■ 曹尚 李昂

GRAPHISOFT BIM協(xié)同平臺(tái)及鐵路應(yīng)用探索

■ 曹尚 李昂

隨著建設(shè)行業(yè)的快速發(fā)展，BIM技術(shù)的推廣與應(yīng)用越來越引起建設(shè)單位的重視，我國(guó)建設(shè)行業(yè)正逐漸由傳統(tǒng)粗獷型轉(zhuǎn)向精細(xì)化與高端化，同時(shí)高效的管理協(xié)同工作模式也更加迫切。BIM技術(shù)應(yīng)用中如何選擇一個(gè)有效的協(xié)同平臺(tái)，可以達(dá)到精細(xì)化設(shè)計(jì)并真正意義上指導(dǎo)施工，對(duì)于企業(yè)未來的發(fā)展方向至關(guān)重要。同時(shí)探討GRAPHISOFT系列BIM產(chǎn)品鐵路應(yīng)用的可拓展性。

ArchiCAD；BIM；GRAPHISOFT；鐵路；IFC；站房

0 引言

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是AEC行業(yè)的最新趨勢(shì)。隨著BIM新技術(shù)的到來，建筑行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈。BIM的主要優(yōu)勢(shì)是創(chuàng)造一個(gè)中央虛擬建筑信息模型，用來得到更多信息，并從模型生成相關(guān)文檔。GRAPHISOFT的旗艦產(chǎn)品ArchiCAD在1987年以“虛擬建筑”的概念成為第一個(gè)建筑信息模型軟件。經(jīng)過30年的持續(xù)開發(fā)和不斷優(yōu)化，GRAPHISOFT形成了一套完整的BIM生態(tài)系統(tǒng)（見圖1），該系統(tǒng)由BIM創(chuàng)建工具、BIM數(shù)據(jù)管理、BIM數(shù)據(jù)訪問三部分組成。

1 BIM創(chuàng)建工具

BIM創(chuàng)建工具包括ArchiCAD、MEP Modeler、EcoDesinger。

1.1 ArchiCAD

ArchiCAD從第一天起就是由建筑師開發(fā)、為建筑師服務(wù)的。ArchiCAD使得用戶能夠創(chuàng)造偉大的建筑，并提高生產(chǎn)力。作為全世界最先進(jìn)的BIM軟件之一，ArchiCAD具有如下優(yōu)勢(shì)。

（1）自由設(shè)計(jì)。ArchiCAD豐富的造型能力讓設(shè)計(jì)師可以自由釋放創(chuàng)作性，并將BIM工作流延伸到翻新改造工程項(xiàng)目。ArchiCAD軟件擴(kuò)展了其BIM工具的設(shè)計(jì)能力，包括新的殼結(jié)構(gòu)、變形體工具，以此支持古典與現(xiàn)代建筑中更廣泛的建筑外觀與造型。除了建筑造型的自由度以外，在三維空間中進(jìn)行自由設(shè)計(jì)一直是建筑師渴望的，三維空間自由造型的增加增添了空間定位的新難度。ArchiCAD推出的3D輔助線和編輯平面革新了3D空間的定義，為建筑設(shè)計(jì)提供真實(shí)的透視圖及3D環(huán)境。在3D空間中進(jìn)行準(zhǔn)確、方便、快速的建模，是ArchiCAD的一大優(yōu)勢(shì)。

（2）圖紙文檔?？焖贉?zhǔn)確地生成符合國(guó)標(biāo)的圖紙和文檔是ArchiCAD的又一大優(yōu)勢(shì)。源于20世紀(jì)80年代的ArchiCAD，在很多年里，一直是蘋果個(gè)人電腦上唯一的一款建筑CAD軟件。因此，ArchiCAD不僅具有自由設(shè)計(jì)、形體建模方面的強(qiáng)大功能，在繪圖、出圖等二維工具上也有著多年積累的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。另外，在ArchiCAD 1．0版問世之初，GRAPHISOFT的理念是為模型、圖紙和工程量出自一個(gè)中央數(shù)據(jù)模型。因此，ArchiCAD可以快捷、方便、準(zhǔn)確地得到各種工程量、數(shù)量方面的計(jì)算。

