幸 智， 朱 毅， 孫文彬， 劉 丁， 陳向東

(中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院有限公司， 四川 成都 610072)

0 前 言

隨著技術(shù)的發(fā)展，BIM在工程設(shè)計、建設(shè)和管理方面的地位越來越重要，并在工業(yè)和民用建筑行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，但在水電行業(yè)，很多設(shè)計院對機(jī)電BIM投入了大量的人力、物力進(jìn)行研究、摸索，但仍存在以下問題：

(1)目前BIM設(shè)計大多停留在三維模型展示階段，無法使用BIM軟件生成及交付符合國家標(biāo)準(zhǔn)的二維施工圖紙。

(2)相較于設(shè)備資源庫成熟完整的建筑行業(yè)，水電工程中的機(jī)電設(shè)備種類繁多，數(shù)量龐大，且各廠家的尺寸規(guī)格差異巨大，應(yīng)用于水電工程機(jī)電BIM設(shè)計的設(shè)備資源庫極為匱乏。

(3)相較于傳統(tǒng)CAD，BIM設(shè)計流程有諸多不同，比如三維模型校審、模型固化等，加之參與水電工程設(shè)計的專業(yè)較多，各專業(yè)的BIM應(yīng)用進(jìn)展和技術(shù)水平不一，造成設(shè)計效率低下，BIM的優(yōu)勢得不到體現(xiàn)。

針對以上水電行業(yè)BIM設(shè)計的三大難題，以筆者為主的“機(jī)電BIM設(shè)計專業(yè)應(yīng)用開發(fā)及基礎(chǔ)建設(shè)”課題組，以Revit軟件為BIM設(shè)計平臺，以傳統(tǒng)水電工程CAD制圖標(biāo)準(zhǔn)為參考，研發(fā)定制了讓BIM模型生成符合國家標(biāo)準(zhǔn)二維施工圖紙的軟件環(huán)境，建設(shè)并管理了水電設(shè)計中種類繁多、數(shù)量龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)電設(shè)備專業(yè)資源庫，同時在BIM設(shè)計實(shí)踐中，對BIM設(shè)計流程進(jìn)行了完善、更新，制定了與BIM設(shè)計匹配的管理規(guī)定及作業(yè)導(dǎo)則。本課題成果真正將BIM技術(shù)融入機(jī)電專業(yè)設(shè)計生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計效率和質(zhì)量的雙重提升，開啟了超越傳統(tǒng)CAD制圖的新一輪水電設(shè)計方式的變革。

1 總體思路及實(shí)施原則

為實(shí)現(xiàn)水電工程機(jī)電專業(yè)BIM正向設(shè)計，規(guī)范制圖標(biāo)準(zhǔn)，提高設(shè)計效率及品質(zhì)，需對 Autodesk Revit軟件進(jìn)行專業(yè)化定制和二次開發(fā)，通過對軟件進(jìn)一步擴(kuò)容、優(yōu)化、更新，使其內(nèi)部屬性滿足水電工程專業(yè)設(shè)計技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)要求?；诖耍菊n題制定以下五個實(shí)施原則：

(1)滿足項(xiàng)目需求。所建立的BIM模型需滿足項(xiàng)目實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，BIM設(shè)計產(chǎn)品需滿足項(xiàng)目應(yīng)用。

(2)符合制圖規(guī)范。所出圖紙能滿足傳統(tǒng)二維制圖標(biāo)準(zhǔn)，并使圖紙更規(guī)范、細(xì)致、美觀。

(3)減少重復(fù)工作量。通過模板化最大限度地減少設(shè)計人員重復(fù)設(shè)計工作量。

(4)保持靈活性。在減少重復(fù)工作量的同時，預(yù)留手動接口來處理設(shè)計中的特殊問題。

(5)適用于專業(yè)間模型傳遞及整合。專業(yè)樣板文件需滿足BIM模型的通用傳遞性以及專業(yè)間模型的協(xié)同整合。

2 機(jī)電一體化信息模型構(gòu)建技術(shù)

