陳特　蘇文哲　吳含　劉建秀

摘要：為提高BIM模型編碼和屬性信息管理的標(biāo)準(zhǔn)化水平和效率，通過(guò)對(duì)信息模型分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)的研究，提出了一種基于分類(lèi)編碼的BIM模型編碼和屬性管理方法。同時(shí)對(duì)BIM模型編碼和屬性結(jié)構(gòu)、屬性模板庫(kù)等進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，為水電工程BIM模型的編碼和屬性附加提供了標(biāo)準(zhǔn)化的模板庫(kù)，并基于Bentley軟件開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的屬性管理軟件。該方法和軟件已成功應(yīng)用于多個(gè)水電工程項(xiàng)目，取得了良好的應(yīng)用效果，可進(jìn)一步推廣應(yīng)用至新能源工程、交通工程等多個(gè)領(lǐng)域。

關(guān) 鍵 詞：分類(lèi)和編碼； BIM模型； 屬性管理； Bentley； 水電工程

中圖法分類(lèi)號(hào)： TV73 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.035

0 引 言

隨著B(niǎo)IM技術(shù)在工程數(shù)字化領(lǐng)域的快速發(fā)展，工程各行業(yè)均開(kāi)始研究和利用BIM技術(shù)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維全生命周期管理［1-7］，水利水電工程也進(jìn)入了數(shù)字化建設(shè)新時(shí)代［8］。

BIM模型是各類(lèi)業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景的信息載體和信息傳遞的核心。工程對(duì)象的信息具有類(lèi)型多樣、來(lái)源多樣、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、信息集成周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，為保證BIM模型在全生命周期流轉(zhuǎn)過(guò)程中信息的可靠性、有效性、唯一性和可繼承性，需要對(duì)BIM模型幾何信息、屬性信息進(jìn)行分類(lèi)、結(jié)構(gòu)化處理和相互關(guān)聯(lián)，為后期屬性信息的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。

為了對(duì)BIM模型進(jìn)行合理的組織，規(guī)范BIM模型中信息的分類(lèi)和編碼，工程行業(yè)各領(lǐng)域相繼發(fā)布了信息模型分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)。2017年國(guó)家住建部和質(zhì)檢總局聯(lián)合發(fā)布了GB/T 51269-2017《建筑信息模型分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)》［9］，對(duì)建筑行業(yè)工程對(duì)象分類(lèi)和編碼提出具體規(guī)范；2020年中國(guó)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)發(fā)布了團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CWHIDA0007-2020《水利水電工程信息模型分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)》［10］，對(duì)水利水電工程對(duì)象分類(lèi)和編碼進(jìn)行了規(guī)范。但是，由于工程行業(yè)目前采用的BIM建模軟件主要為Autodesk、Bentley、Dassault等國(guó)外軟件產(chǎn)品，建模功能通用化較強(qiáng)，專(zhuān)業(yè)化、本地化程度較弱，基于信息模型分類(lèi)編碼的BIM模型屬性管理方法和工具相對(duì)缺乏。

現(xiàn)階段，建模軟件在BIM模型編碼和屬性附加方面主要有三種方式［11-16］：① 通過(guò)BIM軟件自帶的功能進(jìn)行參數(shù)化建模，并將相關(guān)參數(shù)作為屬性進(jìn)行存儲(chǔ)；② 利用軟件自帶的屬性附加功能對(duì)模型進(jìn)行編碼和屬性附加；③ 在建模軟件上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)屬性附加工具。模型屬性附加方法普遍存在以下問(wèn)題：① 常規(guī)建模軟件模型構(gòu)件編碼以國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)為主，尚無(wú)符合中國(guó)分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)體系要求的BIM模型屬性附加方法。② 參數(shù)化建模功能效率較高，但當(dāng)前BIM軟件普遍采用非國(guó)產(chǎn)化軟件，與國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)性較低，需要人為進(jìn)行定制，工作量較大；參數(shù)化建模適應(yīng)性不強(qiáng)，很多非標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件難以進(jìn)行參數(shù)化建模。③ BIM軟件自帶的屬性附加功能大多為通用性功能，專(zhuān)業(yè)化程度較低，不能很好的與相關(guān)BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匹配，標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化程度較低，效率較低。

