高樂財，王國光，曾派永，曾 敏，趙修艮

（1.中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 311122；2.浙江華東工程數字技術有限公司，浙江 杭州311122；3.浙江省工程數字化技術研究中心，浙江 杭州 310014）

隨著BIM技術在國內外的推廣和應用，以三維數字化技術為基礎，將建筑工程全生命周期的各類信息加以整合并進行有效管理已成為一種全新設計模式。與此同時，在全新設計模式下，人們對BIM模型的要求也逐漸從“做出來看的可視化模型”轉變?yōu)椤翱梢哉嬲脕碛玫男畔⒛Ｐ汀盵1]。這種全新三維設計模式指不完全利用既有成果進行導向性設計，核心設計工作以BIM思維搭建協(xié)同工程框架，所有設計信息均搭載在BIM模型的工作模式[2]。這種模式下的工程項目勢必會產生大量的BIM模型，模型綜合質量水平將決定應用深度及價值實現程度。

基于BIM模型的應用，要以BIM模型具有足夠的建模深度、良好的模型質量以及符合行業(yè)規(guī)范要求為前提，滿足模型審查方面的功能需求。但與傳統(tǒng)的圖紙成果審查相比，因模型和圖紙的信息表現狀態(tài)不盡相同，按照傳統(tǒng)圖紙審查的流程與方式直接轉變的人工BIM模型審查存在效率、全面性、客觀性、一致性等利弊問題，因此研究一種針對BIM模型完整性、合規(guī)性等質量方面進行智能審查的方法至關重要[3]。經調研發(fā)現，相比國外，我國基于信息技術的BIM模型智能審查方法還尚處于探索研究階段，針對BIM模型智能審查的軟件工具也還比較少見。

1 國內外發(fā)展現狀

目前國內外城市軌道交通行業(yè)BIM應用主流軟件平臺為Autodesk系列和Bentley系列。其中，Navisworks和Navigator兩個軟件均提供了碰撞檢查、審查批注等模型審查工具，可支持常規(guī)的管線綜合等單項應用，但缺乏針對BIM模型設計全過程的審查工具，以下通過分析國內外相關產品，總結目前數字化審查產品的邏輯方法及缺陷。

1.1 國外相關產品現狀

芬蘭Solibri公司的Solibri Model Checker軟件主要用于建筑信息模型的完整性、建筑質量協(xié)同化驗證、物理安全分析等各方面的檢查和分析[3]。同時，它已經初步實現基于內嵌在程序中的單專業(yè)設計合規(guī)性檢查代碼，對多條消防疏散類規(guī)范進行設計準確性檢查[4]。Solibri Model Checker側重于建筑、結構專業(yè)的檢查，在機電專業(yè)等方面涉及內容有限。

韓國的慶熙大學、韓國智能建筑以及韓吉爾信息技術有限責任公司聯合21所合作的研究機構正在致力于研究一套基于BIM的設計質量評估系統(tǒng)，目前只完成其概念框架的設計以及未來目標的定位。該系統(tǒng)集質量檢查、標準優(yōu)化、信息提取、成果提交以及設計協(xié)調于一體，還融入了節(jié)能設計的理念，主要分為簡要評估、成本、協(xié)作、檢驗、邏輯及提交等板塊[5]。

1.2 國內相關產品現狀

廣聯達BIM審圖是廣聯達公司旗下的一款專業(yè)的BIM審查類軟件。目前支持Revit、Tekla Structure（Xsteel）、MagiCAD等主流BIM建模軟件以及廣聯達算量軟件，以國內建筑行業(yè)標準為基礎，針對設計和施工準備的常規(guī)審圖，提供了諸如碰撞檢查結果分析管理、門窗開啟、空間凈高、樓梯規(guī)范檢查等多種規(guī)則檢查模式。廣聯達BIM審圖軟件優(yōu)勢在于本土技術和適應性，但其檢查規(guī)則多為系統(tǒng)內置，不利于增加和組合，很難滿足設計過程中的多樣需求[5]。

