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1、全面BIM正向设计的关键技术与管理要点引言BIM技术在设计阶段的本源目标是代替原有的CAD设计模式，将二维设计升级为基于BIM 模型的数字化三维设计。在过去十多年的BIM实践历程中，由于遇到技术、资源、管理等 多方面的限制，BIM设计并没有如预期般快速代替CAD设计，大量BIM设计应用的案例仅 以BIM模型作为CAD设计成果的验证，或作为管线综合深化等专项应用的技术手段，行业 内俗称“翻模”。相对应的，以BIM技术进行设计，并基于BIM模型输出图纸成果的方式 则被称为“BIM正向设计”。坚持践行BIM正向设计模式的设计团队数量相当少，以设计 院为单位整体推进BIM正向设计的设计企业在行业内则更
2、属极少数。进入“十四五”时期，建筑业提出“数字建造”的转型目标，同时开始启动城市信息模型 (CIM - City Information Modeling)的研究和示范应用工作，在此背景下，BIM正向设 计的必要性与迫切性就凸显出来。数字建造的源头数据形成于设计阶段，主要承载形式是项目BIM模型，而建造活动依据的 法律文件是图纸，因此只有当BIM模型与图纸文件相一致时，BIM模型才能作为数字建造 的数据源CIM对于其数据源的要求也同样有模图一致的要求，否则就无法成为支撑智慧 安全、智慧交通、智慧城管、智慧社区等智慧城市应用场景服务的数据底座。因此“模图 一致”是设计阶段BIM成果的一个基本要求
3、。虽然理论上通过人工和软件辅助检查等这些方法也可以做到模图一致，但真正实施起来需 要花费的投入经济上很难承受，技术上也无法保证。要从技术上保证模图一致，目前能够 找到的唯一可行办法应该是图从模出，也就是行业习惯所说的BIM正向设计。因此BIM正 向设计对于“十四五”建筑业数字建造转型、CIM模型支撑智慧城市建设和管理，均有着 重要的意义。可以预见，在设计端内在的原生驱动力未能推动其全面转型为BIM正向设计的情况下，极 有可能在数据应用端的外在驱动力下取得突破性的进展。为了适应建筑业数字建造、CIM的发展需求，设计行业应与软件企业一起，研究实现BIM 正向设计的具有普适性的技术路线，尽快实现全行
4、业的主要设计模式从二维CAD模式跃迁 至BIM正向设计模式。本文着重探讨设计企业转型“全面BIM正向设计”的关键技术与管理要点，对于常规BIM 设计应用不作深入探讨。必须强调的是，BIM正向设计目前确实还存在着很多技术难点尚 未有理想的解决方案。本文的观点是不能因为一些难点而止步，应从整体效益出发推进设 计进程。有些解决方案虽然并不完美，但能通过某些方式绕过障碍，我们也权且采用，同 时期待软件厂商解决或自己尝试开发解决。1全面BIM正向设计综述BIM正向设计是整个建筑设计过程的流程再造与优化升级。它不单单是通过BIM软件建立 BIM模型进行设计、并且出图，更关键的在于多专业的协同设计、互提资料
5、、校对、审核、 交付、归档、变更，乃至设计过程中的讨论、汇报，施工配合阶段的交底、工地巡场等全 流程生产方式的切换。只有将BIM模型、BIM软件作为日常设计、交流的工具，习惯成自 然，才能形成可持续发展的生产力而这个生产方式的转变，离不开企业自上而下的策划与管理。BIM正向设计由于多专业紧 密配合，其图面表达又来自于三维，因此与CAD模式相比，规则繁多、要求严谨。粗放的 管理模式不适合BIM正向设计；没有强有力的企业级技术管理，则难以形成技术迭代，无 法从根本上提高效率。诸如设计样板文件、企业构件库的建立与维护，建模与出图规则的 制定与落实，技术难点的研究与探索，易错点的总结与宣贯等等，无不依