為解決BIM模型編碼和屬性附加方式存在的問(wèn)題，提高BIM模型屬性管理和應(yīng)用的效率，本文研究并提出了一種基于信息模型分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)的BIM模型屬性管理方法和軟件，深度融合中國(guó)的分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)體系，系統(tǒng)提高BIM模型在工程全生命周期的流轉(zhuǎn)和應(yīng)用效率。

1 BIM模型編碼和屬性管理方法和流程

經(jīng)過(guò)大量的研究和實(shí)踐工作，筆者研究和總結(jié)了一套完整的BIM模型編碼和屬性管理的方法和流程，如圖1所示。

（1） 研究和編制（或使用相應(yīng)國(guó)標(biāo)、行標(biāo)）信息模型分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)。

（2） 根據(jù)信息模型分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)BIM模型編碼和屬性結(jié)構(gòu)。

（3） 按照信息模型分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)和工程特點(diǎn)對(duì)工程對(duì)象進(jìn)行梳理。

（4） 對(duì)具體工程對(duì)象所包含的屬性類(lèi)型進(jìn)行梳理。

（5） 對(duì)具體包含的屬性信息進(jìn)行梳理。

（6） 根據(jù)分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)、BIM模型編碼和屬性結(jié)構(gòu)及梳理的工程對(duì)象、屬性等信息，設(shè)計(jì)并建立BIM模型編碼和屬性模板庫(kù)。

（7） 將BIM模型編碼和屬性模板庫(kù)導(dǎo)入BIM建模種子文件，作為BIM建模的基礎(chǔ)，種子文件可重復(fù)使用；也可將屬性模板庫(kù)內(nèi)置于軟件的工作環(huán)境中，也可利用BIM模型屬性管理軟件將模板庫(kù)導(dǎo)入現(xiàn)有BIM模型文件中。

（8） 利用BIM模型屬性管理軟件對(duì)各類(lèi)BIM模型對(duì)象進(jìn)行編碼和屬性附加等操作。

2 信息模型分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)

為規(guī)范水電工程信息模型中信息的分類(lèi)、編碼與組織，實(shí)現(xiàn)工程全生命周期信息的交換、共享，在系統(tǒng)研究和參考相關(guān)國(guó)家、行業(yè)和團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)［9-10，17］的基礎(chǔ)上，制定了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水電工程BIM標(biāo)準(zhǔn)-第1部分：分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)》。

《水電工程BIM標(biāo)準(zhǔn)-第1部分：分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)》采用面分類(lèi)法和線分類(lèi)法相結(jié)合的方式對(duì)工程涉及的建筑物、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等工程對(duì)象進(jìn)行系統(tǒng)性梳理和逐級(jí)分類(lèi)［18］，分類(lèi)體系如表1所列。分類(lèi)體系在國(guó)標(biāo)［9］和參考團(tuán)標(biāo)［10］的基礎(chǔ)上，根據(jù)本單位水電工程設(shè)計(jì)習(xí)慣和BIM應(yīng)用具體情況，按照“建設(shè)成果、建設(shè)進(jìn)程、建設(shè)資源和建設(shè)屬性”四個(gè)維度進(jìn)行歸類(lèi)，部分分類(lèi)表在國(guó)標(biāo)［9］的基礎(chǔ)上擴(kuò)充或直接引用國(guó)標(biāo)［9］的分類(lèi)表及其表代碼，其余分類(lèi)表按照“建設(shè)成果、建設(shè)進(jìn)程、建設(shè)資源和建設(shè)屬性”進(jìn)行歸類(lèi)并確定其表代碼。

