集團(tuán)BIM中心 許志鵬
摘要：近幾年BIM(建筑信息化模型)發(fā)展迅速熱潮，結(jié)合當(dāng)下BIM領(lǐng)域中頗為熱門(mén)的“正向設(shè)計(jì)”的概念進(jìn)行辨析，討論正向設(shè)計(jì)涉及在一個(gè)項(xiàng)目全過(guò)程周期適用，基于BIM技術(shù)在各個(gè)階段在正向設(shè)計(jì)的過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題進(jìn)行探索與總結(jié)。
關(guān)鍵詞：BIM 正向設(shè)計(jì) 問(wèn)題
0.引言
BIM（Building Information Modeling）技術(shù)經(jīng)提出就在建筑行業(yè)有著舉足輕重的地位，《建筑業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》也明確提出加快實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)信息化的發(fā)展，加快推進(jìn)BIM技術(shù)在全過(guò)程的集成應(yīng)用以及應(yīng)用BIM技術(shù)而展開(kāi)的建設(shè)生產(chǎn)服務(wù)。BIM技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用已經(jīng)掀起建筑行業(yè)的變革浪潮，整個(gè)全過(guò)程服務(wù)的方案設(shè)計(jì)、施工管理、工程造價(jià)、后期維護(hù)等方面的信息可以通過(guò)BIM技術(shù)有效地信息共享、集成與交換。
“正向設(shè)計(jì)”引用專(zhuān)家給予的定義：BIM正向設(shè)計(jì)是以REVIT軟件為平臺(tái)，協(xié)同Rhino、Grasshpper、Cad小庫(kù)等多個(gè)軟件平臺(tái)的綜合設(shè)計(jì)流程。例如在處理圖紙方面。就需要AoutoCad和小庫(kù)平臺(tái)的輔助；在處理復(fù)雜造型時(shí)，需要Rhinoceroes和Grasshpper軟件輔助，在渲染出圖方面還需要Lumion和Enscape這些渲染軟件的輔助。在整個(gè)設(shè)計(jì)流程中Revit軟件中最有價(jià)值的是信息綜合管理能力，以及從三維模型導(dǎo)出精確二維圖紙和各種數(shù)據(jù)的信息連續(xù)性。這也正是現(xiàn)有BIM技術(shù)相對(duì)于其他優(yōu)勢(shì)所在。
1 BIM正向設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)
1.1 BIM正向設(shè)計(jì)基本流程
全新的項(xiàng)目基本流程如圖所示，若有前期項(xiàng)目樣板積累，可跳過(guò)步驟1。
項(xiàng)目基本流程圖
步驟1，建議采用已有項(xiàng)目樣板或者Revit自帶的項(xiàng)目樣板，可節(jié)省部分工作量。
步驟2，應(yīng)采用正確以及統(tǒng)一的方式方法創(chuàng)建中心模型文件，否則可能會(huì)導(dǎo)致各專(zhuān)業(yè)項(xiàng)目基點(diǎn)不一致的情況發(fā)生，從而影響后面的模型鏈接。
步驟3，標(biāo)高和軸網(wǎng)應(yīng)為單獨(dú)工作集，鏈接各專(zhuān)業(yè)模型應(yīng)為單獨(dú)工作集，其余見(jiàn)后續(xù)工作集相關(guān)規(guī)則方法或是BIM的行業(yè)規(guī)范。
步驟4，確保鏈接模型位于正確的工作集，各專(zhuān)業(yè)項(xiàng)目基點(diǎn)一致。
步驟5，基于建筑標(biāo)高創(chuàng)建相應(yīng)樓層平面，不建議天花平面用于出圖，但可用于構(gòu)件調(diào)整視圖；建筑空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜項(xiàng)目，應(yīng)確保建筑的每個(gè)房間都被完整地表達(dá)在樓層平面。
步驟6和步驟7同步進(jìn)行，保證模型實(shí)時(shí)更新，及時(shí)溝通解決碰撞。
步驟8，在確保解決所有碰撞后方可創(chuàng)建視圖樣板用于出圖。
步驟9，應(yīng)在步驟5同時(shí)繪制系統(tǒng)圖、說(shuō)明和圖例，建議采用在一個(gè)空白樓層平面加范圍框的方式確保樓層平面內(nèi)容的表達(dá)完整，滿(mǎn)足規(guī)范，符合審圖要求。
步驟10，檢查各樓層平面的是否出現(xiàn)構(gòu)建消失問(wèn)題，鏈接文件均為半色及底圖顯示。
1.2 BIM正向設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式的對(duì)比
傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)流程大體上來(lái)說(shuō)是以Autocad為核心的總平面圖設(shè)計(jì)，以天正和CAD相結(jié)合進(jìn)行建筑單體平面設(shè)計(jì)，以Sketch Up建模為主進(jìn)行建筑造型與景觀(guān)設(shè)計(jì)推敲，以外部效果圖公司為核心的渲染表達(dá)，以CAD和天正為主的平立剖圖紙?jiān)O(shè)計(jì)表達(dá)等。
BIM正向設(shè)計(jì)流程則不相同。
(1)項(xiàng)目的最初始階段就要確定好項(xiàng)目真實(shí)世界坐標(biāo)位置，在BIM軟件中完成世界坐標(biāo)的參考點(diǎn)與模型參考點(diǎn)的預(yù)設(shè)，建議多設(shè)置幾個(gè)點(diǎn)，來(lái)相互驗(yàn)算。此步驟需要借助Autocad軟件完成。
(2)規(guī)劃設(shè)計(jì)初期階段，CAD單線(xiàn)就可以滿(mǎn)足業(yè)主的需求，此階段不需要二維三維的相互對(duì)應(yīng)，不宜過(guò)早介入BIM三維模型。
(3)方案平面階段，在方案平面階段，BIM能夠比較確的同步列出各房間套內(nèi)面積，公區(qū)面積，指標(biāo)表，避免人力計(jì)算帶來(lái)的誤讀，適合逐步將前續(xù)CAD成果轉(zhuǎn)化為BIM成果。
(4)單體造型階段，BIM應(yīng)用價(jià)值極高，能夠?qū)崿F(xiàn)平面圖紙和造型的準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)，能完成三維化模式設(shè)計(jì)的方式，同步判斷每一次因各種方面所帶來(lái)改動(dòng)而關(guān)聯(lián)性變化。
(5)出圖階段，BIM可以做到修改模型即可自動(dòng)導(dǎo)出傳統(tǒng)平立剖圖紙。
(6)擴(kuò)初階段，可同步外立面控制手冊(cè)和方案圖紙的設(shè)計(jì)連續(xù)性，和門(mén)窗表、分色圖及材料圖統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性。
(7)施工圖階段，便于與水電暖通等其他專(zhuān)業(yè)的統(tǒng)一出圖，便于裝配式及幕墻深化團(tuán)隊(duì)對(duì)接，能夠有效的完成品質(zhì)控制和碰撞檢查，乃至整個(gè)項(xiàng)目智能化及不斷創(chuàng)優(yōu)，從而達(dá)到品質(zhì)工程、智慧工地。
在整個(gè)設(shè)計(jì)階段中，能最高效的應(yīng)對(duì)各個(gè)方面帶來(lái)的影響，如業(yè)主、政府政策、設(shè)計(jì)決策等變化帶來(lái)的設(shè)計(jì)修改，或是現(xiàn)場(chǎng)突發(fā)情況的設(shè)計(jì)變更等，做得到實(shí)時(shí)修改，即時(shí)出圖。總之，越需要考慮復(fù)雜的建筑立體模型的應(yīng)用場(chǎng)合，BIM的作用越大，帶來(lái)的效率和收益提升的越高。設(shè)計(jì)內(nèi)容和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確相互對(duì)應(yīng)，實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)，是BIM正向設(shè)計(jì)最閃亮的優(yōu)勢(shì)所在。
2 BIM正向設(shè)計(jì)需要解決的問(wèn)題
2.1 缺乏BIM人員
正向設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)全員BIM應(yīng)用?，F(xiàn)有情況是BIM咨詢(xún)公司或企業(yè)BIM中心只會(huì)進(jìn)行BIM應(yīng)用，BIM人員并不會(huì)設(shè)計(jì)的情況以及設(shè)計(jì)人員只會(huì)設(shè)計(jì)對(duì)BIM并不能掌握。設(shè)計(jì)人員應(yīng)掌握BIM技術(shù)并結(jié)合自己的工作開(kāi)展BIM應(yīng)用，BIM人員也應(yīng)具備設(shè)計(jì)知識(shí)完成自己的工作職責(zé)。設(shè)計(jì)院長(zhǎng)期形成的CAD制圖習(xí)慣已經(jīng)成為阻礙技術(shù)普及難以打破的壁壘，愿意接受新事物并深度學(xué)習(xí)的多為設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足的基層設(shè)計(jì)人員，這導(dǎo)致?lián)碛性O(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的人員和掌握了BIM的技術(shù)人員被分為兩種人群，同時(shí)，BIM正向設(shè)計(jì)的人員要求也相對(duì)較高。缺乏既會(huì)設(shè)計(jì)又懂BIM的復(fù)合型技術(shù)人才是設(shè)計(jì)企業(yè)面臨的主要問(wèn)題。
2.2 設(shè)計(jì)階段工作量的變化
