BIM技術(shù)在數(shù)字化設(shè)計(jì)的運(yùn)用

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【摘要】文章針對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式生產(chǎn)效率低、信息數(shù)據(jù)斷層、一體化應(yīng)用程度低的問(wèn)題，提出相應(yīng)解決方案。基于C#語(yǔ)言自主開(kāi)發(fā)了專項(xiàng)設(shè)計(jì)插件，解決了設(shè)計(jì)過(guò)程中大量重復(fù)、繁瑣的手工設(shè)計(jì)工作。通過(guò)梳理產(chǎn)業(yè)鏈的業(yè)務(wù)需求，開(kāi)發(fā)了設(shè)計(jì)管理協(xié)同平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)融合和信息共享，并結(jié)合數(shù)字檔案館系統(tǒng)，形成了全過(guò)程、全要素的整體解決方案。

【關(guān)鍵詞】bim技術(shù)；數(shù)字設(shè)計(jì)；項(xiàng)目管理

1引言

隨著數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，以BIM技術(shù)為主線的數(shù)字設(shè)計(jì)迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。如何將多源異構(gòu)BIM模型信息在設(shè)計(jì)階段跨組織、跨系統(tǒng)地傳遞、共享、集成、協(xié)同和應(yīng)用，是當(dāng)前面臨的難點(diǎn)問(wèn)題。目前，聚焦于數(shù)字設(shè)計(jì)的集成化管理研究成果較少，如何將設(shè)計(jì)、采購(gòu)、生產(chǎn)、物流、施工和運(yùn)維各階段串聯(lián)起來(lái)是本次研究的重點(diǎn)[1]。本文結(jié)合產(chǎn)業(yè)鏈的業(yè)務(wù)需求，從建筑設(shè)計(jì)到運(yùn)維管理的基本規(guī)律和經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，通過(guò)設(shè)計(jì)管理協(xié)同平臺(tái)形成“一個(gè)平臺(tái)，多個(gè)系統(tǒng)，N個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景”的一站式服務(wù)體系。

2項(xiàng)目概況及特點(diǎn)

項(xiàng)目位于成都市天府新區(qū)東南部，全長(zhǎng)約32km，城市主干路，紅線寬80m，雙向12車道（主八輔4），建設(shè)總投資約150億元。它是貫徹落實(shí)國(guó)家、省、市發(fā)展戰(zhàn)略的城市主軸線，推動(dòng)成渝雙城經(jīng)濟(jì)圈建設(shè)的重大工程。該項(xiàng)目路線長(zhǎng)、專業(yè)多、管理難度大且信息量龐大，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式無(wú)法實(shí)現(xiàn)建設(shè)單位對(duì)工程項(xiàng)目全生命周期、全產(chǎn)業(yè)鏈管理，主要存在如下問(wèn)題：1）項(xiàng)目重要性高本項(xiàng)目為省重點(diǎn)項(xiàng)目，也是市政行業(yè)CIM示范項(xiàng)目，應(yīng)發(fā)揮帶頭引領(lǐng)作用，打造成全國(guó)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)生態(tài)創(chuàng)新示范項(xiàng)目。2）管理難度大建設(shè)單位設(shè)計(jì)管理人員協(xié)調(diào)、組織時(shí)間成本高，各單位之間溝通易出現(xiàn)偏差、信息不對(duì)等情況，導(dǎo)致建設(shè)單位意愿無(wú)法得到有效執(zhí)行，影響項(xiàng)目的有效開(kāi)展。3）資料歸檔難建設(shè)周期長(zhǎng)，協(xié)同設(shè)計(jì)管理半徑不能有效把控，存在數(shù)據(jù)斷層，沒(méi)有形成完整的溯源機(jī)制。針對(duì)上述問(wèn)題數(shù)字設(shè)計(jì)主要從建立設(shè)計(jì)協(xié)同管理平臺(tái)，定制開(kāi)發(fā)智慧勘察系統(tǒng)、智慧水務(wù)系統(tǒng)、數(shù)字檔案系統(tǒng)等一系列專項(xiàng)輔助系統(tǒng)出發(fā)，構(gòu)建一套涵蓋資訊、知識(shí)、工具、方法、數(shù)據(jù)的整體解決方案。

