摘要：為解決BIM技術(shù)在裝飾裝修工程中應(yīng)用不暢的問(wèn)題，在結(jié)合裝飾裝修工程特點(diǎn)和BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)基于BIM與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的裝飾裝修構(gòu)配件管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)面向Web端的BIM模型可視化與裝飾裝修數(shù)據(jù)信息管理機(jī)制，為推進(jìn)BIM技術(shù)在建筑全生命周期中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：BIM；裝飾裝修；平臺(tái)設(shè)計(jì)；互聯(lián)網(wǎng)；建筑

0 引言

推動(dòng)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、促進(jìn)建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展是當(dāng)前建筑業(yè)發(fā)展的主基調(diào)，BIM技術(shù)的發(fā)展對(duì)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)起到重要的推動(dòng)作用。目前，BIM技術(shù)在土建工程的設(shè)計(jì)、施工階段的應(yīng)用已相對(duì)成熟，但是在建筑物建造末期的裝飾裝修工程中的應(yīng)用并不順暢。

與土建工程不同，裝飾裝修工程涉及大量非標(biāo)準(zhǔn)裝修構(gòu)配件和多樣化裝飾部品，如瓷磚和整體櫥柜。而傳統(tǒng)的二維表現(xiàn)形式很難體現(xiàn)裝修構(gòu)配件和裝飾部品在裝修方案中的表現(xiàn)效果，也存在設(shè)計(jì)意圖表達(dá)不明、效率低及過(guò)度美化等問(wèn)題。同時(shí)，裝飾裝修工程需要包括生產(chǎn)廠家在內(nèi)的各類主體共同參與，傳統(tǒng)的信息傳遞方式和管理模式易產(chǎn)生各參與方之間的信息孤島問(wèn)題。

BIM技術(shù)可以改變裝飾裝修工程的表達(dá)方式，以BIM模型為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)各類裝修構(gòu)配件和裝飾部品的三維展示，從而降低識(shí)圖門檻，提升各方的溝通效率。同時(shí)，BIM模型作為實(shí)現(xiàn)多方協(xié)同管理、信息集成等BIM技術(shù)核心價(jià)值的基礎(chǔ)，以BIM模型為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)共享模式可以為項(xiàng)目實(shí)施的各參與方提供有力的信息支持。

本文以裝飾裝修工程作為BIM技術(shù)應(yīng)用的切入點(diǎn)，通過(guò)建立可用于裝飾裝修工程生產(chǎn)、運(yùn)輸、設(shè)計(jì)、施工等階段的裝飾裝修構(gòu)配件可視化管理平臺(tái)，推進(jìn)BIM技術(shù)在裝修裝修工程中的應(yīng)用進(jìn)程，打通建筑工程全生命周期信息化管控通道。

1 平臺(tái)設(shè)計(jì)思路與關(guān)鍵技術(shù)

裝飾裝修構(gòu)配件管理平臺(tái)構(gòu)建的目的在于提高裝飾裝修構(gòu)配件管理效率、改善表達(dá)方式及打通信息共享壁壘，使裝飾項(xiàng)目信息能夠在建筑全生命周期和各參與方之間得到有效的共享和傳遞。因此，平臺(tái)設(shè)計(jì)將從構(gòu)配件BIM模型在線可視化、信息共享模式及模型信息管理三個(gè)方面進(jìn)行。

1.1 BIM模型在線可視化

平臺(tái)不僅需要滿足各參與方協(xié)作溝通的需求，也要保證多用戶在不同客戶端能隨時(shí)隨地進(jìn)行訪問(wèn)，以提升信息交互效率。因此，BIM模型的在線可視化顯得尤為重要。目前，常用的平臺(tái)架構(gòu)有C/S架構(gòu)（Client/Server客戶端/服務(wù)器）和B/S架構(gòu)（Browser/Server瀏覽器/服務(wù)器）。B/S架構(gòu)因其客戶端為瀏覽器即Web端，便于使用和維護(hù)，且利于信息的共享和交互，能很好地滿足平臺(tái)的多客戶端在線可視化需求。但是，B/S架構(gòu)下模型的高效渲染和Web應(yīng)用程序的功能限制一直是阻礙其發(fā)展的重要因素。隨著WebGL技術(shù)的發(fā)展，這類問(wèn)題已得到有效解決［1］。

