1. 實現可定製的BIM數據標準

    1.1 信息結構和術語

    1.2  從參數到屬性

    1.3  數據標準的部署原則

2. 達索係統對IFC標準的支持

3.  案例研究 ：上海市楊高南路地下通道項目

4.  總結

 

 

1.  實現可定製的BIM數據標準

 

在建築工程的全生命期中 ，有大量的人員要根據各自的需求來輸入 、獲取 、查詢和管理BIM信息 。因此 ，需要有統一的數據標準 ，從而保證不同人員以相同的數據語言進行溝通 ，保障信息交流的一致與可靠性 。在達索係統的3D體驗平台上 ，用戶可以根據企業或行業的需求來部署BIM數據標準 ，並在項目生命期中貫徹實施 。

 

1.1 信息結構和術語

3D體驗平台使用如下的信息結構和術語來描述BIM數據標準 ：

• 標準定製包 （Package） ：是由一套對象類型和屬性擴展集組成的數據標準 ，例如可以把IFC標準封裝成一個標準包 。一個BIM項目可以應用一個標準包 ，也可同時應用多個標準包 。

• 對象類型 （Type） ：表示一個具體的產品類別，例如門、窗 、柱子等等 。一個標準包中通常包括多個對象類型 。不同的對象類型之間還存在著兩種不同的相互關係 ：

  ○ 繼承關係 ：由父類型派生出子類型 。例如從“橋”派生出“斜拉橋”和“連續梁橋” 。這種關係中 ，父類型的屬性通常都會被子類型自動繼承 。

  ○ 聚合關係 ：一種類型的對象是由其它類型裝配而成 。例如“橋”是由“橋墩” 、“橋台”和“梁”裝配而成 。這種關係中 ，裝配體和零件之間的屬性未必相同 。

   

• 屬性（Attribute） ：產品的一種特征或性質 ，例如材質 、顏色 、生產廠家等 。可以為每個屬性指定它的數據類型 ，例如長度 、麵積 、或者日期類型 。

• 屬性擴展集 （Extension） ：一組屬性的集合 ，可加載到對象類型上 。利用擴展集這一概念 ，能夠有效的改善對屬性的管理和應用 。例如 ，可以把設計階段用到的屬性封裝成“設計信息”擴展集 ，而材料采購階段用到的屬性封裝成“采購信息”擴展集 ，這樣就可以根據不同的應用場景快速在對象類型上加載所需的信息 。在3D體驗平台上 ，用戶還可以自定義屬性擴展集的行為特征 ，例如 ：

  ○ 某個對象類型允許加載哪些擴展集 ？

  ○ 在創建對象時缺省加載哪個擴展集 ？創建之後可以加載/去除哪些擴展集 ？根據不同○ 的條件自動加載/去除擴展集

有了這樣的機製 ，才能保證在建築工程生命期各個階段的信息都能被準確捕捉 ，並以結構化的方式存儲於BIM係統內部 ，隨時被查詢 、統計和處理 ，滿足各種專業的應用需求 。

 

1.2 從參數到屬性

在很多其它軟件中 ，參數（Parameter）和屬性（Attribute）這兩個名詞往往被混為一談 。但在達索係統的3D體驗平台中 ，這兩個名詞是有關係但又不同的兩個概念 ，因此有必要進行闡明 。

參數（Parameter）通常是麵向設計 ，用於定義對象特征的控製性變量 ，例如長 、寬 、半徑 、是否倒角等 。屬性（Attribute）則是麵向應用 ，用於描述對象的特征 、性質等 ，其範疇比參數更廣 。從創建方式來看 ，屬性通常有這樣幾種 ：

• 屬性是用戶自由填寫或在給定範圍內選取的值 ，例如“生產廠家”、“保修期” 、“混凝土標號”等 。這類屬性常常與設計參數沒有直接關係 。

• 屬性等同於設計參數 ，例如梁的“長度”屬性通常就是設計參數 。

• 屬性是根據給定公式計算出的值 。例如 ，在工程量統計時我們關心混凝土梁的重量 ，那麽可以根據長 、寬、高等參數計算出梁的體積 ，再根據混凝土標號獲取其密度 ，然後用體積乘以密度得到梁的重量 。這樣的計算公式是完全由用戶自定義的 ，並可以在其中添加各種邏輯規則 ，從而建立智能的屬性信息 。