6、赖于企业管理层 面的主导。从这个角度看，说BIM正向设计是设计企业的“一把手工程”实不为过。2 BIM与专业设计的结合BIM正向设计要求直接应用BIM技术、BIM模型进行设计，而各专业的传统设计流程中， 已有成熟的专业设计软件与设计流程，当切换为BIM正向设计流程，就需要将BIM技术与 专业设计软件相结合，才能实现真正的“正向”流程。建筑专业的BIM正向设计主要在基于BIM的建筑方案比选、性能模拟分析、造型与空间的 深化设计与出图等方面2.1结构专业BIM正向设计对于结构专业来说，就需要与结构计算模型进行交互。结构专业的BIM正向设计与其他专 业有一个明显的区别，即BIM模型与其本专业的计算分
7、析模型是分离的（目前行业内的普 遍状态），目前仍需基于CAD重建结构BIM模型，或从计算模型导出BIM模型再完善此过程如果通过手动录入钢筋信息，再手动标注成图，工作量非常大，不建议采用。目前 已有多家软件厂商在研发从结构计算模型中导出钢筋信息至BIM构件，再通过插件自动标 注成图的技术，未来有望成为成熟流程。更进一步的解决方案则是将结构计算模型、BIM模型、BIM平法出图合而为一，目前已有结构专业的软件厂商在研发这个解决方案，其中广厦软件已推出产品化的软件GSRevit, 如图2所示，未来应成为一种主流的方式2.2机电专业BIM正向设计机电专业在以往“BIM翻模”流程中，主要用于管线综合设计。
8、在BIM正向设计流程中， 则需直接在BIM模型中提取建筑空间、房间、构件属性等信息，作为输入条件进行专业计 算与系统设计，然后进行设备、末端、管线路由的设计及建模，最后标注出图（图3）。此过程需要设计师的思维转变目前也已有软件厂商在Revit平台上进行机电设计相关的二次开发，如鸿业BIMSpace，有 成体系的各专业设计工具，包括水力计算、空调负荷计算、设备选型布置、末端布置等（图4），对机电专业的BIM正向设计有明显的提升作用。未来，预计越来越多的软件厂 商甚至设计机构会进行基于规则的机电末端智能排布、管线智能排布的开发，从而大幅提 高设计效率。3BIM制图与成果导出dwg3.1BIM制图技
9、术BIM正向设计的概念已包含了基于模型形成设计文档的要求，因此是否基于BIM模型出图 是判断是否正向的一个关键依据。关于这个观点业内仍有争议，本文不展望过远的未来， 仅从当前设计行业的现实出发认为：BIM制图技术是BIM正向设计的首要关键技术。目前广泛应用的BIM设计软件Revit与ArchiCAD等，均支持基于三维模型进行二维表达但其中来自构件的二维线条跟三维构件是关联的，无法像在AutoCAD里一样自由编辑。虽 然BIM软件已经在此基础上根据专业表达习惯进行了大量的适配调整，外部载入的构件也 可以自定义二维表达方式，但受到的掣肘仍然相当大，往往需要花大量的时间去研究如何 实现，或者去修改构
10、件的二维表达。因此，BIM正向设计的技术体系需要研究各个专业、各种图别（如平、立、剖面；大样； 明细表等）的BIM制图方式、各种图面的表达细节，以实现符合（或至少接近）传统的专 业制图规范与表达习惯（图6）。以Revit为例，与BIM制图相关的技术体系包括：对象样式、线宽设定、各种视图的构件 开关设定、线型设定、各种构件的二维表达设定等。这些设定中的一部分可以将保存为预 设的视图样板，进而保存为设计模板文件。3.2BIM成果导出dwgBIM正向设计与CAD设计之间并非割裂与替代的关系。实际项目中，只有做到BIM与CAD 之间的二三维融合与无缝对接，才能真正让BIM正向设计落地。这其中既有各专业
11、内部的 设计分析软件与BIM软件之间的配合，也有设计成果与业主及室内设计、园林景观、幕墙 深化、造价等专项专业或外部参与方之间的配合，此外还有审批、交付、归档等各环节的 要求，均无法离开CAD作为连接载体。Dwg仍将是在未来相当长的一段时间内设计交互、 成果提交的通行格式。然而，主流的BIM设计软件Revit自带的导出功能难以实现接近AutoCAD绘图的效果，字 体、图层、标注样式、线型等方面的设定自由度低，往往造成dwg的后处理工作量巨大， 影响交付效果，对BIM设计的推进也造成额外的阻力。为解决此问题，需使用二次开发技术，对软件导出的dwg文件进行后处理，批量解决上述 问题。如优比咨询开发
