某冶金行業(yè)設計企業(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《建筑信息模型應用統(tǒng)一標準》GB/T51212-2016里面，特別強調了P-BIM基于工程實踐的BIM實施方法。應該說P-BIM概念已經上升到了國家層面。P-BIM的核心就是強調分步分項BIM，即強調工程各階段運用符合各自特點的軟件致力于建立各自關注的模型信息，同時預留好上下游接口，讓核心模型信息能在項目生命期內有效傳遞。在設計階段則需設計師關注設計需要和建模要點，采用設計建模軟件建立設計模型，至于算量、施工模型、運維等應該交給下一階段的工程責任主體運用符合該階段需求的軟件來實現(xiàn)。畢竟設計模型、算量模型、施工模型、運維模型所關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，要讓設計師把各階段的模型集成到設計模型，畢其功于一役，是很低效的想法。

研究表明，設計階段的BIM應用可以達到項目全生命周期協(xié)同工作框架建設的目的，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，每個人負責自己的那部分工作，還有一些人隨時指導工作方向。咱們常說的協(xié)同工作分兩種，一種是內部協(xié)同，另外一種是外部協(xié)同。設計企業(yè)內部的協(xié)同工作屬于內部協(xié)同，是在一個團隊里，可能是一個設計小組同時做一個項目，彼此之間互相溝通。它最關注的是，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、是否會重復投資、重復勞動的困擾等。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軟件應用。本文以高校教師BIM團隊走進設計企業(yè)為背景，多方協(xié)作嘗試解決一些BIM協(xié)同工作中設計效率低下的問題。

建筑全壽命周期的策劃、設計、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進行建筑設計，結構工程師使用Tekla進行鋼結構設計，暖通空調工程師使用Revit MEP進行機電安裝設計。而借助通用的“語言”來實現(xiàn)信息共享及協(xié)同工作，使BIM技術在提升項目建設價值上達到最大化，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、工程設計、信息智能自動化、工程招標、工程監(jiān)理、設備設計與制造、成套設備供應、施工管理、調試開車、運行維護、產品檢驗于一體的現(xiàn)代化工程技術企業(yè)。服務領域覆蓋鋼鐵、有色、輕工、化工、機械、交通、能源、環(huán)保等多種行業(yè)。已經形成工程咨詢管理、工程技術、裝備制造、信息技術、鋼鐵技術服務和研發(fā)等六大協(xié)同發(fā)展的業(yè)務板塊。

該集團公司下屬設計單位建筑事業(yè)部主要從事冶金工業(yè)廠房、民用建筑等建設項目的設計工作，隨著BIM技術在建筑行業(yè)內的日益發(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的多名BIM技術專家組成團隊，到公司現(xiàn)場調研并協(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。設計人員表示目前亟待解決的問題就是如何保證建筑與結構專業(yè)在BIM設計中技術標準的統(tǒng)一。經過分析團隊認為雖然國內BIM標準研究起步并不算晚，且目前我國已經發(fā)布或征求意見的相關BIM標準在2017年～2019年間相繼出臺，但不能生搬硬套已經發(fā)布的標準，團隊應該根據(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的標準。但若根據(jù)最終應用目標來編制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，經過兩周的忙碌工作，專家團隊與企業(yè)BIM技術骨干共同完成了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設計方案主要的應用場景是冶金行業(yè)，故此技術規(guī)定選擇Bentley公司的AECOsimBuilding Designer（簡稱ABD）作為BIM設計統(tǒng)一平臺，各專業(yè)設計最終成果須歸入ABD平臺內進行總拼裝。建筑專業(yè)BIM設計平臺選擇目前市場上發(fā)展成熟的Revit軟件，結構專業(yè)BIM設計平臺選擇Tekla軟件。工業(yè)部分BIM設計選擇ABD平臺，則基礎部分在ABD中進行三維建模，上部結構可使用YJK→ABD插件轉換，細部構件在ABD中完善。民建部分三維設計使用Revit平臺，上部結構可使用YJK→Revit插件轉換，細部構件在Revit中完善。

3.2 文件結構分解

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構分解，分解后可以更好的進行文件管理也可以更好的做協(xié)同調整。所以通常把每個專業(yè)的模型存儲為一個設計文件。項目所有設計文件、成果文件均應有清晰的組織結構，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計文件夾下的設計文件。

