基于BIM技术的建筑工程构件管理标准研发

王露倩，刘秋媛，金晓友，陈亮

（中天建设集团有限公司）

1 引言

在建模软件Revit中，族的建立和应用体现了使用者的参数化思路。族是模型的基础构件，富含丰富的图元信息，是后续表单要素提取的重要对象。标准化构件的统一制作、集成调用是提高模型效率与质量的常规手段，如场地布置CIS构件、预制混凝土构件等方面的应用，都很好的诠释了这一途径的优势。建立企业级BIM构件库是对企业基层基础数据的收集、归整及共享，对企业推进BIM技术应用有着重要的意义。建立构件的管理标准以及开发维护等专业人员保障措施是驱使这项工作可持续发展的必要条件。

2 研究现状

自2011年起，建筑信息模型(BIM)的作用大面积宣传被行业内熟知，众多建筑企业开始在项目试行，同年5月，住建部发布了《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》（建质函[2011]67号）。这是BIM第一次出现在我国行业技术政策中，是国内BIM起步的政策，文中9次提到BIM技术，把BIM作为“支撑行业产业升级的核心技术”重点发展。

随后在2012年，住建部启动“勘察设计和施工BIM发展对策研究”课题研究，参考发达国家的成熟应用经验并结合我们本土的国情制定了在建筑设计施工领域的技术政策发展方向、技术路线以及近些年的主要工作任务等。这为后期《关于推进BIM技术在建筑领域内应用的指导意见》（建质函[2015]159号）和《2016-2020建筑业信息化发展纲要》（建质函[2016]183号）的推出打下了基础[1]。

随着政府和各软件商日渐完善的政策及软件，我司于2013年成立建筑信息化部门，开始学习、研究、应用BIM以逐步完成供给侧改革，将先进高效的生产方式与传统的工作方法相适应和结合，以完成业务转型、服务升级。在企业推行BIM技术的历程中也存在着诸多问题：

①项目上BIM人员存在流动性大、基础薄弱等问题，模型在现场生产管理应用中难以推行；

②集团推广标准化做法，但模型和构件标准化各区域各项目参差不齐，需要集成共享；

③场布CIS构件、预制构件等复用率高，集团缺乏有效的管理手段将此类族收集、整理、共享成为BIM数字资源；

④工程项目的日益增多以及高周转的工期要求，在时间、成本、精力的压迫下，大部分项目知难而退。

如何帮助基层项目快速掌握应用BIM助力建筑现代化建设，提升建筑质量，建立构件管理平台是企业BIM技术发展的必经之路。在项目模型中对族质量的把关直接影响模型质量及后续现场应用。近些年BIM技术快速发展，国内外众多软件公司纷纷研发族库平台，抢占客户信息，竞争激烈各有优劣（见表1）。在方便用户下载使用族的同时也存在采用公共的云族数据库，族文件的参数、属性不统一，数据格式不规范，无法支持建筑全生命期的数据创建、存储需求的问题。建立企业BIM构件库是BIM模型在实际项目中能够落地应用的基本保障。

表1 国内各软件厂商的族库产品比较

3 建筑工程构件库

3.1 构件库需求

BIM构件库是族资源的集成整合，具有信息化、参数化、集成化的技术特点，易创建相对应的管理制度。构件库通过项目应用逐步积累数据成为BIM应用企业的信息资产，在设计、施工、运维建筑全生命周期应用中实现最优共享与复用，确保为以后的性能分析、数据计算、运行维护等扩展应用以及其他数据管理系统提供准确有效的数据源。因此，BIM模型资源库、BIM项目类型资源库、BIM企业资源库的创建与管理是集团项目管理标准化工作的夯基环节。

目前，在我们企业各区域公司根据自身的业务特点出发，编制了适合本单位的BIM标准，如区域BIM建模规范、BIM模型标准、模型审查要点、BIM构件库标准、BIM构件库使用手册族制作、验收规范等，对构件管理标准化的研发搭建了原始框架。

3.2 构件库规划

3.2.1 构件库分类规划

根据不同专业的特点，将各自所需的构件资源分门别类，搜索关键词可快速筛选出目标族，并提供相应的软件类型及软件版本信息。

3.2.2 构件库的审核

不同的构件需匹配样板族建立并制定相应的制作标准[3]，之后采用IFC数据标准表达构件的几何信息与非几何信息，在专业人员加载到实际项目中应用，并能输出相关表单等一系列测试后，方可入库，并做好记录，否则退回原路进行二次修改或者淘汰该构件。

3.2.3 构件库管理

配有专业人员管理构件库，其责任范围包含构件的存储、版本更新、权限分配、检索、显示等[3]。用户登入前置界面，后台可检测到用户信息及构件下载次数，整理出相关数据分析报告。在涉及企业CIS或原创族时，需设置加密功能，设置用户的使用权限。

3.3 构件建立标准

3.3.1 构件类别整理

由公司业务模式建立构件库，目前仅适用于民用建筑，专业可分为建筑、结构、给排水、暖通、电气、弱电、幕墙、景观等。各专业的分类参照工作习惯及软件特性，族分类体系和文件架构对应，编制的原则为复用性强、可扩展性、独立性、兼容、唯一性。

