建筑工程施工圖三維數字化審查系統研究

廖燦燦，馬驍，陶海波

（中煤科工重慶設計研究院（集團）有限公司）

1 引言

隨著我國城市化建設步伐不斷加快，大型建筑綜合體，高層和超高層建筑紛紛涌現，現代化建筑普遍具有形體高、樓層多、規模大、功能全等特點，一旦發生問題則后患無窮，建筑安全設計的重要性越發凸顯[1]。因此，做好建筑工程審圖工作，保證建筑工程審圖的準確性尤為重要，從源頭上消除建筑中可能存在的安全隱患。

三維數字化審圖利用BIM 等新興技術來進行自動審圖，有別于傳統圖紙的校審模式。原理是BIM 技術具有極強的數據存儲和訪問能力，其應用的核心載體是以構件為基礎的三維可視化模型及其所攜帶的各類數據信息，包括建筑物梁、柱、樓板等組成建筑模型構件的基本信息、幾何信息和屬性信息，利用BIM 模型可以攜帶這些信息的功能與各類三維審查規范進行匹配，對是否滿足規范進行自動標記，生成審查報表，大幅減少審查人員工作量的同時提高審查效率和準確度[1]。就目前來看，不少政府單位，設計企業，軟件公司都在努力的做出一套完善的基于BIM 的數字化審圖系統，這對于設計行業和審圖單位來說，也是把控設計質量，提高設計效率的重要工具。

基于此，國家發布相應政策，就如何利用BIM 技術推動施工圖審查改革進行了一系列嘗試和探索。2020 年，住建部印發《住房和城鄉建設部工程質量安全監管司2020 年工作要點》、2018 年，國務院辦公廳印發《關于開展工程建設項目審批制度改革試點的通知》（國辦發〔2018〕33 號）、2016 年，住建部發布了《2016-2020 年建筑業信息化發展綱要》（建質函〔2016〕183 號），上述文件均提出要積極促進施工圖審查改革、創新監管方式，采用“互聯網+監管”手段，推廣施工圖數字化審查，試點推進BIM審圖模式；建立設計成果數字化交付、審查及存檔系統，實行聯合審圖機制，探索基于BIM 的數字化成果交付、審查和存檔管理工作的要求。

為響應國家部委號召，各地區積極探索數字化技術應用，從實施情況來看，目前全國已有14 個省級行政區實現了二維數字化審圖的全覆蓋，普及率超過了40%。當前，三維技術的迅猛發展使得相對應出現的三維模型審查進入了數字化審查的迫切需求范圍內。深圳市于2019 年6 月完成全國第一個BIM 技術輔助審圖平臺試用版研發、廣東于2020 年7 月1 日開始建筑工程施工圖三維（BIM）電子輔助審查工作，湖南省不僅完成了BIM 審查系統地標規范制定，還在2019年12 月就完成了國內首個省級BIM 審查系統的開發任務，并在2020 年6 月1日開始試運行。

基于現有政策要求和地方實施情況，通過研究施工圖三維數字化審查的業務流程，提出三維數字化審查技術并形成通用技術方案，為建筑工程設計的三維數字化應用提供模板和示范作用，并在此基礎上闡述三維數字化審查系統的工作流程，以期支持基于BIM 技術的建筑工程模型三維審查系統的建立，從而促進三維數字化審查技術在施工圖審查中的普及應用。

2 當前施工圖三維審圖存在的問題

當前施工圖三維審查方式普遍采用人工審查，審圖過程主觀性強、審查細節繁瑣。由于施工圖審查涉及多專業、跨學科、規范種類眾多，人工審查面臨效率及政府管控難等深層次的問題。具體如下。

1）傳統審查方式費時、費力[2]

施工圖審查涉及的規范種類眾多，審查要點繁雜，完成一個工程項目的規范審查需要花費大量時間。如果審查的項目數量眾多，相關部門將投入大量的人力來進行審查，以保證審查效率；

2）不同審查人員對規范的理解不同會導致審查標準的不統一

施工圖審查涉及多專業、跨學科，但由于審查人員的主觀理解因素和部分規范條文描述模糊，可能存在相同條文不同審查人員的理解不同，從而導致審查深度、范圍不統一；

3）多部門審核，程序繁瑣

待審查文件可能需要送到不同的部門進行審核，期間可能會出現資料遺失的現象，給送審單位帶來不必要的麻煩[3]；

4）監管部門把控難

監管部門無法方便地通過現有方式進入圖審系統對項目進行全過程監管，無法滿足“雙隨機、一公開”的隨機抽查要求，主管部門難以對項目的多維度及機構工作質量進行統計分析；

5）施工圖審查業務環境不穩定

施工圖審圖方式的轉變，使得政府主管部門承擔的責任更大，且地方財政是否愿意或者負擔得起這筆費用也是未知數，這樣的情形為施工圖審查業務環境帶來了很大的挑戰。

因此，為了解決上述問題，提高建筑工程施工圖審查的效率與質量，需要利用BIM 技術推動施工圖審查工作加入建筑工程數字化的發展進程中來，建立建筑工程三維數字化審查系統及相關配套標準，以滿足今后基于BIM 的建筑工程對數字化審查工作的需求和挑戰。

