成榮榮　馬小軍　楊克香

(1.昆山登云科技職業(yè)學院,昆山　215300; 2.南京工業(yè)大學,南京　211816)

基于IDM的建筑智能化設(shè)計流程研究

成榮榮1馬小軍2楊克香1

(1.昆山登云科技職業(yè)學院,昆山215300; 2.南京工業(yè)大學,南京211816)

【摘要】雖然BIM技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，但由于沒有統(tǒng)一的行業(yè)標準，BIM技術(shù)產(chǎn)生的價值沒有充分體現(xiàn)。本文主要針對BIM的流程標準，用IDM方法從軟件解決方案的角度分析建筑智能化設(shè)計流程。繪制了基于BIM的協(xié)同設(shè)計流程圖，用相應(yīng)的表格列出流程圖中的活動內(nèi)容和部分交換需求，并對MVD中的部分內(nèi)容進行基于IFC的數(shù)據(jù)描述。在幫助設(shè)計人員明確本專業(yè)設(shè)計任務(wù)，提高設(shè)計效率的同時，為行業(yè)BIM標準的編制提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】BIM；IDM；智能化設(shè)計；MVD

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.03.15

1引言

BIM技術(shù)使得建筑項目的信息能夠在全生命各階段進行有效準確的交換，大大提高信息的傳遞效率，進而實現(xiàn)各工種、各參與方的協(xié)同作業(yè)[1]。BIM雖然具有許多優(yōu)勢，但是目前國內(nèi)外對BIM的認識千差萬別，缺乏統(tǒng)一的標準，在很大程度上制約了BIM的推廣，因此必須建立統(tǒng)一的標準體系，充分發(fā)揮BIM的優(yōu)勢[2]。儲存標準IFC(Industry Foundation Classes，工業(yè)基礎(chǔ)類)、流程標準IDM(Information Delivery Manual，信息交換手冊)、分類標準IFD(International Framework for Dictionaries，國際字典框架)是實現(xiàn)BIM技術(shù)價值的三大支撐技術(shù)。

建筑工程設(shè)計是建筑、結(jié)構(gòu)、電氣等多專業(yè)的協(xié)同工作過程，在設(shè)計過程中，各個專業(yè)會與其它專業(yè)進行交流，為了幫助設(shè)計人員明確本專業(yè)任務(wù)，方便與其他專業(yè)進行交互，提高設(shè)計效率，促進在BIM設(shè)計模式下各專業(yè)之間的協(xié)同工作[3]。本文主要針對BIM流程標準，從軟件解決方案的角度出發(fā)，用IDM方法分析電氣專業(yè)的建筑智能化設(shè)計流程。

2IDM方法

IDM的開發(fā)分為流程定義和軟件解決方案兩個方面，具體步驟如圖1所示[4]：

圖1　IDM的開發(fā)步驟

第一步：繪制流程圖，使用BPMN定義開發(fā)對象，給出并判斷項目過程中各階段，各領(lǐng)域需要交換的信息。

第二步：說明活動內(nèi)容，用標準的表格詳細描述流程圖中的各個活動內(nèi)容。

第三步：描述交換需求，基于流程圖中的設(shè)計流程，用標準的表格列出交換需求的具體內(nèi)容。

第四步：開發(fā)MVD，定義基于IFC的軟件需求。

第五步：開發(fā)軟件，是軟件人員利用上階段的MVD開發(fā)實際軟件的階段[5]。

本文將從軟件解決方案的角度出發(fā)分析建筑智能化的設(shè)計流程，這里的軟件解決方案，主要針對IDM方法中的繪制流程圖、說明活動內(nèi)容、描述交換需求和開發(fā)MVD，并不涉及軟件開發(fā)。

3建筑智能化設(shè)計流程

3.1建筑智能化設(shè)計BPMN流程圖及說明

電氣設(shè)計分為強電設(shè)計和智能化(弱電)設(shè)計，建筑智能化設(shè)計屬于電氣專業(yè)的一部分。建筑智能化系統(tǒng)主要包括架構(gòu)規(guī)劃和集成系統(tǒng)，信息設(shè)施系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)和機房工程[6]。

