SMEDI-BIM構(gòu)件庫管理系統(tǒng)建設及應用

引言

構(gòu)件是組成BIM模型的基礎單元，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的構(gòu)件，以滿足不用工程階段應用的需要。合格的構(gòu)件需要具有復用性、獨立性、可參變性、可擴展性、可連接性五個特征。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)是指對構(gòu)件庫進行結(jié)構(gòu)性存儲、組織、展示、統(tǒng)計分析并供用戶調(diào)用構(gòu)件的系統(tǒng)。針對市政行業(yè)主體專業(yè)多樣、BIM技術解決方案各不相同的特點，建立企業(yè)級構(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、統(tǒng)一管理，解決重復創(chuàng)建、無序存儲、質(zhì)量參差等問題，將有助于知識成果通過復用發(fā)揮最大價值，并通過加密措施對知識成果加以保護。

企業(yè)及行業(yè)現(xiàn)狀

上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司（以下簡稱“上海市政總院”）的工作涉及給排水、管廊、道路、橋梁、水利水運、地下空間等多個專業(yè)，工程項目中由于各自的專業(yè)特點，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用Autodesk公司的Revit軟件，而線性工程較多應用Dassault公司的CATIA軟件。

在多年開展的BIM項目中，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)則及強制性措施，創(chuàng)建的構(gòu)件存在一定的隨意性，僅可滿足當前項目的某些需求，這就造成了盡管都是同一單位交付的設計模型，但在構(gòu)件分類、命名、表達精度、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構(gòu)件的具體差異，哪些是可復用的，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。

上海市政總院意識到亟須針對以上問題，建立一套企業(yè)級的構(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)的知識成果有全面的了解，重復利用已有的構(gòu)件，提高BIM 的設計效率和設計質(zhì)量，降低BIM 的實施成本。

目前，各個設計、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，但基本以某一個主流BIM工具軟件的構(gòu)件為管理對象。

實施方案

系統(tǒng)構(gòu)成

作為上海市政總院SMEDI-BIM技術體系的有機組成部分，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)首個實現(xiàn)跨軟件平臺的構(gòu)件庫管理系統(tǒng)。在插件端，用戶可以實現(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)角色權限

構(gòu)件庫管理系統(tǒng)的基本架構(gòu)如圖1所示。對經(jīng)由網(wǎng)頁端和插件端收集的構(gòu)件，通過數(shù)據(jù)服務層及底層數(shù)據(jù)庫，對構(gòu)件進行訪問查詢、安全權限設置等處理，用以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)性存儲、展示、查詢、調(diào)用。

管理層級

管理系統(tǒng)的管理對象分總院構(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)級建模標準的構(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。分層級構(gòu)件庫管理既保證了企業(yè)級建模標準的要求，又兼顧了部門內(nèi)部知識積累的需求，還可以充分利用社會資源，以較小投入獲得較大效益。

角色權限

管理系統(tǒng)的用戶分為設計人員、部門構(gòu)件庫管理員、總院構(gòu)件庫管理員、超級管理員四種角色權限，設計人員具有構(gòu)件上傳、下載調(diào)用的權限；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)點層級，也能夠查看該構(gòu)件庫相關的各項操作日志；超級管理員在此基礎上還可以進行所有的節(jié)點管理、用戶管理、部門管理和加密策略設置，表1列出了各角色的權限分配情況。

系統(tǒng)特點

SMEDI-BIM構(gòu)件庫系統(tǒng)結(jié)合企業(yè)自身的專業(yè)特點和工作需求，對系統(tǒng)的易用性、權威性、可擴展性等著重強調(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，只要輸入域賬戶名、密碼，系統(tǒng)就會自動向域控服務器提交申請，驗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)計分析等工作奠定基礎。同時，所有與該用戶相關的各類信息（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）也自動呈現(xiàn)。

質(zhì)量審核

SMEDI-BIM構(gòu)件庫管理系統(tǒng)，實行二級管理模式，對于上傳至部門構(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)量審核從源頭上對構(gòu)件質(zhì)量進行把控（圖2）；對于質(zhì)量不合格的構(gòu)件，也會向構(gòu)件制作者指出需要修改的方面（圖3）。

跨軟件平臺

作為市政行業(yè)首個實現(xiàn)跨軟件平臺構(gòu)件管理的系統(tǒng)，SMEDI-BIM構(gòu)件庫管理系統(tǒng)突破了軟件平臺的限制，解決了不同軟件間構(gòu)件存儲格式不同、存儲方式不同的問題，統(tǒng)一了信息展示技術方案，滿足了上海市政總院兩大主流BIM設計軟件Revit和CATIA的構(gòu)件管理需求（圖4）。

圖4 跨軟件平臺構(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)件通過成熟度進行數(shù)據(jù)保護

信息展示

SMEDI-BIM構(gòu)件庫管理系統(tǒng)能夠記錄每個構(gòu)件的所屬類別、屬性信息、創(chuàng)建者及其所屬部門、各項操作日志，做到每個構(gòu)件均有跡可循；通過評論和打分，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、個人、部門三重維度的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，也可以實時呈現(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)的用戶無權打開或者在項目中調(diào)用構(gòu)件；項目文件中的構(gòu)件在模型加密后形體都分解為多個部分，同時失去編輯和保存功能，有效避免未經(jīng)授權的模型篡改及轉(zhuǎn)存他用（圖5）。

CATIA通過3DE平臺生命周期定義，通過不同的“成熟度”屬性，來實現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問限制及數(shù)據(jù)保護。在“設計已發(fā)布”狀態(tài)下，任何人不能對構(gòu)件進行修改（圖6）。

系統(tǒng)應用情況

當前，SMEDI-BIM構(gòu)件庫管理系統(tǒng)的近千個對象主要集中在設備、管件、附屬設施以及橋梁墩柱、橋臺等零件級構(gòu)件。工程師在軟件插件端直接按照軟件原生邏輯對構(gòu)件進行調(diào)用或模板實例化，大大節(jié)省了構(gòu)件資源的積累時間，尤其在給排水水廠、橋梁等項目中得到了廣泛應用。

由于這種構(gòu)件的應用仍然停留在原有的方式方法階段，用戶對于構(gòu)件使用工作流的改進需求也日益增加。因此，在零件級構(gòu)件基本齊備、涵蓋大部分工作需求的基礎上，我們會結(jié)合規(guī)范圖集、行業(yè)標準，將使用頻率較高的場站池井構(gòu)筑物、橋梁上下部結(jié)構(gòu)等更多功能級、項目級構(gòu)件納入管理系統(tǒng)，為參數(shù)化修改、構(gòu)件拼裝等正向設計手段的開展奠定技術基礎。

在構(gòu)件層級縱深發(fā)展的同時，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)應用的BIM軟件，如AutoCAD Plant 3D、PDMS等，實現(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)實現(xiàn)了構(gòu)件的標準化、共享化、復用化和協(xié)同化管理，能夠使工程師聚焦在設計工作本身。系統(tǒng)以企業(yè)級信息模型系列標準為指導、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)級的BIM技術體系，有助于實現(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。