軌道交通工程Revit族庫系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

丁建洋++付后國++應(yīng)宇墾

摘要：BIM在工程建設(shè)中的應(yīng)用日益廣泛，在BIM軟件Revit的應(yīng)用過程中，族是核心元素，成為應(yīng)用單位知識積累的重要載體。本文根據(jù)集團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)化工作的要求，設(shè)計了基于Revit和Web的族庫管理系統(tǒng)，對集團(tuán)工程中的族進(jìn)行查詢、瀏覽更新等，實現(xiàn)族在集團(tuán)中的共享和協(xié)作，為集團(tuán)族庫的建設(shè)和完善奠定良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：建筑信息模型；Revit；族；族庫

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）11-0005-03

建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。

近年來，BIM技術(shù)在我國工程建設(shè)中也得到了越來越多的應(yīng)用，一些知名的設(shè)計單位已經(jīng)在項目設(shè)計中開始應(yīng)用BIM技術(shù)，一些大型施工企業(yè)也已將BIM技術(shù)應(yīng)用于項目管理。

BIM技術(shù)在我國軌道交通行業(yè)中的應(yīng)用目前尚處于起步階段，一些設(shè)計單位、咨詢單位在上海、深圳等地的軌道交通車站設(shè)計中對BIM技術(shù)進(jìn)行了嘗試[1-2]。由于軌道交通項目系統(tǒng)復(fù)雜、專業(yè)種類多，各種信息類型復(fù)雜，信息共享和溝通不便，參與方多、協(xié)調(diào)難、項目周期長、傳統(tǒng)信息傳遞模式導(dǎo)致項目中的信息流失和傳遞不流暢問題嚴(yán)重。目前BIM技術(shù)在軌道交通領(lǐng)域中的應(yīng)用主要集中在采用相關(guān)軟件對車站的管線綜合設(shè)計進(jìn)行管線碰撞檢查及裝修效果的模擬等方面，由于缺乏統(tǒng)一的BIM應(yīng)用實施標(biāo)準(zhǔn)及整合各參與方的信息管理平臺，BIM模型數(shù)據(jù)重復(fù)利用的附加值非常低，BIM應(yīng)用的深度和廣度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，且最終很難將竣工模型應(yīng)用于運(yùn)營維護(hù)中，這就沒有體現(xiàn)BIM的核心價值。

1 族與族庫

Autodesk Revit軟件專為建筑信息模型 （BIM）而構(gòu)建，從設(shè)計、施工到運(yùn)營的協(xié)調(diào)、可靠的項目信息為基礎(chǔ)為應(yīng)用企業(yè)構(gòu)建集成流程[3]。通過采用Revit軟件，建筑公司可以在整個流程中使用一致的信息來設(shè)計和繪制創(chuàng)新項目，并且還可以通過精確實現(xiàn)建筑外觀的可視化來支持更好的溝通，模擬真實性能以便讓項目各方了解成本、工期與環(huán)境影響。

在Revit 中，族是其核心，它貫穿所有的建筑設(shè)計項目。族是一個包含通用屬性（稱作參數(shù)）集和相關(guān)圖形表示的圖元組[4]。可簡單理解為一批同類建筑工程構(gòu)件的集合，如門、窗、空調(diào)等。使用Revit越多，累積的族越多，效率提高得越快。一個族可以無限次的使用在任何需要的地方。雖然AutoCAD 中也有“塊”這種類似的概念，但是族的編輯和使用比塊要簡單得多，有效的多。

Revit族庫就是把大量Revit族按照特性、參數(shù)等屬性分類歸檔而成的數(shù)據(jù)庫。相關(guān)行業(yè)企業(yè)或組織隨著項目的開展和深入，都會積累到一套自己獨(dú)有的族庫。在以后的工作中，可直接調(diào)用族庫數(shù)據(jù)，并根據(jù)實際情況修改參數(shù)，便可提高工作效率。Revit族庫可以說是一種無形的知識生產(chǎn)力。族庫的質(zhì)量，是相關(guān)行業(yè)企業(yè)或組織的核心競爭力的一種體現(xiàn)。

2 Revit族庫系統(tǒng)設(shè)計

族在BIM流程中占有重要地位，可以說是BIM模型的基礎(chǔ)，同時也是企業(yè)的核心資產(chǎn)和知識積累。

軌道交通族庫的創(chuàng)建及信息封裝基于本集團(tuán)“軌道交通工程的建筑信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)”、“建筑信息模型建模技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”和“設(shè)施設(shè)備編碼體系”，族庫的創(chuàng)建是在這些具體的標(biāo)準(zhǔn)體系指導(dǎo)下進(jìn)行，是標(biāo)準(zhǔn)體系的有機(jī)組成部分。

