SMEDI-BIM構(gòu)件庫管理系統(tǒng)建設(shè)及應(yīng)用

引言

構(gòu)件是組成BIM模型的基礎(chǔ)單元，描述其幾何信息、專業(yè)屬性及狀態(tài)信息，是傳遞模型信息的基本載體。一塊腹板、一個(gè)箱梁、整體上部結(jié)構(gòu)、一座橋梁，又或者一根螺栓、一堵池壁、一個(gè)構(gòu)筑物甚至一座水廠，這些模型單元都可以視為從狹義到廣義的某種層級(jí)的構(gòu)件，以滿足不用工程階段應(yīng)用的需要。合格的構(gòu)件需要具有復(fù)用性、獨(dú)立性、可參變性、可擴(kuò)展性、可連接性五個(gè)特征。而只有按照統(tǒng)一規(guī)則制作、統(tǒng)一分類、統(tǒng)一存儲(chǔ)的構(gòu)件集合，才能稱之為構(gòu)件庫。構(gòu)件庫管理系統(tǒng)是指對(duì)構(gòu)件庫進(jìn)行結(jié)構(gòu)性存儲(chǔ)、組織、展示、統(tǒng)計(jì)分析并供用戶調(diào)用構(gòu)件的系統(tǒng)。針對(duì)市政行業(yè)主體專業(yè)多樣、BIM技術(shù)解決方案各不相同的特點(diǎn)，建立企業(yè)級(jí)構(gòu)件庫管理系統(tǒng)，將各專業(yè)各軟件常用構(gòu)件統(tǒng)一存儲(chǔ)、統(tǒng)一管理，解決重復(fù)創(chuàng)建、無序存儲(chǔ)、質(zhì)量參差等問題，將有助于知識(shí)成果通過復(fù)用發(fā)揮最大價(jià)值，并通過加密措施對(duì)知識(shí)成果加以保護(hù)。

企業(yè)及行業(yè)現(xiàn)狀

上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司（以下簡(jiǎn)稱“上海市政總院”）的工作涉及給排水、管廊、道路、橋梁、水利水運(yùn)、地下空間等多個(gè)專業(yè)，工程項(xiàng)目中由于各自的專業(yè)特點(diǎn)，選用的BIM軟件工具也不盡相同，其中，構(gòu)筑物及片狀工程較多應(yīng)用Autodesk公司的Revit軟件，而線性工程較多應(yīng)用Dassault公司的CATIA軟件。

在多年開展的BIM項(xiàng)目中，上海市政總院各生產(chǎn)院積累了大量的構(gòu)件文件。由于缺乏規(guī)則及強(qiáng)制性措施，創(chuàng)建的構(gòu)件存在一定的隨意性，僅可滿足當(dāng)前項(xiàng)目的某些需求，這就造成了盡管都是同一單位交付的設(shè)計(jì)模型，但在構(gòu)件分類、命名、表達(dá)精度、行為上卻各不相同。

此外，由于Revit構(gòu)件（通常稱為“族”）以文件夾的形式管理，有些構(gòu)件名字相同但卻儲(chǔ)存在不同文件夾中，有些構(gòu)件命名接近卻不完全相同，讓使用人員無從分辨各個(gè)構(gòu)件的具體差異，哪些是可復(fù)用的，哪些又各有用途；而CATIA構(gòu)件（通常稱為“模板”）以結(jié)構(gòu)樹的形式管理，結(jié)構(gòu)樹的層級(jí)劃分較為隨意，各生產(chǎn)院間不同，無從追溯構(gòu)件來源，更談不上質(zhì)量把控。

上海市政總院意識(shí)到亟須針對(duì)以上問題，建立一套企業(yè)級(jí)的構(gòu)件庫管理系統(tǒng)，收集管理按照統(tǒng)一規(guī)則制作的BIM構(gòu)件，以便大家能夠?qū)θ悍秶鷥?nèi)的知識(shí)成果有全面的了解，重復(fù)利用已有的構(gòu)件，提高BIM 的設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低BIM 的實(shí)施成本。

目前，各個(gè)設(shè)計(jì)、施工、軟件開發(fā)企業(yè)也紛紛開發(fā)了自己的構(gòu)件庫管理系統(tǒng)，如鐵路工程BIM構(gòu)件庫管理信息系統(tǒng)[1]、鴻業(yè)族立得構(gòu)件庫管理系統(tǒng)[2]等，都是旨在解決工作中遇到的相同或類似的問題。這些系統(tǒng)內(nèi)容、樣式各不相同，但基本以某一個(gè)主流BIM工具軟件的構(gòu)件為管理對(duì)象。

