BIM視角丨面向工程設計院的BIM軟件二次開發(fā)

作者丨張可心

來源丨中國汽車工業(yè)工程有限公司

摘要：BIM技術(shù)具有天生的優(yōu)良基因，能夠為從事工程設計和總承包的設計院提供巨大動力。論文結(jié)合筆者所在工程設計院的業(yè)務特點、設計流程和BIM技術(shù)掌握進度，針對性闡BIM軟件二次開發(fā)的思路和規(guī)劃，并對兩種開發(fā)形式進行對比。經(jīng)過為期兩年的實踐，自主開發(fā)過程取得良好效果，說明該規(guī)劃具有較大的理論和實際意義，值得借鑒。

1 引言

隨著國內(nèi)建設和工程設計行業(yè)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的二維設計模式將逐漸淡出舞臺主角，取而代之的是三維信息建模（BIM）。由于其表達形式更加直觀、易讀，無論建設方、設計方 還是施工方都能很快地全面掌握項目信息，從而降低了項目參與各方，尤其是非專業(yè)人士對項目信息的理解難度，減少了項目變更，提升不同專業(yè)間和不同參與方之間對項目的協(xié)同能力。

由于三維BIM在項目各個階段都能帶來巨大的優(yōu)勢，因此，國內(nèi)各大工程軟件開發(fā)公司加緊開發(fā)步伐，推出各自的BIM二次開發(fā)軟件來爭奪BIM高地。

然而，在現(xiàn)有客觀條件下，各設計院將長期面臨二維與 維共存的設計方式，想要讓已經(jīng)從事了多年二維設計的工程師接受三維設計模式，必將是一個長期復雜的過程。那么如何將設計院現(xiàn)有的二維設計思想轉(zhuǎn)換到三維設計中，同時又盡可能地保留二維設計積累下來的經(jīng)驗和習慣，是現(xiàn)階段設計院在項目中應用BIM必須要考慮的問題。因此，針對某一設計院進行定向研發(fā)，提供既保留傳統(tǒng)二維設計的優(yōu)點，又能兼顧三維設計優(yōu)勢的工具，成為二維設計向三維設計平穩(wěn)過渡的可行方案。

2 BIM開發(fā)方式的比較

目前，有兩種方式來實現(xiàn)工程設計院的開發(fā)需求。一種是成立BIM開發(fā)部門進行工具的自主研發(fā)；另一種是技術(shù)外包，即與專業(yè)的軟件開發(fā)公司簽訂開發(fā)協(xié)議，設計院提出開發(fā)需求，由軟件公司來配合實現(xiàn)功能。

這兩種開發(fā)方式各有其優(yōu)缺點：自主開發(fā)方式能節(jié)約成本，開發(fā)針對性強，定制化程度高，但既懂專業(yè)技術(shù)又會開發(fā)的人才稀缺，招募困難；技術(shù)外包方式節(jié)省設計院時間，開發(fā)效率高，但無法形成自身的BIM核心能力，技術(shù)發(fā)展受制于軟件公司，而且開發(fā)周期長，費用昂貴，定制化需求也經(jīng)常得不到及時滿足。因此，對于具備一定軟件開發(fā)能力的工程設計院，采用自主開發(fā)的方式來定制BIM是更優(yōu)的選擇。

筆者通過對所供職的A設計院的業(yè)務特點和設計流程進行調(diào)研，提出了與之相適應的BIM軟件自主二次開發(fā)規(guī)劃。經(jīng)過兩年的實踐探索，開發(fā)過程基本按照規(guī)劃的思路推進，且開發(fā)效果較好。因此，筆者將為該設計院制定的開發(fā)規(guī)劃進行整理歸納，以供其他同類的工程設計院在BIM開發(fā)的規(guī)劃方面參考和借鑒。

