機電工程一體化信息模型構建
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摘要:隨著BIM技術的成熟，越來越多水電項目采用BIM設計。由于缺乏專業化定制的軟件和設備資源庫等問題，大多水電工程BIM設計停留在展示階段。本課題以Revit軟件為BIM設計平臺，以傳統水電工程CAD制圖標準為參考，研發定制了BIM正向設計的軟件環境，建設并管理了水電設計中種類繁多、數量龐大、結構復雜的水力機械設備專業資源庫，同時在BIM設計實踐中，對BIM設計流程進行了完善、更新，制定了與BIM設計匹配的管理規定及作業導則，真正將BIM技術融入設計生產中，實現了設計效率和質量的雙重提升。
關鍵詞:BIM;定制開發;專業資源庫;BIM流程;Revit
0前言
隨著技術的發展，BIM在工程設計、建設和管理方面的地位越來越重要，并在工業和民用建筑行業得到廣泛應用，但在水電行業，很多設計院對機電BIM投入了大量的人力、物力進行研究、摸索，但仍存在以下問題:(1)目前BIM設計大多停留在三維模型展示階段，無法使用BIM軟件生成及交付符合國家標準的二維施工圖紙。(2)相較于設備資源庫成熟完整的建筑行業，水電工程中的機電設備種類繁多，數量龐大，且各廠家的尺寸規格差異巨大，應用于水電工程機電BIM設計的設備資源庫極為匱乏。(3)相較于傳統CAD，BIM設計流程有諸多不同，比如三維模型校審、模型固化等，加之參與水電工程設計的專業較多，各專業的BIM應用進展和技術水平不一，造成設計效率低下，BIM的優勢得不到體現。針對以上水電行業BIM設計的三大難題，以筆者為主的“機電BIM設計專業應用開發及基礎建設”課題組，以Revit軟件為BIM設計平臺，以傳統水電工程CAD制圖標準為參考，研發定制了讓BIM模型生成符合國家標準二維施工圖紙的軟件環境，建設并管理了水電設計中種類繁多、數量龐大、結構復雜的機電設備專業資源庫，同時在BIM設計實踐中，對BIM設計流程進行了完善、更新，制定了與BIM設計匹配的管理規定及作業導則。本課題成果真正將BIM技術融入機電專業設計生產中，實現了設計效率和質量的雙重提升，開啟了超越傳統CAD制圖的新一輪水電設計方式的變革。
1總體思路及實施原則
為實現水電工程機電專業BIM正向設計，規范制圖標準，提高設計效率及品質，需對AutodeskRe-vit軟件進行專業化定制和二次開發，通過對軟件進一步擴容、優化、更新，使其內部屬性滿足水電工程專業設計技術和標準要求。基于此，本課題制定以下五個實施原則:(1)滿足項目需求。所建立的BIM模型需滿足項目實施標準，BIM設計產品需滿足項目應用。(2)符合制圖規范。所出圖紙能滿足傳統二維制圖標準，并使圖紙更規范、細致、美觀。(3)減少重復工作量。通過模板化最大限度地減少設計人員重復設計工作量。(4)保持靈活性。在減少重復工作量的同時，預留手動接口來處理設計中的特殊問題。(5)適用于專業間模型傳遞及整合。專業樣板文件需滿足BIM模型的通用傳遞性以及專業間模型的協同整合。
為保證機電專業BIM設計成果的統一性、完整性和準確性;促進全體設計人員規范化、標準化的實施BIM設計;滿足BIM設計全生命周期管理以及提高BIM設計效率的目的，本課題完成了以下三部分工作:(1)Revit水電工程專業化定制。(2)機電設備資源庫建設。(3)完善更新BIM設計流程。
2．1Revit水電工程專業化定制
