BIM視角 | 國內(nèi)建筑設計院BIM相關(guān)業(yè)務應對策略

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0 序

   隨著建設行業(yè)管理水平的提升需求和信息技術(shù)的發(fā)展。在設計階段，越來越多的業(yè)主對設計院提出了BIM工作內(nèi)容和相關(guān)服務的需求。作為設計院的經(jīng)營者和技術(shù)帶頭人，怎樣去應對這些需求，保證自己的行業(yè)和市場地位，需要怎樣的應對策略和具體實施方法，本文結(jié)合博主近年來從事BIM工作的實踐，提出一些個人觀點。

1.0 應對策略

1.1 分析客戶需求，明確合同交付成果，交付成果分為以下兩種情形：

第一種：蓋章簽字的紙質(zhì)圖紙 + 計算書及相關(guān)分析報告

第二種：蓋章簽字的紙質(zhì)圖紙 + 計算書及相關(guān)分析報告 + 結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)(模型)

1.2 交付成果只有圖紙和報告時的策略

   這種情況下的主要應對策略是在設計圖紙能夠有效解決沖突的情況下，不過多的增加設計投入成本。雖然交付成果只是二維圖紙，但在較復雜的空間區(qū)域應主動采用三維設計手法，以避免二維手法帶來的錯、漏、碰、缺。這些情形主要有以下幾個方面。

• 方案階段建筑專業(yè)應采用三維造型軟件進行形體推敲,如Sketchup、Rhino、3ds max等。

• 施工圖階段機電專業(yè)應采用三維軟件進行管線綜合、如Bentley Building Mechanical Systems、MagiCAD、CAD we’ll Tf@s（CAPE）、Revit MEP等。

• 復雜或異形體的鋼結(jié)構(gòu)應采用三維軟件進行設計,如Tekla Structures(Xsteel)、CATIA等。

• 對于異形體建筑，建筑和結(jié)構(gòu)專業(yè)應采用三維軟件進行找形、進行結(jié)構(gòu)邊線的確定。最后幕墻深化也應該采用三維軟件進行，如Rhino、CATIA等。

• 如果在軟件定制化和專業(yè)內(nèi)生產(chǎn)效率能夠保證的情況下，應該優(yōu)先采用三維軟件出圖。如建筑專業(yè)采用ArchiCAD、AutoCAD Architecture、Revit Architecture 等。

在這種只有紙質(zhì)圖紙和報告的交付成果的情況下，軟件內(nèi)部的數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)客戶沒有特別提出，設計師可以按自己的經(jīng)驗對構(gòu)件對象進行分類組織和命名，除了設計單位內(nèi)部專業(yè)之間資料交換外，也不存在設計環(huán)節(jié)之外的數(shù)據(jù)互用。所以軟件的文檔、內(nèi)部構(gòu)件或圖元的組織方式只需滿足協(xié)同設計工作需要，能夠解決定位沖突、出圖等設計內(nèi)部的問題即可。

這種模式下，模型和相關(guān)電子文檔不是合同交付的組成部分。即使給了客戶，也是友情贈送，如果模型在下游無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)互用，設計單位也沒有責任。

在施工圖設計階段需要設計院提供的計算書一般有結(jié)構(gòu)分析計算書和空調(diào)負荷計算書，最常見的分析報告是節(jié)能和綠色建筑的相關(guān)報告。為了提高交付成果整體的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，這個工作需要設計單位進行內(nèi)部整合。通過學習相關(guān)軟件，將計算、分析、繪圖的工作整合進來，提高整體工作效率。以往的結(jié)構(gòu)分析計算，分析和繪圖需要兩個軟件完成，做好分析模型后，再將單線的有限元模型導入繪圖軟件進行繪圖，有時出現(xiàn)一些臨時的改動，就根據(jù)經(jīng)驗和臨時的局部計算在繪圖軟件里直接修改，沒有再次返回到分析軟件里去校核。隨著BIM軟件的發(fā)展，分析和繪圖會朝著無縫傳遞和實時校核的方式進行整合。市場上已經(jīng)有很多支持結(jié)構(gòu)分析數(shù)據(jù)互用的插件，如PKPM、ETABS、SAP2000分析模型導入Revit后生成框架截面模型的插件。設計單位結(jié)構(gòu)人員都應該主動去學習和掌握。

