黃歲鋒，郭云峰，樓錚輝，吳 巍，董春龍

(中國(guó)核工業(yè)第五建設(shè)有限公司，上海 201599)

隨著核電施工項(xiàng)目對(duì)BIM技術(shù)的深度應(yīng)用，越來(lái)越多核電項(xiàng)目提出了對(duì)BIM技術(shù)的需求[1]，按傳統(tǒng)模式采購(gòu)美國(guó)Bentley公司的協(xié)同管理平臺(tái)(ProjectWise)，授權(quán)價(jià)格昂貴；無(wú)法滿足BIM技術(shù)在核電項(xiàng)目的深度應(yīng)用和數(shù)字化轉(zhuǎn)型要求；而且使用BIM模型需要安裝專業(yè)軟件、配備相應(yīng)的硬件設(shè)施才能查看平臺(tái)存儲(chǔ)的模型，且沒(méi)有模型輕量化在線移動(dòng)查看功能，不但授權(quán)用戶數(shù)量受限制，應(yīng)用成本也高，一定程度上制約了BIM技術(shù)在核電項(xiàng)目中的推廣應(yīng)用。為了解決這些問(wèn)題，同時(shí)降低平臺(tái)使用成本，漳州核電項(xiàng)目開(kāi)展了BIM協(xié)同管理平臺(tái)的定制研發(fā)和推廣應(yīng)用。

1 平臺(tái)現(xiàn)狀分析

(1)平臺(tái)部署

Bentley公司ProjectWise平臺(tái)部署費(fèi)用高、對(duì)人員、硬件、網(wǎng)絡(luò)資源要求高。

(2)模型瀏覽

原模型瀏覽基于Bentley平臺(tái)，運(yùn)行環(huán)境依賴計(jì)算機(jī)硬件條件，核電項(xiàng)目很多硬件無(wú)法滿足要求，平臺(tái)及專業(yè)軟件的使用不具有便捷性，需安排專人培訓(xùn)，不利于全員推廣使用。

(3)模型裝配

平臺(tái)無(wú)法兼容其他BIM軟件廠商的模型，僅對(duì)Bentley系列軟件模型兼容，對(duì)于其他BIM軟件廠商模型不兼容，導(dǎo)致模型無(wú)法裝配。

(4)平臺(tái)升級(jí)

平臺(tái)底層代碼受限，供應(yīng)商無(wú)法提供開(kāi)發(fā)接口，沒(méi)有二次開(kāi)發(fā)功能，影響B(tài)IM工作的正常開(kāi)展。

2 平臺(tái)研究目標(biāo)

根據(jù)現(xiàn)有平臺(tái)現(xiàn)狀分析，在漳州核電項(xiàng)目通過(guò)定制開(kāi)發(fā)BIM協(xié)同管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)模型管理、電子沙盤、族庫(kù)管理、模型瀏覽、模型裝配、模型審核、模型操作、進(jìn)度管理、平臺(tái)管理等功能；解決用戶數(shù)量的限制；降低平臺(tái)的使用成本，滿足漳州核電項(xiàng)目BIM技術(shù)推廣和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需要。其技術(shù)研究路線如圖1所示。

圖1 平臺(tái)研究技術(shù)路線Fig.1 Study on the technical route of the BIM collaborative management platform

3 平臺(tái)研究?jī)?nèi)容

研制符合漳州核電工程特點(diǎn)的BIM協(xié)同管理平臺(tái)，助推項(xiàng)目數(shù)字化轉(zhuǎn)型和精細(xì)化管理；其主要研究包含工作場(chǎng)景、功能模塊的開(kāi)發(fā)與集成。

漳州核電項(xiàng)目應(yīng)用場(chǎng)景主要包括模型管理、電子沙盤、族庫(kù)管理、模型瀏覽、模型裝配、模型審核、模型操作、進(jìn)度管理、平臺(tái)管理；最終實(shí)現(xiàn)數(shù)字虛擬建造。

功能模塊與集成研究分為模型管理、模型應(yīng)用和后臺(tái)管理。

(1)模型管理

實(shí)現(xiàn)漳州核電常規(guī)島及部分BOP子項(xiàng)工程BIM模型存儲(chǔ)與調(diào)用。

(2)模型應(yīng)用

滿足輕量化模型瀏覽和移動(dòng)應(yīng)用、模型審核及標(biāo)注、模型自定義操作、模型參考、模型信息清單導(dǎo)出、屬性編輯、模型進(jìn)度對(duì)比查看等功能。

(3)后臺(tái)管理

數(shù)據(jù)安全日志記錄與管理、文檔/視頻存儲(chǔ)與調(diào)用、工作流設(shè)置、權(quán)限設(shè)置、消息提醒、即時(shí)通訊、平臺(tái)數(shù)據(jù)導(dǎo)入和更新、數(shù)據(jù)庫(kù)編輯功能。

