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裝配式建筑設計平臺如何在項目中創(chuàng)新應用

教務部 2022-02-25

經(jīng)企業(yè)申報、地方推薦、專家評審，近日，住房和城鄉(xiāng)建設部確定并發(fā)布第一批124個智能建造新技術(shù)新產(chǎn)品創(chuàng)新服務典型案例。目的在于總結(jié)推廣智能建造可復制經(jīng)驗做法，指導各地住房和城鄉(xiāng)建設主管部門及企業(yè)全面了解、科學選用智能建造技術(shù)和產(chǎn)品。此次發(fā)布的典型案例中，有20項自主創(chuàng)新數(shù)字化設計軟件創(chuàng)新服務案例，29項部品部件智能生產(chǎn)線創(chuàng)新服務案例，42項智慧施工管理系統(tǒng)創(chuàng)新服務案例，20項建筑產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺創(chuàng)新服務案例、13項建筑機器人等智能建造設備創(chuàng)新服務案例。現(xiàn)分批次針對124個智能建造新技術(shù)新產(chǎn)品創(chuàng)新服務典型案例做詳細介紹，本期為自主創(chuàng)新數(shù)字化設計軟件創(chuàng)新服務案例（三）：

1、BIM全流程協(xié)同工作平臺在北京市城市軌道交通工程中的應用

2、工程建設項目三維電子報建平臺在北京城市副中心的應用

3、“黑洞”三維圖形引擎軟件在第十屆中國花卉博覽會（上海）數(shù)字管理系統(tǒng)中的應用

4、“晨曦”BIM算量軟件在福建省婦產(chǎn)醫(yī)院建設項目的應用

5、裝配式建筑深化設計平臺在福州市藍光公館項目的應用

BIM全流程協(xié)同工作平臺在北京市城市軌道交通工程中的應用

案例簡介

BIM全流程協(xié)同工作平臺（如圖1所示）以“可視化設計”、“精細化施工”、“信息化管理”為指導思想，將BIM技術(shù)應用至建設全過程，各參建單位在統(tǒng)一的組織框架、標準體系和平臺界面下協(xié)同作業(yè)，虛擬指導實體建造，達到“工程建設投產(chǎn)，即可實現(xiàn)資產(chǎn)清晰移交”的先進管理目標，在交付實體地鐵項目的同時，移交一套數(shù)字化地鐵成果。

圖1 BIM全流程協(xié)同工作平臺

案例應用場景和技術(shù)產(chǎn)品特點

（一）技術(shù)方案要點

BIM全流程協(xié)同工作平臺分為：數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡層、云部署、中臺層、應用層5層體系架構(gòu)（如圖2所示）。數(shù)據(jù)層涵蓋軌道交通相關(guān)的動態(tài)數(shù)據(jù)、靜態(tài)數(shù)據(jù)、第三方數(shù)據(jù)等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，通過輕量化工具進行數(shù)據(jù)的抽取、治理、歸集，實現(xiàn)可視化動態(tài)瀏覽；網(wǎng)絡層綜合5G（第五代移動通信技術(shù)）、LTE-M（基于長期演進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)）等傳輸技術(shù)，搭建承載網(wǎng)為各類應用提供數(shù)據(jù)傳輸通道，綜合承載各項業(yè)務，保證各類信息的下發(fā)和上傳；云部署基于北京軌道交通建設云，向各業(yè)務應用提供計算資源、存儲資源、網(wǎng)絡資源、安全防護以及運維服務，云平臺系統(tǒng)架構(gòu)采用安全生產(chǎn)網(wǎng)、內(nèi)部管理網(wǎng)、外部服務網(wǎng)三網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)“網(wǎng)間隔離、網(wǎng)內(nèi)防護”的統(tǒng)一防護；中臺層提供數(shù)據(jù)中臺、業(yè)務中臺；應用層以多專業(yè)正向協(xié)同設計為出發(fā)點、以進度控制為主線、資金管控為基礎，施工安全管理為根本，質(zhì)量管理為導向，調(diào)試移交為依托，數(shù)字資產(chǎn)為目標，實現(xiàn)對建設期合同、工期、安全、質(zhì)量、資金、資產(chǎn)等全生命周期項目全要素信息化管理進行提升，打造覆蓋軌道交通全生命期的智慧建設應用體系。

圖2 BIM全流程協(xié)同工作平臺體系架構(gòu)

（二）產(chǎn)品特點及創(chuàng)新點

1.分類分級的流程定制化審核機制，提高模型質(zhì)量。按照模型來源單位的不同設定七類審核流程（如圖3所示），定制其審核過程，發(fā)揮各參建單位的責任主體作用。

圖3 審核權(quán)限設置

2.內(nèi)置審核要點庫覆蓋全生命周期。通過收集不同審核單位的審核要點，形成要點庫，靈活配置多類別BIM模型、圖紙的審核標準，不同階段下各參建單位按要點審核，精簡審核流程（如圖4所示）。

圖4 審核要點

3.平臺自動生成審核記錄單，實現(xiàn)無紙化自動化辦公、各參建單位高效的工作流，充分發(fā)揮各方責任主體作用。（如圖5所示）。

圖5 審核記錄單

4.高度定制化的多方共享與階段傳遞。BIM模型審核完畢后，由業(yè)主單位確定，傳遞至下一階段參建單位。

5.根據(jù)不同角色自動匯總和推送重點關(guān)注內(nèi)容（如圖6所示）。平臺自動統(tǒng)計分析建設進度和質(zhì)量等信息，采用直觀、形象的展示形式匯總和推送核心關(guān)注點，簡化繁雜的分析流程，縮短反應時間和提升處理效率。

圖6統(tǒng)計分析

6.BIM正向設計。基于Revit軟件定制開發(fā)出圖插件，分專業(yè)制定出圖導則，包括建模要求、樣板視圖設置、標注格式樣式模板等，實現(xiàn)建筑、結(jié)構(gòu)、管線綜合圖的平面圖與詳圖出圖，為后續(xù)新線的BIM應用積累經(jīng)驗（如圖7所示）。

圖7 BIM正向出圖

7.BIM工程算量。混凝土量方面，BIM模型統(tǒng)計的土建混凝土量較圖紙計算量少0.78%，BIM土建算量的結(jié)果較為精確且高效；鋼筋算量方面，BIM模型統(tǒng)計的鋼筋量較圖紙計算量誤差8%，相對于業(yè)內(nèi)10%-12%的誤差量有了較大提升；鋼結(jié)構(gòu)算量方面：鋼結(jié)構(gòu)工程量包含節(jié)點構(gòu)件，采用乘以系數(shù)進行計算，得出設計概算工程量，輔助鋼結(jié)構(gòu)廠商的招標工程量控制。幕墻和種植屋面進行分類統(tǒng)計。