（3）直觀性。ArchiCAD的一個(gè)重要特點(diǎn)是易學(xué)易用，符合建筑師的思維方式和操作習(xí)慣。普通建筑師只需經(jīng)過3 d的基礎(chǔ)培訓(xùn)就可以開始一個(gè)實(shí)際項(xiàng)目。既節(jié)約了時(shí)間，也為設(shè)計(jì)院實(shí)施BIM降低了人力成本。

（4）最快的BIM軟件。在BIM軟件性能和速度方面，ArchiCAD擁有無與倫比的優(yōu)勢(shì)。這就決定了用戶使用ArchiCAD不僅可以設(shè)計(jì)大體量模型，還可以將模型做的非常詳細(xì)，真正起到輔助設(shè)計(jì)、輔助施工的作用。對(duì)硬件配置的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他BIM軟件，設(shè)計(jì)院不需花費(fèi)大量資金進(jìn)行硬件升級(jí)，即可快速開展BIM實(shí)施。

（5）一流的BIM工作流。ArchiCAD軟件持續(xù)關(guān)注全球及區(qū)域用戶的主要需求，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了一系列提升，其更快更優(yōu)雅的設(shè)計(jì)和文檔流程使ArchiCAD成為全球建筑師最好的BIM解決方案之一。①自由設(shè)計(jì)：建模的自由度和豐富細(xì)節(jié)為建筑師創(chuàng)造偉大的作品提供了便利；②增強(qiáng)的2D繪制：確保了施工圖的生成和繪制工作；③交互式元素清單：可以修改清單設(shè)置，定制企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)清單列表，自動(dòng)生成工程量統(tǒng)計(jì)等；④導(dǎo)入/導(dǎo)出IFC模型：使用不同的IFC轉(zhuǎn)換器，有針對(duì)性的進(jìn)行模型傳輸，與其他專業(yè)進(jìn)行順暢協(xié)作；⑤圖庫部件：獨(dú)有的GDL語言，提供最豐富的參數(shù)化對(duì)象圖庫，最新的在線圖庫部件搜索和共享功能無限擴(kuò)充了圖庫對(duì)象的范圍；⑥實(shí)時(shí)/異地協(xié)同工作：開創(chuàng)了BIM協(xié)同的新時(shí)代。

1.2 MEP Modeler

MEP Modeler是GRAPHISOFT ArchiCAD的一個(gè)擴(kuò)展功能，可以用來創(chuàng)建、編輯或?qū)?D MEP管網(wǎng)，并通過ArchiCAD進(jìn)行碰撞檢測(cè)和專業(yè)協(xié)調(diào)。使用這個(gè)工具，建筑師和工程師可以在設(shè)計(jì)和建造過程中得到更多的預(yù)知結(jié)果，縮短時(shí)間，減少浪費(fèi)，控制成本，更好地協(xié)調(diào)建筑項(xiàng)目。

1.3 EcoDesigner

能效分析是設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵因素。ArchiCAD使得建筑師可以在設(shè)計(jì)早期和最方便的階段進(jìn)行積極的優(yōu)化設(shè)計(jì)。80%有關(guān)可持續(xù)設(shè)計(jì)的決策發(fā)生在早期設(shè)計(jì)階段。使用GRAPHISOFT EcoDesigner，建筑師就可以在早期設(shè)計(jì)階段輕松地進(jìn)行建筑能耗分析，從而給方案優(yōu)化和比較提供可靠依據(jù)。對(duì)建筑的能量性能提供有價(jià)值的反饋，即意味著建筑師可以做出更好的設(shè)計(jì)。

2 BIM數(shù)據(jù)管理

GRAPHISOFT在BIM數(shù)據(jù)管理方面由GRAPHISOFT BIM服務(wù)器技術(shù)和BIMcloud平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。

2.1 GRAPHISOFT BIM服務(wù)器技術(shù)

建筑信息模型給設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)帶來一個(gè)特別的挑戰(zhàn)：當(dāng)在一個(gè)大型項(xiàng)目運(yùn)用BIM，在模型訪問和工作流管理方面經(jīng)常會(huì)陷入瓶頸。