從設計參數到BIM屬性

在3D體驗平台的一個強大之處在於 ，用戶可以為對象添加豐富的屬性 ，並為其自定義各種計算方法 ，從而提供了利用BIM信息的幾乎無限可能 。同時 ，屬性的計算規則是保存在BIM構件的模板定義之中，因此每種構件模板可以帶有自己的屬性規則 。在創建新的構件模板時 ，如果基於現有模板進行修改 ，就可以把現有的屬性規則複製到新的模板之中 ，而不需要重新定義所有的屬性規則 。

 

1.3 數據標準的部署原則

了解了上述概念之後 ，我們可以就在3D體驗平台上進行數據標準的部署 。在部署時 ，我們建議遵循以下原則 ：

1. 由企業的BIM管理員進行統一規劃和實施 ，而不是由每個BIM工程師自由修改數據標準 。這是為了避免出現混亂和錯誤 。

2. 合理規劃標準定製包（Package）的範圍。盡管理論上可以把所有類型都放在一個包中 ，但最好是把大型標準劃分成幾個包 ，以便於未來的管理和維護 。

3. 根據繼承關係定義新的類型 。在係統預定義的IFC分組中包含了很多個空白類型 ，例如“Other AEC spatial structure element” ，就是用來作為用戶擴展的基礎 。BIM管理員可以從這些空白類型開始 ，逐一派生出新的對象類型 。一旦完成 ，就可以在係統的界麵上使用這些自定義類型 ，和係統預定義的類型沒有區別 。

4. 添加自定義屬性 ，並根據不同的應用場景來封裝屬性擴展集 ，並定義擴展集與類型之間的對應關係。

通過合理的規劃和組織 ，企業BIM管理員能夠方便的在3D體驗平台中部署自定義的數據標準 ，或者對已有標準進行修改 。鑒於3D體驗平台的網絡特性 ，一旦部署完成 ，這些修改就會自動應用到企業內的所有BIM人員 ，從而保證所有人都能以相同的數據語言進行溝通 。

 

 

 

2.  達索係統對IFC標準的支持

 

達索係統的3D體驗平台不僅提供了對BIM數據標準的支持機製，更進一步 ，在其土木建築行業模塊中還預置了基於國際標準IFC編製的AEC 數據標準 ，其中定義了各種BIM對象類型（例如門 、窗、樓梯等）及相關屬性 ，並提供了IFC數據導入/導出接口 。3D體驗平台內置的數據標準與IFC 4兼容 ，而導入/導入接口支持IFC 4和IFC 2x3兩種標準 ，以便更好地與行業內其它軟件交流 。通過IFC標準 ，既可以在3D體驗平台中創建含有豐富信息的BIM模型 ，也可以把多種業界軟件創建的BIM模型導入到3D體驗平台進行管理 。

通過IFC格式將Revit模型導入到達索平台

針對民用建築行業 ，3D體驗平台中預置的標準IFC已經能夠基本滿足BIM數據交換的需求 。而針對鐵路 、公路 、市政工程等基礎設施行業 ，需要在標準IFC的基礎上進行擴展 。這方麵的工作也正在進行中 。在2015年開始 ，達索係統已經根據buildingSMART International組織的研究進展 ，在“3D體驗”平台中陸續針對橋梁 、隧道等領域進行了擴展 ，並時刻保持與buildingSMART International的合作與溝通 。

在基礎設施領域的IFC標準開發中 ，達索係統不僅僅是提供軟件方麵的技術支持 ，同時也也積極參與到行業標準編製過程中 。在法國 ，達索係統加入了由法國環境部支持成立 、40多家公司共同參與的MINnD項目（ https://www.minnd.fr/） ，其目標是研究基礎設施領域的BIM數據交換 ，包括IFC Bridge標準的編製 。在中國 ，達索係統也加入了中鐵BIM聯盟 ，並在CR-IFC 標準項目中積極合作 ，為中國鐵路行業的BIM技術發展做出貢獻 。

 

 

 

3.  上海市楊高南路地下通道項目

 