實(shí)施方案

系統(tǒng)構(gòu)成

作為上海市政總院SMEDI-BIM技術(shù)體系的有機(jī)組成部分，SMEDI-BIM構(gòu)件庫管理系統(tǒng)由B/S網(wǎng)頁端、Revit插件端以及CATIA插件端組成，是市政行業(yè)首個(gè)實(shí)現(xiàn)跨軟件平臺(tái)的構(gòu)件庫管理系統(tǒng)。在插件端，用戶可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)件上傳、構(gòu)件下載調(diào)用；在網(wǎng)頁端，用戶可以了解構(gòu)件庫的整體情況，查詢構(gòu)件詳情，在不運(yùn)行軟件的情況下上傳構(gòu)件以及下載使用。

圖1 SMEDI-BIM構(gòu)件庫管理系統(tǒng)構(gòu)成

表1 SMEDI-BIM構(gòu)件庫管理系統(tǒng)角色權(quán)限

構(gòu)件庫管理系統(tǒng)的基本架構(gòu)如圖1所示。對(duì)經(jīng)由網(wǎng)頁端和插件端收集的構(gòu)件，通過數(shù)據(jù)服務(wù)層及底層數(shù)據(jù)庫，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行訪問查詢、安全權(quán)限設(shè)置等處理，用以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)性存儲(chǔ)、展示、查詢、調(diào)用。

管理層級(jí)

管理系統(tǒng)的管理對(duì)象分總院構(gòu)件庫、部門構(gòu)件庫及制造商構(gòu)件庫三類：全院各部門、各用戶均可向總院構(gòu)件庫上傳符合企業(yè)級(jí)建模標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件，經(jīng)審核后入庫；各用戶可向其所屬部門的部門構(gòu)件庫上傳構(gòu)件，符合其部門入庫要求即可；制作商提供的構(gòu)件，只要符合總院要求，就能夠入庫管理系統(tǒng)，還可以攜帶品牌專有的屬性信息。分層級(jí)構(gòu)件庫管理既保證了企業(yè)級(jí)建模標(biāo)準(zhǔn)的要求，又兼顧了部門內(nèi)部知識(shí)積累的需求，還可以充分利用社會(huì)資源，以較小投入獲得較大效益。

角色權(quán)限

管理系統(tǒng)的用戶分為設(shè)計(jì)人員、部門構(gòu)件庫管理員、總院構(gòu)件庫管理員、超級(jí)管理員四種角色權(quán)限，設(shè)計(jì)人員具有構(gòu)件上傳、下載調(diào)用的權(quán)限；部門構(gòu)件庫管理員和總院構(gòu)件庫管理員除審核各自管理的入庫構(gòu)件質(zhì)量外，還可以增改刪減該構(gòu)件庫中的節(jié)點(diǎn)層級(jí)，也能夠查看該構(gòu)件庫相關(guān)的各項(xiàng)操作日志；超級(jí)管理員在此基礎(chǔ)上還可以進(jìn)行所有的節(jié)點(diǎn)管理、用戶管理、部門管理和加密策略設(shè)置，表1列出了各角色的權(quán)限分配情況。

系統(tǒng)特點(diǎn)

SMEDI-BIM構(gòu)件庫系統(tǒng)結(jié)合企業(yè)自身的專業(yè)特點(diǎn)和工作需求，對(duì)系統(tǒng)的易用性、權(quán)威性、可擴(kuò)展性等著重強(qiáng)調(diào)和解決。

域控登錄

圖2 構(gòu)件入庫流程

圖3 構(gòu)件審核不通過原因

在SMEDI-BIM構(gòu)件庫管理系統(tǒng)中，無論是通過網(wǎng)頁端還是插件端，用戶都無需注冊(cè)，只要輸入域賬戶名、密碼，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)向域控服務(wù)器提交申請(qǐng)，驗(yàn)證為域用戶后即可登錄使用。SMEDI-BIM構(gòu)件庫管理系統(tǒng)還可以根據(jù)上海市政總院ERP 系統(tǒng)提供的人員數(shù)據(jù)，自動(dòng)解析該用戶的中文名、郵箱及所屬部門，為后續(xù)的構(gòu)件入庫、審核、統(tǒng)計(jì)分析等工作奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，所有與該用戶相關(guān)的各類信息（未審核構(gòu)件、審核未通過構(gòu)件及其原因、審核通過構(gòu)件）也自動(dòng)呈現(xiàn)。

質(zhì)量審核

SMEDI-BIM構(gòu)件庫管理系統(tǒng)，實(shí)行二級(jí)管理模式，對(duì)于上傳至部門構(gòu)件庫的構(gòu)件，需經(jīng)過部門庫管理員審核后入庫；對(duì)于上傳至總院構(gòu)件庫的構(gòu)件，則必須通過所屬部門庫管理員的初審，以及總院庫管理員的終審，雙重質(zhì)量審核從源頭上對(duì)構(gòu)件質(zhì)量進(jìn)行把控（圖2）；對(duì)于質(zhì)量不合格的構(gòu)件，也會(huì)向構(gòu)件制作者指出需要修改的方面（圖3）。