ArchiCAD推出的GRAPHISOFT BIM服務(wù)器是基于模型的團(tuán)隊(duì)協(xié)同解決方案中的先行者（見圖2）。通過行業(yè)領(lǐng)先的Delta Server技術(shù)，在服務(wù)器和客戶端之間傳輸?shù)牟辉偈俏募?，而是僅修改的元素。通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奈募?，?00M級(jí)字節(jié)縮減為100k級(jí)字節(jié)，瞬間流量降低至最小，確保在辦公室或通過互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同工作和數(shù)據(jù)交換的速度及可靠性。通過互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)異地協(xié)同，既提高了工作效率，也打破了地理位置的限制。

2.2 GRAPHISOFT BIMcloud平臺(tái)

GRAPHISOFT的BIMcloud是一個(gè)針對(duì)企業(yè)級(jí)BIM實(shí)施的云解決方案（見圖3），而非云服務(wù)。由最初為GRAPHISOFT BIM服務(wù)器建立的“Delta-Server”技術(shù)發(fā)展而來。BIMcloud不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的“云”技術(shù)BIM服務(wù)器，它能夠充分利用其自身優(yōu)勢(shì)使之前在傳統(tǒng)IT設(shè)置中無法做到的資源管理和工作流整合。

BIMcloud是一個(gè)功能齊全的軟件解決方案，客戶可以將其運(yùn)用在現(xiàn)有服務(wù)器上，也可以在私有云、公有云基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)上以任意組合方式組合。它從概念和技術(shù)上將硬件層和管理層分開，在BIM協(xié)同和團(tuán)隊(duì)與項(xiàng)目管理上達(dá)到一個(gè)全新水平。

GRAPHISOFT于2011年起與日本大林組（日本年收入排名第二的設(shè)計(jì)施工總包商）簽訂了“智能BIM云”戰(zhàn)略合作協(xié)議。基于大林組的需求，在GRAPHISOFT BIM Server技術(shù)基礎(chǔ)上，研發(fā)“智能BIM云”系統(tǒng)（見圖4）。該系統(tǒng)于2014年底面向全球發(fā)布，即BIMcloud。

鹿島建設(shè)（日本排名第一的設(shè)計(jì)施工總包商，全球排名第三）在BIMcloud平臺(tái)的基礎(chǔ)上，根據(jù)自身需求，啟動(dòng)Global BIM平臺(tái)建設(shè)，并與GRAPHISOFT合作進(jìn)行二次開發(fā)，開發(fā)了BIMcloud Team Client客戶端軟件，并已投入使用。

2.3 開放的設(shè)計(jì)協(xié)同（OPEN BIM）

OPEN BIM是由GRAPHISOFT和BuildingSMART、TEKLA在2009年共同注冊(cè)的商標(biāo)。OPEN BIM（見圖5）是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)協(xié)同并完成建造的一種獨(dú)特方法，參與項(xiàng)目的所有成員無論使用什么軟件，都可以參與到BIM流程中。

ArchiCAD軟件推行其開放的設(shè)計(jì)協(xié)同思路，完善與各學(xué)科協(xié)同工作流，如通過改善模型修改的監(jiān)測(cè)及對(duì)IFC性能的優(yōu)化。對(duì)IFC界面的持續(xù)更新可以維護(hù)及提升自身在這個(gè)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)力，也是ArchiCAD軟件最重要的不同之處。

3 BIM數(shù)據(jù)訪問與表現(xiàn)

GRAPHISOFT在BIM數(shù)據(jù)訪問方面，由移動(dòng)平臺(tái)上的GRAPHISOFT BIMx獲得移動(dòng)端的便捷訪問，通過專業(yè)的內(nèi)置渲染引擎實(shí)現(xiàn)快捷方便的可視化表現(xiàn)，通過內(nèi)置的互聯(lián)網(wǎng)搜索輕松獲得全球共享的圖庫資源。

3.1 GRAPHISOFT BIMx

GRAPHISOFT BIMx是為建筑師服務(wù)的一個(gè)創(chuàng)新的交互式3D表現(xiàn)工具（見圖6），為設(shè)計(jì)交流和表現(xiàn)設(shè)定了新的標(biāo)準(zhǔn)。BIMx不僅可用于瀏覽漫游，還可以在漫游過程中顯示構(gòu)件屬性、測(cè)量的尺寸和距離、各類施工圖紙等，是一個(gè)旗艦的BIM交流工具。

