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BIM视角 | 国内建筑设计院BIM相关业务应对策略
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作者:武学文来源:BIM视角网址:http://www.lcbim.com

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0 序

   随着建设行业管理水平的提升需求和信息技术的发展。在设计阶段,越来越多的业主对设计院提出了BIM工作内容和相关服务的需求。作为设计院的经营者和技术带头人,怎样去应对这些需求,保证自己的行业和市场地位,需要怎样的应对策略和具体实施方法,本文结合博主近年来从事BIM工作的实践,提出一些个人观点。


1.0 应对策略

1.1 分析客户需求,明确合同交付成果,交付成果分为以下两种情形:

第一种:盖章签字的纸质图纸 + 计算书及相关分析报告

第二种:盖章签字的纸质图纸 + 计算书及相关分析报告 + 结构化的数据(模型)


1.2 交付成果只有图纸和报告时的策略

   这种情况下的主要应对策略是在设计图纸能够有效解决冲突的情况下,不过多的增加设计投入成本。虽然交付成果只是二维图纸,但在较复杂的空间区域应主动采用三维设计手法,以避免二维手法带来的错、漏、碰、缺。这些情形主要有以下几个方面。

  • 方案阶段建筑专业应采用三维造型软件进行形体推敲,如Sketchup、Rhino、3ds max等。

  • 施工图阶段机电专业应采用三维软件进行管线综合、如Bentley Building Mechanical Systems、MagiCAD、CAD we’ll Tf@s(CAPE)、Revit MEP等。

  • 复杂或异形体的钢结构应采用三维软件进行设计,如Tekla Structures(Xsteel)、CATIA等。

  • 对于异形体建筑,建筑和结构专业应采用三维软件进行找形、进行结构边线的确定。最后幕墙深化也应该采用三维软件进行,如Rhino、CATIA等。

  • 如果在软件定制化和专业内生产效率能够保证的情况下,应该优先采用三维软件出图。如建筑专业采用ArchiCAD、AutoCAD Architecture、Revit Architecture 等。

在这种只有纸质图纸和报告的交付成果的情况下,软件内部的数据组织结构客户没有特别提出,设计师可以按自己的经验对构件对象进行分类组织和命名,除了设计单位内部专业之间资料交换外,也不存在设计环节之外的数据互用。所以软件的文档、内部构件或图元的组织方式只需满足协同设计工作需要,能够解决定位冲突、出图等设计内部的问题即可。


这种模式下,模型和相关电子文档不是合同交付的组成部分。即使给了客户,也是友情赠送,如果模型在下游无法实现数据互用,设计单位也没有责任。


在施工图设计阶段需要设计院提供的计算书一般有结构分析计算书和空调负荷计算书,最常见的分析报告是节能和绿色建筑的相关报告。为了提高交付成果整体的质量和生产效率,这个工作需要设计单位进行内部整合。通过学习相关软件,将计算、分析、绘图的工作整合进来,提高整体工作效率。以往的结构分析计算,分析和绘图需要两个软件完成,做好分析模型后,再将单线的有限元模型导入绘图软件进行绘图,有时出现一些临时的改动,就根据经验和临时的局部计算在绘图软件里直接修改,没有再次返回到分析软件里去校核。随着BIM软件的发展,分析和绘图会朝着无缝传递和实时校核的方式进行整合。市场上已经有很多支持结构分析数据互用的插件,如PKPM、ETABS、SAP2000分析模型导入Revit后生成框架截面模型的插件。设计单位结构人员都应该主动去学习和掌握。


建筑热物理分析主要涉及建筑和暖通两个专业,有的单位可能又把节能和绿色分给了专员或专门的部门来承担。这种情形下,主要应解决数据的实时性和互用性。以往因设计进度的需求,经常在施工图设计的中间阶段将图纸提交给专员进行热物理分析,用于空调负荷计算、能耗分析、绿色建筑相关指标的评价。在分析的同时,建筑图纸还在更改,最终的建筑图纸和分析模型不一定一致,如果负荷计算、能耗分析、绿色评价不同的人在做,有时会发现输入条件和成果会各有千秋。并且做这个工作的同时需要一次一次重复建模,为了达到最终成果的一致性和真实性,再次核对的工作量将非常大。目前随着BIM技术的进步,这个问题有了很好的解决方法。


设计师采用面向构件对象的方式做设计后,只需在这个软件上开发热物理分析的插件或将结构化的数据导出至热物理分析软件进行即可。比如设计软件Revit上有基于分析软件IES的插件,也支持导出gbxml到Ecotect进行绿色建筑相关性能的分析,国内的一些软件公司也开发了基于Revit的空调负荷计算插件。随着数据互用标准的发展和推动,今后这些软件会越来越多并且日驱完善。