為保證機(jī)電專業(yè)BIM設(shè)計成果的統(tǒng)一性、完整性和準(zhǔn)確性；促進(jìn)全體設(shè)計人員規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)施BIM設(shè)計；滿足BIM設(shè)計全生命周期管理以及提高BIM設(shè)計效率的目的，本課題完成了以下三部分工作：

(1)Revit水電工程專業(yè)化定制。

(2)機(jī)電設(shè)備資源庫建設(shè)。

(3)完善更新BIM設(shè)計流程。

2.1 Revit水電工程專業(yè)化定制

將水電行業(yè)機(jī)電專業(yè)眾多的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，以Revit軟件可識別的方式輸入對應(yīng)參數(shù)，導(dǎo)入水電行業(yè)103本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，定制了全新的圖形界面、圖案、線形線寬、尺寸標(biāo)注、焊接標(biāo)注、圖紙字體、軸網(wǎng)、剖切、注釋、各型管路、管件、管材、剖面模板等功能模塊。同時，本課題開發(fā)定制了Revit軟件材料表自動識別、自動分類統(tǒng)計機(jī)電專業(yè)的設(shè)備及材料功能(未開發(fā)前Revit軟件是不能識別水機(jī)專業(yè)的設(shè)備及材料)，避免了傳統(tǒng)設(shè)計中常出現(xiàn)的圖紙材料量統(tǒng)計不準(zhǔn)、錯數(shù)、漏標(biāo)等人為失誤(見圖1)。

圖1 Revit水電工程專業(yè)化定制

大量的標(biāo)準(zhǔn)輸入及定制，使Revit軟件符合水電行業(yè)技術(shù)規(guī)范，成為適用于水電行業(yè)機(jī)電專業(yè)設(shè)計的BIM軟件。在定制的Revit機(jī)電工程環(huán)境下建立的BIM模型有實(shí)際意義，其生成的二維圖紙包含表達(dá)了傳統(tǒng)CAD圖紙的設(shè)計內(nèi)容，具備技施藍(lán)圖的要求。因此，具有同樣的實(shí)用價值和法律效力。

2.2 機(jī)電設(shè)備資源庫建設(shè)

在以Revit平臺實(shí)施BIM設(shè)計過程中，資源庫中的設(shè)備族數(shù)量和質(zhì)量直接影響著設(shè)計效率和品質(zhì)，高質(zhì)量族積累越多，效率就越高。每個設(shè)備族的建族過程包括樣本篩選、族幾何構(gòu)建、族參數(shù)、公式邏輯構(gòu)建和族測試。參數(shù)化專業(yè)資源庫示意見圖2。

機(jī)電專業(yè)族庫的基礎(chǔ)建設(shè)采用參數(shù)化建模方法，以真實(shí)設(shè)備的樣本數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將數(shù)以千計的設(shè)備族精簡為83個參數(shù)化族和40個項(xiàng)目應(yīng)用族，適用于2 452個場景，使設(shè)計人員在BIM設(shè)計過程中快速、準(zhǔn)確地提取優(yōu)質(zhì)的設(shè)備模型。其中水力機(jī)械專業(yè)設(shè)備資源庫模型內(nèi)容涵蓋了8大設(shè)備系統(tǒng)，包括閥門、油氣水設(shè)備、消防系統(tǒng)、自動化元件、起重設(shè)備等，滿足了常規(guī)水電站BIM設(shè)計的要求。

圖2 參數(shù)化專業(yè)資源庫

2.3 BIM流程完善優(yōu)化

BIM設(shè)計有別于傳統(tǒng)的二維設(shè)計，不僅軟件、操作不同，而且設(shè)計思維思路也與傳統(tǒng)CAD差異巨大。故本課題組認(rèn)為，在BIM設(shè)計過程需總結(jié)一套專有設(shè)計流程，設(shè)計人員按照BIM設(shè)計流程進(jìn)行工作，才能獲得BIM設(shè)計的最大價值。因此，BIM設(shè)計流程和BIM管理辦法的定制是BIM設(shè)計中不可缺少的一部分。