將水電行業機電專業眾多的標準規范，以Revit軟件可識別的方式輸入對應參數，導入水電行業103本標準規范，定制了全新的圖形界面、圖案、線形線寬、尺寸標注、焊接標注、圖紙字體、軸網、剖切、注釋、各型管路、管件、管材、剖面模板等功能模塊。同時，本課題開發定制了Revit軟件材料表自動識別、自動分類統計機電專業的設備及材料功能(未開發前Revit軟件是不能識別水機專業的設備及材料)，避免了傳統設計中常出現的圖紙材料量統計不準、錯數、漏標等人為失誤。大量的標準輸入及定制，使Revit軟件符合水電行業技術規范，成為適用于水電行業機電專業設計的BIM軟件。在定制的Revit機電工程環境下建立的BIM模型有實際意義，其生成的二維圖紙包含表達了傳統CAD圖紙的設計內容，具備技施藍圖的要求。因此，具有同樣的實用價值和法律效力。
2．2機電設備資源庫建設
在以Revit平臺實施BIM設計過程中，資源庫中的設備族數量和質量直接影響著設計效率和品質，高質量族積累越多，效率就越高。每個設備族的建族過程包括樣本篩選、族幾何構建、族參數、公式邏輯構建和族測試。機電專業族庫的基礎建設采用參數化建模方法，以真實設備的樣本數據為基礎，將數以千計的設備族精簡為83個參數化族和40個項目應用族，適用于2452個場景，使設計人員在BIM設計過程中快速、準確地提取優質的設備模型。其中水力機械專業設備資源庫模型內容涵蓋了8大設備系統，包括閥門、油氣水設備、消防系統、自動化元件、起重設備等，滿足了常規水電站BIM設計的要求。
2．3BIM流程完善優化
BIM設計有別于傳統的二維設計，不僅軟件、操作不同，而且設計思維思路也與傳統CAD差異巨大。故本課題組認為，在BIM設計過程需總結一套專有設計流程，設計人員按照BIM設計流程進行工作，才能獲得BIM設計的最大價值。因此，BIM設計流程和BIM管理辦法的定制是BIM設計中不可缺少的一部分。在傳統CAD設計流程的基礎上，結合BIM設計的特點，制定了《常規水電項目招標技施階段三維設計出圖分類管理規定》《機電樣板文件的制定標準和管理維護規定》《機電族庫的創建標準和管理維護規定》《機電BIM建模和BIM出圖的標準和管理規定》和《BIM設計校核、審查導則》5項BIM設計管理文件。這些既是BIM設計的生產管理規定，也是BIM設計專業生產導則，更是BIM設計標準的支撐，它們是水電行業機電專業BIM設計的基礎建設，在后期的實踐中要正確地維護、保護本項目創造的成果，形成一套完整的措施。
3創新與特點
本課題基于Revit設計平臺，研發定制了符合水電工程機電專業設計需求的BIM軟件，具有以下特點:(1)BIM機電專業化定制。參考現行相關出圖標準和專業技術標準，為水電工程機電專業定制了BIM設計軟件環境，使Revit軟件的默認設置符合水電工程機電專業設計要求，其成果滿足機電專業相關規范。(2)BIM正向設計。實現了從三維模型展示到三維出圖，用BIM模型生成及交付符合國家標準的二維施工圖紙。目前該成果已全面運用于兩河口水電工程、加查水電工程機電技施設計中，從真正意義上實現了可生成三維施工圖紙的BIM正向設計。相較傳統CAD圖紙，使用BIM模型生成三維圖紙效率更高，更加清晰直觀，圖紙質量、效果煥然一新，獲得業主的一致認可與好評。(3)參數化資源庫。建設了以設備廠家樣本數據支撐的、以參數化技術構建的機電專用資源庫。參數化的族庫減少了重復建族的時間成本，提高了資源庫的使用和管理效率。
4結語
目前，在國家尚未出臺水電行業BIM設計標準的情況下，本課題成果是水電工程BIM設計基礎建設的重要內容，也是新一輪水電設計領域機電專業的技術革新，也將促進BIM技術在水電設計領域內的進一步推廣與應用。在逐漸超越傳統CAD設計的潮流過程中，本項目成果符合現有行業標準規范的樣板文件、豐富優質的水電設備資源庫和完善的BIM設計流程，實現了設計效率和質量的雙重提升，其價值將會在不斷發展的BIM設計中顯得越來越明顯。
參考文獻:
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作者：幸智 朱毅 孫文彬 劉丁 陳向東 單位：中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司
