某冶金行業(yè)設(shè)計企業(yè)的BIM標準制定探索

徐 燦，姚 薇

1 BIM標準的重要性

從2017年開始施行的《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標準》GB/T51212-2016里面，特別強調(diào)了P-BIM基于工程實踐的BIM實施方法。應(yīng)該說P-BIM概念已經(jīng)上升到了國家層面。P-BIM的核心就是強調(diào)分步分項BIM，即強調(diào)工程各階段運用符合各自特點的軟件致力于建立各自關(guān)注的模型信息，同時預(yù)留好上下游接口，讓核心模型信息能在項目生命期內(nèi)有效傳遞。在設(shè)計階段則需設(shè)計師關(guān)注設(shè)計需要和建模要點，采用設(shè)計建模軟件建立設(shè)計模型，至于算量、施工模型、運維等應(yīng)該交給下一階段的工程責(zé)任主體運用符合該階段需求的軟件來實現(xiàn)。畢竟設(shè)計模型、算量模型、施工模型、運維模型所關(guān)注的需求點是不一樣的，建模需要具備的專業(yè)知識也是不一樣的，要讓設(shè)計師把各階段的模型集成到設(shè)計模型，畢其功于一役，是很低效的想法。

研究表明，設(shè)計階段的BIM應(yīng)用可以達到項目全生命周期協(xié)同工作框架建設(shè)的目的，并且協(xié)同工作可以節(jié)省20%的時間成本，僅僅節(jié)約時間成本這一點就對知識密集型的設(shè)計企業(yè)十分重要了。來到BIM協(xié)同工作上，其實它就是很多人同時做一個項目，每個人負責(zé)自己的那部分工作，還有一些人隨時指導(dǎo)工作方向。咱們常說的協(xié)同工作分兩種，一種是內(nèi)部協(xié)同，另外一種是外部協(xié)同。設(shè)計企業(yè)內(nèi)部的協(xié)同工作屬于內(nèi)部協(xié)同，是在一個團隊里，可能是一個設(shè)計小組同時做一個項目，彼此之間互相溝通。它最關(guān)注的是，怎么能通過合理分工，提高工作效率，目的很明確，但實現(xiàn)的過程中往往有許多困擾，比如使用多種BIM軟件的困擾，多種BIM軟件數(shù)據(jù)統(tǒng)一的困擾、是否會重復(fù)投資、重復(fù)勞動的困擾等。筆者的答案是：這些都是問題，但不會是決定性的問題，必須要靠行業(yè)的力量解決和緩解這個問題，但不可能因這個問題停止多元化的BIM軟件應(yīng)用。本文以高校教師BIM團隊走進設(shè)計企業(yè)為背景，多方協(xié)作嘗試解決一些BIM協(xié)同工作中設(shè)計效率低下的問題。

建筑全壽命周期的策劃、設(shè)計、施工、運營等方面涉及來自不同專業(yè)的項目各參與方。受使用習(xí)慣、企業(yè)特征、專業(yè)軟件等因素的影響，這些參與方往往使用不同的BIM軟件進行項目實施活動，如建筑工程師使用Revit Architecture進行建筑設(shè)計，結(jié)構(gòu)工程師使用Tekla進行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，暖通空調(diào)工程師使用Revit MEP進行機電安裝設(shè)計。而借助通用的“語言”來實現(xiàn)信息共享及協(xié)同工作，使BIM技術(shù)在提升項目建設(shè)價值上達到最大化，保證建筑全壽命周期信息的傳承性、完整性、一致性才是建設(shè)項目各參與方的共同利益所在。制定統(tǒng)一的BIM標準就可以發(fā)揮這一通用“語言”的作用，在單一項目中相互聯(lián)系的多方利益干系人，利用這一標準可以減少信息流失，使信息交換更加流暢，為使建筑模型能夠隨時隨地調(diào)用，將信息的種類和數(shù)量標準化才能實現(xiàn)建筑模型管理優(yōu)化。項目所有參與方都使用同一套BIM標準，不僅可以最大限度滿足各方信息溝通需求，還可以保證項目所在地法律法規(guī)被各方熟悉并遵守。