基于BIM的建筑智能化設(shè)計流程分為建筑智能化系統(tǒng)方案確定、方案階段審核、建筑智能化系統(tǒng)初步設(shè)計、初步設(shè)計階段審核、建筑智能化系統(tǒng)詳細設(shè)計、最后審核，整個建筑智能化BIM模型創(chuàng)建完成后，需要進行管道綜合，也就是要對模型進行碰撞檢查，檢查不同構(gòu)件之間是否發(fā)生沖突。其流程圖如圖2所示，流程圖中“信息模型”一欄每個有陰影的部分都是一個交換需求，初步設(shè)計階段的交換需求表示為“E_ER.1”，詳細設(shè)計階段的交換需求表示為“E_ER.2”，在進行建筑智能化初步設(shè)計之前要接收建筑專業(yè)的初步設(shè)計模型，此時交換需求表示為“A_ER.1-E_ER.1”，在進行建筑智能化詳細設(shè)計之前要接收建筑專業(yè)的詳細設(shè)計模型，此時交換需求表示為“A_ER.2-E_ER.2”，建筑智能化BIM模型協(xié)調(diào)直接表示為“E-BIM_Co”，Co為Coordinate(協(xié)調(diào))。表1是對流程圖中每個設(shè)計階段對應(yīng)的說明。

圖2　建筑智能化設(shè)計BPMN流程圖

表1　建筑智能化設(shè)計流程圖描述表格

3.2部分交換需求內(nèi)容

在基于BIM的設(shè)計模式下，共享的參數(shù)化模型是信息的集合，模型表達的內(nèi)容是復(fù)雜的，因此需要明確交換需求中的內(nèi)容，以更好地做到信息交換。由于篇幅限制，以智能化設(shè)計公共安全系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控為例，給出交換需求中的部分內(nèi)容，視頻監(jiān)控包括前端設(shè)備、存儲部分、顯示部分、前端供電和傳輸部分，以前端設(shè)備為例，其中前端設(shè)備主要指的是攝像機，交換需求E_ER.1和E_ER.2中視頻監(jiān)控的內(nèi)容如表2所示。

3.3基于IFC的前端設(shè)備數(shù)據(jù)描述

定義交換需求后，接下來定義基于IFC標準的軟件需求，這個過程也就是開發(fā)MVD，以提供給不同的軟件商進行軟件的開發(fā)，下面以視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的前端設(shè)備為例，進行基于IFC的數(shù)據(jù)描述。

建筑智能化屬于電氣領(lǐng)域，處于IFC標準中的專業(yè)領(lǐng)域?qū)印Ｔ贗FC4標準中定義為IfcElectricalDomain。IfcElectricalDomain支持的類型主要有IfcFlowTerminalType(終端設(shè)備類型)、IfcFlow SegmentType(終端分段類型)、IfcFlowFittingType(終端燈具類型)、IfcFlowStorageDeviceType(終端存儲設(shè)備類型)、IfcFlowControllerType(終端開關(guān)類型)、IfcDistributionControlElementType(配電控制類型)和IfcEnergyConversionDeviceType(能量轉(zhuǎn)換設(shè)備類型)。

其中IfcFlowTerminalType定義的實體有Outlet(插座)、LightFixture(燈具)、Lamp(光源)、ElectricAppliance(電器設(shè)備)、AudioVisualApplication(音視頻設(shè)備)、CommunicationsAppliance(通訊設(shè)備)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的前端設(shè)備主要有攝像機，屬于音視頻設(shè)備，因此可以用AudioVisualApplication來表示，下面對視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的前端設(shè)備進行基于IFC標準的數(shù)據(jù)描述。

AudioVisualApplication的Express-G圖表示如圖3。

表2　視頻監(jiān)控的內(nèi)容

圖3　AudioVisualApplication的Express-G圖

AudioVisualApplication的Express描述如下：

ENTITY IfcAudioVisualApplianceType

SUBTYPE OF IfcFlowTerminalType;//IfcAudioVisualApplianceType是IfcFlowTerminalType的子類型

PredefinedType: IfcAudioVisualApplianceTypeEnum;

WHERE//形式限制

CorrectPredefinedType: (PredefinedType <>

IfcAudioVisualApplianceTypeEnum.USERDEFINED) OR((PredefinedType=

IfcAudioVisualApplianceTypeEnum.USERDEFINED) AND EXISTS

(SELFIfcElementType.ElementType));

END_ENTITY;

AudioVisualApplication屬性間的繼承關(guān)系如下：

ENTITY IfcAudioVisualApplianceType

ENTITY IfcRoot

GlobalId:IfcGloballyUniqueId;

OwnerHistory:OPTIONAL IfcOwnerHistory;

Name:OPTIONAL IfcLabel;

Description: OPTIONAL IfcText;//定義

IfcRoot的四個屬性

ENTITY IfcObjectDefinition

INVERSE //反轉(zhuǎn)屬性，明確定義實體之間“雙向”的一對多或多對多關(guān)系

HasAssignments: SET OF IfcRelAssigns FOR RelatedObjects;