4 平臺(tái)研發(fā)思路

針對(duì)上述業(yè)務(wù)難點(diǎn)，漳州核電項(xiàng)目作為“華龍一號(hào)”批量化建設(shè)項(xiàng)目，亟需研發(fā)一套符合漳州核電管理特點(diǎn)的BIM協(xié)同管理平臺(tái)，其開(kāi)發(fā)思路如下：

(1)平臺(tái)部署

平臺(tái)在漳州核電項(xiàng)目服務(wù)器集中部署，用戶通過(guò)瀏覽器進(jìn)行訪問(wèn)，降低計(jì)算機(jī)硬件條件限制，經(jīng)過(guò)輕量化以后，可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端使用BIM模型。

(2)應(yīng)用效率

采用輕量化引擎對(duì)模型進(jìn)行“瘦身”，實(shí)現(xiàn)輕量化模型快速瀏覽、模型審核及標(biāo)注、模型自定義操作、模型參考、模型信息清單導(dǎo)出、屬性編輯、模型進(jìn)度對(duì)比查看。

(3)模型裝配

實(shí)現(xiàn)平臺(tái)不受BIM軟件廠商的制約，兼容市面主流BIM軟件廠商格式文件；比如RVT、DGN、PDMS等主流格式模型裝配[2]。模型裝配速度、模型壓縮比滿足用戶要求。

(4)自主產(chǎn)權(quán)

平臺(tái)采用協(xié)同開(kāi)發(fā)模式，后續(xù)平臺(tái)的升級(jí)及維護(hù)不在受軟件廠商的制約。

5 平臺(tái)技術(shù)實(shí)現(xiàn)

5.1 輕量化技術(shù)

1)利用模型壓縮技術(shù)，降低平臺(tái)對(duì)硬件的需求，通過(guò)保存原模型文件中的實(shí)例信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的輕量化，減少文件體積。

2)對(duì)于曲面模型，通過(guò)減少控制點(diǎn)的數(shù)量，取得效果和文件體積平衡。

3)對(duì)于通過(guò)擠壓形成的模型，通過(guò)保存其界面和擠壓路徑線條來(lái)減少文件體積。

4)使用谷歌開(kāi)源的Draco點(diǎn)云的編碼和壓縮算法對(duì)模型進(jìn)行處理，Draco技術(shù)主要面向?yàn)g覽器，與平臺(tái)的B/S架構(gòu)相符。

5)采用gzip壓縮模型，目前主流的瀏覽器都支持gzip技術(shù)，gzip的壓縮比率在3到10倍左右，極大地節(jié)省服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)帶寬。

5.2 進(jìn)度管控方法

平臺(tái)與項(xiàng)目施工管理系統(tǒng)打通數(shù)據(jù)接口或通過(guò)數(shù)據(jù)導(dǎo)入和更新功能，將Project/P6/進(jìn)度計(jì)劃導(dǎo)入或自動(dòng)流入至BIM協(xié)同應(yīng)用平臺(tái)并關(guān)聯(lián)模型。實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目施工進(jìn)度與平臺(tái)模型進(jìn)度同步更新，進(jìn)而達(dá)到理論進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度對(duì)比展示的目的，實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程可視化。

5.3 模型審核技術(shù)措施

1)通過(guò)制定符合漳州核電項(xiàng)目的建模標(biāo)準(zhǔn)，保證模型符合平臺(tái)使用要求。

2)通過(guò)面向設(shè)計(jì)規(guī)范的屬性規(guī)則研究，將其自動(dòng)或半自動(dòng)的表示為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的屬性規(guī)則。

3)針對(duì)不同形式的BIM模型，進(jìn)行屬性字段抽取。

4)通過(guò)屬性規(guī)則與屬性字段的檢查算法，給出模型是否符合規(guī)范的結(jié)論。

6 技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新

6.1 管理創(chuàng)新

BIM模型輕量化技術(shù)采用公司自主研發(fā)的多級(jí)BIM模型生成技術(shù)、斷面填充算法，自動(dòng)構(gòu)建大體量BIM模型的多級(jí)金字塔結(jié)構(gòu)；在核電領(lǐng)域?yàn)槭状螒?yīng)用。

1)BIM模型脫離專業(yè)建模軟件，并能應(yīng)用于項(xiàng)目施工管理系統(tǒng)，拓展了BIM技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用范圍。

2)實(shí)現(xiàn)了不同建模軟件輸出的模型格式的融合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)統(tǒng)一和應(yīng)用統(tǒng)一。

3)拓展了項(xiàng)目部人員應(yīng)用范圍，使得非專業(yè)人群也可以方便使用BIM平臺(tái)。

6.2 技術(shù)創(chuàng)新

(1)輕量化引擎使用

使用輕量化引擎，將不同建模軟件產(chǎn)生的三維模型輕量化成使用瀏覽器能瀏覽的格式，不用安裝專業(yè)建模看模軟件即可瀏覽審批，提高了BIM模型的應(yīng)用價(jià)值。

(2)模型裝配應(yīng)用

使用模型裝配，模型通過(guò)輕量化后可以任意將不同格式的三維模型組裝在一起，保證漳州項(xiàng)目工程技術(shù)員使用不同的建模軟件都能適配此平臺(tái)。