3數(shù)字設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

通過(guò)搭建數(shù)字設(shè)計(jì)管理平臺(tái)，擬定BIM設(shè)計(jì)內(nèi)容與深度標(biāo)準(zhǔn)，建立科學(xué)的設(shè)計(jì)協(xié)同流程，實(shí)現(xiàn)了多專業(yè)、多階段以BIM為核心數(shù)據(jù)源的設(shè)計(jì)協(xié)同、信息共享以及數(shù)據(jù)貫通的理念。針對(duì)不同業(yè)務(wù)板塊，開(kāi)發(fā)專項(xiàng)管理系統(tǒng)，采用“標(biāo)準(zhǔn)模塊+定制開(kāi)發(fā)”的組合形式，適應(yīng)全部業(yè)態(tài)體系，實(shí)現(xiàn)建筑全生命周期各參與方在同一集成平臺(tái)上數(shù)據(jù)共享，促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)鏈貫通和工業(yè)化建造[2]。

4數(shù)字設(shè)計(jì)建設(shè)方案

4.1概念設(shè)計(jì)

基于BIM+GIS技術(shù)構(gòu)建三維立體空間(見(jiàn)圖1)，構(gòu)思建筑造型、材料以及裝飾等效果，將設(shè)計(jì)人員置身于項(xiàng)目真實(shí)環(huán)境之中，從多個(gè)角度分析和探索符合設(shè)計(jì)理念的路徑和結(jié)果，從而對(duì)建筑設(shè)計(jì)的可行性進(jìn)行評(píng)估，做出科學(xué)合理的選擇。

4.2方案設(shè)計(jì)

在方案設(shè)計(jì)階段采用BIM+GIS技術(shù)，可以解決傳統(tǒng)方案設(shè)計(jì)場(chǎng)地分析無(wú)法量化的問(wèn)題，主要從三個(gè)維度進(jìn)行分析，首先利用地勘資料建立三維地質(zhì)模型(見(jiàn)圖2)，實(shí)現(xiàn)水文地質(zhì)資料的可視化分析；圖2　三維地質(zhì)模型其次運(yùn)用無(wú)人機(jī)激光雷達(dá)點(diǎn)云對(duì)整個(gè)項(xiàng)目實(shí)時(shí)三維建模，進(jìn)行用地拆遷分析、土方分析，為項(xiàng)目規(guī)劃提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；最后基于GIS技術(shù)將遙感影像和高程模型進(jìn)行投影、配準(zhǔn)，進(jìn)行高程分析、坡度分析、坡向分析等地形分析[3]，為項(xiàng)目路線設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)(見(jiàn)圖3)。圖3　地形分析通過(guò)建立智慧勘察系統(tǒng)，將多源異構(gòu)的地理信息模型進(jìn)行集成化管理，實(shí)現(xiàn)了BIM數(shù)據(jù)的對(duì)接，為決策分析提供了數(shù)據(jù)支撐(見(jiàn)圖4)。

4.3初步設(shè)計(jì)

通過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì)流程，標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)專業(yè)內(nèi)部與專業(yè)間的協(xié)同設(shè)計(jì)，包含設(shè)計(jì)校核、責(zé)任邊界、提資規(guī)則等協(xié)同管理方案。基于BIM設(shè)計(jì)協(xié)同平臺(tái)進(jìn)行模型互用、協(xié)同檢查并進(jìn)行設(shè)計(jì)質(zhì)量分析，達(dá)到優(yōu)化方案與綜合協(xié)調(diào)的目的(見(jiàn)圖5)，實(shí)現(xiàn)整體設(shè)計(jì)周期的縮短和效率的提升。

4.4施工圖設(shè)計(jì)