建筑熱物理分析主要涉及建筑和暖通兩個專業(yè)，有的單位可能又把節(jié)能和綠色分給了專員或?qū)ｉT的部門來承擔。這種情形下，主要應解決數(shù)據(jù)的實時性和互用性。以往因設計進度的需求，經(jīng)常在施工圖設計的中間階段將圖紙?zhí)峤唤o專員進行熱物理分析，用于空調(diào)負荷計算、能耗分析、綠色建筑相關(guān)指標的評價。在分析的同時，建筑圖紙還在更改，最終的建筑圖紙和分析模型不一定一致，如果負荷計算、能耗分析、綠色評價不同的人在做，有時會發(fā)現(xiàn)輸入條件和成果會各有千秋。并且做這個工作的同時需要一次一次重復建模，為了達到最終成果的一致性和真實性，再次核對的工作量將非常大。目前隨著BIM技術(shù)的進步，這個問題有了很好的解決方法。

設計師采用面向構(gòu)件對象的方式做設計后，只需在這個軟件上開發(fā)熱物理分析的插件或?qū)⒔Y(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)導出至熱物理分析軟件進行即可。比如設計軟件Revit上有基于分析軟件IES的插件，也支持導出gbxml到Ecotect進行綠色建筑相關(guān)性能的分析，國內(nèi)的一些軟件公司也開發(fā)了基于Revit的空調(diào)負荷計算插件。隨著數(shù)據(jù)互用標準的發(fā)展和推動，今后這些軟件會越來越多并且日驅(qū)完善。

這些工具的出現(xiàn)減少了很多重復的建模工作量。并且使設計質(zhì)量變的實時可控。但這些插件也不是完美的，比如要導出適合分析的模型，在設計前就要規(guī)劃好的構(gòu)件的分類和邊界。如果設計和分析是兩個人做，就要增加設計的工作量，如果一個人做，整體效率就會提高很多。設計院管理者應主動鼓勵設計人員主動掌握這些軟件，適當?shù)母鶕?jù)工作需求調(diào)整人員結(jié)構(gòu)。

1.3 交付成果為圖紙和數(shù)據(jù)時的策略

   在這種情形下，應該按客戶或咨詢機構(gòu)提出的數(shù)據(jù)整合需求，定制設計院的信息交付標準，按交付標準分析設計院增加的工作量，協(xié)商設計合同增加的費用。

客戶提出設計院交付結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的主要目的是用于信息集成和交付其它參與方，如施工單位、專項設計單位、運營單位等。這個結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)不一定指三維模型，甚至是有序組織的二維電子版文檔也是數(shù)據(jù)的一部分。信息交付標準里可以對二維電子文檔的放置目錄、命名、區(qū)域劃分、內(nèi)部圖層等進行規(guī)定。

為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)互用，各種集成系統(tǒng)或軟件都提供了多種接口，支持通過插件或中間文件進行數(shù)據(jù)互導。因為目前各類商業(yè)軟件之間的數(shù)據(jù)交互標準還不夠很完善，所以為了實現(xiàn)后續(xù)軟件對數(shù)據(jù)的使用，對前面軟件的構(gòu)件組織結(jié)構(gòu)也有一定的要求。這就像是以前AutoCAD制圖時需要分好圖層以方便下游工作。在采用三維軟件進行設計時最重要一點就是構(gòu)件的分類和邊界問題，這需要在設計時就考慮到下游工作構(gòu)件分類和邊界。但這個要求很多設計單位不一定會去規(guī)劃，需要下游接收單位或整合咨詢單位來提出?？蛻暨x用的集成系統(tǒng)或下游的軟件不一樣，對建模的構(gòu)件命名和組織也有一定的影響，這個工作需要客戶明確下游所使用的軟件或集成系統(tǒng)之后才能給上游的具體建模工作提出相關(guān)要求。比如GENIE-BIM、EcoDomus等集成系統(tǒng)、Oracle(Primavera) P6、RIB iTWO等項目管理軟件，魯班、廣聯(lián)達等算量軟件對Revit的建模和數(shù)據(jù)導出都有一定的要求。