魯班云模型檢查是魯班公司基于云的應用產物，通過云端及時更新知識規(guī)則庫，保證用戶第一時間使用最新的功能和規(guī)則，具備屬性合理性、建模遺漏、建模合理性、自定義檢查等大類功能。其優(yōu)勢更偏向于國內第三方BIM咨詢單位進行建模再進行圖模一致性檢查及后續(xù)應用的工作模式，在單專業(yè)設計合規(guī)性檢查及交付模型數據標準檢查方面也有一定涉及。

湖南省BIM審查系統(tǒng)是構力科技承擔研發(fā)的中國首個省級BIM數字化審查系統(tǒng)。其基于BIM智能化審查技術、結構化自然語言編制了領域規(guī)則庫，研發(fā)了BIM輔助審查工具，目前已具備建筑、結構、水、暖、電、人防、消防、節(jié)能及裝配式等專業(yè)的三維輔助審查和結構、建筑消防專業(yè)部分條款的智能審查功能。

1.3 BIM模型智能審查工具的方法及邏輯

通過對國內外BIM模型智能審查軟件的評估研究，發(fā)現各軟件工具的基本思路大同小異，基本都分成四個階段：規(guī)則翻譯階段、模型提取階段、審查計算階段、審查結果階段[6]。

因國內行業(yè)規(guī)范標準的差異性，目前審查工具邏輯中第一階段規(guī)則翻譯會一定程度受限于行業(yè)規(guī)范的差異及規(guī)范條款的可翻譯性，導致研發(fā)運維工作巨大；因國內BIM業(yè)務模式的多樣性，目前審查工具邏輯中第二階段模型提取會受制于模型深度影響，國內特有的第三方BIM單位“翻模”工作模式一定程度上很難保障模型所包含信息完整程度；而第三階段與第四階段主要受限于規(guī)則與信息之間對比及分析技術的影響。

2 BIM模型智能審查工具研發(fā)

2.1 不同階段BIM模型成果要求分析

BIM標準是三維協(xié)同設計的綱領性文件，是指導和規(guī)范數字工程實施管理的準繩，也是技術落地的保障。型參考、標準設置及存儲管理、重復性等檢查，有利于設計成果數字化交付和模型全生命周期管理。

2.2 BIM模型智能審查工具實施方法

根據不同階段的BIM模型成果要求的分析，經過需求論證、產品設計、demo溝通、開發(fā)交底、編碼測試等環(huán)節(jié)，研究團隊開發(fā)了BimStation Checker工具，可面向工程項目多個階段、多個專業(yè)，對BIM模型進行全面性智能審查，給出BIM模型質量方面具體客觀的評價，為后續(xù)BIM模型深度應用提供工具支持。BimStation Checker工具的方法步驟如圖1所示。城市軌道交通工程專業(yè)覆蓋多，各專業(yè)之間關系錯綜復雜，構建行業(yè)領域的信息模型標準體系，用標準規(guī)范和解決工程信息模型創(chuàng)建、編碼、交付有關的技術問題和三維協(xié)同項目實施有關的管理問題，是實現軌道交通工程三維協(xié)同設計的基礎。

圖1 BimStation Checker工具整體研究框架圖

中國電建華東勘測設計研究院有限公司（以下簡稱華東院）作為國內領先的三維協(xié)同設計解決方案供應商，基于近20年的基建領域工程項目三維協(xié)同設計技術和管理標準化經驗，已在紹興、成都、深圳等城市軌道交通工程項目中建立成套的BIM標準體系，涵蓋應用指南、實施管理、協(xié)同管理、模型成果、數據編碼、模型審查、數字化交付等方面，指導了相關工程項目三維協(xié)同設計的實施，提高了城市軌道交通工程BIM應用成果質量和工作實效，為BIM模型智能審查的研究奠定了重要基礎。