（三）應用場景

BIM全流程協(xié)同工作平臺適用于建筑工程建設全過程各環(huán)節(jié)，目前主要在城市軌道交通工程、樞紐工程、民航運輸工程等不同類型的工程項目建設管理中應用，受地域、規(guī)模、環(huán)境等因素影響小。

應用成效

（一）解決的實際問題

1.提升了BIM模型質(zhì)量。傳統(tǒng)二維圖紙由設計總體、設計咨詢、強審單位多級審核會簽，有效保證了圖紙質(zhì)量；而BIM模型通常由咨詢單位審核，審核力量薄弱。通過使用協(xié)同平臺，連接了各參建單位，提升信息傳遞的時效性，降低信息的丟失率。通過靈活添加審核角色可以實現(xiàn)多方模型審核，通過三維模型與設計圖紙聯(lián)動更精確地查看和審核模型，提升BIM模型質(zhì)量。

2.提升了BIM模型審核工作效率。BIM模型審核的一般流程是設計單位自審，審核無誤后提交至咨詢單位進行二次審核。但各單位審核標準未結(jié)構(gòu)化、條目化，導致審核人員審核時間長、工作滯后。協(xié)同平臺根據(jù)不同模型標準預制不同的審核維度，審核人員直接按照審核點審核即可，極大提升審核效率。

3.解決了二維設計圖紙和BIM模型不同步的問題。地鐵系統(tǒng)專業(yè)繁雜，設計工藝多變。由于每一條線路的周邊環(huán)境不同，其設計和施工方案都不能完全復制，但是通過創(chuàng)建BIM模型指導設計和施工的思路可以完全復制。在設計源頭上，由于缺乏有效的管控手段，BIM設計期間發(fā)現(xiàn)的問題無法及時反饋至二維圖紙中，導致無法發(fā)揮BIM協(xié)同設計的優(yōu)點。通過協(xié)同平臺辦公，各個單位能夠連接起來，信息傳遞更順暢，能實時反饋信息以降低信息的不對稱性。BIM模型輕量化導入平臺后，通過審核流程與設計圖紙完成雙向?qū)徍耍O計人員可以同步下載審核報告校驗設計圖紙，發(fā)揮BIM應用的價值。

4.實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，提高了信息的時效性。軌道交通建設過程參建單位多，設計體量大，信息量大，并且可能存在冗余信息，這都為工程建設期的有效數(shù)據(jù)篩選和數(shù)據(jù)分析增加難度。協(xié)同平臺建立完善的數(shù)據(jù)分析機制，收集各參建單位關(guān)注的信息點，篩選、分析有效信息，并采用不同的展示形式簡單、直觀的分析出亟待解決的問題，顯著提高了信息的時效性，縮短處理周期，減少風險。

5.促進軌道交通各參建單位數(shù)字化轉(zhuǎn)型。當前軌道交通項目建設的數(shù)字化程度相對較低。通過匯聚實時信息，收集簡化業(yè)務流程，統(tǒng)計分析時效數(shù)據(jù)，協(xié)同平臺將各參建單位聯(lián)系到一起，提升工作效率，加快了業(yè)務流程推進和企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，響應國家的政策，實現(xiàn)綠色高效生產(chǎn)。

（二）應用效果

BIM全流程協(xié)同工作平臺采用靈活精簡高效的審核流程和方法及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等關(guān)鍵技術(shù)，收集整理全專業(yè)圖紙、三維模型以及相關(guān)建設信息，提升了關(guān)鍵信息在各參建單位之間傳遞的時效性、準確性，降低了各企業(yè)間的數(shù)據(jù)鴻溝和工程建設的風險，推動了軌道交通行業(yè)數(shù)字化進程，提升了城市軌道交通系統(tǒng)復雜數(shù)據(jù)信息的智能化應用水平，為實現(xiàn)城市軌道交通建設的信息化和智慧化奠定堅實基礎。

通過本平臺，不僅可以將項目中所創(chuàng)造和累積的工程信息加以分類、儲存以及供項目團隊分享，建構(gòu)了一個傳遞建筑工程生命周期各階段專業(yè)接口信息的整合作業(yè)環(huán)境，可提升工程整合效率，減少各專業(yè)接口沖突，達到提升設計質(zhì)量的整體目標，還將加快工期、降低人力與成本，提升工作效率。平臺技術(shù)應用前景廣闊，經(jīng)濟效益明顯，將持續(xù)推動城市軌道交通工程領(lǐng)域的數(shù)字化、自動化、智能化建設。

工程建設項目三維電子報建平臺在北京城市副中心的應用

案例簡介

該案例是北京城市副中心以工程建設項目報建審批業(yè)務改革作為突破口，通過應用三維電子報建平臺，實現(xiàn)在線報建和自動審批工作模式的實踐。該平臺在“多規(guī)合一”的基礎上，開發(fā)了規(guī)劃審查、工程項目審批、施工圖審查、竣工驗收備案、不動產(chǎn)登記等功能，對接北京城市副中心現(xiàn)有信息化系統(tǒng)，促進工程建設項目規(guī)劃、設計、建設、管理、運營全周期一體聯(lián)動，探索構(gòu)建了全域全空間、全鏈條、全生命期的“規(guī)建管一體化”體系。

案例的應用場景和技術(shù)產(chǎn)品特點

（一）案例技術(shù)方案要點

平臺總體架構(gòu)設計分為輔助設計軟件功能（本地端）和智能審查系統(tǒng)功能（如圖1所示），輔助設計軟件的用戶是建筑規(guī)劃審批的申請單位，如設計單位、建設單位等；智能審查系統(tǒng)的用戶是審查審批管理方。輔助設計軟件和智能審查系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)連通和對接，同時考慮標準引領(lǐng)工作和與其他系統(tǒng)的融合、對接。

圖1 平臺總體架構(gòu)

第一，軟件系統(tǒng)的工作基礎是標準體系。標準體系定義了BIM報建交付標準、數(shù)據(jù)標準、技術(shù)審查規(guī)范及建筑功能分類編碼標準等（如圖2所示）。標準是軟件系統(tǒng)的基礎規(guī)范，保證軟件系統(tǒng)的正確性，決定軟件系統(tǒng)過程和結(jié)果的完整性和一致性。

圖2 規(guī)劃報建標準

第二，總體系統(tǒng)包含建筑工程輔助設計軟件工具。基于主流BIM設計軟件Revit研發(fā)BIM規(guī)劃報建輔助設計軟件，擁有4大功能模塊，實現(xiàn)12項功能（如表1所示）。