因為這種交付模式下設計院必須建模，所以在建模軟件支持按國內(nèi)標準出圖或者能夠減少一部分平面圖繪制工作量時，建議平面圖、剖面圖、立面圖都可以直接從模型上截取。在軟件定制不是很成熟的情況下，后續(xù)的標注、詳圖、系統(tǒng)圖可以采用傳統(tǒng)二維方式出圖。需要設計院提供的效果圖、虛擬現(xiàn)實動畫、熱物理分析報告都可以拿這份模型數(shù)據(jù)作為統(tǒng)一的藍本進行提取。這時設計院的出具的成果都可以認為是基礎結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的一種應用形式。

在這種模式下，雖然設計被整合到了項目全生命期的BIM規(guī)劃之下，但設計無法代替也不應該去代替其它單位所做的工作。比如設計模型和施工模型應該有個明確的邊界劃分，設計單位可以不做自己不善長或性價比不高的工作。下面是幾種邊界劃分的舉例：

• 傳統(tǒng)在設計中只說明不繪制的構(gòu)件，如構(gòu)造柱、過梁、管道保溫層等，是應該被建在設計模型中和還是施工模型中。

• 一些構(gòu)件的細枝末節(jié)，在傳統(tǒng)設計中只有表意性的畫法或說明，而施工中需要更具像的表達。如消防噴淋支管和末端、管道之間的連接方式(是焊接還是法蘭)、閥門等附件的安裝方向(手柄的位置)等。

• 專項設計的相關(guān)模型應該由專項設計公司建模還是作為設計總包的設計院建模。如鋼結(jié)構(gòu)深化、幕墻深化、室外景觀等。

• 相關(guān)產(chǎn)品或設施的模型是否由設計院建?；蚴怯僧a(chǎn)品供貨商如提供，如空調(diào)設備、機械設備、游樂機械等。

• 專項設計和產(chǎn)品模型是否由設計院來整合或進行沖突檢測，專項設計和產(chǎn)品供貨商的信息交付標準是由設計院提出還是由整合咨詢單位提出。

2.0 具體實施

設計院應對BIM相關(guān)業(yè)務的具體實施，主要體現(xiàn)在合同談判、標準定制以及人員的組織架構(gòu)上。

雖然當前BIM市場需求越來越多，但魚目混雜現(xiàn)象嚴重。真正能講清楚BIM是什么，能帶來什么的人不算多。國內(nèi)很多業(yè)主因為看出別人在做，自己就也想做。作為設計院有責任引導好業(yè)主，為業(yè)主實現(xiàn)真正的價值，不做一次性業(yè)務，努力創(chuàng)造企業(yè)信譽和行業(yè)標桿。