根據(jù)圖紙表達(dá)的深度不同，選擇預(yù)設(shè)好的出圖布局輸出圖紙成果。在設(shè)計(jì)過(guò)程中若進(jìn)行變更操作，可實(shí)現(xiàn)圖模聯(lián)動(dòng)，提高設(shè)計(jì)審查效率。對(duì)于裝配式設(shè)計(jì)部分基于BIM模型進(jìn)行構(gòu)件拆分，進(jìn)行深化設(shè)計(jì)[4]，通過(guò)掃描圖紙二維碼即可獲得構(gòu)件相關(guān)信息（如編號(hào)、類型、位置等），并可查詢、上傳構(gòu)件制造、物流、安裝進(jìn)度等信息(見(jiàn)圖6)，確保后期制造和施工階段數(shù)據(jù)銜接的準(zhǔn)確。

5數(shù)字設(shè)計(jì)價(jià)值提升

5.1數(shù)據(jù)貫通

數(shù)字設(shè)計(jì)在不同階段或不同平臺(tái)之間進(jìn)行模型信息傳遞、交換和共享，或物料分類統(tǒng)計(jì)時(shí)，宜對(duì)交付模型中的模型單元進(jìn)行統(tǒng)一編碼(見(jiàn)圖7)，受建筑結(jié)構(gòu)體系和企業(yè)管理的影響，模型單元樣式繁多，軟件自身功能無(wú)法滿足需求。基于C#語(yǔ)言自主開(kāi)發(fā)了智能編碼插件[5]，來(lái)實(shí)現(xiàn)模型編碼的批量處理，大大提高了設(shè)計(jì)效率，且設(shè)計(jì)成果統(tǒng)一，保證了BIM數(shù)據(jù)在跨階段可持續(xù)設(shè)計(jì)中的無(wú)損、高效流轉(zhuǎn)[6]。

5.2可視化施工指導(dǎo)

基于BIM模型可視化屬性進(jìn)行模擬建造，結(jié)合虛擬工藝樣板，有效避免作業(yè)人員技能差異造成的施工誤差。通過(guò)開(kāi)展線下數(shù)字設(shè)計(jì)交流培訓(xùn)會(huì)，提高復(fù)雜施工方案交底能力，提升項(xiàng)目精細(xì)化管理水平(見(jiàn)圖8)。

5.3驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)流程

基于BIM設(shè)計(jì)模型中的信息經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理與ERP、MES、PMS系統(tǒng)一體化貫通，與企業(yè)業(yè)務(wù)深度融合。結(jié)合數(shù)字檔案系統(tǒng)，為整個(gè)工程建設(shè)項(xiàng)目的竣工驗(yàn)收備案、城建檔案報(bào)件、運(yùn)維交付提供公開(kāi)透明的查詢管理、留痕管理，精確把控交付過(guò)程，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)全過(guò)程信息化管理(見(jiàn)圖9)。

6數(shù)字設(shè)計(jì)應(yīng)用總結(jié)

數(shù)字設(shè)計(jì)需與產(chǎn)業(yè)鏈業(yè)務(wù)模塊深度融合，強(qiáng)化自主研發(fā)創(chuàng)新能力，打通信息數(shù)據(jù)斷層，提升設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)利用效率，形成設(shè)計(jì)、管理、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)的集成解決方案，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)字化、管理協(xié)同化、決策智慧化的應(yīng)用目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]謝俊，張賢超，張友三.BIM技術(shù)在裝配式建筑產(chǎn)業(yè)鏈中的應(yīng)用--湖南第一師范學(xué)院公寓樓[C].第一屆全國(guó)BIM學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，2015（1）：104-108.

[2]楊震卿，宋萍萍，寧娟利，張曉玲，左丹丹.BIM標(biāo)準(zhǔn)在企業(yè)中的應(yīng)用與意義[J].建筑技術(shù)，2016（8）：1691-693.

[3]趙小艷.QuickBird影像在城市總體規(guī)劃中的應(yīng)用研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2006.

[4]王淑嬙，彭賽青，盧仲興.基于BIM的PC構(gòu)件設(shè)計(jì)與生產(chǎn)信息集成及應(yīng)用研究[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2020，41（5）：109-114.

[5]陶婉婉.基于二次開(kāi)發(fā)方法的BIM模型數(shù)據(jù)提取方法研究[J].價(jià)值工程，2019，38（8）：159-161.

[6]GB/T51212—2016.建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[S].

作者:柏皓天 單位:中恒工程設(shè)計(jì)院有限公司