市政工程行業與鐵路行業有類似之處 ，都涉及大量的線路 、隧道 、橋梁等工程 。在此領域 ，達索係統與上海市政工程設計研究總院開展了緊密的戰略合作 。上海市楊高南路地下通道項目是由上海市政院使用達索3D體驗平台設計的一個示範項目 。楊高南路（世紀大道-浦建路）改建工程的範圍從現在的世紀大道延伸至浦建路跨線橋 ，全長1.95 公裏 。道路 、隧道結構 、橋梁（張家浜橋） 、雨汙水排管 、交通標誌標線 、信號燈 、通風 、監控係統 、供配電 、建築 、綠化等相關設施及前期綠化與管線搬遷工作的建安費為14.55億元人民幣 ，總投資24.7億元人民幣 。

楊高南路隧道模型 

該項目全程采用達索公司的3DEXPERIENCER2015x作為BIM實施平台 ，與其它的軟件平台相比 ，該平台具有以下幾方麵的優勢 ：

1. 達索平台采用雲平台和中央服務器的架構模式 ，以此統一項目的數據庫 ，為這一企業項目的數據安全提供可靠的保護 。

2. 支持BIM模型的類型擴展 ，在楊高南路項目中采用自定義類型統一部署的方法 ，對隧道結構中的側石 、防撞欄 、瀝青等不同類型的構件進行了統一部署 。對於後期的工程算量及模擬施工仿真提供了很大的便利 。

   

   自定義工程對象類型和屬性

3. 多專業的實時協同BIM平台 ，在項目過程中結構 、橋梁 、管道等不同專業的設計人員可以在同一平台上進行實時設計任務 。這種同步的建模功能可以即時發現設計過程中存在的缺陷 ，快速檢查模型之間是否存在幹涉現象等 。

4. 初步形成了達索平台上的BIM建模流程 ：當前的軟件格式支持大尺寸的100KM數據模型 ，整個BIM範圍涵蓋前期的方案設計 ，中期的詳細結構設計 ，後期的施工仿真 、項目報告及基於Web瀏覽器的在線查看等 。

5. 創新的知識模板庫重用功能 ，可通過 CATIA 提供的模板功能快速實現隧道結構 中各種構件的實例化 ，從而避免重複建模 ，提升工作效率 。

在項目方案論證階段通過引入BIM技術手段實現該項目設計方案的三維可視化 、多方案比選和方案優化 ，在給政府和業主領導等係列匯報中取得良好效果 ；在設計階段采用BIM建模和常規設計並行的方式 ，檢查設計成果 ，保障設計出圖質量 ；在施工招標階段 ，聯合設計團隊重點突破基於BIM設計模型的工程算量方法 ，成功實現從BIM信息模型中直接提取該項目主體和圍護結構的混凝土及鋼筋算量 ，其中65%的算量在與傳統計算結果進行複核後作為正式施工招標的工程量清單內容 。

 工程量統計計算

 

 

 

4.  總結

 

隨著BIM技術在工程建設行業中的應用日趨廣泛 ，行業關注的重點已經從建模技術本身擴展到如何對BIM數據進行結構化的管理 ，使之能夠從設計階段往下遊延伸 ，在施工 、運維階段發揮最大化價值 。達索係統的”3D體驗”解決方案是以數據管理平台為核心 ，搭建集建模 、仿真 、協同 、管理為一體的企業級三維可視化BIM項目管理平台 ，並能夠通過靈活的數據管理技術支持行業化 、企業化的BIM數據標準 ，從而為建築工程行業全生命期的信息管理打下良好的基礎 。

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本文作者 ：朱小羽

* 達索係統建築行業高級經理 ，致力於達索係統BIM解決方案在大中華及亞太區的業務拓展和戰略客戶合作 。

* 作為建築信息模型（BIM）技術在中國推廣的先行者之一 ，投身BIM研究和普及已有十餘年 ，對建築與土木工程領域的BIM應用與實施有豐富的經驗 ，並擔任中國圖學學會 BIM專業委員會委員 、buildingSMART International會員等社會職務 。

 * 畢業於清華大學土木工程係並獲得碩士學位 。在加入達索係統之前 ，曾先後任職於中國建築科學研究院 、Autodesk軟件中國公司等業內知名企業 。