2 確定BIM標準制定方向

某集團公司擁有一支從事規(guī)劃、設(shè)計、制造、施工管理、現(xiàn)場運維、信息系統(tǒng)以及項目管理的完整理專業(yè)技術(shù)與管理隊伍，是冶金行業(yè)集工程總承包、項目管理和工程咨詢、工程設(shè)計、信息智能自動化、工程招標、工程監(jiān)理、設(shè)備設(shè)計與制造、成套設(shè)備供應(yīng)、施工管理、調(diào)試開車、運行維護、產(chǎn)品檢驗于一體的現(xiàn)代化工程技術(shù)企業(yè)。服務(wù)領(lǐng)域覆蓋鋼鐵、有色、輕工、化工、機械、交通、能源、環(huán)保等多種行業(yè)。已經(jīng)形成工程咨詢管理、工程技術(shù)、裝備制造、信息技術(shù)、鋼鐵技術(shù)服務(wù)和研發(fā)等六大協(xié)同發(fā)展的業(yè)務(wù)板塊。

該集團公司下屬設(shè)計單位建筑事業(yè)部主要從事冶金工業(yè)廠房、民用建筑等建設(shè)項目的設(shè)計工作，隨著BIM技術(shù)在建筑行業(yè)內(nèi)的日益發(fā)展以及各級政府政策的推動，他們也面臨著BIM人才短缺、BIM設(shè)計缺乏協(xié)同、效率低下等問題。為了解決上述問題，該公司邀請包括筆者在內(nèi)的多名BIM技術(shù)專家組成團隊，到公司現(xiàn)場調(diào)研并協(xié)助編制企業(yè)級BIM標準。

來到公司后我們了解到公司主要使用的BIM軟件有Revit、AECOsimBuilding Designer（簡稱ABD）和Tekla。設(shè)計人員表示目前亟待解決的問題就是如何保證建筑與結(jié)構(gòu)專業(yè)在BIM設(shè)計中技術(shù)標準的統(tǒng)一。經(jīng)過分析團隊認為雖然國內(nèi)BIM標準研究起步并不算晚，且目前我國已經(jīng)發(fā)布或征求意見的相關(guān)BIM標準在2017年～2019年間相繼出臺，但不能生搬硬套已經(jīng)發(fā)布的標準，團隊應(yīng)該根據(jù)企業(yè)要求和實際情況，開發(fā)一套符合該企業(yè)應(yīng)用特征的BIM標準。

將涵蓋全壽命周期為一個BIM模型制定標準是很復(fù)雜的，需要項目各方從項目開始階段就全團隊介入，幫助定義其工作范圍內(nèi)的標準。但若根據(jù)最終應(yīng)用目標來編制BIM標準則較為理想，開發(fā)方可以根據(jù)自己所處的項目階段的特點編制標準，這樣就可以避免建模工作半途而廢和模型建成后的大量清理工作。

通過充分的交流和研究，確定了本BIM標準的制定方向，經(jīng)過兩周的忙碌工作，專家團隊與企業(yè)BIM技術(shù)骨干共同完成了BIM標準的創(chuàng)建，以下對創(chuàng)建過程中的幾個要點進行分析和探討。

3 BIM標準創(chuàng)建過程

3.1 軟件選擇

根據(jù)項目特點，綜合考慮企業(yè)項目BIM設(shè)計方案主要的應(yīng)用場景是冶金行業(yè)，故此技術(shù)規(guī)定選擇Bentley公司的AECOsimBuilding Designer（簡稱ABD）作為BIM設(shè)計統(tǒng)一平臺，各專業(yè)設(shè)計最終成果須歸入ABD平臺內(nèi)進行總拼裝。建筑專業(yè)BIM設(shè)計平臺選擇目前市場上發(fā)展成熟的Revit軟件，結(jié)構(gòu)專業(yè)BIM設(shè)計平臺選擇Tekla軟件。工業(yè)部分BIM設(shè)計選擇ABD平臺，則基礎(chǔ)部分在ABD中進行三維建模，上部結(jié)構(gòu)可使用YJK→ABD插件轉(zhuǎn)換，細部構(gòu)件在ABD中完善。民建部分三維設(shè)計使用Revit平臺，上部結(jié)構(gòu)可使用YJK→Revit插件轉(zhuǎn)換，細部構(gòu)件在Revit中完善。