在傳統(tǒng)CAD設(shè)計流程的基礎(chǔ)上，結(jié)合BIM設(shè)計的特點(diǎn)，制定了《常規(guī)水電項(xiàng)目招標(biāo)技施階段三維設(shè)計出圖分類管理規(guī)定》《機(jī)電樣板文件的制定標(biāo)準(zhǔn)和管理維護(hù)規(guī)定》《機(jī)電族庫的創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)和管理維護(hù)規(guī)定》《機(jī)電BIM建模和BIM出圖的標(biāo)準(zhǔn)和管理規(guī)定》和《BIM設(shè)計校核、審查導(dǎo)則》5項(xiàng)BIM設(shè)計管理文件。這些既是BIM設(shè)計的生產(chǎn)管理規(guī)定，也是BIM設(shè)計專業(yè)生產(chǎn)導(dǎo)則，更是BIM設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的支撐，它們是水電行業(yè)機(jī)電專業(yè)BIM設(shè)計的基礎(chǔ)建設(shè)，在后期的實(shí)踐中要正確地維護(hù)、保護(hù)本項(xiàng)目創(chuàng)造的成果，形成一套完整的措施。

3 創(chuàng)新與特點(diǎn)

本課題基于Revit設(shè)計平臺，研發(fā)定制了符合水電工程機(jī)電專業(yè)設(shè)計需求的BIM軟件，具有以下特點(diǎn)：

(1)BIM機(jī)電專業(yè)化定制。參考現(xiàn)行相關(guān)出圖標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為水電工程機(jī)電專業(yè)定制了BIM設(shè)計軟件環(huán)境，使Revit軟件的默認(rèn)設(shè)置符合水電工程機(jī)電專業(yè)設(shè)計要求，其成果滿足機(jī)電專業(yè)相關(guān)規(guī)范。

(2)BIM正向設(shè)計。實(shí)現(xiàn)了從三維模型展示到三維出圖，用BIM模型生成及交付符合國家標(biāo)準(zhǔn)的二維施工圖紙。目前該成果已全面運(yùn)用于兩河口水電工程、加查水電工程機(jī)電技施設(shè)計中，從真正意義上實(shí)現(xiàn)了可生成三維施工圖紙的BIM正向設(shè)計。相較傳統(tǒng)CAD圖紙，使用BIM模型生成三維圖紙效率更高，更加清晰直觀，圖紙質(zhì)量、效果煥然一新，獲得業(yè)主的一致認(rèn)可與好評。

(3)參數(shù)化資源庫。建設(shè)了以設(shè)備廠家樣本數(shù)據(jù)支撐的、以參數(shù)化技術(shù)構(gòu)建的機(jī)電專用資源庫。參數(shù)化的族庫減少了重復(fù)建族的時間成本，提高了資源庫的使用和管理效率。

4 結(jié) 語

目前，在國家尚未出臺水電行業(yè)BIM設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的情況下，本課題成果是水電工程BIM設(shè)計基礎(chǔ)建設(shè)的重要內(nèi)容，也是新一輪水電設(shè)計領(lǐng)域機(jī)電專業(yè)的技術(shù)革新，也將促進(jìn)BIM技術(shù)在水電設(shè)計領(lǐng)域內(nèi)的進(jìn)一步推廣與應(yīng)用。

在逐漸超越傳統(tǒng)CAD設(shè)計的潮流過程中，本項(xiàng)目成果符合現(xiàn)有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的樣板文件、豐富優(yōu)質(zhì)的水電設(shè)備資源庫和完善的BIM設(shè)計流程，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計效率和質(zhì)量的雙重提升，其價值將會在不斷發(fā)展的BIM設(shè)計中顯得越來越明顯。