这些工具的出现减少了很多重复的建模工作量。并且使设计质量变的实时可控。但这些插件也不是完美的,比如要导出适合分析的模型,在设计前就要规划好的构件的分类和边界。如果设计和分析是两个人做,就要增加设计的工作量,如果一个人做,整体效率就会提高很多。设计院管理者应主动鼓励设计人员主动掌握这些软件,适当的根据工作需求调整人员结构。


1.3 交付成果为图纸和数据时的策略

   在这种情形下,应该按客户或咨询机构提出的数据整合需求,定制设计院的信息交付标准,按交付标准分析设计院增加的工作量,协商设计合同增加的费用。


客户提出设计院交付结构化数据的主要目的是用于信息集成和交付其它参与方,如施工单位、专项设计单位、运营单位等。这个结构化的数据不一定指三维模型,甚至是有序组织的二维电子版文档也是数据的一部分。信息交付标准里可以对二维电子文档的放置目录、命名、区域划分、内部图层等进行规定。


为了实现数据互用,各种集成系统或软件都提供了多种接口,支持通过插件或中间文件进行数据互导。因为目前各类商业软件之间的数据交互标准还不够很完善,所以为了实现后续软件对数据的使用,对前面软件的构件组织结构也有一定的要求。这就像是以前AutoCAD制图时需要分好图层以方便下游工作。在采用三维软件进行设计时最重要一点就是构件的分类和边界问题,这需要在设计时就考虑到下游工作构件分类和边界。但这个要求很多设计单位不一定会去规划,需要下游接收单位或整合咨询单位来提出。客户选用的集成系统或下游的软件不一样,对建模的构件命名和组织也有一定的影响,这个工作需要客户明确下游所使用的软件或集成系统之后才能给上游的具体建模工作提出相关要求。比如GENIE-BIM、EcoDomus等集成系统、Oracle(Primavera) P6、RIB iTWO等项目管理软件,鲁班、广联达等算量软件对Revit的建模和数据导出都有一定的要求。


因为这种交付模式下设计院必须建模,所以在建模软件支持按国内标准出图或者能够减少一部分平面图绘制工作量时,建议平面图、剖面图、立面图都可以直接从模型上截取。在软件定制不是很成熟的情况下,后续的标注、详图、系统图可以采用传统二维方式出图。需要设计院提供的效果图、虚拟现实动画、热物理分析报告都可以拿这份模型数据作为统一的蓝本进行提取。这时设计院的出具的成果都可以认为是基础结构化数据的一种应用形式。


在这种模式下,虽然设计被整合到了项目全生命期的BIM规划之下,但设计无法代替也不应该去代替其它单位所做的工作。比如设计模型和施工模型应该有个明确的边界划分,设计单位可以不做自己不善长或性价比不高的工作。下面是几种边界划分的举例:

  • 传统在设计中只说明不绘制的构件,如构造柱、过梁、管道保温层等,是应该被建在设计模型中和还是施工模型中。

  • 一些构件的细枝末节,在传统设计中只有表意性的画法或说明,而施工中需要更具像的表达。如消防喷淋支管和末端、管道之间的连接方式(是焊接还是法兰)、阀门等附件的安装方向(手柄的位置)等。

  • 专项设计的相关模型应该由专项设计公司建模还是作为设计总包的设计院建模。如钢结构深化、幕墙深化、室外景观等。

  • 相关产品或设施的模型是否由设计院建模或是由产品供货商如提供,如空调设备、机械设备、游乐机械等。

  • 专项设计和产品模型是否由设计院来整合或进行冲突检测,专项设计和产品供货商的信息交付标准是由设计院提出还是由整合咨询单位提出。


2.0 具体实施

设计院应对BIM相关业务的具体实施,主要体现在合同谈判、标准定制以及人员的组织架构上。


虽然当前BIM市场需求越来越多,但鱼目混杂现象严重。真正能讲清楚BIM是什么,能带来什么的人不算多。国内很多业主因为看出别人在做,自己就也想做。作为设计院有责任引导好业主,为业主实现真正的价值,不做一次性业务,努力创造企业信誉和行业标杆。