規(guī)劃報建輔助設計軟件功能表表1

第三，通過智能審查系統(tǒng)進行審查。參考北京市相關(guān)規(guī)劃管理規(guī)范進行指標梳理，形成6大模塊，35個審查對象，21個指標，并根據(jù)審查規(guī)則實現(xiàn)的技術(shù)可行性，分為自動、人工審查兩類，最大程度實現(xiàn)人機交互審查（如圖3所示）。

圖3 智能化審查平臺

（二）適用范圍及條件

本平臺不僅適用于政府管理部門的建設規(guī)劃審查審批過程，也適用于設計院審圖專家的校審過程和設計過程中的自查自校。二三維兼容的審查平臺，可以提升校審效率和設計質(zhì)量：二維設計場景中，支持在線批注校審和留檔；BIM設計場景中，支持BIM模型智能審查、自動比對和批注，包括規(guī)劃指標審查、消防審查等專題。

（三）主要特點及指標

平臺立足于工程建設項目成果交付，現(xiàn)階段主要提供了針對設計成果自審、外審的相關(guān)功能，可供設計單位、建設單位與政府主管部門使用，是銜接前端設計至后續(xù)審查的統(tǒng)一平臺。該平臺具有以下主要特點：

一是采用國產(chǎn)自主數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)格式在IFC基礎上自主定義，具有開放的特點，增加了平臺數(shù)據(jù)兼容性（如圖4所示）；二是采用自主圖形引擎，通過圖形渲染與輕量化引擎的自主研發(fā)，為平臺提供了有力支持；三是采用自主規(guī)則引擎，基于不同規(guī)范與地域要求的規(guī)則庫，實現(xiàn)了建立在自主研發(fā)基礎上的“云端驅(qū)動，靈活可配”；四是開發(fā)了智能審查業(yè)務模塊，實現(xiàn)了BIM模型的自動審查，節(jié)省了審查時間，提升了審查質(zhì)量；五是兼容二維和三維，二三維圖紙均可查看，并為之提供了方便的批注工具，支持多種二三維格式。

圖4 平臺數(shù)據(jù)格式

（四）技術(shù)比較及應用情況

與同類的施工圖審查平臺相比，平臺應用范圍更加廣泛，不僅可應用于政府主管部門，還可應用于設計企業(yè)和報審單位，提供審查審批全流程支持。

本平臺作為標準化產(chǎn)品，應用于北京城市副中心、南京的BIM報建項目。其中，南京市BIM/CIM試點項目自系統(tǒng)上線以來，已經(jīng)在主城四區(qū)、南部新城、江北新區(qū)核心區(qū)、紫東核心區(qū)以及9個新城新區(qū)試點啟用，目前已累計完成16個工程項目報建手續(xù)，涵蓋商業(yè)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)、住宅、社區(qū)中心等多種建筑形式，規(guī)劃許可總建筑面積累計近200萬平方米;平臺在北京城市副中心某工程、潞城全民健身中心（A4）_174地塊、東方廠、周轉(zhuǎn)房、復地五個項目開展了應用，規(guī)劃許可總建筑面積累積超過276萬平方米。南京市的系統(tǒng)上線后，從報建到發(fā)證，最快只需3個工作日就可全部完成，縮短了整個報建流程，提高了政府效能。用于北京城市副中心的系統(tǒng)，目前已完成試點項目的驗證，預計在全面應用后，可達到與南京市相關(guān)系統(tǒng)相同的效率?；谠圏c項目總結(jié)形成的“特大城市CIM平臺關(guān)鍵技術(shù)及示范應用”成果榮獲“2021年國家地理信息科技進步一等獎”。

應用成效

（一）解決的問題

1.解決了運用BIM系統(tǒng)實現(xiàn)工程建設項目電子化報建的問題。傳統(tǒng)審查審批模式采用紙質(zhì)介質(zhì)，其缺點顯而易見，例如采用物理傳輸，依托郵寄、人工送達等手段，傳輸過程漫長；物理存放，檢索不便，日后調(diào)取費時費力；在審批過程中，一旦出現(xiàn)信息變更，需要補充材料的，需要經(jīng)歷完整的送達、歸檔、變更流程，耗時巨大；只能將圖紙作為審批介質(zhì)，無法承載BIM模型，且不能進行智能審批；對審批人員專業(yè)能力要求高，耗費大量寶貴的專業(yè)技術(shù)人員人力資源。運用BIM系統(tǒng)實現(xiàn)工程報建后，采用電子介質(zhì)傳輸，傳輸速率高，檢索調(diào)用過程簡單，信息變更歸檔程序簡單速度快；面對越來越多的BIM報建，電子介質(zhì)可對模型進行直接傳輸和應用智能審批；降低了對審批人員的專業(yè)技能要求，節(jié)約了寶貴的人力資源。

2.實現(xiàn)BIM報建系統(tǒng)與項目審批辦事服務平臺銜接。打通了BIM報建系統(tǒng)與項目審批辦事服務平臺的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了平臺間的縱向數(shù)據(jù)傳遞和橫向數(shù)據(jù)共享，避免了以往因為數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一造成的數(shù)據(jù)信息丟失，數(shù)據(jù)不真實，不可靠的問題，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)資產(chǎn)的真實、完整、可靠。

3.統(tǒng)一標準，健全制度，加強數(shù)據(jù)安全信息管理。傳統(tǒng)模式下，審查審批過程中大量數(shù)據(jù)都已經(jīng)在電子-紙質(zhì)-電子的介質(zhì)轉(zhuǎn)換中滅失。平臺結(jié)合副中心制度建設情況，圍繞工程建設項目全生命周期業(yè)務辦理要求與工作需要，實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)良好管控，做好數(shù)據(jù)信息安全保密工作。堅持依法行政，保障新一代“規(guī)建管”平臺的順利運行。

（二）項目成效

一是審查智能高效，提升電子報建審查效率。審查系統(tǒng)涵蓋建設工程審查核心要素205項，通過BIM輕量化審查模型，實現(xiàn)了對方案審查、模型完整性、模型圖紙一致性等關(guān)鍵工作和既有規(guī)范進行自動的、定量化的校審，提升審查效率縮短審批周期。系統(tǒng)試運行階段，從報建到發(fā)證，最快只需3個工作日就可全部完成。

二是標準格式統(tǒng)一。在統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準、交付標準和格式的基礎上，圍繞規(guī)建管一體化，落實BIM模型從規(guī)劃報建向施工圖審查、竣工驗收、運維的全流程管理，實現(xiàn)部門之間、系統(tǒng)之間BIM模型數(shù)據(jù)無縫無損流轉(zhuǎn)和共享。促進信息流轉(zhuǎn)沉淀數(shù)據(jù)資產(chǎn)。數(shù)字化交付模式為BIM進一步向智能運營等領(lǐng)域的業(yè)務延伸打下基礎，推進工程項目數(shù)字資產(chǎn)沉淀。