本族庫的目的主要有：

1）提取Revit軟件中族的完整信息，無論是否在Revit環(huán)境中，都能實現(xiàn)族的瀏覽和管理。

2）通過外部數(shù)據(jù)庫存儲Revit族的完備信息，能夠在組織內(nèi)實現(xiàn)族的協(xié)作共享，提高組織的工作效率。

3）通過多種安全技術(shù)提高在協(xié)作共享過程中產(chǎn)生的安全性問題，保護(hù)族的知識產(chǎn)權(quán)。

本族庫系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)基于BIM數(shù)據(jù)庫和文件服務(wù)器，通過Web服務(wù)平臺，在Revit系統(tǒng)中和Web瀏覽器中進(jìn)行族的相關(guān)操作。針對Revit族繁多、管理不便等問題，通過Revit族管理系統(tǒng)實現(xiàn)族的查詢、預(yù)覽、快速創(chuàng)建等，提高族的利用效率。能夠方便進(jìn)行族的查詢、檢查以及加密/解密安全性管理、族備份等，以使建立的族在集團(tuán)工作中得到有效復(fù)用。

本族庫管理系統(tǒng)主要功能如圖2所示，包括：

驗證：對各單位創(chuàng)建的族，根據(jù)軌道交通信息編碼標(biāo)準(zhǔn)，對族的參數(shù)命名、完備性、約束、模型的幾何邏輯等進(jìn)行檢查，對不合格項進(jìn)行修改提示，以保證最后提交的族符合公司及軌交的標(biāo)準(zhǔn)。

自動命名和編碼：對于驗證通過的族，根據(jù)族所附帶的屬性，對族進(jìn)行自動命名和編碼，并存入族庫中，供設(shè)計使用。

分類及查詢：對族庫中的族構(gòu)件根據(jù)編碼按照專業(yè)、類別等進(jìn)行分類，并可通過類別、名稱、屬性等多種條件或組合對族進(jìn)行檢索。

加密/解密：對族文件進(jìn)行加密以保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)。

族的使用管理：通過用戶權(quán)限管理限制不同用戶進(jìn)行族的導(dǎo)入導(dǎo)出操作，并通過日志管理等措施記錄用戶所進(jìn)行的操作，使操作可追溯，以限制用戶違規(guī)使用受保護(hù)的族。

數(shù)據(jù)備份及版本管理：通過數(shù)據(jù)的周期性備份以保證數(shù)據(jù)的安全，記錄族的版本信息，當(dāng)族更新后可根據(jù)需要對實例進(jìn)行自動更新。

系統(tǒng)開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)包括：

1）Revit中族信息的提取

族是用戶使用Revit軟件過程中的關(guān)鍵因素之一，Revit中族的類型眾多，包含有較多的幾何信息和參數(shù)等屬性信息，并可通過參數(shù)驅(qū)動尺寸、形狀、材質(zhì)等的變化。本項目將通過Revit API提取各族的完整的幾何信息和屬性信息，為后續(xù)的管理奠定基礎(chǔ)。

2）數(shù)據(jù)庫設(shè)計

Revit中族的定義和使用非常靈活，包含尺寸、形狀、材質(zhì)等各類信息，不同的信息，其類型、存儲格式、數(shù)據(jù)大小等各不相同，本項目將設(shè)計靈活的數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)，以記錄不同族的不同類型的參數(shù)，以及族的版本等信息；并通過日志等方式記錄用戶上傳、下載族等關(guān)于族的動作信息，通過靜態(tài)與動態(tài)相結(jié)合的方式，實現(xiàn)對族的全面管理。

3）三維族的Web顯示

Revit中族的參數(shù)定義靈活，可驅(qū)動族產(chǎn)生幾何形狀、尺寸等復(fù)雜的變化，雖然在Revit插件中可通過API函數(shù)進(jìn)行族的三維顯示，但離開Revit環(huán)境，在Web端進(jìn)行族瀏覽時，需要根據(jù)所提取并記錄在數(shù)據(jù)庫中的幾何信息，在Web瀏覽器中構(gòu)建包含曲線、曲面的復(fù)雜幾何實體，并實現(xiàn)消隱、色彩等三維效果。

4）族的安全保護(hù)

族是Revit圖元的基礎(chǔ)，被視為BIM應(yīng)用組織的核心資產(chǎn)之一，本項目開發(fā)的族庫管理系統(tǒng)在提供組織內(nèi)方便的族共享和協(xié)作的同時，必須通過數(shù)字安全技術(shù)保證族的內(nèi)容安全。本項目將通過BIM模型和BIM族庫的加解密技術(shù)研究，開發(fā)出符合BIM模型的數(shù)據(jù)簽名技術(shù)，保證服務(wù)平臺內(nèi)數(shù)據(jù)文件的安全，同時提高知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識。