3 二次開發(fā)規(guī)劃

對于三維軟件的開發(fā)應遵循由點到面，由淺入深的原則。即從單個軟件入手，作精作深入之后再移植到其他相關(guān)軟件。 同時，針對某一特定地三維設計軟件進行的二次開發(fā)，也要遵循一定的順序。首先要讓開發(fā)出來的插件滿足大部分設計人的基本需求，讓使用者能比較順暢地使用三維軟件；然后再進行擴展，開發(fā)各個專業(yè)的建模工具，以滿足目前圖紙翻模型的需求；之后要開發(fā)與三維設計相關(guān)的工具，逐漸讓使用者脫離 二維設計；最終，開發(fā)進程會逐漸介入到其他軟件和平臺，形成全專業(yè)的BIM大協(xié)同。

由于目前國內(nèi)工程設計行業(yè)使用范圍最廣的三維設計軟件是歐特克公司的Revit，其開發(fā)平臺也最為完善和易用，因此，將優(yōu)先基于該軟件進行二次開發(fā)。

3.1 第一階段：翻模

為了讓二維設計人員能夠更順利地轉(zhuǎn)換到三維設計環(huán)境中，并進行簡單的專業(yè)協(xié)同，開發(fā)人員首先要開發(fā)一批能滿足土建及公用設備等各專業(yè)通用的建模工具，比如創(chuàng)建視圖類工具、定位工具、可見性控制工具、構(gòu)件基本操作工具等，用這些工具來彌補Revit軟件自身功能的缺失，滿足Revit建模的基本需求。在此基礎(chǔ)上，再開發(fā)各個專業(yè)所特有的建模和批量處理工具，比如管線調(diào)整、對齊、翻越等，以進一步提高專業(yè)的建模效率。

在這個階段的開發(fā)過程中，會有人提出“走捷徑”的想法，即通過二次開發(fā)來實現(xiàn)將二維圖紙轉(zhuǎn)成三維Revit模型的功能。但經(jīng)過多次論證，這個想法被否定。這主要基于以下兩方面考慮：首先，二維圖紙中的構(gòu)成要素是線條，缺乏必要的屬性信息，單純的轉(zhuǎn)換要么技術(shù)難度高，要么需要用戶補充的信息量過大，實現(xiàn)過程困難；其次，二維圖紙翻三維模型的過 程只是一個過渡階段，最終會是三維設計取代二維設計，那時也就不存在翻模的過程，所以即便現(xiàn)在開發(fā)出相關(guān)的插件，也不能具備長期可持續(xù)有用性。

3.2 第二階段：設計

在滿足設計人員使用三維軟件進行建模糾錯的需求之后，開發(fā)工作就要進入下一個階段，即通過開發(fā)一系列的工具來實現(xiàn)完整的三維設計。由于當前絕大多數(shù)工程師對于二維設計流程及思維習慣根深蒂固，因此，這個特定階段開發(fā)的三維設計工具需要在延續(xù)二維設計思路的前提下，盡量引導設計人員接受三維設計思想，以降低設計人員平臺遷移難度。

在這個設計階段，開發(fā)人員要做的主要工作是設計計算工具、材料統(tǒng)計工具、管道匯總工具和標注出圖工具的開發(fā)。

1）設計計算工具—將各個專業(yè)在二維設計軟件中常用的計算和設計工具遷移到三維軟件中，同時根據(jù)三維模型的特有優(yōu)勢來進行必要的改進，能夠最明顯地提高設計工程師對于三維軟件的親和度，用戶上手快，三維設計的推廣速度也會加快。

2）材料統(tǒng)計工具—借助已建立的三維模型來統(tǒng)計工程材料用量，能夠補充和完善二維設計中材料統(tǒng)計所缺失的功能，提高統(tǒng)計的精確性，這在工程概預算和招投標中都會起到巨大的作用。

3）管道匯總工具—在三維設計中，進行管道匯總和排布支吊架是非常便利的，能夠避免二維管匯的頻繁比對專業(yè)圖紙、專業(yè)協(xié)調(diào)不暢、細節(jié)照顧不到等諸多問題。基于這樣的先天優(yōu)勢，進行管道匯總工具的開發(fā)，能夠提高管匯質(zhì)量，降低碰撞干涉概率。

4）標注出圖工具—由于國家并未出臺具有實際應用意義的的三維出圖標準，因此，一段時間內(nèi)都要面臨模型和圖紙共存的狀態(tài)。然而，由于三維模型的表達方式會與二維圖紙存在一些差異，要將三維模型轉(zhuǎn)換成施工用的二維圖紙，就必須開發(fā)必要的標注出圖工具，通過對模型進行特定的調(diào)節(jié)和標注，來盡量符合二維出圖標準。