三是安全自主可控。采用國際通用BIM數(shù)據(jù)標準（IFC）+自主格式，滿足自主可控和與國際標準接軌的雙重需求。該數(shù)據(jù)格式實現(xiàn)數(shù)據(jù)模型自主可控的同時，也為未來國產(chǎn)設計端預留接口，同時，基于自主BIM圖形引擎，實施云端審查，便利用戶安全易用。

“黑洞”三維圖形引擎軟件在第十屆中國花卉博覽會（上海）數(shù)字管理系統(tǒng)中的應用

案例簡介

上海秉匠信息科技有限公司（以下簡稱“秉匠科技”）受承辦單位委托基于“黑洞”三維圖形引擎軟件打造了第十屆中國花卉博覽會數(shù)字管理系統(tǒng)。為了實現(xiàn)不同場館作品的全景呈現(xiàn)，并滿足園區(qū)方案頻繁的設計變更，以及園區(qū)的分區(qū)管理，該項目依托“黑洞”三維圖形引擎，通過軟件對場景中三百余種植被類型、八萬多顆樹種模型及周邊場館的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進行支持，使園內(nèi)各種設施和樹種信息與模型進行超大場景完美呈現(xiàn)。

案例的應用場景和技術(shù)產(chǎn)品特點

（一）技術(shù)方案要點

1.超大場景極速展示

花博會整個園區(qū)面積達到318 hm2，在“黑洞”引擎中，按照1:1的比例對園區(qū)地形地貌模型、管道模型、多種格式的場館模型以及植被模型和水面模型進行建模，總體BIM模型體量達到10 G左右，三角面數(shù)達到上億，植被模型約有8萬棵，對場景的實時渲染構(gòu)成巨大挑戰(zhàn)。

借助于“黑洞”引擎的多細節(jié)層次技術(shù)(Levels of Detail，LOD)，可將海量模型構(gòu)件重新劃分為空間局部塊數(shù)據(jù)，通過實時高效的LOD調(diào)度技術(shù)，加載少量的塊數(shù)據(jù)即可渲染出指定精度的所有BIM模型。對于大批量植被模型，借助于動態(tài)廣告板技術(shù)，使遠處的樹木僅渲染一個矩形，其上賦予特定視角下的動態(tài)圖像，降低了大量樹木的GPU渲染負載，同時對樹木進行自適應的批次合并，進一步降低任務負載，實現(xiàn)網(wǎng)頁端60f/s幀率流暢查看。

2.多源數(shù)據(jù)融合處理

花博會項目模型主要包括整個園區(qū)多種格式的地形地貌模型、管道模型、場館模型、植被模型和水面模型，模型格式包括*.rvt、*.fbx、*.skp、*.3ds等，以及在SpeedTree中建立的三百余種植被模型，平臺分別對上述模型進行數(shù)據(jù)處理后統(tǒng)一進行渲染模擬。

針對數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)性，可以為Revit、3dmax等建模軟件開發(fā)獨立的數(shù)據(jù)導出插件，將建模軟件中的異構(gòu)模型數(shù)據(jù)導出成統(tǒng)一格式的中間交換格式，再啟動引擎資源轉(zhuǎn)換進程將中間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為引擎所需的最終模型資源，將數(shù)據(jù)異構(gòu)截留在導出插件端，對后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和渲染提供統(tǒng)一的格式存儲。

3.計劃變更快速查看

花博會項目整體規(guī)劃周期短，場館多，并且樹種樹木存在大量的不確定性因素，在設計初期和規(guī)劃階段，圖紙變更與方案調(diào)整非常頻繁。整個項目的設計還要充分考慮藝術(shù)性和周邊環(huán)境的融合性，需要不斷的優(yōu)化設計方案，調(diào)整設計效果。

借助基于BIM+GIS的花博會三維可視化平臺可快速將設計好的場館模型進行三維可視化呈現(xiàn)，并且可以通過多角度進行環(huán)境融合展示，從而提高方案可讀性和直觀性。在場館設計變更中，通過場館設計模型的直接調(diào)整就可通過展示平臺快速呈現(xiàn)；在樹木分布方案變更中，通過三維可視化樹種庫來完成樹種1:1的數(shù)字化模擬，為園區(qū)樹木分區(qū)優(yōu)化提供了有力技術(shù)支持。

（二）關(guān)鍵技術(shù)指標

(1)承載數(shù)據(jù)大小：10 Tb+(模型資源容量，包括了幾何信息和紋理數(shù)據(jù))

(2)承載構(gòu)件數(shù)量：5千萬+(項目中包含的BIM模型構(gòu)件的數(shù)量)

(3)承載面片數(shù)量：100億+(項目中包含的總?cè)敲鏀?shù)量)

(4)運行幀率：50 fps+(決定了項目渲染和交互時流暢程度)

(5)數(shù)據(jù)響應速度：10 s(場景從啟動加載到看到模型的等待時間)

(6)支持數(shù)據(jù)類型：支持rvt、dgn、obj\rvm、nwc、IFC、3ds、Fbx、obj、傾斜攝影(OSGB)、DEM、DOM等多種常用格式。

圖1 支持多源數(shù)據(jù)

（三）創(chuàng)新點

1. 多細節(jié)層次（Level of Detail，簡稱LOD）技術(shù)

引擎通過空間分割將所有構(gòu)件強行按空間區(qū)域分割分組，然后對每個空間區(qū)域進行自動減面，并將空間區(qū)域進行LOD分級，從而將海量構(gòu)件模型轉(zhuǎn)換為一個層級化的空間區(qū)域樹。通過動態(tài)調(diào)度空間區(qū)域樹，從而可以在不影響渲染效果的基礎上，將渲染負載減小一個量級。

2.場景分頁加載

通過互斥加載頁面、疊加加載頁面等技術(shù)對場景模型進行層級組織，可以實現(xiàn)城市級別的建筑物的高效加載和渲染。

3.自定義抗鋸齒算法

通過對多幀渲染數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計計算，實現(xiàn)抗鋸齒渲染效果，相比于WebGL自帶的抗鋸齒功能，可以提高5到6倍的計算速度，優(yōu)化渲染效果。

4.遮擋剔除算法

渲染時通過對事先劃分好的屏幕空間塊進行遮擋查詢，即可計算出下一幀的渲染負載，相比于對單構(gòu)件進行遮擋剔除，效率可高一個量級，當模型構(gòu)件數(shù)量足夠大時，比如上千萬級別，也可流暢渲染，不會因構(gòu)件數(shù)量對渲染效率造成影響。