同時(shí)，B I M x還支持在移動(dòng)設(shè)備上瀏覽，為GRAPHISOFT用戶提供獨(dú)有的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。新版本的BIMx提供即時(shí)交互功能，可以使遠(yuǎn)在施工現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)計(jì)師能夠?qū)崟r(shí)反饋?zhàn)兏薷男畔?，與設(shè)計(jì)師進(jìn)行交流，提高工程溝通效率。

最新發(fā)布的BIMx Docs和BIMx Pro，引入了超級(jí)模型和在線溝通的理念。不僅可以對(duì)模型進(jìn)行瀏覽漫游，更可以隨意查看各個(gè)角度、視點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圖紙文檔，自由進(jìn)行剖切；并且可以將移動(dòng)端的批注、意見等通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)回到ArchiCAD里，真正實(shí)現(xiàn)無縫溝通。

3.2 專業(yè)級(jí)的可視化表現(xiàn)

通過集成MAXON領(lǐng)先的CINEMA 4D渲染引擎CineRender，ArchiCAD18為設(shè)計(jì)者帶來了高質(zhì)量、照片級(jí)的渲染圖像（見圖7）。

4 ArchiCAD二次開發(fā)

ArchiCAD是一個(gè)為建筑師和設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的滿足其全部設(shè)計(jì)和文檔需求的軟件，但還不能完全滿足所有地區(qū)和一些企業(yè)內(nèi)部的自有標(biāo)準(zhǔn)，在一些項(xiàng)目或部分專業(yè)應(yīng)用里，通過客戶化工具可以很快、很輕松的設(shè)計(jì)出一些特殊的構(gòu)件作為ArchiCAD標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件庫的補(bǔ)充，也可以創(chuàng)建一些特殊的GDL構(gòu)件庫或插件來滿足一些特殊的應(yīng)用，成為ArchiCAD平臺(tái)的一個(gè)組成部分。

（1）GDL。GRAPHISOFT的GDL（Geometric Description Language）語言已經(jīng)逐漸成為3D參數(shù)化構(gòu)件模型的通用標(biāo)準(zhǔn)，也是 ArchiCAD的一部分。GDL可以用來創(chuàng)建自己的構(gòu)件。用戶除了ArchiCAD以外不需要特殊工具來開發(fā) GDL構(gòu)件，GDL包含在ArchiCAD產(chǎn)品包中。

（2）API。ArchiCAD的很多功能都是通過API（Application Programming Interface）接口實(shí)現(xiàn)的，用戶也可以通過操作數(shù)據(jù)庫加入?yún)?shù)來創(chuàng)建一些元素并保存到ArchiCAD中。利用這種技術(shù)可以將一些物理屬性或結(jié)構(gòu)參數(shù)加載到元素上。開發(fā)環(huán)境可以選擇Mac或Windows平臺(tái)，開發(fā)工具使用C語言。

（3）GRAPHISOFT Developer Center。GRAPHISOFT Developer Center（見圖8）是 ArchiCAD為第三方開發(fā)者提供的官方網(wǎng)上平臺(tái)，在這里可以找到所有的技術(shù)和市場(chǎng)信息，可以免費(fèi)下載API與GDL開發(fā)工具包。

5 鐵路BIM應(yīng)用拓展探索

目前ArchiCAD中不包含鐵路CRBIM標(biāo)準(zhǔn)中定義的鐵路工程構(gòu)件及其IFC屬性集，但可以通過ArchiCAD自定義功能實(shí)現(xiàn)，以及IFC靜態(tài)擴(kuò)展（見圖9）。

在元素的屬性默認(rèn)設(shè)置對(duì)話框中，除了元素本身默認(rèn)的屬性信息外，在標(biāo)記和類別一欄可以自定義添加其他IFC相關(guān)屬性信息，并可以根據(jù)自身需求應(yīng)用預(yù)定義規(guī)則（見圖10），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的靈活、多向提取，以及傳輸和讀取工作，滿足各專業(yè)協(xié)同的基本需求。