3.2 文件結(jié)構(gòu)分解

雖然在概念上BIM是一個統(tǒng)一的三維環(huán)境，但通常不會把整個項目建成一個單一文件，一般會把文件進行結(jié)構(gòu)分解，分解后可以更好的進行文件管理也可以更好的做協(xié)同調(diào)整。所以通常把每個專業(yè)的模型存儲為一個設(shè)計文件。項目所有設(shè)計文件、成果文件均應(yīng)有清晰的組織結(jié)構(gòu)，本標準中第一層文件夾為本專業(yè)該項目的總文件夾，命名規(guī)則為“工程編號+工程名稱”；第二層文件夾包含三個基本文件夾：項目文件、單體三維模型、三維提資；第三層文件夾為本項目各單體文件夾，命名規(guī)則為“編碼+圖紙名稱”，以及本專業(yè)所有單體的總拼裝文件；第四層文件夾包含該單體的基本設(shè)計文件夾以及該單體的本專業(yè)拼裝文件；第五層文件夾即為基本設(shè)計文件夾下的設(shè)計文件。

本標準確定一個設(shè)計文件僅保存一個設(shè)計空間，一般為默認設(shè)計空間。合理化拆分后的單體模型、抽圖后的單個繪圖、最終的單張圖紙均需分別存放于獨立的設(shè)計文件中的默認設(shè)計空間中。

3.3 文件命名

當項目涉及兩個以上專業(yè)或多個模型時，命名的規(guī)則就十分重要，通過定義恰當?shù)那昂缶Y來代表項目和專業(yè)是比較理想的方式。設(shè)計文件的命名應(yīng)遵循工程項目命名的基本原則，本專業(yè)的單體拼裝文件命名定為“編碼+單體名稱+專業(yè)”。

ABD平臺遵循以下規(guī)則，單體的細部設(shè)計模型文件應(yīng)按規(guī)則命名：數(shù)字+類別（+細化拆分）。如：08-承臺&拉梁、09-深坑隧道-頂板、05-深坑隧道-底板等。繪圖文件按以下規(guī)則命名：本單體編碼+平面圖名/剖面圖名/詳圖節(jié)點號。其他局部零星繪圖可單獨命名。圖紙文件命名與工程項目一致：本單體編碼+四位圖紙?zhí)?。Revit平臺與Tekla平臺設(shè)計過程僅有圖紙文件，命名與工程項目一致。

3.4 協(xié)同設(shè)計

（1）跨專業(yè)協(xié)同?？鐚I(yè)協(xié)同主要指與非本專業(yè)的上游專業(yè)間的協(xié)同，主要內(nèi)容為上游專業(yè)的BIM提資或BIM設(shè)計成果與本專業(yè)BIM設(shè)計進行協(xié)同；另外本專業(yè)的BIM設(shè)計成果亦可反饋至上游專業(yè)，以便上游專業(yè)進行碰撞檢查，及時發(fā)現(xiàn)細節(jié)中存在的問題。

（2）同平臺協(xié)同。同平臺協(xié)同方式較為簡單，若設(shè)計數(shù)據(jù)托管至統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理平臺，則可實現(xiàn)同平臺下的實時協(xié)同，其他設(shè)計人可隨時“參考”自己的設(shè)計模型，設(shè)計人無需定期將自己的設(shè)計成果通過其他數(shù)據(jù)傳輸方式傳遞給其他設(shè)計人或其他專業(yè)。

（3）不同平臺協(xié)同。不同平臺的協(xié)同設(shè)計過程相對復(fù)雜，需設(shè)計人將自己的設(shè)計成果（中間過程成果）轉(zhuǎn)換成中間格式，然后通過郵件、即時通訊等方式進行數(shù)據(jù)傳輸來傳遞給其他人。本文所說的不同平臺協(xié)同，是指結(jié)構(gòu)Tekla和建筑Revit向統(tǒng)一平臺Bentley ABD協(xié)同，即采用Tekla和Revit搭建的模型需轉(zhuǎn)換為中間數(shù)據(jù)，傳遞給非本專業(yè)的設(shè)計人和專業(yè)負責(zé)人。

Tekla可通過轉(zhuǎn)出*. dxf文件傳遞至Bentley ABD平臺；Revit可通過轉(zhuǎn)出*.ifc、*.dxf文件傳遞至Bentley ABD平臺。工業(yè)類建筑，建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)與外專業(yè)協(xié)同設(shè)計的文件格式確定為三維：從ABD平臺轉(zhuǎn)出*.i.dgn；二維：*.dwg，后期可根據(jù)項目具體要求選擇其他格式。