（四）與國內(nèi)外先進技術(shù)的比較

圖2 國內(nèi)外圖形引擎現(xiàn)狀

根據(jù)調(diào)研，目前商用市場的工程圖形引擎大多基于國外開源的3D庫進行?！昂诙础币娌捎肙penGL+WebGL2.0作為底層支撐，基于標準C++自主研發(fā)的引擎內(nèi)核，其具備四大優(yōu)勢，第一，精度可控的模型輕量化技術(shù)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)從模型到平臺的全自動無損傳遞；第二，在不影響模型渲染效率的同時，滿足了大場景模型數(shù)據(jù)的承載力；第三，跨平臺架構(gòu)的搭建，打通從不同瀏覽器到Windows、安卓、iOS，和Linux等操作系統(tǒng)之間兼容性；第四，開發(fā)遮擋技術(shù)相關(guān)優(yōu)化算法，降低模型每一幀的渲染負載，實現(xiàn)網(wǎng)頁端的性能資源最優(yōu)調(diào)度。

案例實施情況

（一）項目概述

第十屆中國花博會于2021年5月21日至7月2日在上海市崇明區(qū)東平國家森林公園地區(qū)舉行，建設面積10 km2，園內(nèi)計劃種植苗木三百余種，共八萬余棵。規(guī)劃設計階段，為了實現(xiàn)不同場館作品的全景呈現(xiàn)，并滿足園區(qū)方案頻繁的設計變更，以及園區(qū)的分區(qū)管理，光明集團委托秉匠科技基于“黑洞”三維圖形引擎軟件打造了第十屆中國花卉博覽會數(shù)字管理系統(tǒng)，使園內(nèi)各種設施和樹種信息與模型進行超大場景完美呈現(xiàn)。

系統(tǒng)通過多技術(shù)融合，將 BIM+GIS模型中包含的大量數(shù)據(jù)信息與二維碼、AR等技術(shù)融合，實現(xiàn)項目整體數(shù)字化讓數(shù)據(jù)成為可讀取、可使用的數(shù)字資產(chǎn)，為后續(xù)園區(qū)總體運維打下基礎。

（二）技術(shù)應用點

為了實現(xiàn)不同場館作品的全景呈現(xiàn)，并滿足園區(qū)方案頻繁的設計變更、園區(qū)分區(qū)管理以及樹木管理等場景，基于“黑洞”三維圖形引擎軟件開發(fā)的第十屆中國花卉博覽會數(shù)字管理系統(tǒng)有以下技術(shù)應用點：

1.多源異構(gòu)BIM+GIS數(shù)據(jù)的處理與分析

花博會項目模型數(shù)據(jù)包括整個園區(qū)多種格式的地形地貌模型、管道模型、場館模型、植被模型和水面模型，針對不同來源的模型數(shù)據(jù)，分別采用不同的數(shù)據(jù)處理插件進行輕量化處理，實現(xiàn)將整個園區(qū)的模型在“黑洞”引擎進行集成，以及不同模型間的位置分析和碰撞檢測分析。不同格式的模型處理流程如圖3所示。整個園區(qū)在施工現(xiàn)場和三維仿真引擎中的效果如圖4、圖5所示。

圖3 不同格式的模型處理流程

2.海量植被模型動態(tài)仿真模擬

花博會項目共包含三百余種植被類型，共計約八萬余棵植被。針對形態(tài)各異的植被類型，統(tǒng)一建立樹種庫進行管理，每種類型的植被首先在Speed Tree（一種三維樹木建模軟件）中建立統(tǒng)一的形態(tài)，再通過腳本進行隨機縮放和旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)每棵樹的呈現(xiàn)效果均不相同。植被模型支持GPU過程動畫，通過在樹葉模型的頂點位置賦予不同的動態(tài)隨機數(shù)，實現(xiàn)樹葉隨風擺動的仿真效果，如圖6所示。根據(jù)植被名稱和所屬區(qū)域等信息，提取不同區(qū)域的*.dwg設計圖中植被的精確位置信息，生成帶有區(qū)域、名稱、位置等信息的植被信息入庫，樹種庫的每一棵植被模型均有自己的全局唯一編號，從而實現(xiàn)對每一棵樹進行全生命周期管理。

圖6 植被模型動態(tài)仿真模擬

3.苗木變更與設計變更管理

在花博會項目中，通過后臺的苗木庫，準確地將苗木展現(xiàn)在三維模型上。一旦出現(xiàn)變更，設計人員可以快速地從苗木庫中提取需要變更的苗木信息，將原有舊的苗木替換為新的苗木，實現(xiàn)準確、快速的設計變更，保證整體效率，節(jié)約經(jīng)濟成本。新的苗木種植效果也可以直觀地在三維模型上進行展示，讓設計人員能夠結(jié)合周圍的實際情況，保證園林設計效果的美觀性。

在花博會項目中，為了保證整體園林的美觀性，其大門經(jīng)歷了數(shù)次修改。每一次的修改，設計師都可以快速地將新的大門模型上傳至圖形引擎，替換舊的大門模型，以此來直觀地向各個相關(guān)單位展示設計變更后的效果，各個單位也可以根據(jù)設計變更后的效果圖提出修改意見，如圖7所示。

圖7 苗木變更與設計變更管理

4.園區(qū)分區(qū)管理

智能分區(qū)，花博會項目在設計初期劃分為十大區(qū)域，采用傳統(tǒng)二維圖紙的方式進行整體呈現(xiàn)與展示，但隨著項目的不斷推進與管理的不斷細化，對園區(qū)的分區(qū)管理逐步要進行動態(tài)調(diào)整與動態(tài)變更。利用BIM+GIS基礎圖形可快速進行行道樹區(qū)域、分界道路、河道的地塊范圍區(qū)分，借助GIS模型進行矢量圖生成，將原來的十大區(qū)域劃分為更加詳細的44個區(qū)域，并在樹木后臺管理系統(tǒng)中同步進行生成，滿足項目分區(qū)盤點、管理的需要，如圖8所示。

圖8 園區(qū)分區(qū)管理

（三）創(chuàng)新舉措

1.基于Importor（一種高級廣告板技術(shù)）技術(shù)的大型園區(qū)植被系統(tǒng)仿真

花博會場景樹木總量達到數(shù)萬棵，樹木的種類也達到了上百種，個體大小差異巨大。引擎基于多級LOD網(wǎng)格原理，降低了植被的整體渲染負載。但是，由于花博會樹木總量巨大，單靠LOD技術(shù)仍會帶來繁重的GPU負載，所以加入了Impostor技術(shù)，當樹木距離超過一定閾值時，樹木將以矩形廣告版的形式來替代實體樹木模型。為降低每顆樹的渲染指令延遲，當距離繼續(xù)增加時，則將相鄰的一堆樹木合并為一個整體來管理和渲染，降低了CPU負載。