2.1 合同谈判

在合同谈判上首先要分析客户需求。政府和事业单位、地产开发商的需求是不一样的,持有型物业和销售型物业也不一样。谈判前首先应明确客户需要的是BIM顾问还是设计顾问,如果客户已经请了BIM顾问,那么BIM规划和数据交付标准应该由BIM顾问提出,设计院可以提出三方协商,根据自己的能力选择适当的工作量和交付成果。如果客户没有请BIM顾问,设计院可以有意引导业主向自己委托比较善长的工作内容。将自己不善长的内容或者性价比不高的内容推荐给其它参与方。但是设计院也应该明确告知业主BIM前期规划的重要性,告知业主BIM整合和贯通所带来的价值,设计院承担的建模工作只是开了一个头,而模型价值的发掘主要体现在后期的应用阶段。设计院不可以简单的告诉客户BIM就是建模或BIM就是三维设计,以免误导客户。当有数据交付要求时,必须提出具体的信息交付标准,以避免日后交付后无法认定数据组织是否合格。


如果设计院有能力做以数据整合和企业管理为重点的工程信息化咨询,也可以提出做这个独立的BIM咨询业务。但这个业务应该与传统设计业务相独立,应该签订独立的工程咨询合同以及由独立的部门来承担这个工作。这个BIM咨询工作应该代表业主协调各个参与于方的信息交付标准,覆盖项目的全生命周期。


让客户明确三维设计和BIM设计的区别至关重要。三维设计是指区别于传统通过单一线条表达设计意图,而是通过建筑物以及构件的三维造形来辅助观察、分析设计成果的设计方法。 BIM设计是对全生命期内数字化定义过的构件数据信息进行有效的合理规划和组织,使各参与方能够在其中插入、提取、更新数据,以支持其相应业务。


2.2 标准定制

在第一种成果交付的情况下,虽然客户没有提出信息交付标准,各企业内部也应该有相应的标准和措施。这个标准和措施可以由优先掌握三维设计、项目经验比较多的员工来编制。软件培训的同时企业标准也需要培训,标准的优劣和执行程度直接关系到产品的质量。二维设计时代有制图标准和协同设计标准,规定了协作方式、文档命名路径、图元样式、图层等内容。三维时代也应该有三维的标准。我国BIM国家标准目前还在编制阶段,但根据前期发布的框架,可以把标准分为实施标准和技术标准。国家标准是根据建设行业的整合信息化规划制定的,设计院的标准虽然只是其中的一部分,但非常重要,因为主要构件成品数据由设计院产出,也直接关系到下游环节的数据互用性。


在项目积累不是很多的情况下,建议设计院先开展定制自己的技术标准。在有一定的项目经验总结之后,再定制实施标准并逐渐优化完善,由于项目特点不一样实施标准可能也会为个别项目进行特别定制。


技术标准的主要工作内容建议包含:


  • 为适合三维软件导入,重新优化二维图层标准

    二维到三维的翻模工作还将长时间存在一段时间,为了适合二维图形导入三维软件前的相关处理,二维图形的图层有必要进行进一步的优化。国内比较流行的图层分类法一般是以打印线宽作为导向的,而BIM应用的图层分类法应该是以构件类别作为导向的。比如关于文字标注,以前有些专业将所有文字都归为一类图层,但目前为了能够方便在下一步进行整理,文字也应该和所标注的构件分到相同的图层子类里。


  • 为相关三维软件定制企业样板文档

    样板文档是软件使用开始时使用的初始文档,里包含了字体、线型、标记符号、图框等很多基础样式,或者也包含一些基础的构件定义。国内不同的行业、企业对这样式有不同的要求,为了能保证企业产出成果的一致和减少生产人员的工作量,样板文档最好能有专人负责定制和维护。

  • 对企业内各专业的构件进行分类编码

    构件的分类是解决数据互用的第一步工作,不管是企业内部的日常构件管理还是软件之间的数据传递,这是一项必须也是最实用的工作。在国家标准<<建筑设计信息模型分类编码标准>>没有出来之前,企业内部根据自己的项目特点定制一个实施版的企业标准是非常重要的工作。可以参考的分类原则如下:

    Level 1—按国内建筑设计行业的专业划分;

    Level 2—按专业内的构件逻辑系统划分;

    Level 3—按设计或建模时的工作对象进行划分。

    这个分类原则适合国内常规的民用公共建筑项目,并且在笔者所在单位的一些大型项目上做了比较全面的验证,非常实用。


  • 建立企业公用的构件库

    以面向构件对象的方式进行工作,构件库就是必不可少的百宝箱。虽然很多软件也内置了一些适合国内项目和样式的构件库,但不同企业、不同项目对构件的需求是源源不断的。企业软件库的建立和长期维护不仅可以集中资源,形成优良的知识管理体系,也是企业标准化和提高生产效率的有力保障。


实施标准的主要工作内容建议包含:

  • 优化原协同设计模式适合三维协同工作

    很多企业的协同设计模式是以过去二维设计软件的特点定制的,多数包含文档共享、目录管理、权限管理、文档引用规则等内容。三维软件或集成系统因为有其自身的特点,所以协同设计模式也要结合软件进行调整。新的协同模式下,尽量不要让一般的设计人员做太多的基础性工作,协同设计系统要容易学习、界面友好、方便易用为主。软件培训的同时也要组织学习协同设计导则。


  • 建立通用的项目模型管理标准

    项目模型管理标准是项目级的标准性文件,应由本项目的标准化专员组织编写,参与项目的建模人员应该人手一册。因为项目性质不同,模型管理标准的实质内容会有一定的差异,但基本的框架和一些通用的原则可以编成通用的标准以供参考。

    项目模型管理标准推荐包含以下主要内容:

    1.文档格式

    2.项目样板

    3.构件(族)管理

    4.基点和标高

    5.工作单元和文件名

    6.资料整理

    7.工作成果(缺漏清单、冲突标记)

    8.工作参考流程


  • 完善标准贯彻的评价和奖罚体系

    如果只有书面标准而无法贯彻,实际上和没有标准的效果是一样的,无法实现其价值。为了能让标准得到较好的贯彻,前期要民主的征求意见,后期要有评价和奖罚体系跟上。相关评价指标要融入到常规的分配、晋升体系当中,并占据一定的权重。相关制度应开公、透明,并有具体量化后的实施细节。如上海某知名设计院将协同设计考核同奖金分配体系直接挂沟,即使完成了出图任务,图面和图层都没有问题,但如果电子文档的命名和存放位置不正确,检查时文件找不到或分辩不清,协同考核时将直接判为零分,扣除产值分配中相关比例部分。

2.3 人员架构

当设计院面临三维设计或BIM相关业务时,最理想的人员对策是全部项目设计人员都熟悉相关标准和熟练掌握相关软件,全程采用三维软件进行分析、检测和出图。但如果企业之前没有相关经验或人员配备该怎么办呢?有以下三种选项:


第一种,培养本项目的全部设计人员学习掌握相关技术和软件。

第二种,借助企业外部咨询机构代理或合作完成相关交付成果。

第三种,成立专门的支援团队配合进行建模及冲突检测。


第一种是最理想的解决方式,但受人员、成本、时间等条件的限制,对于短期内有很多设计人员参于的大型项目,实际开展的难度很大。但当有设计费用相对较高、周期较长、设计人员年龄较轻的项目时适合开展。笔者单位所承担的某国际主题乐园项目采用了这一种人员架构方式。


第二种是一种短期内比较可靠的解决方案,但一般要征得客户的允许或相关成本能够承受。并且交付成果也需要适合以这种方式开展,否则沟通成本太高反而会不利于成果质量。如设计院不善长的幕墙、钢结构的三维深化设计可以找外部机构,但设计人员直接参于的模型出图或管线综合就不一定适合与其它单位合作。


第三种方案可以说是一种短期应急的方式。如果设计人员全部过渡三维设计的方式难度较大,项目又有三维查错和模型交付需要,就可以选择这种方式。这种模式下可以采用传统的二维方式出图,三维模型辅助进行冲突检测。设计师采用自己熟悉的方式进行绘图,然后由一些掌握软件的年轻团队进行翻模,发现问题后反馈给设计人员,设计人员通过再次更新二维图纸的方式优化设计。如笔者单位承担的上海中心项目就是以这种模式进行的。这种模式的缺点是容易导致建模人员工作枯燥和职业方向难以确定。目前行业内普遍流行的“BIM就是建模”和很多BIM人员又回流做设计的现象都是这种模式影响所造成的。相信随着常规设计人员相关软件的掌握和大量的项目实践,这种解决方式将不会太长时间的存在。


不管项目合同提出的具体交付成果是哪种类型,目前三维设计的趋势已经明确。有序组织和鼓励企业员工学习三维设计软件的工作事在必行。前几年一些大型设计院主要以成立小型数字化设计团队的方式掌握使用率较少的三维设计软件。近几年由于软件的成熟度和三维设计业务的增长,北上广的一些知名建筑设计大院已经开始全院推动。北京某家设计院组织全部设计人员分批次脱产学习,考核成绩作为晋升条件。 南方某省院对不能掌握三维设计软件的新实习生不与续签劳动合同。上海某设计院要求每个生产部门定期拿出几个三维设计的项目进行评比。在三维设计需求越来越多的情况下,目前只要求原数字化设计团队采用三维设计手段支援传统二维设计的方式已经不能够适应市场,全员掌握三维设计手法的时代已经来临。





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