2.1 合同談判

在合同談判上首先要分析客戶需求。政府和事業(yè)單位、地產(chǎn)開發(fā)商的需求是不一樣的，持有型物業(yè)和銷售型物業(yè)也不一樣。談判前首先應明確客戶需要的是BIM顧問還是設計顧問，如果客戶已經(jīng)請了BIM顧問，那么BIM規(guī)劃和數(shù)據(jù)交付標準應該由BIM顧問提出，設計院可以提出三方協(xié)商，根據(jù)自己的能力選擇適當?shù)墓ぷ髁亢徒桓冻晒?。如果客戶沒有請BIM顧問，設計院可以有意引導業(yè)主向自己委托比較善長的工作內(nèi)容。將自己不善長的內(nèi)容或者性價比不高的內(nèi)容推薦給其它參與方。但是設計院也應該明確告知業(yè)主BIM前期規(guī)劃的重要性，告知業(yè)主BIM整合和貫通所帶來的價值，設計院承擔的建模工作只是開了一個頭，而模型價值的發(fā)掘主要體現(xiàn)在后期的應用階段。設計院不可以簡單的告訴客戶BIM就是建?；駼IM就是三維設計，以免誤導客戶。當有數(shù)據(jù)交付要求時，必須提出具體的信息交付標準，以避免日后交付后無法認定數(shù)據(jù)組織是否合格。

如果設計院有能力做以數(shù)據(jù)整合和企業(yè)管理為重點的工程信息化咨詢，也可以提出做這個獨立的BIM咨詢業(yè)務。但這個業(yè)務應該與傳統(tǒng)設計業(yè)務相獨立，應該簽訂獨立的工程咨詢合同以及由獨立的部門來承擔這個工作。這個BIM咨詢工作應該代表業(yè)主協(xié)調(diào)各個參與于方的信息交付標準，覆蓋項目的全生命周期。

讓客戶明確三維設計和BIM設計的區(qū)別至關(guān)重要。三維設計是指區(qū)別于傳統(tǒng)通過單一線條表達設計意圖，而是通過建筑物以及構(gòu)件的三維造形來輔助觀察、分析設計成果的設計方法。 BIM設計是對全生命期內(nèi)數(shù)字化定義過的構(gòu)件數(shù)據(jù)信息進行有效的合理規(guī)劃和組織，使各參與方能夠在其中插入、提取、更新數(shù)據(jù)，以支持其相應業(yè)務。

2.2 標準定制

在第一種成果交付的情況下，雖然客戶沒有提出信息交付標準，各企業(yè)內(nèi)部也應該有相應的標準和措施。這個標準和措施可以由優(yōu)先掌握三維設計、項目經(jīng)驗比較多的員工來編制。軟件培訓的同時企業(yè)標準也需要培訓，標準的優(yōu)劣和執(zhí)行程度直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量。二維設計時代有制圖標準和協(xié)同設計標準，規(guī)定了協(xié)作方式、文檔命名路徑、圖元樣式、圖層等內(nèi)容。三維時代也應該有三維的標準。我國BIM國家標準目前還在編制階段，但根據(jù)前期發(fā)布的框架，可以把標準分為實施標準和技術(shù)標準。國家標準是根據(jù)建設行業(yè)的整合信息化規(guī)劃制定的，設計院的標準雖然只是其中的一部分，但非常重要，因為主要構(gòu)件成品數(shù)據(jù)由設計院產(chǎn)出，也直接關(guān)系到下游環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)互用性。

在項目積累不是很多的情況下，建議設計院先開展定制自己的技術(shù)標準。在有一定的項目經(jīng)驗總結(jié)之后，再定制實施標準并逐漸優(yōu)化完善，由于項目特點不一樣實施標準可能也會為個別項目進行特別定制。

技術(shù)標準的主要工作內(nèi)容建議包含：

• 為適合三維軟件導入，重新優(yōu)化二維圖層標準

  二維到三維的翻模工作還將長時間存在一段時間，為了適合二維圖形導入三維軟件前的相關(guān)處理，二維圖形的圖層有必要進行進一步的優(yōu)化。國內(nèi)比較流行的圖層分類法一般是以打印線寬作為導向的，而BIM應用的圖層分類法應該是以構(gòu)件類別作為導向的。比如關(guān)于文字標注，以前有些專業(yè)將所有文字都歸為一類圖層，但目前為了能夠方便在下一步進行整理，文字也應該和所標注的構(gòu)件分到相同的圖層子類里。

  
  