3.5 基本定位

（1）模型定位。模型定位分為項目總體定位和單體定位。項目總體定位和單體定位又分為有總圖專業(yè)參與的全廠或區(qū)域項目和無總圖專業(yè)參與的室內(nèi)（廠房內(nèi)）項目兩種。無論何種項目，總體定位和單體定位均必須唯一嚴禁另建軸網(wǎng)或修改編輯軸網(wǎng)。建議各設(shè)計人在得到定位提資后再開展BM設(shè)計，以免后期再移動設(shè)計模型，發(fā)生不必要的錯誤。

（2）項目總體定位。有總圖專業(yè)參與的全廠或區(qū)域項目總體定位，由總圖專業(yè)確定全廠或區(qū)域坐標網(wǎng)，此坐標網(wǎng)一般為Z坐標為0的確定了X坐標0及Y坐標0定位的平面坐標網(wǎng)，然后以提資形式提供給各專業(yè)負責(zé)人。

無總圖專業(yè)參與的室內(nèi)（廠房內(nèi)）項目總體定位，需工程項目總工程師確定軸網(wǎng)，此軸網(wǎng)一般為Z坐標為0的確定了X坐標0及Y坐標0定位的原有建/構(gòu)筑物、原廠房等的軸網(wǎng)，然后以提資形式提供給各項目負責(zé)人。

（3）單體定位。項中單體定位依托于項目總體定位。

對于有總圖專業(yè)參與的全廠或區(qū)域項目，單體定位需要總圖專業(yè)確定該單體軸網(wǎng)的具體坐標，然后以軸網(wǎng)+坐標值形式或原點與項目總體定位坐標原點重合的軸網(wǎng)定位提資圖形式提供給各專業(yè)負責(zé)人。

對于無總圖參與的室內(nèi)（廠房內(nèi)）項目，單體定位需工程項目總工程師確定該單體軸網(wǎng)與項目總體定位的關(guān)系，然后以軸網(wǎng)+相對關(guān)系形式或原點與項目總體定位坐標原點重合的軸網(wǎng)定位提資圖形式，提供給各專業(yè)負責(zé)人。

3.6 工作環(huán)境標準設(shè)定

3.6.1 ABD工作環(huán)境設(shè)定

（1）工作環(huán)境（Wrokspace）。Bentley 軟件的基本配置文件集，工作環(huán)境設(shè)置的軟件用戶界面、標注樣式、文字樣式、圖層、線型、符號、圖元、單元庫分類及屬性、二維出圖和材料報表等內(nèi)容，是影響工程項目能否正常實施的重要因素。

（2）種子文件。設(shè)計文件的模板文件，是工作環(huán)境的一部分。種子文件設(shè)置了模型和圖紙的單位及精度、modle的名稱、文字樣式，標注樣式和圖層線型等內(nèi)容。種子文件和設(shè)計文件的后綴名均為dgn。設(shè)計階段，可選用默認路徑下的以下種子：DesignSeed.dgn（建筑專業(yè)〉和DesignSeed_Stractural.dgn（結(jié)構(gòu)專業(yè)）。

（3）元素。使用Bentley軟件創(chuàng)建的所有三維實體、圖形、標注、文字等。

（4）元素屬性。實體元素包括數(shù)據(jù)組信息和類別樣式信息。而類別樣式信息則依附在數(shù)據(jù)組信息之下。數(shù)據(jù)組信包括：BSEE-Structural-Concrete （混凝土）、BSEE-Structural-Steel（鋼結(jié)構(gòu)）、BSEE- Architecture（建筑）。

（5）設(shè)計文件（空間）。一個設(shè)計文件（dgn文件）僅保存一個設(shè)計空間（Model），一般為默認設(shè)計空間。合理化拆分后的單體模型、抽圖后的單個繪圖、最終的單張圖紙均需分別存放于獨立的設(shè)計文件中的默認設(shè)計空間中。

（6）尺寸標注。尺寸標注樣式為：GB_Dim_Structure及GB_note_Structure，尺寸線及箭頭均為綠色；尺寸標注文字為白色，文字樣式為BG_Dim_Struc；單位為毫米（mm）；線性精度為0，角度精度為0.1；尺寸標注所在圖層應(yīng)為：S-Dim-尺寸。

