基于BIM輕量化技術的公裝工程協同管理研究

［收稿日期］ 20220711

［第一作者］ 王" 露（1998-），女，河南新鄉人，湖北工業大學碩士研究生，研究方向為工程項目管理。

［通信作者］ 孫賢斌（1964-），男，湖南華容人，湖北工業大學教授，研究方向為工程項目管理。

［文章編號］ 1003-4684（2024）03-0057-06

［摘" 要］ 公裝工程項目實施過程中，參與方眾多，協調配合工作量大，為解決過程中信息、數據源不統一、進度實時跟蹤難等問題，以BIM輕量化技術為支撐，提出了一種用于公裝工程多維協同合作的方法，并結合前端技術設計了用于公裝工程數字化模型管理的展示網頁。以廣州某酒店公裝工程為例，驗證了BIM輕量化技術下的協同管理模式可以打破項目各方受限于專業軟件進行信息交互的壁壘，同時利用Web端網頁的可視化可以直觀的展現酒店公裝工程項目的裝飾效果以及各專業間的協作關系，從而更好地實現項目高效協同的管理目標。

［關鍵詞］ BIM技術； 輕量化； 公裝工程； 協同管理

［中圖分類號］ TU17" ［文獻標識碼］ A

公裝工程（公共裝飾工程）通常是指用于公共設施，如酒店、辦公樓等［1］的裝飾裝修工程。 相比于土建工程，公裝工程裝飾材料種類多、造型復雜、工程施工時各單位存在交叉作業，且涉及給排水、暖通、機電等多個子項工程，需要各專業BIM工程師緊密配合。公裝工程室內設計風格不一、各空間結構組成復雜。

BIM輕量化技術是指基于數學算法在不改變模型與數據文件結構屬性的基礎上，將模型數據信息進行重構的技術，它可以在改善項目模型體量大、協同管理難等方面發揮優勢作用［2］。 通過BIM輕量化轉換技術將工程項目與基于BIM的三維數字化技術相結合，以及復雜的軟件操作，即可實現各專業模型的Web端全方位展示。項目各方可通過客戶端或者移動端的瀏覽器隨時隨地查看公裝工程各專業模型、各節點構造以及各房間戶型等信息，幫助各方實時掌握項目信息，提高各專業協同工作效率。

針對公裝工程協同管理問題，相關學者主要從以下兩方面展開學術研究：1）相關BIM管理平臺的應用。張瀝月［3］從全生命周期的角度出發，結合BIM技術構建了項目協同管理平臺，為商業建筑裝飾工程管理提供了先進的管理模式；陳漢成等［4］結合BIM模型并利用Forge協同平臺較好地解決了地鐵裝飾工程各參建方交叉作業難的問題；菅繼厚［5］利用智慧平臺在項目實施過程中以監管和采集信息的方式實現了市政裝飾工程各參與方的信息共享；卜真良等［6］利用云和移動終端技術開發了BIM項目協同管理平臺完成了古建筑項目信息集成工作；劉艷紅［7］利用三維掃描等技術并結合BIM管理平臺搜集整合了裝飾工程項目各方的文件數據，從而節約了溝通的成本與時間。2）基于精細化BIM模型的管理擴展。呂誠瑞等［8］基于BIM模型從全生命周期的角度闡述了BIM技術用于酒店機電安裝工程的解決方案，提高了酒店裝飾工程各階段數據的銜接流暢度； 邵怡等［9］利用Revit以拆分文件的方式建立了三維參數化模型，從而提高了酒店裝飾工程項目各方的溝通效率。但以上研究受限于現有的BIM專業軟件及相關管理平臺，無法實時整合各專業間修改意向，難以實現項目的高效協同管理。

本研究成果在公裝工程傳統協同管理模式的基礎上，結合BIM輕量化技術，提出了一種用于公裝工程的多維協同管理方法；并引入數字化服務方，用于數字化模型關聯信息的日常維護；針對公裝工程協同管理的難點問題，搭建了Web端公裝工程可視化展示網頁，并以廣州某酒店公裝工程為實例驗證了該技術的可行性與實用性。