在BIM信息模型不同階段的完善過(guò)程中，設(shè)計(jì)承擔(dān)了絕大部分工作。一個(gè)高質(zhì)量模型在設(shè)計(jì)階段所消耗的精力甚至超過(guò)了平面CAD的施工圖的工作量數(shù)倍，這也是導(dǎo)致正向設(shè)計(jì)的效率是低于傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)的。當(dāng)模型完善后，就是對(duì)項(xiàng)目的深化設(shè)計(jì)、施工模擬、指標(biāo)分析、可視化精細(xì)化運(yùn)行、體量計(jì)算和后期運(yùn)營(yíng)管理等方面都帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)效益，這也是導(dǎo)致對(duì)不同階段BIM費(fèi)用的分配提出了更高的要求，而B(niǎo)IM軟件例如Revit的圖像處理能力，尚不如CAD來(lái)的簡(jiǎn)單易懂。技術(shù)人員在工作流程中就需要做出有所突破，特別是在復(fù)雜構(gòu)件的族庫(kù)設(shè)計(jì)方面就成了設(shè)計(jì)的重點(diǎn)難點(diǎn)。
2.3 配套軟件應(yīng)用不足
在BIM實(shí)施的各個(gè)階段中，最大影響因素應(yīng)該是工具技術(shù)的轉(zhuǎn)化。BIM技術(shù)前期主要用于建筑行業(yè)而后才引入到基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)，其主流平臺(tái)均為國(guó)外軟件產(chǎn)品，現(xiàn)今還沒(méi)有和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行深度融合。特別地結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在BIM應(yīng)用還有什么顯著的體現(xiàn)，如已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用的Revit沒(méi)有獨(dú)立的結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)模塊，結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)只能夠進(jìn)行粗略的梁板柱造型設(shè)計(jì)，無(wú)法進(jìn)行細(xì)部節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)也不能夠進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，設(shè)計(jì)人員還需要使用專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)軟件細(xì)部設(shè)計(jì)，專(zhuān)業(yè)的力學(xué)計(jì)算，最終再導(dǎo)入BIM軟件中，這使得結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)在BIM設(shè)計(jì)過(guò)程中需使用兩套或多套軟件并行。
2.4 效率、質(zhì)量把控難度大
基于BIM技術(shù)的正向設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)企業(yè)需要根據(jù)項(xiàng)目類(lèi)型、工作量、項(xiàng)目組織的結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析后來(lái)確定自身的BIM技術(shù)實(shí)施的完成度，由于現(xiàn)有工作模式的改變，不同階段的設(shè)計(jì)精細(xì)化程度不同，隨著設(shè)計(jì)精細(xì)化程度的加深及信息錄入量的增大，使得BIM正向設(shè)計(jì)應(yīng)用的工作效率遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)二維畫(huà)圖的設(shè)計(jì)方式，而國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀多為項(xiàng)目的周期很短，設(shè)計(jì)的周期經(jīng)常被減縮，而B(niǎo)IM正向設(shè)計(jì)的耗時(shí)遠(yuǎn)大于現(xiàn)有常規(guī)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)周期。
另外，在項(xiàng)目中，對(duì)于設(shè)計(jì)的另外一項(xiàng)很重要的工作就是審批步驟及質(zhì)量檢查，現(xiàn)有國(guó)家對(duì)BIM的規(guī)范要求也未強(qiáng)行實(shí)施任何一套要求，使得現(xiàn)有BIM項(xiàng)目的步驟及質(zhì)量參差不齊。
設(shè)計(jì)企業(yè)內(nèi)部的質(zhì)量檢查主要是模型質(zhì)量的檢查，主要考慮以下問(wèn)題：
