黃琢華

(建研科技股份有限公司，北京 100013)

前言

目前，國內建筑設計行業(yè)在協(xié)同工作方面缺乏有效的軟件支持，基本依靠人工來解決設計成果的備份、設計變更的溝通、設計沖突的校核和修正等設計流程中的問題;項目組內的協(xié)同工作基本都要靠合理的任務劃分來解決。這種協(xié)同工作方式，在大體上可以滿足現階段BIM 應用的需要，但也暴露出各種弊端。比如:容易造成設計內容的沖突，而且沖突不易發(fā)現和解決，到了設計工作的后期甚至施工階段才能發(fā)現設計中的不一致。同時，對于設計過程也沒有更有效的追溯方式。

針對這些問題，國外軟件提供了一些協(xié)同設計的解決方案，比如Revit 提供了中心文件為基礎的協(xié)同工作模式，能夠幫助不同地點的項目團隊通過廣域網(WAN)輕松地協(xié)作處理共享模型。Project-Wise 提供了文件級別的協(xié)同工作模式，還提供了檢索，工作流等項目流程管理相關功能。ArchiCAD 提供了單專業(yè)構件級別的協(xié)同工作模式等。但是，在國內設計院使用這些軟件時，往往發(fā)現它們的功能不夠本土化，對國內設計院的工作方式以及工作流程不夠契合。所以開發(fā)一個適合本土化需求的協(xié)同工作系統(tǒng)以及對協(xié)同工作中的關鍵問題進行深入研究有非常重要的意義。

1 BIM 多專業(yè)協(xié)同要解決的問題

基于BIM 的多專業(yè)協(xié)同設計需要建筑、結構、MEP 等各個專業(yè)在同一個工作平臺下共享BIM 模型，并在同一個BIM 模型下協(xié)同工作。所以必須很好地解決設計過程中發(fā)生的各個設計師的設計沖突問題;設計過程中中間結果的保存問題;和設計師在各自的計算機上工作時，相互之間的交互問題等。

只有解決了這些問題，才能保證多專業(yè)設計師可以在同一項目內同步工作;每個設計師可以實時獲取最新工作成果;中間設計結果可以被追溯。從而能夠規(guī)避或解決多名設計師同時工作時產生的沖突;遇到設計中的問題時，設計師之間可以隨時在系統(tǒng)內進行交流;可以保存和回溯協(xié)同設計的階段成果，也可以比較階段性設計成果間的差異。

2 PBIMS 系統(tǒng)中對協(xié)同設計關鍵問題的研究與解決

對于以上的問題，我們進行了大量的分析和研究，并在PBIMS 系統(tǒng)中實現和論證，問題的解決可以分為以下幾點:

2.1 并行工作的問題

我們采用了中心服務器的工作模式，不同用戶可以隨時從中心服務器上同步或者獲取最新的工作成果。中心服務器上存儲了項目的全集數據，版本信息，角色與權限信息;可以任何時候實時提供給建?？蛻舳怂枰臄祿?。在數據傳輸方面，由于BIM模型經常包含多專業(yè)、大規(guī)模的模型數據，所以模型數據傳遞的效率也是一個很重要的問題。在PBIMS系統(tǒng)中，我們采用了差異化的數據傳輸模式;用戶在向中心服務器提交數據或者從中心服務器獲取數據時，僅會傳輸和中心服務器上數據不一致的部分。舉例來講，如果一個用戶下載中心服務器上的模型，然后對于模型中的兩面墻修改了墻的材質，那么該用戶把修改的內容同步至服務器時僅會傳輸這兩面墻的信息，而這個信息傳遞可以在瞬間完成。

2.2 設計版本管理問題

PBIMS 系統(tǒng)在每一次數據提交至服務器時，都在服務器上形成一條版本記錄。用戶可以對所有的版本記錄進行瀏覽，列出該版本的描述、提交者、提交時間等信息。除了瀏覽記錄，用戶還可以獲取某一個特定版本的數據。如圖1 所示，用戶可以獲取階段性的設計成果進行查看。

PBIMS 系統(tǒng)提供了實用的版本對比功能。設計師在設計過程中經常碰到的問題是設計變更之后，很難找到其他設計師進行了哪些修改，只能通過人工看圖尋找差異，耗費了大量的時間和精力，也容易產生疏漏。自動版本對比通過版本數據之間的差異，自動用不同顏色標記出兩個版本模型之間有差異的構件。比較新版本與舊版本之間的差異，增加、修改、刪除的構件分別用三種顏色標記出來，直觀、準確，如圖2 所示。

2.3 設計沖突的消解問題

解決設計中沖突的辦法之一是預先避免沖突，使得不同的用戶可以互不干擾地進行工作。在PBIMS 系統(tǒng)中，我們提供了權限機制以及鎖機制來避免沖突的發(fā)生。

權限是一種通過限制不同用戶可操作功能或區(qū)域，使用戶操作不跨越界限的機制。我們提供了兩種權限機制:1)按功能劃分權限:在PBIMS 系統(tǒng)中，所有的服務器端功能都可以提供權限配置項，管理員可以為用戶配置需要的權限配置項，用戶僅可以操作配置權限內的功能。比如說，建筑設計師可以進行建模操作，但是不能進行分配項目人員的操作;而項目管理員則可以進行分配項目人員的操作。2)按區(qū)域劃分權限:PBIMS 系統(tǒng)支持按專業(yè)以及按照樓層的權限劃分。管理員可以為用戶指定可操作的專業(yè)以及樓層，而用戶的工作不能跨越被分配的專業(yè)和樓層。

圖1 版本管理功能描述圖

鎖機制是用戶設計過程中，避免對同一資源同時進行修改的機制。一個用戶可以對構件進行主動鎖定;除非該用戶對鎖定狀態(tài)進行釋放，否則其他用戶均不能對已鎖定的構件再次鎖定或者進行編輯、刪除等操作。同時，對構件的編輯操作也會自動鎖定該構件，從而使同一資源在同一時刻只能由一位用戶進行操作，避免沖突的發(fā)生。

沖突消解的另一種方法是解決沖突數據，目前PBIMS 系統(tǒng)對沖突解決進行了初步的研究。對于已經發(fā)生的沖突，可以通過構件的唯一標志定位存在沖突的數據。解決沖突有兩種方法:一種是標記該沖突，由用戶自行選擇正確的數據;另外一種是根據構件的創(chuàng)建時間，編輯時間，所屬用戶等信息來自動計算沖突的解決結果。

2.4 設計消息傳遞的問題

相比普通的消息傳遞機制，PBIMS 所采用的消息傳遞機制可以承載文字，圖像之外的專業(yè)信息。如圖3 所示，用戶可以選取構件作為發(fā)送的消息，另一用戶收到包含構件信息的消息并查看后，構件會以高亮方式顯示。在設計發(fā)生沖突，專業(yè)協(xié)調等場景下，設計師可以通過消息傳遞機制互相溝通，發(fā)現并解決問題。

3 結論

從以上研究成果可以看出，多專業(yè)協(xié)同工作中的關鍵問題，可以通過客戶端服務端架構、差異數據傳輸方式、權限和鎖機制等方法的實施，進行有效的解決。

PBIMS 系統(tǒng)對多專業(yè)協(xié)同中的關鍵問題進行了深入的研究，在并行工作，沖突解決，版本管理等方面提供了可以實用化的功能。通過進一步研究設計院工作流程，發(fā)掘本土化需求，PBIMS 系統(tǒng)可以為廣大國內設計院在協(xié)同工作中提供便利。

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