面向工程设计院的BIM软件二次开发
面向工程设计院的BIM软件二次开发发布时间：2016年02月24日 来源:中国汽车工业工程有限公司
摘要：BIM技术具有天生的优良基因，能够为从事工程设计和总承包的设计院提供巨大动力。论文结合笔者所在工程设计院的业务特点、设计流程和BIM技术掌握进度，针对性阐BIM软件二次开发的思路和规划，并对两种开发形式进行对比。经过为期两年的实践，自主开发过程取得良好效果，说明该规划具有较大的理论和实际意义，值得借鉴。
1 引言随着国内建设和工程设计行业的迅猛发展，传统的二维设计模式将逐渐淡出舞台主角，取而代之的是三维信息建模（BIM）。由于其表达形式更加直观、易读，无论建设方、设计方 还是施工方都能很快地全面掌握项目信息，从而降低了项目参与各方，尤其是非专业人士对项目信息的理解难度，减少了项目变更，提升不同专业间和不同参与方之间对项目的协同能力。由于三维BIM在项目各个阶段都能带来巨大的优势，因此，国内各大工程软件开发公司加紧开发步伐，推出各自的BIM二次开发软件来争夺BIM高地。然而，在现有客观条件下，各设计院将长期面临二维与 维共存的设计方式，想要让已经从事了多年二维设计的工程师接受三维设计模式，必将是一个长期复杂的过程。那么如何将设计院现有的二维设计思想转换到三维设计中，同时又尽可能地保留二维设计积累下来的经验和习惯，是现阶段设计院在项目中应用BIM必须要考虑的问题。因此，针对某一设计院进行定向研发，提供既保留传统二维设计的优点，又能兼顾三维设计优势的工具，成为二维设计向三维设计平稳过渡的可行方案。2 BIM开发方式的比较目前，有两种方式来实现工程设计院的开发需求。一种是成立BIM开发部门进行工具的自主研发；另一种是技术外包，即与专业的软件开发公司签订开发协议，设计院提出开发需求，由软件公司来配合实现功能。这两种开发方式各有其优缺点：自主开发方式能节约成本，开发针对性强，定制化程度高，但既懂专业技术又会开发的人才稀缺，招募困难；技术外包方式节省设计院时间，开发效率高，但无法形成自身的BIM核心能力，技术发展受制于软件公司，而且开发周期长，费用昂贵，定制化需求也经常得不到及时满足。因此，对于具备一定软件开发能力的工程设计院，采用自主开发的方式来定制BIM是更优的选择。笔者通过对所供职的A设计院的业务特点和设计流程进行调研，提出了与之相适应的BIM软件自主二次开发规划。经过两年的实践探索，开发过程基本按照规划的思路推进，且开发效果较好。因此，笔者将为该设计院制定的开发规划进行整理归纳，以供其他同类的工程设计院在BIM开发的规划方面参考和借鉴。3 二次开发规划对于三维软件的开发应遵循由点到面，由浅入深的原则。即从单个软件入手，作精作深入之后再移植到其他相关软件。 同时，针对某一特定地三维设计软件进行的二次开发，也要遵循一定的顺序。首先要让开发出来的插件满足大部分设计人的基本需求，让使用者能比较顺畅地使用三维软件；然后再进行扩展，开发各个专业的建模工具，以满足目前图纸翻模型的需求；之后要开发与三维设计相关的工具，逐渐让使用者脱离 二维设计；最终，开发进程会逐渐介入到其他软件和平台，形成全专业的BIM大协同。由于目前国内工程设计行业使用范围最广的三维设计软件是欧特克公司的Revit，其开发平台也最为完善和易用，因此，将优先基于该软件进行二次开发。3.1 第一阶段：翻模为了让二维设计人员能够更顺利地转换到三维设计环境中，并进行简单的专业协同，开发人员首先要开发一批能满足土建及公用设备等各专业通用的建模工具，比如创建视图类工具、定位工具、可见性控制工具、构件基本操作工具等，用这些工具来弥补Revit软件自身功能的缺失，满足Revit建模的基本需求。在此基础上，再开发各个专业所特有的建模和批量处理工具，比如管线调整、对齐、翻越等，以进一步提高专业的建模效率。在这个阶段的开发过程中，会有人提出“走捷径”的想法，即通过二次开发来实现将二维图纸转成三维Revit模型的功能。但经过多次论证，这个想法被否定。这主要基于以下两方面考虑：首先，二维图纸中的构成要素是线条，缺乏必要的属性信息，单纯的转换要么技术难度高，要么需要用户补充的信息量过大，实现过程困难；其次，二维图纸翻三维模型的过 程只是一个过渡阶段，最终会是三维设计取代二维设计，那时也就不存在翻模的过程，所以即便现在开发出相关的插件，也不能具备长期可持续有用性。3.2 第二阶段：设计在满足设计人员使用三维软件进行建模纠错的需求之后，开发工作就要进入下一个阶段，即通过开发一系列的工具来实现完整的三维设计。