• 為相關(guān)三維軟件定制企業(yè)樣板文檔

  樣板文檔是軟件使用開始時使用的初始文檔，里包含了字體、線型、標記符號、圖框等很多基礎樣式，或者也包含一些基礎的構(gòu)件定義。國內(nèi)不同的行業(yè)、企業(yè)對這樣式有不同的要求，為了能保證企業(yè)產(chǎn)出成果的一致和減少生產(chǎn)人員的工作量，樣板文檔最好能有專人負責定制和維護。

• 對企業(yè)內(nèi)各專業(yè)的構(gòu)件進行分類編碼

  構(gòu)件的分類是解決數(shù)據(jù)互用的第一步工作，不管是企業(yè)內(nèi)部的日常構(gòu)件管理還是軟件之間的數(shù)據(jù)傳遞，這是一項必須也是最實用的工作。在國家標準<<建筑設計信息模型分類編碼標準>>沒有出來之前，企業(yè)內(nèi)部根據(jù)自己的項目特點定制一個實施版的企業(yè)標準是非常重要的工作?？梢詤⒖嫉姆诸愒瓌t如下：

  Level 1—按國內(nèi)建筑設計行業(yè)的專業(yè)劃分;

  Level 2—按專業(yè)內(nèi)的構(gòu)件邏輯系統(tǒng)劃分;

  Level 3—按設計或建模時的工作對象進行劃分。

  這個分類原則適合國內(nèi)常規(guī)的民用公共建筑項目，并且在筆者所在單位的一些大型項目上做了比較全面的驗證，非常實用。

  
  

• 建立企業(yè)公用的構(gòu)件庫

  以面向構(gòu)件對象的方式進行工作，構(gòu)件庫就是必不可少的百寶箱。雖然很多軟件也內(nèi)置了一些適合國內(nèi)項目和樣式的構(gòu)件庫，但不同企業(yè)、不同項目對構(gòu)件的需求是源源不斷的。企業(yè)軟件庫的建立和長期維護不僅可以集中資源，形成優(yōu)良的知識管理體系，也是企業(yè)標準化和提高生產(chǎn)效率的有力保障。

實施標準的主要工作內(nèi)容建議包含：

• 優(yōu)化原協(xié)同設計模式適合三維協(xié)同工作

  很多企業(yè)的協(xié)同設計模式是以過去二維設計軟件的特點定制的，多數(shù)包含文檔共享、目錄管理、權(quán)限管理、文檔引用規(guī)則等內(nèi)容。三維軟件或集成系統(tǒng)因為有其自身的特點，所以協(xié)同設計模式也要結(jié)合軟件進行調(diào)整。新的協(xié)同模式下，盡量不要讓一般的設計人員做太多的基礎性工作，協(xié)同設計系統(tǒng)要容易學習、界面友好、方便易用為主。軟件培訓的同時也要組織學習協(xié)同設計導則。

  
  

• 建立通用的項目模型管理標準

  項目模型管理標準是項目級的標準性文件，應由本項目的標準化專員組織編寫，參與項目的建模人員應該人手一冊。因為項目性質(zhì)不同，模型管理標準的實質(zhì)內(nèi)容會有一定的差異，但基本的框架和一些通用的原則可以編成通用的標準以供參考。

  項目模型管理標準推薦包含以下主要內(nèi)容：

  1.文檔格式

  2.項目樣板

  3.構(gòu)件(族)管理

  4.基點和標高

  5.工作單元和文件名

  6.資料整理

  7.工作成果(缺漏清單、沖突標記)

  8.工作參考流程

  
  

• 完善標準貫徹的評價和獎罰體系

  如果只有書面標準而無法貫徹，實際上和沒有標準的效果是一樣的，無法實現(xiàn)其價值。為了能讓標準得到較好的貫徹，前期要民主的征求意見，后期要有評價和獎罰體系跟上。相關(guān)評價指標要融入到常規(guī)的分配、晉升體系當中，并占據(jù)一定的權(quán)重。相關(guān)制度應開公、透明，并有具體量化后的實施細節(jié)。如上海某知名設計院將協(xié)同設計考核同獎金分配體系直接掛溝，即使完成了出圖任務，圖面和圖層都沒有問題，但如果電子文檔的命名和存放位置不正確，檢查時文件找不到或分辯不清，協(xié)同考核時將直接判為零分，扣除產(chǎn)值分配中相關(guān)比例部分。