1" 需要解決的問題

1）模型體量大且專業交叉面廣，難以統一管理。公裝工程由于各空間使用功能及裝飾風格不同等因素影響，導致模型體量大，難以整合于一個專業BIM軟件展示所有數字化模型，容易出現瀏覽卡頓等情況。

2）項目實時跟蹤難。傳統模式下，各單位在專業模型整合過程中可能會存在文件格式不兼容以及信息丟失等情況，導致項目進度不能準確直觀地反饋于業主方；同時施工方由于施工壓力等原因，難以及時地發現方案變更可能帶來的一系列問題，從而出現項目進度推進遲緩等情況。

3）項目環境復雜，工作對接效率低下。項目施工環境復雜，網絡狀態不穩定，且各專業人員不便于攜帶支持專業軟件運行的設備，以致BIM各階段的成果落地易受到環境和地域等因素的限制。

2" 解決方案

綜合上述公裝工程協同管理存在的各種問題，本次實踐目標是借助BIM輕量化技術開發Web端公裝工程BIM模型可視化展示網頁，并結合項目管理需求添加批注等功能輔助項目參與方提高協同管理效率，本文的研究思路如下：

1）提出用于公裝工程的多維協同管理方法；

2）針對公裝工程協同管理的關鍵難題進行可視化技術路線研究；

3）進行數字模型管理技術及其平臺的比選，搭建Web端功能網頁；

4）結合實際項目驗證BIM輕量化技術用于協同管理的可行性和實用性。

2.1" 多維協同管理方法

基于BIM輕量化技術的公裝工程協同管理，主要利用輕量化及前端技術作為技術支撐，協調項目各方通過瀏覽器查看Web端模型從而實時掌握項目進度、項目質量等情況，多維協同管理方法整體框架如圖1所示。在項目傳統參與方的基礎上引入數字化服務方，數字化服務方是BIM建模方與業主方和施工方三者之間進行高效溝通的橋梁，在由BIM建模方利用專業建模軟件創建各專業模型后，數字化服務方將轉換BIM模型為輕量化模型，并按照驗收時間節點上傳階段模型至輕量化平臺，同時替換相關參數值將模型加載到搭建的Web端網頁上。數字化服務方完成以上任務后，交由業主方查看模型精度等是否滿足要求，業主方利用批注等功能提出相關意見與建議，直至各專業模型滿足施工要求。該多維協同管理方法降低了項目各方實時交流的門檻，保證了各方共享信息的穩定性，為不同專業間進行信息協同創建了新的工作機制。新的協同管理模式為BIM建模方與業主方和施工方進行溝通交流提供了新思路，提高了公裝工程運轉的整體流暢度，易于推廣。

3" 技術路線研究

3.1" 開發架構設計

數字化服務方通過整合項目各方實際需求，借助BIM輕量化技術及前端技術搭建適用于公裝工程的數字化模型管理網頁，減少了項目交流過程中的信息冗余度，技術流程圖如圖2所示。主要包括數字化模型、軟件比選、場景搭建和可視化功能開發4部分內容。

1）數字化模型：BIM建模方利用專業軟件繪制用于可視化展示的三維模型。

2）軟件比選和需求分析：綜合考量項目實際現場環境、項目各方人員上手程度以及平臺搭建適用性等因素，采用線上測試+線下會談答疑等方式對比分析現有主流數字化平臺，編寫數字化平臺比選報告，確定待使用的輕量化引擎。

3）場景搭建：結合現有的BIM輕量化技術，通過Postman API管理軟件創建文件夾并上傳將要展示的模型，利用VSCode編程軟件配置JS開發環境，后續基于BIMFACE API接口及豐富的Web組件資源進行開發。

