預覽，如圖3所示，通過左側的模型清單可以實現對模型的自由組合，由于使用了輕量化后的模型，模型的加載速度比專業軟件快。

圖3 模型裝配 Fig.3 Model assembly

(5)模型操作

平臺處理模型的同時會保存模型的屬性信息，如圖4所示，可以通過選擇構件對模型屬性進行查看，同時支持在平臺上增加以及導出屬性。

圖4 構件屬性查看Fig.4 Component property view

7.2 效益分析

(1)經濟效益

1)節約了昂貴的平臺軟件授權使用成本，解決了用戶數量受到限制的問題，此平臺屬于公司自己的BIM協同軟件，一次投資，永久受益。

2)以前BIM協同管理平臺后續接口等開發服務為持續性收費，單次開發費用在5萬～20萬元之間，且軟件公司不一定會開放接口。使用此平臺，不受軟件公司制約，自主性高，可隨時進行二次開發。

(2)社會效益

1)通過平臺定制研發和應用，掌握了BIM協同管理平臺標準的開發流程，為后續“華龍一號”項目BIM技術的應用打下了良好基礎。

2)助推了漳州核電項目數字化轉型工作和技術、管理水平提升，在項目數字化轉型工作方面發揮了重要作用。

3)BIM協同管理平臺應用于漳州核電常規島項目，在公司范圍內起到了良好的示范作用。

8 結論

通過對漳州核電項目BIM協同管理平臺研究和應用，滿足了項目數字化平臺中對BIM的個性化需求；平臺不但具有自主知識產權，還可以滿足數字化平臺的升級進行不斷迭代更新；在節約成本的同時，為后續推廣到不同的核電項目進行應用打下了良好的基礎；有很好的推廣應用價值，并取得了良好的經濟和社會效益。