圖3所示為所開發(fā)系統(tǒng)中的查詢界面。

本系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

交互簡單：通過Revit插件和Web方式，以簡單的操作實現(xiàn)對族的管理；

信息完備：能夠提取完整的族參數(shù)等信息，離開Revit環(huán)境也能實現(xiàn)族信息的管理；

安全性高：通過文件加密、水印等多種方式保護(hù)族的數(shù)據(jù)安全與知識產(chǎn)權(quán)；

便于管理：通過分類、查詢等方式，提高族管理的邏輯性；

便于協(xié)作：通過Revit插件和Web相結(jié)合，實現(xiàn)族的上傳、下載、更新，便于族在組織內(nèi)共享和協(xié)作。

高效智能：能夠方便地實現(xiàn)Revit中單個族或批量族的加載與更新。并能夠智能識別族的版本信息，保留歷史痕跡，實現(xiàn)智能更新。

3 族庫建設(shè)

通過所開發(fā)的族庫管理系統(tǒng)，可幫助集團(tuán)建設(shè)適合自身工程需要的族庫。族庫建設(shè)的主要內(nèi)容包括：

1）族庫的分類標(biāo)準(zhǔn)與存儲的目錄結(jié)構(gòu)

族是創(chuàng)建項目的基本單元，Revit族是根據(jù)CSI Masterformat2004 進(jìn)行分類，為便于族庫的查找、管理、維護(hù)，方便企業(yè)內(nèi)外的溝通、形成企業(yè)或行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，族庫需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的管理。因此需要對族按照行業(yè)、項目實施流程及運(yùn)維管理等原則性需求進(jìn)行分類，最終的成果是分類標(biāo)準(zhǔn)文檔及管理平臺中的目錄樹狀結(jié)構(gòu)。

2）族及項目的命名規(guī)則

為方便對族文件或項目文件的識別、溝通，形成不同團(tuán)隊間及企業(yè)的溝通標(biāo)準(zhǔn)，為保障項目及族庫文件管理系統(tǒng)的有效工作，避免BIM基礎(chǔ)數(shù)據(jù)冗余，本項目制定簡明扼要、統(tǒng)一的文件命名規(guī)范及索引表，并作為項目或企業(yè)實施規(guī)范的一部分予以制度化的落實。

3）信息編碼字段

族及項目的分類編碼：分類編碼是工程算量、運(yùn)維管理及各種二次開發(fā)數(shù)據(jù)庫對接識別的依據(jù)，因此族的分類應(yīng)經(jīng)過慎重的論證。充分地考慮到軌道交通行業(yè)的實施特點(diǎn)，本項目制定了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和可衡量的檢查制度，提供了自動化的檢查工具，并進(jìn)行定期制度化的培訓(xùn)。信息編碼是企業(yè)統(tǒng)一維護(hù)的信息標(biāo)準(zhǔn)，貫徹到項目實施的全生命周期。

4）共享參數(shù)

族的共享參數(shù)是封裝基本的管理信息、材料信息、運(yùn)維信息的技術(shù)手段。為保障在實施過程中不會出現(xiàn)不同的標(biāo)準(zhǔn)體系下的共享參數(shù)同時出現(xiàn)在管理字段中，本項目創(chuàng)建了全公司或本項目唯一的共享參數(shù)表，用于管理族庫中添加的與運(yùn)維相關(guān)的管理信息。對于企業(yè)級的共享參數(shù)表需要進(jìn)行制度化的維護(hù)和更新。

5）族樣板與項目樣板

族樣板及項目樣板文件是進(jìn)行建族及創(chuàng)建項目的開始文件，因此各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及文檔的落實在樣板文件中就不需要每次針對各個管理科目進(jìn)行人工校核。

所有的樣板文件作為標(biāo)準(zhǔn)的一部分提交到管理平臺上，開放給所有的建模人員，并設(shè)置屬性為只讀，進(jìn)行制度化的維護(hù)和管理。

6）族庫的升級與維護(hù)

族文件的升級、軟件版本更新后，為保證項目實施的可靠性，族庫中的族文件應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的升級，以滿足最新版本的實施要求及企業(yè)與時俱進(jìn)的管理需要。因此對族文件及項目文件進(jìn)行制度化的升級管理是為了避免出現(xiàn)大量的溝通障礙、滿足最新的管理科目、并和總包、分包企業(yè)進(jìn)行制度化對接的需要。文件升級與維護(hù)規(guī)程作為標(biāo)準(zhǔn)的一部分進(jìn)行提交。

4 結(jié)束語

族是BIM應(yīng)用企業(yè)知識積累的重要載體。族庫系統(tǒng)開發(fā)是本集團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)的一項重要工作。本文所開發(fā)的族庫交互方便，信息完備、安全性高，為集團(tuán)族庫建設(shè)和完善奠定了良好的基礎(chǔ)，在集團(tuán)的軌交工程設(shè)計中得到廣泛應(yīng)用，提高了工程設(shè)計的效率和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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