4）可視化功能開發：根據項目實際需求結合HTML+CSS語言搭建公裝工程數字化網頁，并通過實際項目的應用檢驗其實用性。

3.2" 數字化模型管理技術及其平臺的比選

3種主流的技術方式：WebGL（網頁圖形庫）、WebRTC（網絡及時通信）以及網頁端渲染插件可以為數字化模型管理提供可靠的技術支持。如表1所示。

其中使用插件進行渲染的方法由于需要安裝插件等原因，逐漸被其他方式取代。但隨著數字化管理需求的不同，圍繞著WebGL技術、 WebRTC技術分別形成了 “ 本地渲染”和“云渲染”兩種模式。考慮到公裝工程工地環境較為復雜、存在網絡不穩定的情況，且對于各方溝通交流而言，無需非常逼真的渲染效果，因此在軟件比選中，應優先考慮軟件的網絡資源占用情況。使用BIMFACE引擎輔助完成本次研究，BIMFACE可通過配置JS開發環境，在本地進行模型發布，對網絡環境要求極低，且該平臺以WebGL技術為底層，通過調用硬件本身進行渲染，但其渲染與云渲染平臺相比，效果較差。

3.3" Web端輕量化展示設計思路

本網頁采用的核心技術是 WebGL 技術，該技術作為新一代 3D 繪圖協議，將 JavaScript 與 OpenGL ES結合在一起，通過調用硬件本身的渲染器，為 HTML5 Canvas 提供硬件 3D 加速渲染，在瀏覽器中無需插件，即可流暢地展示 3D 模型和場景［10］。 除此之外，本網頁選用了廣聯達 BIMFACE 為 BIM 輕量化引擎，結合 HTML5+CSS 語言進行了開發研究，形成了可供本地使用的數字化管理展示網頁。

3.3.1" BIM輕量化技術的適用性分析

模型的輕量化技術是指通過相關算法對模型中的零構件參數信息、屬性信息等內容進行提取、壓縮、簡化等操作，目的是提高模型的運行速度［11］。BIM模型輕量化可分為兩個環節：渲染優化與幾何轉換，其中渲染優化主要集中在基于LOD算法的模型數據的渲染優化和基于八叉樹的渲染場景管理兩個方面［12］，而幾何轉換主要集中于單個構件的幾何信息簡化表達和基于數學算法的整體模型的幾何信息簡化處理［13］。 BIM輕量化技術最顯著的優勢在于龐大的BIM模型可以在Web端或移動端直接顯示并加以應用而不再受專業BIM建模軟件的限制［14］。 本文借助BIMFACE輕量化二次開發平臺進行開發，其輕量化轉換關系如圖3所示。

圖中：Project 1 為某一公裝工程；Folder 1、Folder 2分別為文件夾1、文件夾2；FileItem 1、FileItem 2……FileItem n分別為模型1到n，Element ni 其中n代表構件類，i代表構件幾何數。

3.3.2" 場景搭建

1）輕量化模型轉換：利用Postman API管理軟件在后端調用API接口，在創建公裝工程項目及模型相關文件夾，并上傳模型的過程中，獲取模型viewToken值以及模型相關的id值和appKey等關鍵參數。

2）VSCode配置開發環境：選用VSCode軟件配置JS開發環境，包括但不限于open in browser、Test Runner for Java等插件的使用。

3）Web端網頁的設計：根據公裝工程管理特點基于HTML5+CSS完成Web端網頁設計，主要使用圖像標簽lt;imggt;完成頁面中圖像的布置，超鏈接標簽lt;agt;完成內部頁面相互鏈接的設置，采用外部樣式表的方式即使用lt;linkgt;標簽將樣式文件引入到HTML頁面中。以超鏈接標簽lt;agt;為例，代碼如下：

lt;a href =“model/精裝-XF-A戶型.html”" target=“_blank”gt;

lt;ligt;

lt;img src =“image/A戶型.png” alt = “ ” width = “270” height = “ ” title = 12小時內有效”/gt;

lt;spangt;精裝-XF-A戶型lt;/spangt;

lt;/ligt;

lt;/agt;

4）功能函數添加：首先通過前期調研選取要添加的功能模塊，在獲取模型屬性后，調用BIMFACE封裝的JS組件庫，如WebApplicationRfa、WebApplication3D等組件庫；其次分析是否為3D模型定義DOM元素，通過替換viewToken值來替換所要顯示的3D模型；最后查看相關開源代碼并修改相關參數值，添加關于交互操作、模型信息和構件狀態等實用的功能。