（1）對(duì)BIM模型所包含的三維幾何信息的準(zhǔn)確性及建模做法檢查，避免出現(xiàn)構(gòu)件碰撞及重復(fù)構(gòu)件；
（2）對(duì)項(xiàng)目所采用的模板是否符合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查；
（3）對(duì)項(xiàng)目所采用的BIM標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確性進(jìn)行檢查，如包含的命名規(guī)則以及二維圖形的標(biāo)準(zhǔn)（如字體、線(xiàn)寬等）；國(guó)外BIM軟件自動(dòng)生成的施工圖并不符合我國(guó)內(nèi)出圖要求及標(biāo)準(zhǔn)，用這些BIM軟件出圖再進(jìn)行修改，難度及工作量均不亞于在二維圖紙上畫(huà)一遍；
（4）基于項(xiàng)目LOD的標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，對(duì)包含在三維元素中的非幾何信息進(jìn)行檢查。
目前，國(guó)內(nèi)BIM應(yīng)用暫無(wú)一套統(tǒng)一實(shí)用的模型及審圖制度，這也是推進(jìn)基于BIM技術(shù)的正向設(shè)計(jì)的一個(gè)巨大障礙。
2.5 協(xié)調(diào)與工作集
各專(zhuān)業(yè)之間，例如建筑工程師和結(jié)構(gòu)水暖機(jī)電工程師之間的跨專(zhuān)業(yè)協(xié)同。如果項(xiàng)目本身規(guī)模較小，可以將暖通、給排水和電氣三個(gè)專(zhuān)業(yè)集中在一個(gè)MEP機(jī)電Revit模型中制作。同時(shí)設(shè)備工程師和建筑師一起協(xié)同工作，原理和第一種情況相同，但是涉及專(zhuān)業(yè)間相互交圈時(shí)，溝通上就需要更有主動(dòng)性。軟件本身也提供了碰撞檢查功能，確保結(jié)構(gòu)和機(jī)電管線(xiàn)沒(méi)有碰撞沖突。但軟件并非萬(wàn)能，在正向設(shè)計(jì)的流程中需要建筑師作為主導(dǎo)實(shí)時(shí)檢查相互間的關(guān)系，以確保建成實(shí)施的精確性。
3 結(jié)語(yǔ)
相關(guān)概念及應(yīng)用研究眾多，因?yàn)锽IM“正向設(shè)計(jì)”是一個(gè)過(guò)于新、過(guò)于大、也過(guò)于特殊的課題，不止涉及我們建筑領(lǐng)域，還與互聯(lián)網(wǎng)、城市管理等各個(gè)行業(yè)息息相關(guān)，關(guān)乎國(guó)家的特殊國(guó)情與相關(guān)行業(yè)的發(fā)展方向，這個(gè)課題似乎可以侃侃而談，卻又有點(diǎn)一言難盡。
（1）直接應(yīng)用BIM正向設(shè)計(jì)是可行的，但相較于傳統(tǒng)方法，在很多方面又有不可替代的優(yōu)勢(shì)。
（2）BIM正向設(shè)計(jì)的效率優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)為以高質(zhì)量為前提的綜合效率，而更高的質(zhì)量必然需要投入更多的工作，它也許更耗時(shí)，且一定會(huì)花費(fèi)更高的人力成本，片面追求快速是不可取也不可行的。
（3）“正向設(shè)計(jì)”概念就是存在悖論，但是生動(dòng)的反映了當(dāng)下中國(guó)BIM的發(fā)展是迫切需要一種突破，不能僅僅停留在原有“翻模”的意義上。
（4）從BIM技術(shù)在國(guó)際和國(guó)內(nèi)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，“正向”是可以比“設(shè)計(jì)”更早實(shí)現(xiàn)和普及的，應(yīng)遵從技術(shù)發(fā)展的客觀(guān)規(guī)律，追求“設(shè)計(jì)”不宜操之過(guò)急。
（5）現(xiàn)階段BIM的不足主要體現(xiàn)在空間能力、全生命周期觀(guān)、及時(shí)反饋性和變更管理等方面，企業(yè)需通過(guò)不斷的BIM實(shí)踐，建立適應(yīng)企業(yè)自身發(fā)展的BIM框架體系，提高企業(yè)管理水平，從而實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用。
也許，當(dāng)有天我們將BIM推廣普及，已經(jīng)不再提及“正向設(shè)計(jì)”與“數(shù)值化設(shè)計(jì)”這類(lèi)概念時(shí)，我們BIM技術(shù)將會(huì)在項(xiàng)目如履平地。是自然而然地在信息需求下自主選擇BIM技術(shù)的應(yīng)用內(nèi)容和方法，為項(xiàng)目提供切實(shí)的幫助，才是“正向設(shè)計(jì)”真正到來(lái)了。
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