3.3 第三階段：拓展

前兩個階段的開發(fā)成果，基本上已經(jīng)能夠滿足設計人員從二維設計遷移到三維設計平臺的需求。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)人員需要做進一步的開發(fā)工作，進行各種方向和階段的拓展，來 進一步發(fā)揚BIM的優(yōu)勢。比如進行方案階段的快速建模，施工階段的工程管理等。此外，二次開發(fā)工作還將介入到與Revit相關(guān)聯(lián)的下游軟件，進行功能的增強和補充，比如對Navisworks的檢查碰撞和施工模擬工具進行必要的改進，以提高工作效率；對二維Auto CAD進行適當?shù)拈_發(fā)，來更平滑地進行二三維交互。

由于某些工程設計院的機電設備專業(yè)還會使用到其他平臺的一些軟件，比如Inventor、Microstation等，開發(fā)人員也可以對其基本功能進行適當?shù)母倪M，來與Revit和Navisworks等軟件進行協(xié)作。對此，需要對上述軟件進行細致的調(diào)研，根據(jù)軟件用戶群體的數(shù)量和重要性，安排軟件二次開發(fā)的優(yōu)先順序。

3.4 第四階段：協(xié)同

工程設計院的設計人員在三維設計上順利開展的同時， 不可避免地需要一個專門針對三維項目的集成管理平臺，來統(tǒng)一協(xié)調(diào)設計過程和管理設計成果，形成真正意義上全專業(yè)的整合。由于三維的協(xié)作過程與二維設計協(xié)同過程差異很大， 因此，這個平臺不能繼續(xù)沿用傳統(tǒng)的二維協(xié)同平臺，而只能自行開發(fā)。通過協(xié)同平臺，開發(fā)人員根據(jù)工程設計院特有的設計風格和工作流程進行定制，幫助其改善專業(yè)提資流程，實現(xiàn)專業(yè)間模型和數(shù)據(jù)的交互，管理項目進度和成果，延長設計成果生命期等。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)人員還可將自身多年來開發(fā)出來的工具進行整合，比如建立專有的服務器存放模型，開發(fā)模型的網(wǎng)頁瀏覽功能，給模型輕量化，在較差的現(xiàn)場施工網(wǎng)絡環(huán)境下能夠輕易地瀏覽模型，來進行現(xiàn)場的施工和管理等。

至此，工程設計院實現(xiàn)了全專業(yè)的BIM變革，徹底擺脫二維設計。

4 實現(xiàn)的必要因素

以上所述是針對工程設計院的BIM開發(fā)規(guī)劃。要成功實現(xiàn)上述4個階段，需要工程設計院在以下方面進行大力支持：

1）足夠重視三維開發(fā)工作，努力培養(yǎng)開發(fā)團隊，加大資金引進開發(fā)人才，整合現(xiàn)有的開發(fā)人員，并對其進行外派培訓；

2）注重設計院普通員工的BIM軟件培訓學習工作，做好宣傳，并提供適當?shù)莫剟畲胧?/span>

3）加大BIM設計項目分配比例，提高員工的BIM參與度，防止員工對于三維軟件“學而不用”的現(xiàn)象發(fā)生；

4）主動承接各類BIM項目，積極迎合和拓展BIM市場需求，進而強迫自身轉(zhuǎn)型升級；

5）開展研討會和座談會，收集用戶需求，發(fā)掘和聚攏有興趣和能力的人才。

5 結(jié)語

當前，工程建設行業(yè)正處在一個技術(shù)變革的時期，如何應對這一變革，步入三維設計時代，將關(guān)系到相關(guān)企業(yè)的未來發(fā)展和國際地位。如果我們能夠通過BIM定制開發(fā)，盡早實現(xiàn) 全專業(yè)的三維設計和BIM協(xié)同，將會對工程設計院在國內(nèi)外的業(yè)務開展產(chǎn)生巨大的促進作用。

參考文獻

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