（7）圖層。Bentley平臺下的圖層設(shè)置與CAD二維環(huán)境下的圖層設(shè)置基本保持一致，圖層命名規(guī)則為：專業(yè)代碼+類別英文+類別中文，專業(yè)代碼A表示建筑，S表示結(jié)構(gòu)。如：S-Base-基礎(chǔ)，即表示結(jié)構(gòu)專業(yè)下類別為“基礎(chǔ)”圖層。

（8）圖紙輸出。繪圖工作結(jié)束后，將繪圖合理排布在標準圖框中，形成一張圖紙文件，即完成一張圖紙。圖紙文件需進行“另存為”操作，導(dǎo)出單獨一張*.dgn圖紙文件，導(dǎo)出時應(yīng)將所有連接選擇“合并”，之后再生成PDF格式圖紙。

3.6.2 Tekla工作環(huán)境設(shè)定

（1）用戶模式。Tekla Strueture允許單用戶和多用戶兩種工作模式。本專業(yè)一個人能按進度計劃完成的項目采用單用戶工作模式；本專業(yè)需多人合作才能按進度計劃完成的項自采用多用戶工作模式。

（2）狀態(tài)劃分。廠房結(jié)構(gòu)可以接照柱、梁、屋面、封墻四個系統(tǒng)劃分狀態(tài)。各系統(tǒng)還可細分，如柱子可分為柱、柱間支撐等。平臺結(jié)構(gòu)可按照平臺柱、支撐、平臺梁來劃分狀態(tài)，梁還可按照各層平臺標高再進行細分。

（3）構(gòu)件命名。三維設(shè)計施工圖階段，三維模型只需滿足布置深度要求即可，連接節(jié)點可待深化設(shè)計完成后進行處理。

（4）創(chuàng)建焊接。焊接構(gòu)件時，類似的構(gòu)件必須選取相同的零件作為主構(gòu)件，便于以后類似構(gòu)件的復(fù)制。

3.6.3 Revit工作環(huán)境設(shè)定

（1）模型格式。模型文件的后綴名為rvt，一個模型文件（rvt文件）可保存多個副本文件，最大副本數(shù)可自由設(shè)置。

（2）族的分類。族庫模板是Revit軟件的基本配置文件，工作環(huán)境確定了軟件二維出圖的圖層、線型、標注樣式、文字樣式、符號、圖元等屬性和材料報表等內(nèi)容，是影響工程項目能否正常實施執(zhí)行的重要因素。

（3）建模原則。①單位：項目中所有模型均應(yīng)使用統(tǒng)一的單位與度量制，默認的項目單位為mm，標高以m為單位。②項目基點定位：僅選取總圖坐標作為項目基點定位，建模時應(yīng)先參考鏈接總圖坐標。③方位：模型方位與建筑平面圖方位一致，當場地方位與建筑方位不一致時，需提供所有參照文件對應(yīng)的捕入點坐標值（x，y，z）和旋轉(zhuǎn)角度。

（4）專業(yè)分工協(xié)同。①建筑模型和結(jié)構(gòu)模型分開繪制，互相參考鏈接；②建筑墻體繪制在結(jié)構(gòu)參考模型中；③構(gòu)造柱由結(jié)構(gòu)專業(yè)繪制；④鋼結(jié)構(gòu)（鋼柱、鋼梁、鋼梯等）件均由Xteel導(dǎo)入Revit模型中。

3.7 審核

BIM設(shè)計人員完成的單體設(shè)計模型，需通過校審后才能進行下一步施工圖繪制工作。模型的校審應(yīng)包括：各上游專業(yè)對模型確認，專業(yè)負責(zé)人對模型完成校審，審核人（或?qū)彾ㄈ耍δＰ屯瓿尚彛┕D審核、發(fā)圖、歸檔流程同工程設(shè)計保持一致。

4 產(chǎn)生效益

BIM是建筑行業(yè)數(shù)字化技術(shù)發(fā)展的主要推動力，對建筑行業(yè)的發(fā)展方向有著深遠影響，此次通過多方合作編制BIM標準是一次校企合作嘗試，本標準對企業(yè)進行BIM協(xié)同設(shè)計有一定幫助，提高了勞動效率，避免了部分重復(fù)勞動，具體的經(jīng)濟效益目前無法精確計算，但本標準已應(yīng)用于企業(yè)實際項目中，經(jīng)過項目的具體實施及逐步修改，相信會更加完善并發(fā)揮更大的作用。