本標準確定一個設計文件僅保存一個設計空間，一般為默認設計空間。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計文件中的默認設計空間中。

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。設計文件的命名應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，單體的細部設計模型文件應按規(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平臺設計過程僅有圖紙文件，命名與工程項目一致。

3.4 協(xié)同設計

（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，主要內容為上游專業(yè)的BIM提資或BIM設計成果與本專業(yè)BIM設計進行協(xié)同；另外本專業(yè)的BIM設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，其他設計人可隨時“參考”自己的設計模型，設計人無需定期將自己的設計成果通過其他數(shù)據(jù)傳輸方式傳遞給其他設計人或其他專業(yè)。

（3）不同平臺協(xié)同。不同平臺的協(xié)同設計過程相對復雜，需設計人將自己的設計成果（中間過程成果）轉換成中間格式，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，是指結構Tekla和建筑Revit向統(tǒng)一平臺Bentley ABD協(xié)同，即采用Tekla和Revit搭建的模型需轉換為中間數(shù)據(jù)，傳遞給非本專業(yè)的設計人和專業(yè)負責人。

Tekla可通過轉出*. dxf文件傳遞至Bentley ABD平臺；Revit可通過轉出*.ifc、*.dxf文件傳遞至Bentley ABD平臺。工業(yè)類建筑，建筑結構專業(yè)與外專業(yè)協(xié)同設計的文件格式確定為三維：從ABD平臺轉出*.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（廠房內）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或修改編輯軸網。建議各設計人在得到定位提資后再開展BM設計，以免后期再移動設計模型，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，此坐標網一般為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，然后以提資形式提供給各專業(yè)負責人。

無總圖專業(yè)參與的室內（廠房內）項目總體定位，需工程項目總工程師確定軸網，此軸網一般為Z坐標為0的確定了X坐標0及Y坐標0定位的原有建/構筑物、原廠房等的軸網，然后以提資形式提供給各項目負責人。

（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)確定該單體軸網的具體坐標，然后以軸網+坐標值形式或原點與項目總體定位坐標原點重合的軸網定位提資圖形式提供給各專業(yè)負責人。

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

3.6 工作環(huán)境標準設定

3.6.1 ABD工作環(huán)境設定

（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。設計文件的模板文件，是工作環(huán)境的一部分。種子文件設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容。種子文件和設計文件的后綴名均為dgn。設計階段，可選用默認路徑下的以下種子：DesignSeed.dgn（建筑專業(yè)〉和DesignSeed_Stractural.dgn（結構專業(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（鋼結構）、BSEE- Architecture（建筑）。

（5）設計文件（空間）。一個設計文件（dgn文件）僅保存一個設計空間（Model），一般為默認設計空間。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計文件中的默認設計空間中。

（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為：S-Dim-尺寸。

（7）圖層。Bentley平臺下的圖層設置與CAD二維環(huán)境下的圖層設置基本保持一致，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表示結構。如：S-Base-基礎，即表示結構專業(yè)下類別為“基礎”圖層。

（8）圖紙輸出。繪圖工作結束后，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，導出單獨一張*.dgn圖紙文件，導出時應將所有連接選擇“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。廠房結構可以接照柱、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。平臺結構可按照平臺柱、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）構件命名。三維設計施工圖階段，三維模型只需滿足布置深度要求即可，連接節(jié)點可待深化設計完成后進行處理。

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

3.6.3 Revit工作環(huán)境設定

（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的捕入點坐標值（x，y，z）和旋轉角度。

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

3.7 審核

BIM設計人員完成的單體設計模型，需通過校審后才能進行下一步施工圖繪制工作。模型的校審應包括：各上游專業(yè)對模型確認，專業(yè)負責人對模型完成校審，審核人（或審定人）對模型完成校審，施工圖審核、發(fā)圖、歸檔流程同工程設計保持一致。

4 產生效益

BIM是建筑行業(yè)數(shù)字化技術發(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)同設計有一定幫助，提高了勞動效率，避免了部分重復勞動，具體的經濟效益目前無法精確計算，但本標準已應用于企業(yè)實際項目中，經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。