2.基于Filmic Tone Mapping（電影色調(diào)映射）技術(shù)真實光照渲染效果仿真

花博會的場館以及水面，在真實情況下都會在環(huán)境光照下出現(xiàn)反射、折射等光照效果。為真實表現(xiàn)花博會植被與場館的交相呼應、水面波光粼粼的效果，引擎采用了基于物理的光照模型，通過模型基色、金屬性、粗糙度等簡單的材質(zhì)參數(shù)，真實地表現(xiàn)出場館等模型在不同光照環(huán)境下的渲染效果，對太陽光的反射以及環(huán)境光的散射都能得到準確的表現(xiàn)。

同時，改進了傳統(tǒng)的低動態(tài)范圍光照計算，加入了高動態(tài)范圍光照處理，使得模型表面反射光強大于顯示器像素的強度范圍時，可對屏幕所有像素上的光強進行統(tǒng)計測定，確定出一個合適的曝光度，然后將高強度光照信息重映射為顯示器能顯示的低范圍強度，并根據(jù)屏幕像素的光強分布加入鏡頭鬼影、泛光等特效，從而真實還原了花博會中生動逼真的動態(tài)場景。

3.基于動態(tài)植被系統(tǒng)的實時陰影仿真

針對花博會的八萬余棵植被，仿真平臺對所有植被模型均做了動態(tài)效果模擬，為更接近于真實的仿真效果，采用大范圍實時軟陰影技術(shù)，將場景由近及遠分割為若干部分，每個部分被獨立的陰影圖所覆蓋，每個陰影圖使用隨機擾動點過濾等技術(shù)，在所覆蓋區(qū)域內(nèi)生成具有半影效果實時陰影，多個區(qū)域疊加形成了完整的超遠視距的軟陰影效果。從而實現(xiàn)在不同的時間、角度查看模型時，都能達到接近真實的陰影效果。

應用成效

（一）采用定位系統(tǒng)，保證樹木的精準定位

花博會園內(nèi)苗木共計苗木三百余種，共八萬余棵，管理平臺基于“黑洞”三維圖形引擎開發(fā)的種植管理系統(tǒng)對矢量路徑及樹木位置坐標自動識別，精確匹配模型位置，一鍵完成系統(tǒng)內(nèi)大小樹木自動定位種植。大大減輕設計人員對于樹木模型定位時間，通過該系統(tǒng)輕松實現(xiàn)了10 km2模型場景內(nèi)植物或其他固定設施等構(gòu)件精確定位。

（二）通過智慧決策，實現(xiàn)樹木的精益管理

“黑洞”三維圖形引擎內(nèi)自帶約三十多種樹種，項目實施過程中對引擎內(nèi)樹種的補充現(xiàn)已達到三百余種，100%涵蓋了花博會園區(qū)內(nèi)樹木種類，通過平臺苗木管理系統(tǒng)，對園區(qū)內(nèi)樹木進行了有效的數(shù)字化管理。每棵樹木上均有獨立的二維碼圖形，通過唯一的苗木編號確定名稱、高度、木齡、管養(yǎng)時間等信息，該系統(tǒng)在后期還可以形成獨立的樹木運維系統(tǒng)，具有可拓展性。

（三）沉淀數(shù)字資產(chǎn)，為園林行業(yè)注入新能量

由于花博會項目不同于其他建設工程，其系統(tǒng)開發(fā)需求更傾向于苗木等植物管理，軟件打通園區(qū)各管理部門的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)部門資源共享，軟件依據(jù)不同部門對園區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)的刪選，使管理人員獲取有用的數(shù)據(jù)要素，根據(jù)自身情況加以整理與應用。同時在設計及施工階段將園區(qū)內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)采集，整合為園區(qū)數(shù)字資產(chǎn)。數(shù)字化建設中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)既覆蓋了用戶的各個行為階段，也貫穿了園區(qū)整體運作流程，對其進行有效沉淀，為傳統(tǒng)園林行業(yè)注入新能量。

“晨曦”BIM算量軟件在福建省婦產(chǎn)醫(yī)院建設項目的應用

案例簡介

針對建筑業(yè)面臨的建模周期漫長、工程量算量繁瑣、數(shù)據(jù)信息復用性較低等痛點，福建省晨曦信息科技股份有限公司研發(fā)了晨曦BIM（土建、鋼筋、安裝）算量軟件，為項目各參與方提供一站式BIM應用。該款軟件基于人工智能技術(shù)，實現(xiàn)BIM模型創(chuàng)建+BIM模型運用，具有自動識別構(gòu)件、快速創(chuàng)建BIM模型等功能，不僅解決了建模過程中BIM模型名稱定義、截面形狀定義、尺寸輸入、平面定位、標高設置等繁瑣問題，也減少了用戶日常工作量，提高了建模效率。同時，該軟件既可在通用一個模型的條件下，根據(jù)BIM土建、BIM鋼筋與BIM安裝模塊內(nèi)置的全國清單定額以及計算規(guī)則快速工程算量，又可實現(xiàn)材料提量、鋼筋布置、鋼筋下料、碰撞應用、BIM出圖、集成數(shù)據(jù)等BIM技術(shù)應用。該案例是軟件在福建省婦產(chǎn)醫(yī)院建設項目的應用，實現(xiàn)了計量過程智能化、可視化、精準化以及工程項目的提質(zhì)增效。

圖1 晨曦BIM（土建、鋼筋、安裝）算量軟件組成

案例的應用場景和技術(shù)產(chǎn)品特點

（一）技術(shù)方案要點

BIM（土建、鋼筋、安裝）算量軟件由BIM智能翻模、BIM土建模塊、BIM鋼筋模塊、BIM安裝模塊四個部分組成，遵循正向設計原則，進行模型的高效創(chuàng)建、設計優(yōu)化、工程算量、一鍵出圖等一系列的流程，旨在最大限度減少時間成本，確保施工進度，加強質(zhì)量安全。結(jié)合建筑規(guī)范的要求，通過BIM智能翻?？焖偕筛鲗I(yè)模型，利用三維BIM模型完成協(xié)調(diào)各個專業(yè)建模工作，優(yōu)化圖紙、協(xié)調(diào)施工和糾偏預算等工作。繼而在通用一個模型的基礎上，BIM土建、BIM鋼筋、BIM安裝模塊充分考慮用戶日常的操作習慣和出量要求進行二次研發(fā)，注重BIM模型調(diào)整和工程量出量。通過BIM模型的快速且精準提量，代替了部分手工算量，促進了項目技術(shù)人員職能的轉(zhuǎn)變。不僅如此，該款軟件打破不同應用之間難以互通操作的障礙，可與晨曦AI&BIM產(chǎn)品系列，包括BIM智慧工地、BIM管控平臺（全過程咨詢）、晨曦造價咨詢管理系統(tǒng)等有機結(jié)合，實現(xiàn)各系統(tǒng)之間信息統(tǒng)一、可視、共享、交付、集成，滿足集成化管理，個性化應用需求，從而逐步建立完整的建筑全壽命周期的應用生態(tài)和商業(yè)生態(tài)。