1.2 信息共享模式

BIM模型作為信息載體，充分利用各類信息并形成一個(gè)聯(lián)合共享的數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)是其技術(shù)核心價(jià)值之一。平臺(tái)通過(guò)將不同階段、不同專業(yè)的項(xiàng)目信息進(jìn)行有效集成，可以為不同參與方協(xié)同工作、業(yè)務(wù)開(kāi)展提供信息獲取及儲(chǔ)存服務(wù)，實(shí)現(xiàn)信息高效共享。而建筑項(xiàng)目多專業(yè)的特點(diǎn)，將不可避免地使用到不同的BIM軟件，導(dǎo)致存在不同格式數(shù)據(jù)間的交互問(wèn)題。工業(yè)基礎(chǔ)類（Industry Foundation Classes，IFC）標(biāo)準(zhǔn)作為BIM數(shù)據(jù)交換與共享的通用格式，為上述問(wèn)題提供了解決思路［2］。平臺(tái)通過(guò)設(shè)計(jì)面向IFC的數(shù)據(jù)交互口，將不同階段、分散、不一致的裝飾裝修工程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成集成、面向管理平臺(tái)功能主題的數(shù)據(jù)。

1.3 模型信息管理

基于裝飾裝修工程全過(guò)程信息共享與在線可視化的需求，平臺(tái)應(yīng)為各環(huán)節(jié)信息匯聚提供底層支撐，建立集中統(tǒng)一的BIM數(shù)據(jù)儲(chǔ)存環(huán)境。同時(shí)，裝飾裝修構(gòu)配件種類繁多、形態(tài)各異，管理難度大，因此，平臺(tái)需要建立高效的構(gòu)件管理框架和數(shù)據(jù)庫(kù)。規(guī)范分類和快速檢索是高效管理的基礎(chǔ)。目前，常用的建筑信息分類體系有Masterformat、Uniformat和Omniclass［3］。其中，Omniclass包含了針對(duì)建筑的多尺度描述，且采用了獨(dú)特的面分類法，適用于建筑的全生命周期信息化管理，更符合本平臺(tái)的設(shè)計(jì)理念。因此，本平臺(tái)參考Omniclass中Product的分類體系并按照工藝來(lái)設(shè)計(jì)本平臺(tái)的分類體系。

2 平臺(tái)架構(gòu)與功能模塊設(shè)計(jì)

結(jié)合上述設(shè)計(jì)思路，以B/S架構(gòu)為基礎(chǔ)，采用一種結(jié)合WebGL和IFC標(biāo)準(zhǔn)的BIM可視化方法，以實(shí)現(xiàn)模型在Web端的可視化，降低對(duì)客戶端的要求，從而滿足裝飾裝修工程各參與方協(xié)作溝通的需求。B/S架構(gòu)利用不斷成熟的Web端技術(shù)，結(jié)合多種Web端腳本語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)各種功能，是一種三層架構(gòu)體系，包括表示層、處理層和數(shù)據(jù)層［4］。在B/S架構(gòu)中，表示層即Web端，主要負(fù)責(zé)可視化和交互操作；處理層即服務(wù)器端，主要的業(yè)務(wù)活動(dòng)均在服務(wù)器端完成；數(shù)據(jù)層即數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的地方，可以與服務(wù)層進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。一個(gè)完整的業(yè)務(wù)流程是用戶在Web端向服務(wù)器發(fā)送相應(yīng)的請(qǐng)求信息，服務(wù)器成功響應(yīng)請(qǐng)求并調(diào)用相關(guān)模塊進(jìn)行處理，從數(shù)據(jù)層中調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)后反饋至Web端進(jìn)行顯示。本文中的管理平臺(tái)架構(gòu)也采用主流的三層架構(gòu)，包括可視化層、業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)層。裝飾裝修構(gòu)配件管理平臺(tái)架構(gòu)如圖1所示。

由圖1可知，可視化層是指運(yùn)行支持WebGL瀏覽器端的系統(tǒng)界面，可以為用戶提供模型瀏覽界面和功能操作界面?？梢暬瘜拥拇罱▽儆赪eb前端開(kāi)發(fā)，前段開(kāi)發(fā)的三大支柱語(yǔ)言包括HTML5、CSS和JavaScript［5］。首先采用HTML5進(jìn)行網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容的創(chuàng)建，然后利用CSS優(yōu)化界面，最后利用JavaScript實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)的交互功能并編寫各個(gè)功能文件和模塊接口。