Nests:SET [0:1] OF IfcRelNests FOR RelatedObjects;

IsNestedBy: SET OF IfcRelNests FOR RelatingObject;

HasContext: SET [0:1] OF IfcRelDeclares FOR RelatedDefinitions;

IsDecomposedBy: SET OF IfcRelAggregates

FOR RelatingObject;

Decomposes: SET [0:1] OF IfcRelAggregates FOR RelatedObjects;

HasAssociations:SET OF IfcRelAssociates FOR RelatedObjects;

ENTITY IfcTypeObject

ApplicableOccurrence: OPTIONAL IfcIdentifier;

HasPropertySets:OPTIONAL SET [1:?]

OF IfcPropertySetDefinition;

INVERSE

Types:SET [0:1] OF IfcRelDefinesByType FOR RelatingType;

ENTITY IfcTypeProduct

RepresentationMaps: OPTIONAL LIST [1:?]

OF

UNIQUE IfcRepresentationMap;

Tag:OPTIONAL IfcLabel;

INVERSE

ReferencedBy: SET OF IfcRelAssignsTo Product FOR RelatingProduct;

ENTITY IfcElementType

ElementType:OPTIONAL IfcLabel;

ENTITY IfcDistributionElementType

ENTITY IfcDistributionFlowElementType

ENTITY IfcFlowTerminalType

ENTITY IfcAudioVisualApplianceType

PredefinedType: IfcAudioVisualAppliance TypeEnum;

END_ENTITY;

4結(jié)語

本文主要針對BIM流程標準，用IDM方法從軟件解決方案的角度分析建筑智能化設(shè)計流程，先用BPMN方法繪制了基于BIM的建筑智能化設(shè)計流程圖，并說明了流程圖中每個設(shè)計階段的內(nèi)容，以視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的前端設(shè)備為例，用表格的形式列出了信息模型E_ER.1和E_ER.2中視頻監(jiān)控的部分對象和屬性內(nèi)容，再進行基于IFC標準的數(shù)據(jù)描述，給出MVD中的部分內(nèi)容，提供給軟件商進行相應(yīng)的軟件開發(fā)。在幫助設(shè)計人員明確本專業(yè)任務(wù)，方便與其他專業(yè)進行交互，提高設(shè)計效率的同時，也為行業(yè)BIM標準的編制提供了一定的參考。

參考文獻

[1]王婷,肖莉萍.國內(nèi)外BIM標準綜述與探討[J].建筑經(jīng)濟,2014,379(5):108-111.

[2]M Venugopa,C.M.Eastman,R Sacks.Semantics of model views for information exchanges using the industry foundation class schema[J].Advanced Engineering Informatics,2012(26): 411-428.

[3]周成.基于IDM的建筑工程數(shù)據(jù)交付標準研究[D].上海:上海交通大學,2013.

[4]R.Barak,Y.Jeong,R.Sacks,C.Eastman.Unique requirements of building information modeling for cast-in-place reinforced concrete[J].Journal of Computing in Civil Engineering,2009(23):64-74.

[5]buildingSMART International User Group,Overview of Information DeliveryManuals[EB/OL].http://iug.buildingsmart.org/idms/overview.2015.

[6]GB/T50314-2012.智能建筑設(shè)計標準[S].北京:中國計劃工業(yè)出版社,2012.

Research on Design Process of Intelligent Building based on IDM

Cheng Rongrong1，Ma Xiaojun2，Yang Kexiang1

(1.KunshanDengyunCollegeofScienceandTechnology,Kunshan215300,China; 2.CollegeofAutomation&ElectricalEngineering,NanjingUniversityofTechnology,Nanjing211816,China)

Abstract:Although the BIM technology has been used in China widely,the value that BIM technology produces is not fully reflected,because there is no uniform industry standard.This article mainly discusses BIM process standard from the perspective of software solutions,and uses IDM method to analyze the design process.The paper draws the process map of BIM-based collaborative design,uses the corresponding form to list the contents of activities and partial exchange requirements in the process map,and makes some IFC-based data description of partial contents of MVD.It cannot only help the designers to clarify the professional task and improve design efficiency,but also provide a reference for the development of the industrial BIM standard.

Key Words：BIM; IDM; Intelligent Design; MVD

【作者簡介】成榮榮(1989-)，女，碩士。主要研究方向：建筑電氣與智能化、BIM相關(guān)技術(shù)及標準研究。

【中圖分類號】TU17

【文獻標識碼】A

【文章編號】1674-7461(2016)03-0078-06