3 BIM模型編碼和屬性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為有效組織BIM模型中的屬性信息，在分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，研究并提出了一種BIM模型的編碼和屬性結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)與《水電工程BIM標(biāo)準(zhǔn)-第1部分：分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)》深度融合，即對(duì)每個(gè)分類(lèi)節(jié)點(diǎn)建立相應(yīng)的屬性表結(jié)構(gòu)。BIM模型編碼和屬性結(jié)構(gòu)如圖2所示，屬性表可根據(jù)項(xiàng)目需求進(jìn)行擴(kuò)展，適用性強(qiáng)。

如圖2所示，BIM模型編碼和屬性結(jié)構(gòu)共分為三級(jí)：第一級(jí)“工程對(duì)象”，第二級(jí)“屬性類(lèi)型”，第三級(jí)“屬性”。其中第一級(jí)“工程對(duì)象”為分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)中具體的工程分類(lèi)對(duì)象，包含水工建筑物（如發(fā)電廠房）、構(gòu)件（如框架梁）、設(shè)備（如發(fā)電機(jī)）等；第二級(jí)為屬性類(lèi)型，參考《建筑信息模型設(shè)計(jì)交付標(biāo)準(zhǔn)》［18］結(jié)合水電工程特點(diǎn)及BIM設(shè)計(jì)需要，將屬性分為編碼信息、結(jié)構(gòu)設(shè)備信息等類(lèi)型，其中編碼信息中包含工程對(duì)象分類(lèi)編碼，為相應(yīng)工程對(duì)象在《水電工程BIM標(biāo)準(zhǔn)-第1部分：分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)》中的編碼值，作為默認(rèn)值事先錄入屬性結(jié)構(gòu)表格，屬性附加時(shí)無(wú)需手動(dòng)錄入；第三級(jí)為屬性，包含長(zhǎng)度、寬度、設(shè)計(jì)荷載、編碼等工程對(duì)象的具體屬性項(xiàng)目。

4 BIM模型編碼和屬性模板庫(kù)設(shè)計(jì)和建立

為提高BIM模型屬性管理工作效率，如屬性附加、屬性查詢(xún)、屬性導(dǎo)出等，在BIM模型編碼和屬性結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，結(jié)合Bentley平臺(tái)EC屬性的特點(diǎn)［19］，研究并提出了BIM模型編碼和屬性模板庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)格式，如圖3所示。

BIM模型編碼和屬性模板庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)格式具有適用性強(qiáng)、擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，深度適應(yīng)Bentley平臺(tái)，可方便地進(jìn)行屬性的調(diào)整和擴(kuò)充。

為方便BIM設(shè)計(jì)人員對(duì)BIM模型進(jìn)行屬性附加，在屬性模板庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)格式的基礎(chǔ)上，依據(jù)《水電工程BIM標(biāo)準(zhǔn)-第1部分：分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)》，制定“水電工程BIM模型屬性模板庫(kù)”。將一個(gè)大的分類(lèi)表（如“按功能分建筑物分類(lèi)表”）作為一個(gè)基本屬性庫(kù)，每個(gè)基本屬性庫(kù)中的對(duì)象以分類(lèi)表中的分類(lèi)對(duì)象為對(duì)象，進(jìn)行屬性的梳理。

如圖4所示，水電工程BIM模型屬性模板庫(kù)分為“HydroPower_FunctionBuildingInfo”按功能分建筑物、“HydroPower_BuildingSpaceInfo”按功能分建筑空間、“HydroPower_ElementInfo”元素等基本庫(kù)。每個(gè)基本庫(kù)按照分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)中的工程對(duì)象進(jìn)行梳理，并將相應(yīng)對(duì)象的屬性添加至屬性模板庫(kù)中。利用屬性模板庫(kù)，可以統(tǒng)一工程對(duì)象的屬性類(lèi)別，有效提高BIM模型屬性的標(biāo)準(zhǔn)化程度及屬性附加的工作效率。