通過分析上述標準中不同階段BIM模型成果要求、BIM模型審查要求，數字化審查大致可分為以下三大類。

（1）單專業(yè)設計合規(guī)性檢查：用于初步設計、施工圖設計、深化設計階段等設計階段，旨在對設計模型是否符合相關國家、行業(yè)及地方設計規(guī)范的專業(yè)性審查，含疏散路徑檢驗、凈高檢驗、無障礙環(huán)境空間驗證、門窗正常使用空間驗證、空間可視域校驗、特殊面積檢查、管線連接有效性檢查等。

（2）多專業(yè)協(xié)同性檢查：用于設計及施工階段，基于“碰撞檢查”功能延伸出針對各專業(yè)間的凈高分析、協(xié)同一致性、協(xié)調性檢查，含各專業(yè)模型間接口檢查、差異分析、管線綜合、大型設備運輸路徑檢查等涉及空間關系、施工要素的檢查。

（3）交付模型數據標準檢查：用于各階段交付，旨在對模型進行BIM技術性審查，含對模型的命名、幾何信息、基本屬性信息、專業(yè)屬性信息、編碼信息、模

（1）分析相關國家及行業(yè)的設計標準、國家及行業(yè)的BIM標準建立檢查規(guī)則池，按照相關分類方式形成規(guī)則庫，通過語法分析、語義分析等自然語言處理技術把規(guī)則轉換為計算機語言。

（2）對軌道交通BIM模型進行分析、提出信息，得到適用于模型智能審查的中間格式。

（3）通過檢查規(guī)則代碼與中間格式模型的計算分析，生成BIM模型智能審查結果頁面，審查結果與模型構件層聯動，具備及時反饋定位能力，可支持用戶及時修訂模型等。

（4）針對審查結果，基于行業(yè)或者企業(yè)模板，生成專業(yè)格式的審查報告。

（5）通過對大量審查報告的大數據分析、整理等數據挖掘，檢查原有規(guī)則庫并不斷迭代規(guī)則庫，完善BIM模型智能審查工具。

2.3 BIM模型智能審查工具介紹

BimStation Checker工具主要包括基礎工具、屬性檢查、合規(guī)性檢查、分析類檢查四大功能模塊。

（1）基礎工具包含快速清理、ID定位元素、顯示構件信息設置、構件信息展示框。在設計過程中，需要實時查看模型構件基本信息，例如構件的尺寸以及定位。目前在OpenBuildings軟件中，構件信息顯示工具將“元素信息”中的部分常用信息提取出來并轉換成符合設計習慣的表達樣式，支持用戶自定義顯示內容，置于方便查看的位置，并固定在視圖上，如圖2所示。當選中下一個構件時，工具自動更新構件屬性信息，同時計算構件標高信息，以提高檢查效率。

圖2 構件信息便捷顯示

（2）屬性檢查包含檢查規(guī)則設定、模型檢查、屬性完善、批量導入屬性。為滿足BIM模型后期工程量計算、材料查詢、施工管理及移交運維等應用，模型中構件的關鍵工程屬性必須是完善的。模型檢查工具主要用于對模型屬性的漏缺檢查以及工程過程中第三方的模型抽查等，比如設計人員對設計模型材質、設計參數等進行檢查，施工人員對竣工模型中材料供應商、實際材質、設計參數檢查等，以及對構件重復性進行檢查，如圖3所示。屬性完善工具則是對檢查出來有錯漏缺的構件屬性進行單個或批量補充。

圖3 模型屬性檢查

（3）合規(guī)性檢查包含檢查規(guī)則設置、模型檢查。通過檢查規(guī)則設置，內置大量標準規(guī)則庫，支持用戶組合相應的規(guī)則形成行業(yè)、專業(yè)、階段、應用型的規(guī)則組；通過模型檢查完成計算分析，在結果頁面會自動根據模型審查標準進行問題等級分類，支持用戶自行調整問題等級，檢查項右鍵可反查、定位問題點。