由于当前绝大多数工程师对于二维设计流程及思维习惯根深蒂固，因此，这个特定阶段开发的三维设计工具需要在延续二维设计思路的前提下，尽量引导设计人员接受三维设计思想，以降低设计人员平台迁移难度。在这个设计阶段，开发人员要做的主要工作是设计计算工具、材料统计工具、管道汇总工具和标注出图工具的开发。1）设计计算工具—将各个专业在二维设计软件中常用的计算和设计工具迁移到三维软件中，同时根据三维模型的特有优势来进行必要的改进，能够最明显地提高设计工程师对于三维软件的亲和度，用户上手快，三维设计的推广速度也会加快。2）材料统计工具—借助已建立的三维模型来统计工程材料用量，能够补充和完善二维设计中材料统计所缺失的功能，提高统计的精确性，这在工程概预算和招投标中都会起到巨大的作用。3）管道汇总工具—在三维设计中，进行管道汇总和排布支吊架是非常便利的，能够避免二维管汇的频繁比对专业图纸、专业协调不畅、细节照顾不到等诸多问题。基于这样的先天优势，进行管道汇总工具的开发，能够提高管汇质量，降低碰撞干涉概率。4）标注出图工具—由于国家并未出台具有实际应用意义的的三维出图标准，因此，一段时间内都要面临模型和图纸共存的状态。然而，由于三维模型的表达方式会与二维图纸存在一些差异，要将三维模型转换成施工用的二维图纸，就必须开发必要的标注出图工具，通过对模型进行特定的调节和标注，来尽量符合二维出图标准。3.3 第三阶段：拓展前两个阶段的开发成果，基本上已经能够满足设计人员从二维设计迁移到三维设计平台的需求。在此基础上，开发人员需要做进一步的开发工作，进行各种方向和阶段的拓展，来 进一步发扬BIM的优势。比如进行方案阶段的快速建模，施工阶段的工程管理等。此外，二次开发工作还将介入到与Revit相关联的下游软件，进行功能的增强和补充，比如对Navisworks的检查碰撞和施工模拟工具进行必要的改进，以提高工作效率；对二维Auto CAD进行适当的开发，来更平滑地进行二三维交互。由于某些工程设计院的机电设备专业还会使用到其他平台的一些软件，比如Inventor、Microstation等，开发人员也可以对其基本功能进行适当的改进，来与Revit和Navisworks等软件进行协作。对此，需要对上述软件进行细致的调研，根据软件用户群体的数量和重要性，安排软件二次开发的优先顺序。3.4 第四阶段：协同工程设计院的设计人员在三维设计上顺利开展的同时， 不可避免地需要一个专门针对三维项目的集成管理平台，来统一协调设计过程和管理设计成果，形成真正意义上全专业的整合。由于三维的协作过程与二维设计协同过程差异很大， 因此，这个平台不能继续沿用传统的二维协同平台，而只能自行开发。通过协同平台，开发人员根据工程设计院特有的设计风格和工作流程进行定制，帮助其改善专业提资流程，实现专业间模型和数据的交互，管理项目进度和成果，延长设计成果生命期等。在此基础上，开发人员还可将自身多年来开发出来的工具进行整合，比如建立专有的服务器存放模型，开发模型的网页浏览功能，给模型轻量化，在较差的现场施工网络环境下能够轻易地浏览模型，来进行现场的施工和管理等。至此，工程设计院实现了全专业的BIM变革，彻底摆脱二维设计。4 实现的必要因素以上所述是针对工程设计院的BIM开发规划。要成功实现上述4个阶段，需要工程设计院在以下方面进行大力支持：1）足够重视三维开发工作，努力培养开发团队，加大资金引进开发人才，整合现有的开发人员，并对其进行外派培训；2）注重设计院普通员工的BIM软件培训学习工作，做好宣传，并提供适当的奖励措施；3）加大BIM设计项目分配比例，提高员工的BIM参与度，防止员工对于三维软件“学而不用”的现象发生；4）主动承接各类BIM项目，积极迎合和拓展BIM市场需求，进而强迫自身转型升级；5）开展研讨会和座谈会，收集用户需求，发掘和聚拢有兴趣和能力的人才。5 结语当前，工程建设行业正处在一个技术变革的时期，如何应对这一变革，步入三维设计时代，将关系到相关企业的未来发展和国际地位。如果我们能够通过BIM定制开发，尽早实现 全专业的三维设计和BIM协同，将会对工程设计院在国内外的业务开展产生巨大的促进作用。参考文献【1】李犁.基于BIM技术建筑协同平台的初步研究.上海：上海交通大学，2012.【2】冯延力.鸿业科技BIM系列软件的研发之路.北京：信息化推动工程建设工业化—第四届工程建设计算机应用创新论坛论文集，2013.
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