跨軟件平臺(tái)

作為市政行業(yè)首個(gè)實(shí)現(xiàn)跨軟件平臺(tái)構(gòu)件管理的系統(tǒng)，SMEDI-BIM構(gòu)件庫管理系統(tǒng)突破了軟件平臺(tái)的限制，解決了不同軟件間構(gòu)件存儲(chǔ)格式不同、存儲(chǔ)方式不同的問題，統(tǒng)一了信息展示技術(shù)方案，滿足了上海市政總院兩大主流BIM設(shè)計(jì)軟件Revit和CATIA的構(gòu)件管理需求（圖4）。

圖4 跨軟件平臺(tái)構(gòu)件管理

圖5 Revit構(gòu)件在模型加密后不可編輯或保存

圖6 CATIA構(gòu)件通過成熟度進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)

信息展示

SMEDI-BIM構(gòu)件庫管理系統(tǒng)能夠記錄每個(gè)構(gòu)件的所屬類別、屬性信息、創(chuàng)建者及其所屬部門、各項(xiàng)操作日志，做到每個(gè)構(gòu)件均有跡可循；通過評(píng)論和打分，使構(gòu)件創(chuàng)建者能夠直接獲取使用者的反饋。而包括構(gòu)件、個(gè)人、部門三重維度的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，也可以實(shí)時(shí)呈現(xiàn)。

構(gòu)件加密

Revit采用構(gòu)件加密和模型加密的雙重加密方式：未登錄管理系統(tǒng)的用戶無權(quán)打開或者在項(xiàng)目中調(diào)用構(gòu)件；項(xiàng)目文件中的構(gòu)件在模型加密后形體都分解為多個(gè)部分，同時(shí)失去編輯和保存功能，有效避免未經(jīng)授權(quán)的模型篡改及轉(zhuǎn)存他用（圖5）。

CATIA通過3DE平臺(tái)生命周期定義，通過不同的“成熟度”屬性，來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問限制及數(shù)據(jù)保護(hù)。在“設(shè)計(jì)已發(fā)布”狀態(tài)下，任何人不能對(duì)構(gòu)件進(jìn)行修改（圖6）。

系統(tǒng)應(yīng)用情況

當(dāng)前，SMEDI-BIM構(gòu)件庫管理系統(tǒng)的近千個(gè)對(duì)象主要集中在設(shè)備、管件、附屬設(shè)施以及橋梁墩柱、橋臺(tái)等零件級(jí)構(gòu)件。工程師在軟件插件端直接按照軟件原生邏輯對(duì)構(gòu)件進(jìn)行調(diào)用或模板實(shí)例化，大大節(jié)省了構(gòu)件資源的積累時(shí)間，尤其在給排水水廠、橋梁等項(xiàng)目中得到了廣泛應(yīng)用。

由于這種構(gòu)件的應(yīng)用仍然停留在原有的方式方法階段，用戶對(duì)于構(gòu)件使用工作流的改進(jìn)需求也日益增加。因此，在零件級(jí)構(gòu)件基本齊備、涵蓋大部分工作需求的基礎(chǔ)上，我們會(huì)結(jié)合規(guī)范圖集、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，將使用頻率較高的場(chǎng)站池井構(gòu)筑物、橋梁上下部結(jié)構(gòu)等更多功能級(jí)、項(xiàng)目級(jí)構(gòu)件納入管理系統(tǒng)，為參數(shù)化修改、構(gòu)件拼裝等正向設(shè)計(jì)手段的開展奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

在構(gòu)件層級(jí)縱深發(fā)展的同時(shí)，管理系統(tǒng)涉及的軟件范圍將從目前的Revit、CATIA拓展到更多市政行業(yè)應(yīng)用的BIM軟件，如AutoCAD Plant 3D、PDMS等，實(shí)現(xiàn)企業(yè)BIM構(gòu)件庫的全面管理。

結(jié)語

SMEDI-BIM構(gòu)件庫管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化、共享化、復(fù)用化和協(xié)同化管理，能夠使工程師聚焦在設(shè)計(jì)工作本身。系統(tǒng)以企業(yè)級(jí)信息模型系列標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)、以構(gòu)件庫成果為資源、以企業(yè)二次開發(fā)的工具為手段，形成SMEDI企業(yè)級(jí)的BIM技術(shù)體系，有助于實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率創(chuàng)新發(fā)展，助力企業(yè)乃至市政行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。