（4）分析類檢查包括碰撞檢查分析、凈高分析等。碰撞檢查分析區(qū)別于常規(guī)的碰撞檢查，內置20多種碰撞規(guī)則模板，支持用戶組合使用，也具備碰撞問題等級分類及反查功能；凈高分析工具能夠識別房間或樓板等區(qū)域，計算分析區(qū)域凈高及最小凈高構件并輸出凈高分布圖，以不同顏色表示不同凈高區(qū)間，在施工深化設計階段用來進行方案討論、優(yōu)化。

3 項目實踐應用

紹興軌道交通1號線由主線和支線組成，總長34.1km，主要為地下線。工程總投資約240億元，于2017年1月開工，預計2021年6月全線完工，總工期約54個月。華東院受建設單位委托承擔紹興城市軌道交通1號線全線工程數字化技術應用和總體咨詢管理工作。在項目建設過程中，華東院通過建設軌道交通工程數字化標準體系，搭建三維數字化協(xié)同設計與建設管理平臺，創(chuàng)新實現了建設單位對項目前期管理、設計管理、施工管理、移交管理等全要素的精細化管控。其中，工程造價應用指施工單位基于設計單位移交的施工圖模型進行基于BIM技術的工程量統(tǒng)計應用，然后輕量化模型發(fā)布至項目建設管理平臺，通過與工程進度的關聯，隨著項目實施推進，系統(tǒng)讀取模型帶有的量價屬性生成實時已完成工程量清單，輔助工程造價管理。

該項目使用Bentley+華東院自主研發(fā)產品基于模型的工程量統(tǒng)計軟件解決方案，通過讀取模型中的工程分類屬性，自動獲取映射的清單編碼，自動編制或根據需要手動編制清單項，批量給同類構件掛清單，按照設定的計算規(guī)則，可直接由設計模型得到工程量清單，同時支持對接市面上主流計價軟件完成成本計算。

為保障基于BIM技術的工程量統(tǒng)計應用及基于web技術的平臺BIM計算支付管理應用正常的開展，故通過BimStation Checker工具對模型進行應用前的模型審查工作。施工單位進場后，由設計單位移交施工圖模型及施工圖，施工單位接收資料后，對資料的完整性進行復核。施工單位通過BimStation Checker工具進行模型屬性完整性、模型重合性、構件有效性等三個方面的審查，并反饋意見給設計單位。設計單位針對模型屬性缺少問題，通過工具中的模型屬性完善功能進行補充；針對模型重復性及構件有效性問題，通過意見文件導入審查工具快速定位問題點并修訂。在通過工具審查后的模型，施工單位可以基于模型進行工程量統(tǒng)計應用，并基于模型輕量化技術發(fā)布至項目管理平臺，開展計量支付等造價應用?；贐imStation Checker工具的模型智能審查如圖4所示，整個流程如圖5所示。

圖4 基于BimStation Checker工具的模型智能審查

圖5 基于BimStation Checker工具的實際應用全過程流程

4 結論

文章分析在城市軌道交通工程三維設計模式下不同階段的BIM模型成果技術要求，研究開發(fā)BIM模型智能審查工具（BimStation Checker），并基于項目實例對工具進行了實踐應用，具體如下：（1）BimStation Checker通過屬性、合規(guī)性、分析類三種維度的檢查，可在一定程度上確保模型應用的質量。（2）基于BIM標準、國家標準、行業(yè)標準開展BIM模型審查，是帶動參建各方參與BIM應用的新契機。（3）后續(xù)可以考慮將設計性原則與構件進行智能匹配，達到在模型創(chuàng)建或維護過程中具備相應的提醒機制，類似程序開發(fā)工具中的代碼實時翻譯并檢查語法錯誤的功能，將大量設計問題提前封閉在設計環(huán)節(jié)中。（4）根據國內項目的現狀及云計算發(fā)展趨勢，可以考慮建立云端的智能檢查系統(tǒng)，在線進行模型審查，有利于模型審查的標準化流程、軟硬件配置、模型版本管控等。（5）可以思考能否引入AI和大數據技術，通過后臺對BIM模型智能審查工具使用過程中案例數據的挖掘、分析，補充完善規(guī)則庫資源池，進一步提高智能審查識別的精確性。