12、的“优比ReCAD”软件，通过图层、字体、标注、图块等数十项的 设置与优化，使Revit模型出图达到与CAD制图几乎完全一致的效果（图7、图8），大 幅提高了正向出图的效率与效果，降低了正向设计的出图门槛，解决了以往“BIM导出的 dwg难以后续使用”的疑难杂症。业界在对BIM正向设计的相关研究与讨论中，对于成果导出dwg环节的关注度相对较低， 但在实际项目进程中，往往在此环节遇到较大的外部阻力，需额外花费很多的工作量进行 处理，因此在此专门提出，并提供上述可供参考的解决方案。4BIM多专业协同与互提资料4.1BIM多专业协同BIM协同设计指基于BIM模型和BIM软件进行各专业的交互与协作，目
13、的是取代或部分取 代CAD设计模式下低效的工作模式，充分利用BIM模型数据的可视化、可传递性，实现各 专业间信息的多向、及时交流，从而提高设计效率、减少设计错误BIM协同方式是BIM正向设计流程中的关键环节，主流BIM设计软件Revit与ArchiCAD均 支持团队工作模式及外部链接两种方式进行协同设计。以Revit为例，其团队工作模式称 为“工作集“方式，常见的协同方式为工作集与链接两者组合（图9），这种协同方式同 时也直接决定了各专业如何持续地互相嵌入、互相引用进行设计与出图（图10）。通过专业间的BIM协同，可以实时查看整个项目各专业、各团队成员的最新设计成果，确 保图纸的一致性，及时发
14、现专业冲突，从而实现更好的协同效果在此过程中，“信息唯一性原则”是BIM正向设计需遵循的一个基本原则，即要求各专业 在不断深化设计、版本迭代的过程中，各方拿到的都是同一份最新版本的文件，这样就可 以避免很多因版本不一致导致的专业冲突问题。在BIM正向设计的流程中，这个问题的重要性更凸显出来，因为BIM是结构化的信息两大主流BIM设计软件Revit与ArchiCAD均支持团队工作模式，以Revit的工作集协同 方式为例，单专业的多人协作均在同一个中心文件中进行，保证了单专业的信息唯一性； 多专业之间直接以中心文件链接中心文件，保证了专业之间对接的信息唯一性，因此在技 术层面具备了实现的条件。同时
15、也需要从管理层面加以落实，如文件存放的唯一路径、文 件名的唯一性等。a）BIM设计互提资料专业间互提资料是伴随设计过程持续、频繁进行的专业配合操作。对于Revit的协同方式 来说，建议将互提资料嵌入至各专业的中心文件中，以便接受专业查看、追溯，如图11 所示，在本专业的Revit文件中设专门的视图，用云线圈示并加说明，然后让接收专业链 接并引用该视图。基于前面所述“信息唯一性”原则，接受专业每次只需更新链接文件，即可通过视图的设 置显示提资视图（图12、图13），从而确保提资信息全部传达到位。对于项目负责人或设计管理人来说，可以通过提资信息的列表导出，对各专业提资情况进 行汇总、落实，从而实现
16、提资的销项、闭环，同时每一个提资均可追溯，也避免了信息的 疏漏丢失。5 BIM设计校审BIM正向设计的校审与传统二维CAD设计的校审有较大区别，其成果既包括传统意义上的 图纸，同时还包括各专业的BIM模型，以及模型里面包含的信息，因此不管是校对还是审 核，针对的都是整体的设计成果，而非仅针对打印出来的图纸。这对校审人员也提出了更 高的要求。在Revit中直接查看设计工作文件并在其中进行批注的方式，适合设计团队内部互校、专 业负责人审核本专业设计成果，如图14所示。我们通过制作专门的校审符号构件，可以实现不同形状表示不同的状态，如图15所示， 放置校审意见时显示为三角形，当设计人员修改或回应后，更改符号状态，即变为圆形， 这样可以非常直观地显示校审意见是否已经落实修改，避免遗漏。同时也可以通过明细表 功能，对校审意见进行列表汇总，还可以非常方便地追溯校审位置。对于模型的校审，一