7 成果及效益分析

7.1 應(yīng)用成果

(1)降低了BIM使用成本

平臺(tái)的應(yīng)用兼容Chrome內(nèi)核瀏覽器，如360瀏覽器、搜狗瀏覽器都能正常使用平臺(tái)；Windows10系統(tǒng)自帶的Edge瀏覽器也同樣完美支持平臺(tái)的使用，用戶無(wú)需額外安裝任何軟件。同時(shí)，在Mac系統(tǒng)、Linux系統(tǒng)上也可以使用，實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)應(yīng)用。

平臺(tái)客戶端電腦配置要求如表1所示。

平臺(tái)通過(guò)在漳州核電項(xiàng)目中的應(yīng)用實(shí)踐，證明了目前市場(chǎng)上主流的辦公PC即可滿足使用要求，無(wú)需采購(gòu)價(jià)格昂貴的專業(yè)工作站，降低了BIM模型應(yīng)用使用的標(biāo)準(zhǔn)和成本。

(2)用戶數(shù)量無(wú)限制

如果采購(gòu)授權(quán)的BIM協(xié)同管理平臺(tái)，廠家會(huì)根據(jù)項(xiàng)目的規(guī)模、軟件的使用人數(shù)進(jìn)行定價(jià)，每年的授權(quán)費(fèi)用會(huì)根據(jù)上一年的使用情況進(jìn)行確定，BIM應(yīng)用推廣越廣泛，平臺(tái)的授權(quán)費(fèi)用越高。此平臺(tái)通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的賬戶管理、權(quán)限管理完全自主可控。不會(huì)因?yàn)橛脩魯?shù)量的增加而增加使用成本。

(3)解決了BIM軟件兼容性

平臺(tái)模型支持Bentley、Revit、PDMS、Tekla等軟件的三維模型，模型格式的識(shí)別由平臺(tái)自動(dòng)完成，用戶無(wú)需干預(yù)。無(wú)需要在本地計(jì)算機(jī)安裝任何軟件。

(4)靈活的模型瀏覽和裝配

通過(guò)電子沙盤可以對(duì)模型進(jìn)行單點(diǎn)瀏覽，如圖2所示，每一個(gè)上傳的模型都可以實(shí)現(xiàn)快速預(yù)覽，50 M以下的模型，能在1 s內(nèi)完成加載。

圖2 模型瀏覽Fig.2 Model browsing

通過(guò)裝配沙盤可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的組裝預(yù)覽，如圖3所示，通過(guò)左側(cè)的模型清單可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的自由組合，由于使用了輕量化后的模型，模型的加載速度比專業(yè)軟件快。

圖3 模型裝配 Fig.3 Model assembly

(5)模型操作

平臺(tái)處理模型的同時(shí)會(huì)保存模型的屬性信息，如圖4所示，可以通過(guò)選擇構(gòu)件對(duì)模型屬性進(jìn)行查看，同時(shí)支持在平臺(tái)上增加以及導(dǎo)出屬性。

圖4 構(gòu)件屬性查看Fig.4 Component property view

7.2 效益分析

(1)經(jīng)濟(jì)效益

1)節(jié)約了昂貴的平臺(tái)軟件授權(quán)使用成本，解決了用戶數(shù)量受到限制的問(wèn)題，此平臺(tái)屬于公司自己的BIM協(xié)同軟件，一次投資，永久受益。

2)以前BIM協(xié)同管理平臺(tái)后續(xù)接口等開(kāi)發(fā)服務(wù)為持續(xù)性收費(fèi)，單次開(kāi)發(fā)費(fèi)用在5萬(wàn)～20萬(wàn)元之間，且軟件公司不一定會(huì)開(kāi)放接口。使用此平臺(tái)，不受軟件公司制約，自主性高，可隨時(shí)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

(2)社會(huì)效益

1)通過(guò)平臺(tái)定制研發(fā)和應(yīng)用，掌握了BIM協(xié)同管理平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)流程，為后續(xù)“華龍一號(hào)”項(xiàng)目BIM技術(shù)的應(yīng)用打下了良好基礎(chǔ)。

2)助推了漳州核電項(xiàng)目數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作和技術(shù)、管理水平提升，在項(xiàng)目數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作方面發(fā)揮了重要作用。

3)BIM協(xié)同管理平臺(tái)應(yīng)用于漳州核電常規(guī)島項(xiàng)目，在公司范圍內(nèi)起到了良好的示范作用。

8 結(jié)論

通過(guò)對(duì)漳州核電項(xiàng)目BIM協(xié)同管理平臺(tái)研究和應(yīng)用，滿足了項(xiàng)目數(shù)字化平臺(tái)中對(duì)BIM的個(gè)性化需求；平臺(tái)不但具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，還可以滿足數(shù)字化平臺(tái)的升級(jí)進(jìn)行不斷迭代更新；在節(jié)約成本的同時(shí)，為后續(xù)推廣到不同的核電項(xiàng)目進(jìn)行應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)；有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。