2.3 人員架構(gòu)

當設計院面臨三維設計或BIM相關(guān)業(yè)務時，最理想的人員對策是全部項目設計人員都熟悉相關(guān)標準和熟練掌握相關(guān)軟件，全程采用三維軟件進行分析、檢測和出圖。但如果企業(yè)之前沒有相關(guān)經(jīng)驗或人員配備該怎么辦呢？有以下三種選項：

第一種，培養(yǎng)本項目的全部設計人員學習掌握相關(guān)技術(shù)和軟件。

第二種，借助企業(yè)外部咨詢機構(gòu)代理或合作完成相關(guān)交付成果。

第三種，成立專門的支援團隊配合進行建模及沖突檢測。

第一種是最理想的解決方式，但受人員、成本、時間等條件的限制，對于短期內(nèi)有很多設計人員參于的大型項目，實際開展的難度很大。但當有設計費用相對較高、周期較長、設計人員年齡較輕的項目時適合開展。筆者單位所承擔的某國際主題樂園項目采用了這一種人員架構(gòu)方式。

第二種是一種短期內(nèi)比較可靠的解決方案，但一般要征得客戶的允許或相關(guān)成本能夠承受。并且交付成果也需要適合以這種方式開展，否則溝通成本太高反而會不利于成果質(zhì)量。如設計院不善長的幕墻、鋼結(jié)構(gòu)的三維深化設計可以找外部機構(gòu)，但設計人員直接參于的模型出圖或管線綜合就不一定適合與其它單位合作。

第三種方案可以說是一種短期應急的方式。如果設計人員全部過渡三維設計的方式難度較大，項目又有三維查錯和模型交付需要，就可以選擇這種方式。這種模式下可以采用傳統(tǒng)的二維方式出圖，三維模型輔助進行沖突檢測。設計師采用自己熟悉的方式進行繪圖，然后由一些掌握軟件的年輕團隊進行翻模，發(fā)現(xiàn)問題后反饋給設計人員，設計人員通過再次更新二維圖紙的方式優(yōu)化設計。如筆者單位承擔的上海中心項目就是以這種模式進行的。這種模式的缺點是容易導致建模人員工作枯燥和職業(yè)方向難以確定。目前行業(yè)內(nèi)普遍流行的“BIM就是建?！焙秃芏郆IM人員又回流做設計的現(xiàn)象都是這種模式影響所造成的。相信隨著常規(guī)設計人員相關(guān)軟件的掌握和大量的項目實踐，這種解決方式將不會太長時間的存在。

不管項目合同提出的具體交付成果是哪種類型，目前三維設計的趨勢已經(jīng)明確。有序組織和鼓勵企業(yè)員工學習三維設計軟件的工作事在必行。前幾年一些大型設計院主要以成立小型數(shù)字化設計團隊的方式掌握使用率較少的三維設計軟件。近幾年由于軟件的成熟度和三維設計業(yè)務的增長，北上廣的一些知名建筑設計大院已經(jīng)開始全院推動。北京某家設計院組織全部設計人員分批次脫產(chǎn)學習，考核成績作為晉升條件。 南方某省院對不能掌握三維設計軟件的新實習生不與續(xù)簽勞動合同。上海某設計院要求每個生產(chǎn)部門定期拿出幾個三維設計的項目進行評比。在三維設計需求越來越多的情況下，目前只要求原數(shù)字化設計團隊采用三維設計手段支援傳統(tǒng)二維設計的方式已經(jīng)不能夠適應市場，全員掌握三維設計手法的時代已經(jīng)來臨。

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