圖2 項目技術(shù)路線

（二）產(chǎn)品特點

BIM（土建、鋼筋、安裝）算量軟件中BIM智能翻模、BIM土建模塊、BIM鋼筋模塊、BIM安裝模塊特點分別如下：

1.BIM智能翻模。BIM智能翻模是一款新型的智能翻模工具。它一改往日費時費力的建模過程，將標準化、有規(guī)律的步驟交由軟件自動完成，不僅能一體化完成圖紙分割與整理、構(gòu)件識別、生成BIM模型、管理BIM模型等過程，而且與土建、鋼筋、安裝模塊無縫對接，完成土建、鋼筋、安裝的快速出量。通過運用智能翻模能有效幫助項目技術(shù)人員簡化操作步驟，提高建模效率，保證BIM信息的完備，為全生命周期的BIM技術(shù)應用提供模型基礎。

2.BIM土建模塊。適用范圍廣，主流BIM模型格式均可直接應用。模塊內(nèi)置《建設工程工程量清單計價規(guī)范》及全國各地現(xiàn)行定額，擁有清單定額一鍵套用，精準、快速完成工程量匯總、實現(xiàn)建筑工程全生命周期數(shù)據(jù)共享等核心優(yōu)勢。

3.BIM鋼筋模塊。攻克行業(yè)難點，BIM鋼筋模塊內(nèi)置各種樓梯類型，可供用戶選擇，實現(xiàn)一鍵布置樓梯鋼筋和一鍵生成鋼筋實體。針對異形構(gòu)件如集水井、異形挑檐、自建異形構(gòu)件等，可以通過模塊內(nèi)的通用工具進行配置鋼筋、形成鋼筋實體。同時，鋼筋模塊內(nèi)置11G101/16G101平法標準圖集和國家規(guī)范，結(jié)合國標圖集，設計規(guī)范及施工經(jīng)驗為計算依據(jù)，通過平法參數(shù)輸入與CAD（計算機輔助設計軟件）識別參數(shù)一體化實現(xiàn)全面布置鋼筋信息、動態(tài)展示鋼筋實體、精準算量鋼筋工程等步驟。

4.BIM安裝模塊。內(nèi)置國家定額規(guī)范等為計算依據(jù)，分項工程設置全面。并且支持智能避讓和智能開洞；清單定額自動調(diào)用，報表輸出項聯(lián)動構(gòu)件支持反查等功能，從根本上解決了BIM模型對應計算規(guī)則不一致的問題，實現(xiàn)BIM算量的應用。

（三）應用場景

運用晨曦BIM（土建、鋼筋、安裝）算量軟件其可視化，精準度高，易用性強，拓展性優(yōu)等核心優(yōu)勢可為房產(chǎn)住宅類、商業(yè)綜合類、醫(yī)院綜合類、工業(yè)場館類、軌道交通類項目的策劃決策階段、設計階段、建設實施階段和運營維護階段提供以進度控制、成本控制、質(zhì)量控制為目標，以BIM模型為載體、工程進度為主線、造價管理為核心的一體化、智能化、全方位解決方案。

案例實施情況

（一）案例基本信息

福建省婦產(chǎn)醫(yī)院項目總投資23億元，總建筑面積17.72萬平方米，其中地上建筑面積11.95萬平方米，地下建筑面積5.77萬平方米，建成后將編制800張床位，建筑層數(shù)為地上4-16層，地下2層，建筑高度69.00米，為框架剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)。項目由福建建工工程集團有限公司承建，于2018年12月開工，計劃于2022年5月9日竣工。

圖3 福建省婦產(chǎn)醫(yī)院項目效果圖

（二）應用過程

1.智能設計與規(guī)劃

相比于傳統(tǒng)的設計過程，BIM（土建、鋼筋、安裝）算量軟件的應用價值體現(xiàn)為能快速建立并集成建筑、結(jié)構(gòu)、機電等專業(yè)的BIM模型；在建筑設計中充分考慮項目智能化及實用性等因素，開展智能與規(guī)劃工作。BIM智能翻模遵循業(yè)界國際標準，采用數(shù)據(jù)字典、圖形交互技術(shù)、翻模構(gòu)件及信息識別算法、雙重加密等技術(shù)能快速將項目CAD圖紙生成BIM模型，進行數(shù)字信息仿真，模擬建筑物所具有的真實信息。通過項目模型的全方位展示，項目技術(shù)人員只需通過簡單的晨曦軟件操作設置生成BIM模型，就能一目了然地發(fā)現(xiàn)圖紙存在問題，確保在項目施工前期，快速發(fā)現(xiàn)和解決圖紙問題，完成圖紙的審核與優(yōu)化。例如應用BIM（土建、鋼筋、安裝）算量軟件，可直觀地查看到某處混凝土柱梁節(jié)點碰撞上存在的問題。經(jīng)過軟件配合設計完成了大量的優(yōu)化工作，確保滿足了嚴格的凈高控制要求，達到最合理的空間利用效果。

圖4 圖紙審查

在圖紙優(yōu)化的基礎上，進行多項深化設計與智能規(guī)劃。運用安裝模塊按照設計意圖，將項目各專業(yè)管線的位置、標高、連接方式及施工工藝順序進行三維模擬，按照現(xiàn)場可能發(fā)生的工作面和碰撞點進行方案的調(diào)整，實現(xiàn)方案的可施工性。尤其是除水、暖、電、空調(diào)、消防等基本民用建筑管線外，還需要重復、詳細的碰撞檢查醫(yī)療氣體、智能系統(tǒng)、污洗消毒等管線系統(tǒng)。根據(jù)碰撞檢查報告，使用軟件中智能避讓和智能開洞工具完成管線的深化設計。通過動態(tài)漫游項目的三維模型模擬施工過程，使得項目參與方更加了解項目的細部構(gòu)造，促進了設計與業(yè)主方和參建各方及設計內(nèi)部各專業(yè)工種之間多方面的協(xié)調(diào)與管理。