業(yè)務(wù)層是通過(guò)接收來(lái)自可視化層的各類請(qǐng)求，根據(jù)不同請(qǐng)求向數(shù)據(jù)層提取相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并反饋給可視化層，包括應(yīng)用層和支持層兩個(gè)部分。應(yīng)用層包括實(shí)現(xiàn)具體功能的不同模塊，其不僅作為數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)交互通道，同時(shí)為可視化層提供功能支持。本平臺(tái)應(yīng)用層主要包括基于WebGL的BIM模型展示及交互和基于數(shù)據(jù)庫(kù)的后臺(tái)管理兩大模塊，其中的后臺(tái)管理模塊實(shí)現(xiàn)BIM模型的上傳與檢索、系統(tǒng)用戶權(quán)限管理、構(gòu)件信息管理等功能。支持層是運(yùn)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)系統(tǒng)、圖形引擎等服務(wù)為功能實(shí)現(xiàn)提供支撐，本平臺(tái)主要由WebGL三維引擎、MongoDB和基于數(shù)據(jù)庫(kù)的后臺(tái)管理系統(tǒng)組成。

數(shù)據(jù)層則按照一定規(guī)則存儲(chǔ)和管理平臺(tái)運(yùn)行所需的所有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，主要包括BIM模型數(shù)據(jù)源、構(gòu)件補(bǔ)充信息和用戶信息數(shù)據(jù)。

功能模塊設(shè)計(jì)是在平臺(tái)設(shè)計(jì)思路和平臺(tái)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)平臺(tái)需要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行細(xì)化，以便平臺(tái)的進(jìn)一步構(gòu)建。裝飾裝修構(gòu)配件管理平臺(tái)功能模塊設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)BIM模型的在線瀏覽與交互，平臺(tái)需將模型文件轉(zhuǎn)換統(tǒng)一為IFC格式，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成WebGL支持的文本格式，作為網(wǎng)頁(yè)外部調(diào)用文件。因此，需將IFC數(shù)據(jù)存入具有穩(wěn)定架構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，進(jìn)而通過(guò)程序接口實(shí)現(xiàn)對(duì)IFC數(shù)據(jù)的調(diào)用操作。相對(duì)于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)集合式的儲(chǔ)存方式更適合建筑信息模型數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存，而且在屬性擴(kuò)展上更靈活［6］。因此，本平臺(tái)采用MongoDB構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)。MongoDB是一種使用文檔數(shù)據(jù)模型的非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。MongoDB的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)為一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)包含多個(gè)數(shù)據(jù)集合，一個(gè)數(shù)據(jù)集合又包含多個(gè)文檔對(duì)象。每個(gè)文檔可以存儲(chǔ)任意類型的字段。MongoDB數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)更適應(yīng)于面向構(gòu)件信息的管理，也更加符合大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)要求［7］。

根據(jù)上文功能模塊的設(shè)計(jì)，平臺(tái)所需的主要數(shù)據(jù)由BIM模型、構(gòu)件補(bǔ)充信息和用戶信息三個(gè)部分構(gòu)成。其中，BIM模型是進(jìn)行三維可視化的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，包含構(gòu)件編碼、構(gòu)件幾何信息和構(gòu)件屬性信息；構(gòu)件補(bǔ)充信息是對(duì)BIM模型原始信息的完善，包括品牌、廠家名稱等商品信息及自由擴(kuò)展的信息。因此，本平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)由文件目錄、構(gòu)件信息和用戶信息三個(gè)數(shù)據(jù)集合組成。文件目錄集合主要存放文檔的基本信息和儲(chǔ)存路徑；構(gòu)件信息集合用于BIM模型數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存，對(duì)于不同類型構(gòu)件，其文檔內(nèi)容也存在差異。構(gòu)件信息文檔內(nèi)容見(jiàn)表2。

4 平臺(tái)功能展示

4.1 模型上傳與查看

平臺(tái)支持BIM模型的導(dǎo)入和查看。模型導(dǎo)入指對(duì)新建的項(xiàng)目進(jìn)行對(duì)應(yīng)BIM模型文件的上傳或更新。具體操作是在模型管理界面點(diǎn)擊“新增”按鈕，上傳RVT或RFA格式的模型文件，同時(shí)也能對(duì)模型名稱、模型類別、模型預(yù)覽和商品信息等內(nèi)容進(jìn)行上傳。模型上傳界面（截圖）如圖2所示。其中，商品信息包括品牌、廠家名稱、地址、聯(lián)系方式、實(shí)物圖等。商品信息界面（截圖）如圖3所示。模型上傳至平臺(tái)后，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換從而實(shí)現(xiàn)可視化展示。模型成功上傳后，模型管理界面除提供模型名稱、創(chuàng)建時(shí)間和轉(zhuǎn)換狀態(tài)等信息，還會(huì)提供模型查看、更新、修改和刪除等功能按鈕。模型管理界面（截圖）如圖4所示。