4" 應用案例

4.1" 工程概況

某酒店公裝工程位于廣州市白云區，白云新城中軸線上。總用地面積為11萬m2，其中可建設用地面積7萬m2。其中東區施工范圍為1 棟 9 層五星酒店；西區施工范圍為1 棟 12 層特色公寓酒店，施工總面積在6萬m2以上。項目以確保獲得國家優質工程獎為創優目標，進行精細化及高質量過程管理。BIM模型體量大、精度高，包含專業多（含機電、消防、聲學等特殊專業），BIM系統實施需要各專業、各部門的強力配合，協調難度大。

4.2" BIM模型

由于廣州某酒店公裝工程室內設計風格多樣，因此BIM建模方需先根據業主及施工方要求結合項目圖紙文件等資料，利用Revit、ArchiCAD等專業建模軟件制作不同戶型。模型內容主要包括室內裝飾部分（如客房、公共區域等）和二次機電部分（如給排水系統、電氣系統等）。

輕量化模型與原模型的LOD等級和準確度有關，而機電模型的管道由于Revit軟件自身限制導致輕量化模型不夠光滑，因此其輕量化三維效果較差。本文首先在Navisworks軟件中提高鑲嵌面系數，提高了模型的光滑度，并將模型轉換成.nwd格式用于后續輕量化轉換。圖4為酒店部分模型。

（a）客房模型

（b）機電模型圖 4" 部分酒店模型

4.3" 酒店模型集成界面

界面是為系統用戶呈現的視覺布局， 主要包括啟動界面、主界面、功能菜單及按鈕圖標等［15］，本網頁主要由主界面及按鈕圖標等部分組成。考慮到酒店公裝工程戶型多、體量大，因此在網頁界面布置時選擇將各專業較為典型的客房及機電模型作為三維展示的首頁，同時主界面的設計可以讓項目各方快速找到該網頁上持續更新的三維可視化模型。圖5為網頁主界面。

4.4" 應用效果

用戶可以在 PC 端或移動端利用鼠標或觸摸屏在網頁上完成模型交互等操作［16］。當業主方和施工方點擊圖片時，可以觸發相應命令打開關于該模型的三維展示界面。界面頂欄包含交互操作、構件狀態、模型信息等相關命令，各方只需點選相關按鈕圖標，即可觸發功能，上手速度快，體驗感強。圖6為意見批注效果。

4.5" 應用價值

對業主方而言，可根據房間戶型及專業分類選擇性檢查項目進度。打開Web端數字化網頁，利用漫游、構件強調等功能詳細查看模型信息。利用批注、添加標簽等功能將修改意見及想法直觀表達出來，方便與其他項目參與方進行溝通交流。但目前該網頁渲染表現力不夠，其材質紋理表現效果有待提高。

對于土建單位而言，通過查看模型可以了解復雜節點的構造做法，幫助其快速施工，同時查看批注可以掌握項目的變更動向。

對裝飾單位而言，利用此網頁提高了與業主方溝通造型方案的效率，同時結合整體的方案模型可查看與土建、機電單位是否存在交叉碰撞，如有碰撞可在設計階段調整模型。

對機電單位而言，根據修改意見及Web端模型可以檢查機電與其他專業模型是否存在碰撞問題，同時可以檢查走線與現有方案是否相符。

5" 結論

1）在公裝工程各參與方原有交流合作的基礎上提出了一種用于公裝工程的多維協同管理方法，該方法通過引入數字化服務方，將BIM輕量化技術以及前端技術相結合，實現了對公裝工程數字化模型的實時管理，為大型公裝工程三維可視化展示制定了基本開發框架，使項目方可隨時隨地查看并管理已有數字化資產。

2）針對公裝工程裝飾成果可視化程度較低、參與方進度跟蹤難等問題，通過結合項目實際需求并借助輕量化平臺添加構件著色、批注等相關功能，通過鼠標操作即可觸發相關命令，為公裝工程實現Web端協同交流提供了一個參考，減少了項目各方協調會議的次數，同時可將此方法作為知識庫的一部分，用于后續的類似項目。

3）對于一線項目人員而言，Web端酒店公裝工程三維可視化展示提高了數字化模型信息的利用率，在一定程度上降低了數字化成果的使用門檻，可以有效減少項目信息管理的人工成本。本研究的下一步工作重點是基于公裝工程輕量化技術構建動態可視化監測平臺，推進輕量化技術在公裝工程的應用。

［" 參" 考" 文" 獻" ］

［1］" 麻倬領. BIM技術在裝飾工程中的應用研究［D］.鄭州：河南工業大學，2018.