3 施工圖三維數字化審查系統技術方案研究

施工圖三維數字化審查系統需要具備統一的審查標準，并能夠在線上審查過程中嚴格加以執行，同時它還應該具備審查低出錯的能力，更重要的是它應該能適應規范修訂的改變而調整審查標準以滿足使用要求。

當前大多地區所嘗試的三維數字化審查系統主要是基于二維施工圖數字化審查平臺基礎上進行開發，存在勘察設計文件共享局限、審圖過程需借助客戶端軟件、以及客戶端相應速度較慢等情況。因此，目前三維數字化審查實現方式仍不夠方便、直觀，對于年齡偏大的專家群體來說，他們需要適應的過程也會更長。除此之外，最關鍵的技術難點是三維數字化審查技術，多數現有審查系統的架構無法拓展三維數字化審圖功能，與其他系統的接口對接方面也存在無法繼續開發的情況。

三維數字化規范審查技術將三維模型檢查技術、數字化信息提取技術以及數字化成果移交技術的綜合集成。這一技術將設計人員從大量繁瑣、重復的審圖工作中解脫出來，實現審圖手段的創新。具體包含三個方面的內容[5]。

①利用三維模型檢查技術和數字化信息提取技術，在數字化成果移交技術組建的平臺上識別建筑信息模型中的審查參數，實現BIM 數據信息的提取。

②利用網絡技術，建立一個統一的數字化審查平臺，實現多專業聯審。

③統一的審查標準通常包括技術標準、交付標準以及數據標準，以確保該套標準能滿足建筑工程施工圖BIM 的三維審查工作。

那么如何使基于三維數字化審查技術的系統順利進行專業線上協同審查、保質保量完成審查工作并得到準確的審查結果，是需要進行詳細探究的。筆者提出三維數字化審查系統的通用技術方案，該技術方案基于規范條文和三維數字模型信息的自動化審查方法，通過規則定義、三維數字模型解析、規則與模型關聯識別器、規則引擎、三維計算引擎以及自動審查控制器等部分合理配合、相互作用，以便準備著手研發相關平臺的單位或科研院所參考應用，詳細關系見圖1 所示。

該方法的具體過程是通過將自然語言的規范條文轉換成計算機可識別的規則形成規則庫，將三維建筑信息模型進行預解析后形成模型構件庫，然后利用規則與模型關聯識別器尋找到每條規則所對應的審查對象模型構件，由自動審查控制器來驅動規則引擎和三維計算引擎進行相應規則的邏輯計算和審查判斷，最后得到審查結果[6]。

4 施工圖三維數字化審查系統工作流程

圖1 三維數字化審查系統技術方案圖

從設計單位角度來闡述其在建筑工程三維數字化審查的工作流程（提供一個參考）。首先是設計單位的線下工作，將BIM 模型通過插件轉換成系統可以識別的XDB 或者其他適應性數據格式。然后，系統審查流程中分為項目申報、出圖與上圖、機構遴選、多圖聯審、備案管理、打圖管理以及歸檔管理，其中項目增加BIM 審查選項和上傳BIM 模型入口。BIM 審查流程分為BIM 智能審查和半自動化輔助BIM 人工審查兩種，BIM 智能審查中規范條文目前普遍只有消防和結構，但隨著技術的精進和系統優化，后期會有更多專業規范條文加入。相比之下人工審查的約束條件較少，基本上是線下審圖工作的線上化，但是BIM 輔助工具的充分利用可以相對縮短審查時間，提高審圖效率。三維數字化審查系統工作的詳細流程見圖2。

5 結語

圖2 三維數字化審查系統工作流程

本文基于現有政策要求和地方實施情況，梳理當前施工圖三維審查的問題，認為要有效解決問題，關鍵是利用BIM技術推動施工圖審查改革，建立施工圖三維數字化審查系統。提出三維數字化審查系統的通用技術方案，為研發相關平臺的單位或科研院提供一些參考，并在此基礎上闡述建筑工程三維數字化審查系統的工作流程，增強該領域施工圖審查的標準化、集約化和系統化。同時，對于整個建筑行業的所有相關單位和其他工程領域的三維數字化審查系統建設都有積極的借鑒價值和指導意義。