模型查看指平臺(tái)通過(guò)數(shù)據(jù)交互技術(shù)和WebGL技術(shù)實(shí)現(xiàn)BIM模型Web端的可視化，并支持用戶根據(jù)自身需求在三維視圖模式下對(duì)BIM模型進(jìn)行各類交互操作和信息查看，包括模型結(jié)構(gòu)樹(shù)、視角切換、透視、渲染、線框、拾取、框選、隔離、隱藏、染色、手繪、文本、測(cè)量、剖切、爆炸圖等。平臺(tái)交互功能見(jiàn)表3。

4.2 模型分類與檢索

裝飾裝修工程涉及的構(gòu)配件種類繁多，能夠快速檢索定位十分重要。模型的合理分類是模型使用和檢索的基礎(chǔ)。平臺(tái)支持將上傳的BIM模型按樓地面工程、墻柱面工程、天棚工程、門窗工程、涂飾工程、細(xì)部工程、集成廚衛(wèi)和其他等類別進(jìn)行分類管理，其中各類別下也按具體的部位或構(gòu)件種類進(jìn)一步分類。用戶通過(guò)點(diǎn)擊類別名稱可以快速實(shí)現(xiàn)查找某一類別的構(gòu)件模型，也可以通過(guò)輸入具體的模型名稱關(guān)鍵字進(jìn)行模型檢索。模型分類管理與檢索界面（截圖）如圖7所示。

4.3 模型屬性與擴(kuò)展

通過(guò)平臺(tái)將裝飾裝修構(gòu)配件所涉及的信息進(jìn)行有效集成，形成數(shù)據(jù)開(kāi)放的共享平臺(tái)，為各參與方協(xié)同工作、業(yè)務(wù)開(kāi)展提供信息獲取渠道，是本平臺(tái)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，因此平臺(tái)支持對(duì)構(gòu)配件BIM模型的相關(guān)信息進(jìn)行查看和編輯。具體操作是在模型查看頁(yè)面點(diǎn)擊“屬性查看”按鈕，開(kāi)啟屬性框，通過(guò)鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)選構(gòu)件，即可在屬性框查看構(gòu)件的屬性信息，包括模型原始屬性信息、幾何信息及其他擴(kuò)展信息。構(gòu)件屬性查看界面（截圖）如圖8所示。其中有關(guān)屬性擴(kuò)展信息，用戶可以依據(jù)自身需要自行添加。具體操作是在自定義屬性界面點(diǎn)擊“新增”按鈕。構(gòu)件屬性擴(kuò)展界面（截圖）如圖9所示。

5 結(jié)語(yǔ)

基于國(guó)內(nèi)外裝飾裝修信息化的相關(guān)實(shí)踐和研究處于起步階段，本文通過(guò)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)面向裝飾裝修工程的構(gòu)配件管理平臺(tái)，以解決BIM技術(shù)在裝飾裝修領(lǐng)域的應(yīng)用難題，推動(dòng)其在建筑全生命周期的應(yīng)用。具體體現(xiàn)為設(shè)計(jì)了基于信息化技術(shù)的裝飾裝修管理平臺(tái)功能與框架體系，實(shí)現(xiàn)了裝飾裝修構(gòu)配件集成管理系統(tǒng)，形成了BIM模型互聯(lián)網(wǎng)端可視化與面向Web的裝飾裝修數(shù)據(jù)信息管理機(jī)制。

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收稿日期：2022-09-19

作者簡(jiǎn)介：

王欣（1968—），女，教授級(jí)高級(jí)工程師，研究方向：工程管理、組織管理。

吳富貴（1969—），男，教授級(jí)高級(jí)工程師，研究方向：項(xiàng)目管理。

蔡偉浪（1999—），男，研究方向：BIM、工程信息化管理。

徐照（1982—），男，副教授，研究方向：BIM、工程信息化管理。