GRAPHISOFT在BuildingSmart，是IFC標(biāo)準(zhǔn)制定參與支持者，ArchiCAD產(chǎn)品線原生支持導(dǎo)出、導(dǎo)入，其中ArchiCAD最新版本支持IFC 2x3標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于其他BIM軟件廠商，只要是原生支持IFC標(biāo)準(zhǔn)而非部分支持，理論上ArchiCAD就可以100%支持。

ArchiCAD支持多種不同IFC數(shù)據(jù)類型：帶有多層層級(jí)的IFC分配類型（如IFC System）、基本和自定義的工程量、IFC類型產(chǎn)品實(shí)體、門窗線和面板屬性、空間包含關(guān)系、場(chǎng)地環(huán)境要素等。所有IFC數(shù)據(jù)的管理可以通過一個(gè)用戶友好的界面完成（見圖11）。

通過發(fā)布程序，包含多項(xiàng)內(nèi)容的IFC模型可以一鍵導(dǎo)出到不同專業(yè)人員手中（如承重結(jié)構(gòu)導(dǎo)出給結(jié)構(gòu)工程師、整體模型導(dǎo)出給MEP工程師等）。

綜上所述，ArchiCAD產(chǎn)品對(duì)IFC實(shí)現(xiàn)了原生支持，基于標(biāo)準(zhǔn)IFC的幾何與語義信息（非幾何信息）無錯(cuò)導(dǎo)出，再基于擴(kuò)展性信息或ArchiCAD自定義圖庫可實(shí)現(xiàn)基于擴(kuò)展插件方式無錯(cuò)導(dǎo)出。

目前僅支持鐵路工程中土建項(xiàng)目的專業(yè)設(shè)計(jì)、工程量統(tǒng)計(jì)及IFC數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)鐵路工程設(shè)計(jì)需求（如中心線、軌道、橋涵、隧道、線路等項(xiàng)目類型），GRAPHISOFT希望積極配合中國(guó)鐵路BIM聯(lián)盟相關(guān)單位的應(yīng)用需求，進(jìn)行對(duì)ArchiCAD內(nèi)核、API、GDL等功能性二次開發(fā)，并配合CRBIM嵌入可識(shí)別的鐵路BIM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)束語

基于ArchiCAD BIM協(xié)同平臺(tái)的應(yīng)用，支持不同建設(shè)領(lǐng)域的需求。通過高效的BIM協(xié)同解決方案進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)，在移動(dòng)終端設(shè)備上安裝BIMx程序，可以非常直觀、實(shí)時(shí)地獲得最新設(shè)計(jì)方案和節(jié)點(diǎn)信息，并減少施工現(xiàn)場(chǎng)返工，同時(shí)在成本預(yù)控中提供準(zhǔn)確的清單列表，針對(duì)設(shè)計(jì)變更中的工程量變化，判斷對(duì)成本的影響。此外，基于BIMcloud和BIM Sever的異地協(xié)同平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工、業(yè)主、廠商、咨詢顧問等各方同時(shí)在一個(gè)平臺(tái)上異地或異國(guó)協(xié)同工作，并實(shí)時(shí)進(jìn)行有效溝通和交流，從而提升建設(shè)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，也以此來推動(dòng)建設(shè)行業(yè)精細(xì)化和大數(shù)據(jù)協(xié)同平臺(tái)的發(fā)展。同時(shí)，探討GRAPHISOFT系列BIM產(chǎn)品鐵路應(yīng)用的可拓展性，依托目前具有的鐵路應(yīng)用功能，根據(jù)應(yīng)用單位的具體需求，加大二次開發(fā)力度，拓寬產(chǎn)品在鐵路方面的可用性和通用性。

曹尚：圖軟香港有限公司北京代表處，BIM實(shí)施主管及業(yè)務(wù)拓展，北京，100052

李昂：圖軟香港有限公司北京代表處，BIM實(shí)施經(jīng)理及業(yè)務(wù)拓展，北京，100052

責(zé)任編輯 高紅義

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1672-061X（2015）06-0038-05