BIM模型服務(wù)于工程全生命周期，然而前一階段往往難以將后續(xù)所有階段需要的信息考慮完全，面臨隨時(shí)可能增加信息的實(shí)際應(yīng)用需求。對(duì)此，利用屬性模板庫(kù)能夠快速地進(jìn)行信息擴(kuò)展，僅需將擴(kuò)展后的模板庫(kù)重新導(dǎo)入模型即可實(shí)現(xiàn)模型屬性的批量擴(kuò)展，且不影響已有的屬性信息。

5 BIM模型屬性管理軟件

ECFramework（簡(jiǎn)稱(chēng)“EC”）是Bentley軟件中內(nèi)置的模型屬性信息存儲(chǔ)技術(shù)［19］，主要解決軟件中數(shù)據(jù)交互的問(wèn)題，基于XML格式存儲(chǔ)，可利用Bentley軟件EC屬性功能，對(duì)BIM模型附加EC屬性。但軟件自帶的工具操作復(fù)雜，效率低且不符合設(shè)計(jì)人員的習(xí)慣。因此，開(kāi)發(fā)了“BIM模型屬性管理軟件”，方便設(shè)計(jì)人員對(duì)BIM模型進(jìn)行屬性管理。

屬性管理軟件主要解決BIM分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)在Bentley平臺(tái)中的應(yīng)用問(wèn)題，主要功能包括屬性模板導(dǎo)入、模型賦屬性、模型編碼、屬性導(dǎo)出等功能模塊。

屬性模板導(dǎo)入可對(duì)Excel表格中定義的屬性模板庫(kù)進(jìn)行編輯、檢查及導(dǎo)入。

屬性管理具有單個(gè)或批量模型屬性附加、屬性刪除、構(gòu)件編碼、工程量屬性更新等功能，支持給文件（DGN）、模型（model）、元素（Element）附加EC屬性，支持按照分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行自動(dòng)編碼。

屬性導(dǎo)出可導(dǎo)出文件、模型、元素上的屬性信息至屬性文件中，也支持直接導(dǎo)出至關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中。屬性導(dǎo)出的結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)類(lèi)型與屬性模板庫(kù)保持一致。

在實(shí)際工程應(yīng)用中，存在對(duì)設(shè)計(jì)BIM模型進(jìn)行拆分等需求，比如利用模型進(jìn)行施工進(jìn)度模擬，需按照進(jìn)度計(jì)劃對(duì)BIM模型進(jìn)行拆分，Bentley軟件中的原生拆分功能拆分模型后屬性信息無(wú)法繼承，造成屬性丟失。屬性管理軟件提供按一定業(yè)務(wù)規(guī)則的線切、平切、豎切等模型拆分功能，并且模型拆分后屬性可繼承。

6 應(yīng)用案例

本文研究的BIM模型屬性管理方法和軟件在多個(gè)水電項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用，取得了很好的應(yīng)用效果。本文以五強(qiáng)溪水電站擴(kuò)機(jī)工程實(shí)際應(yīng)用情況為案例進(jìn)行介紹。

該水電站位于沅水干流中下游，湖南省沅陵縣境內(nèi)，上游距沅陵縣城73 km，下游距常德市130 km。電站樞紐由重力壩、壩后廠房等建筑物組成。擴(kuò)機(jī)工程主要建筑物包括岸塔式進(jìn)水口，單洞單機(jī)引水隧洞、上游調(diào)壓室、岸邊式地面發(fā)電廠房。擴(kuò)機(jī)工程裝機(jī)容量500 MW（2×250 MW）。