①复用性，BIM构件能够在不同的项目中重复应用，包括参数的复用、信息属性的复用等。

②可扩展性，BIM构件能够继续增加参数、增加信息属性并另存为新的构件，继承原先的信息属性。

③独立性，BIM构件具有单独属性，既可以单独使用，也可以进行组合应用。

④兼容，BIM构件可以与其他族构件进行融合，可实现连接。

⑤唯一性，应检测该构件是否重复或者重叠。

3.3.2 构件编码及命名

构件的实例属性显示了明确的几何数据信息，其命名应遵循“族名称_类型名称+关键参数”的基本原则，构件命名中使用“_”作为连接符，与族、族类型命名有所区分。

每一类构件均有构件编号作为ID以辨识，构件编号由“构件分类编码+顺序码”组成。

3.3.3 构件建模标准及入库流程

在族文件中，单位统一为公制单位，不得出现公制单元与英制单位混用的情况。因施工企业大部分需要达到深化设计的目的，族构件宜采用LOD（Level Of Detail）300，以满足工程实体可视化需求、项目管理参数需求。

族制作适应软件的功能，基于Revit的族文件制作过程可分解为族样板选择、族类别设置、族参数设置、几何模型创建、连接件设置、精细度设置、视图表达以及族信息规定。

构件的质量把关是构件库的核心关键，无论是建模速度的影响、建模质量的提升以及后续运维管理的调用都是基于构件质量。

4 构件库的管理

在集团BIM构件库平台建立过程中进行多维度的权限设置可分为两种：按功能的范围进行授权；按专业授权。管理权限的分配体现在是否可以浏览、使用、编辑或者上传BIM构件。如此设置，能提高管理效率，合理梳理数据，做到有条不紊；同时对企业的宝贵数据起到了安全防护。

BIM构件库的管理主要分为：检索系统、评估系统、维护管理系统、激励政策等四个方面。

4.1 检索系统

如何快速有效的将构件信息在构件库内全面、规范的筛选出来是检索系统的主要目标。进一步解释，就是要对BIM标准化构件中可以作为检索条件的信息进行规范化定义和全面提取，主要包括分类、编码、命名信息及其他关键属性和参数，尽量消除误检、漏检，高效查找出用户寻找的目标构件。

①不同的构件类型，提取其可用作检索属性信息，如类别、名称、位置、材质、几何尺寸等信息均可以作为检索属性；再定义检索属性的详细要求，如属性名称、字段类型、字段长度、计量单位等。

②确定检索信息的搜索规范，确保每个用户在检索时按照统一的流程，防止误检、漏检，包括对范围、编码、清单等几种方式的规定。常规的有编码检索、参数检索，对不同用户还有不同程度的深度要求。

编码检索顾名思义是用户输入构件的名称或编号编码在构件库中检索；参数检索是指用户需要在检索栏中输入构件参数，参数包括的几何尺寸、材质等，利用多种参数的查找限制锁定目标构件，相较于编号检索这种检索方式在实用和高效方面更胜一筹，在检索页面应设置缩略图和信息，有条件的可进行立体旋转，有助于用户判断该构件是否查找的目标构件，再进行下载使用，节省了下载时间和内存空间。

4.2 评估系统

构件的入库须符合构件库的管理规范，包括BIM构件库数据组织、管理要求、BIM构件入库检查要求、构件更新及过期处理等。

构件信息的完整性与准确性是BIM构件资源能够持续永久利用的基础，也是构件复用性与扩展性的保障，否则构件库的管理易产生瓶颈，构件库的使用价值也逐步降低。因此构件的筛选必须严格按标准要求执行，操作如下：

①构件族的文件格式及文件版本需按要求规范填写，构件属性信息也应当按照标准格式填写。

②构件入库的审核标准：先检查此构件是否与构件库重复，格式版本是否能正常打开，若合格则提交管理人员进行审核。

构件的检验主要通过三个方面：

①模型的外观检查，检查模型的几何完整性，是否有破损或者重叠，贴图比例样式是否符合实际；

②审查构件的几何信息、非几何信息和其他信息是否按照原先的构件标准设置和添加；

③构件的参数化是否准确，检查各参数间的约束关系，通过改变参数查看参数设置的有效性，保证构件的良好适用性。达到合格标准后，方可入库。流程如图1。

图1 构件上传信息录入

4.3 维护管理系统

构件库管理权限需明确，一般建模人员只拥有读取权限，不能对构件擅自进行修改，构件库的创建、更新和维护只能由构件库管理员完成[4]。

构件库管理员的主要职责在于日常管理和维护，主要是修改、删除构件以及信息参数的完善及更改，以及开通新用户、删除非正常用户、对用户授权。同时还有收集整理用户反馈信息等工作，建立联系群，为构件库的更新迭代做准备。

数据加密兼顾数据流通。BIM构件库是企业的数据储备，花费了大量的人力、物力、精力，在实际工程中由于BIM模型需要与各方产生联系，因此要保证数据的连通性，为了保护企业的知识产权也需采取加密手段。

4.4 激励政策

在BIM构件标准化及构件库初期，建立激励制度能够让更多的人参与其中，鼓励标准化构件的提供、更新及错误反馈，有助于提高BIM构件标准化工作的积极性，对这项研究工作的开展奠定基础[5]。

系统根据用户上传录用记录、审核人员审核记录，形成管理报表。构件库激励机制参考指标在平台中进行统计展示，可选择时间导出月度、年度排名报表，作为企业考核奖励的依据。

用户上传的构件显示上传者署名，增强上传者的积极性，有助于构件库良性扩增。

5 结语

根据本施工单位目前使用BIM的特点、BIM技术应用与构件库资源管理现状，梳理企业构件管理研发标准及企业构件库平台的建设。

BIM构件库的创建是一项长久持续性的工作，前期的规划及构件管理标准对构件库的正常运行起着保障作用。目前软件公司已经开发了众多构件库，但是在实际应用层面，各公司都有差异性，需创建个性化定制的构件库来满足使用需求，同时数据的收集采集也促使更多施工单位搭建企业构件库。