［2］" 任泳同. 基于BIM輕量化在PC裝配式建筑施工階段的應用研究［D］.綿陽：西南科技大學，2021.

［3］" 張瀝月. 基于BIM技術的項目協同管理平臺構建及其應用研究［D］.成都：成都理工大學，2018.

［4］" 陳漢成，胡羽升，羅蘭.BIM技術在深圳市地鐵9號線裝飾項目中的協同應用［J］.土木建筑工程信息技術，2017，9（06）：34-41.

［5］" 菅繼厚.綠色施工技術在市政建筑裝飾工程中的應用［J］.中國建筑裝飾裝修，2022（10）：70-72.

［6］" 卜真良.BIM技術在裝飾工程中的應用探索與研究［J］.建筑施工，2020，42（11）：2160-2163.

［7］" 劉艷紅.BIM技術在裝飾工程施工階段應用研究［J］.山西建筑，2017，43（27）：223-225

［8］" 呂誠瑞，王寧，魏川，等.BIM技術在酒店機電安裝工程全生命周期中的應用［J］.安裝，2022（01）：45-48.

［9］" 邵怡，余康，翁嘉驥.BIM技術在建筑設計階段的應用：以貴州黃果樹洲際假日酒店項目為例［J］.建材與裝飾，2019（11）：87-88.

［10］ 郭建雄. 基于WebGL的地理信息數據三維可視化方法研究［D］.南昌：東華理工大學，2019.

［11］ 郭思怡. 基于輕量化BIM的城市綜合體應急疏散系統研究［D］.西安：西安建筑科技大學，2018.

［12］ 賀佳佳. Revit模型的輕量化研究［D］.西安：西安建筑科技大學，2019.

［13］ 杜政，王海俊，談震，等.基于IFC與WebGL的水利工程BIM輕量化應用研究［J］.中國農村水利水電，2020（11）：199-203.

［14］ 安指揚. 建筑信息模型的輕量化研究與應用［D］.邯鄲：河北工程大學，2021.

［15］ 王剛.基于BIM模型的港口工程移動可視化應用實踐［J］.水運工程，2021（04）：175-179.

［16］ 李興田，牛志偉，鄭人逢，等.基于BIM技術及虛幻引擎的水下振動臺關鍵技術交互可視化研究［J］.實驗技術與管理，2022，39（04）：97-103.

Research on Collaborative Management of Public DecorationEngineering Based on BIM Lightweight Technology

WANG Lu1， GUO Zhijian2， SUN Xianbin1，LIU Tao2，ZHAO Junzhe2

（1 School of Civil Engin.，Architecture and Environment，Hubei Univ.of Tech.，Wuhan 430068，China;2 China Construction Dongfang Decoration Co.，Ltd， Shanghai 200000， China）

Abstract： During the implementation of public decoration engineering projects， there are many participants and a large amount of coordination and cooperation workload. In order to solve the problems such as inconsistent information and data sources in the process and difficult real-time tracking of progress， a multi-dimensional collaborative cooperation method for public decoration engineering is proposed with the support of BIM lightweight technology， and a display webpage for the digital model management of public decoration engineering is designed combined with front-end technology. Taking a public decoration project of a hotel in Guangzhou as an example， it is verified that the collaborative management mode under the BIM lightweight technology can break the barriers of information interaction between all parties of the project limited by professional software. At the same time， the visualization of Web pages can intuitively show the decoration effect of the hotel public decoration project and the cooperation relationship among various professions. Thus， the management goal of project efficient collaboration can be achieved better.

Keywords： BIM Technology; Lightweight; Public decoration works; Collaborative management

［責任編校： 裴" 琴］