該工程建筑物和機(jī)電設(shè)備眾多，工期緊，利用基于BIM的數(shù)字化管控平臺(tái)對(duì)工程建設(shè)過(guò)程進(jìn)行精細(xì)化管理，這對(duì)BIM模型的創(chuàng)建提出了很高的要求。本文研究的BIM模型屬性管理軟件和水電工程BIM模型編碼和屬性模板庫(kù)，對(duì)確保BIM模型按時(shí)提交提供了強(qiáng)力保障，發(fā)揮了巨大的作用，為工程建設(shè)管理提供了強(qiáng)大的支撐。截至2021年11月，共完成主體工程土建部分442個(gè)設(shè)計(jì)BIM模型，機(jī)電金結(jié)部分33個(gè)設(shè)計(jì)BIM模型及進(jìn)水口開(kāi)挖支護(hù)、廠房機(jī)窩大體積混凝土等7套施工BIM模型。進(jìn)水口設(shè)計(jì)BIM模型如圖5所示。

7 結(jié) 論

BIM技術(shù)在工程行業(yè)的應(yīng)用日趨廣泛，如何快速高效地建立滿(mǎn)足BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和工程建設(shè)管理需要的BIM模型成為了工程行業(yè)面臨的一個(gè)新課題。本文在充分研究信息模型分類(lèi)和編碼等BIM標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，提出了一種基于分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)的BIM模型屬性管理方法，并開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的軟件，主要成果如下：

（1） 研究并制定了《水電工程BIM標(biāo)準(zhǔn)-第1部分：分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)》，為BIM模型的建立打下了良好的基礎(chǔ)。

（2） 設(shè)計(jì)了一種基于Bentley軟件的BIM模型編碼和屬性結(jié)構(gòu)，并以此為基礎(chǔ)，制定了BIM模型編碼和屬性模板庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)格式，建立了水電工程BIM模型編碼和屬性模板庫(kù)，為水電工程BIM模型的編碼和屬性附加提供了標(biāo)準(zhǔn)化的模板庫(kù)，提高了工作效率和質(zhì)量。

（3） 研發(fā)了BIM模型屬性管理軟件，為BIM模型的編碼和屬性管理提供了高效的工具。

（4） 建立了一套標(biāo)準(zhǔn)化的BIM模型編碼和屬性附加工作流程。

研究成果在多個(gè)水電工程得到廣泛應(yīng)用，取得了很好的應(yīng)用效果。研究成果不僅可在水電工程中應(yīng)用，同時(shí)適用于新能源工程、交通工程等領(lǐng)域，同時(shí)可為Autodesk及Dassault等軟件平臺(tái)提供參考。

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（編輯：鄭 毅）

BIM model attributes management based on classification and coding standards

CHEN Te1，2，SU Wenzhe1，2，WU Han1，2，LIU Jianxiu1，2

（1.PowerChina Zhongnan Engineering Co.，Ltd.，Changsha 410014，China； 2.BIM Engineering Technology Research Center of Hunan Province，Changsha 410014，China）

Abstract： In order to improve the standardization level and efficiency of encoding and attribute information management of BIM model，based on the study of the classification and coding standards，we proposed an encoding and attribute management method of BIM model.We standardized the structure of coding and attributes of BIM model and the attribute template library，provided standard template library for encoding and attribute attaching for BIM model in the hydropower industry，and further developed a set of attribute management software based on BENTLEY.The method and software have been successfully applied in several hydropower projects and achieved good application results，and can be further applied to new energy engineering，traffic engineering and other fields.

Key words： classification and coding；BIM model；attribute management；Bentley；hydropower project

收稿日期：2022-03-16

基金項(xiàng)目：湖南省高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新引領(lǐng)計(jì)劃項(xiàng)目（2022GK4009）；中國(guó)電建集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司重大科研項(xiàng)目（2-2021-04667）

作者簡(jiǎn)介：陳 特，男，高級(jí)工程師，碩士，主要從事BIM技術(shù)及工程數(shù)字化研究。E-mail：02293@msdi.cn