圖5 智能避讓效果圖

圖6 智能開洞效果圖

2.智能裝備與施工

施工階段是建筑實體形成的過程，也是項目資源集中投入的過程。該過程中各參與方基于2D圖紙的管理與溝通往往會帶來工期的延遲、項目的返工和浪費，與可持續(xù)建設背道而馳。施工階段，BIM（土建、鋼筋、安裝）算量軟件的應用主要體現(xiàn)為在通用一個模型基礎上附于每個構(gòu)件進度計劃和造價信息，并實現(xiàn)智能裝備與施工。BIM（土建、鋼筋、安裝）算量軟件整合與優(yōu)化各專業(yè)模型，提供自動套用清單定額、智能布置構(gòu)件、布置鋼筋等功能，使土建、鋼筋、安裝算量數(shù)據(jù)與設計數(shù)據(jù)以BIM模型為載體實時聯(lián)動，快速完成工程土建、鋼筋、安裝計量工作。值得注意的是，軟件中的計算式模擬人腦思維，可脫離軟件給審核方按設計圖紙查閱，解決安裝算量軟件難以對賬的問題，確保算量的精確度。同時，軟件通過施工段關(guān)聯(lián)物料信息，可輸出詳細的各主材工程量及各批次澆筑的方量，協(xié)助項目管理人員有理有據(jù)統(tǒng)籌安排施工組織、材料供應以及資金供應等工作內(nèi)容，保證了項目進度和順利履約。

圖7 施工段輸出材料表效果圖

在鋼筋實體繪制方面，手動逐根繪制鋼筋BIM模型功能效率低。結(jié)合BIM鋼筋模塊，通過配筋信息，軟件自動繪制鋼筋實體，并計算鋼筋工程量，不僅可以大大節(jié)省鋼筋BIM建模的時間，而且可以實現(xiàn)鋼筋的深化應用。在項目中，軟件快速布置了坡道鋼筋、樓梯鋼筋、混凝土鋼筋穿鋼結(jié)構(gòu)等復雜鋼筋節(jié)點。基于創(chuàng)建的BIM三維鋼筋模型，運用軟件中自帶的鋼筋切圖工具從鋼筋模型中讀取相關(guān)信息，集成下料單、三維標注圖、二維標注圖三個信息展示模塊，完成鋼筋模型調(diào)整、鋼筋工程量輸出、鋼筋下料及出圖等內(nèi)容，供鋼筋加工廠、材料領(lǐng)用人、施工人員等項目成員使用，真正做到了足不出戶便可知道現(xiàn)場施工的效果。

圖8 坡道鋼筋布置

圖9 復雜鋼筋節(jié)點下料

圖10 平法出圖

3.數(shù)字化交付

為最大化地體現(xiàn)信息的價值，根據(jù)《建筑信息模型分類和編碼標準》GB/T51269-2017，運用BIM（土建、鋼筋、安裝）算量軟件對福建省婦產(chǎn)醫(yī)院建設項目模型進行分類和編碼。通過統(tǒng)一且唯一性的信息編碼，使得項目技術(shù)性能數(shù)據(jù)、經(jīng)濟數(shù)據(jù)、維護數(shù)據(jù)等得以交互、共享、集成應用，提高多方協(xié)同的工作效率，促進信息流動。

圖11 建筑信息模型編碼表效果圖

應用成效

（一）解決的實際問題

1.完成了與模型構(gòu)件相對應的分類編碼體系，實現(xiàn)了規(guī)范化建模，避免了因建模規(guī)則不統(tǒng)一造成模型不匹配，數(shù)據(jù)可追溯性低等問題。

2.BIM智能翻模不僅僅是將CAD圖紙快速生成三維模型，而且以BIM模型為基礎解決“錯、漏、碰、缺”問題，復核施工圖的設計錯誤和不足，提高圖紙的準確率。

3.BIM（土建、鋼筋、安裝）算量軟件將建筑、結(jié)構(gòu)、機電等專業(yè)模型整合，根據(jù)設計意圖和凈高要求進行碰撞檢查、管線優(yōu)化，從而達到深化設計，降低工程返工的風險。

4.BIM鋼筋算量軟件突破手動逐根繪制BIM鋼筋模型中復雜構(gòu)件難以布置實體鋼筋的難點，實現(xiàn)實體鋼筋快速布置和出量。同時，軟件支持深化設計鋼筋預算和施工下料等流程，滿足復雜節(jié)點及工藝可視化交底。

5.BIM（土建、鋼筋、安裝）算量軟件讓造價工作更高效、更智能。通過模擬手工計算方式，一鍵生成多種報表形式，方便與手工算量對賬，滿足快又準提取工程量的需求。

（二）應用效果

在福建省婦產(chǎn)醫(yī)院建設項目中，BIM（土建、鋼筋、安裝）算量軟件在圖紙優(yōu)化、碰撞檢查、協(xié)調(diào)管線排布、動態(tài)漫游、精準算量、鋼筋設計、優(yōu)化施工方案，材料計劃管理、數(shù)字化交付等方面取得了很好的應用成效。

一是優(yōu)化設計質(zhì)量，其中通過BIM審圖解決圖紙問題532處；取消工程樁改為筏板基礎，取消咬合樁、減少降水井數(shù)量；通過深化設計，項目底板、正負零抬高2米，周邊道路相應提高3-4米，基坑開挖土方量由原來41萬立方米減少至29.6萬立方米；管線綜合解決機電管線碰撞427處，預留矩形洞口657個，支吊架設計155種，實現(xiàn)全過程BIM機電安裝落地應用；通過BIM安裝模型搭建，完成排磚區(qū)域12處，樣板間3處。

二是節(jié)約成本5840萬元，其中通過優(yōu)化工期，節(jié)約費用約4700萬元；通過嚴格的材料計劃管理，節(jié)約材料造價1140萬元。

三是縮短工期16月，其中通過優(yōu)化設計節(jié)約工期8個月；通過精益化管理，較原計劃提前近8個月交付投用。

四是提高從業(yè)人員BIM技術(shù)應用能力，其中在項目實施過程中，共34人全過程參與BIM項目管理，總共培養(yǎng)出專職BIM人員3人。

（三）應用價值

BIM（土建、鋼筋、安裝）算量軟件結(jié)合人工智能、圖形交互技術(shù)、翻模構(gòu)件及信息識別算法、雙重加密等高新技術(shù)，不僅僅高效實現(xiàn)模型的3D可視化效果，更是將3D模型作為載體，一模通用、一模用到底，實現(xiàn)快速建模、精準出量、智能規(guī)劃、信息資源的協(xié)同化管理，為產(chǎn)業(yè)鏈貫通、智能化建造和可持續(xù)建筑創(chuàng)作提供了技術(shù)保障，為設計團隊、施工團隊、項目管理團隊、業(yè)主單位等各參建方均創(chuàng)造了一定價值。

裝配式建筑深化設計平臺在福州市藍光公館項目的應用

案例簡介

福建城投裝配式建筑深化設計平臺是福建省城投科技有限公司研發(fā)的裝配式建筑深化設計軟件，包含了預制構(gòu)件深化設計系統(tǒng)、鋁模深化設計系統(tǒng)、內(nèi)墻板深化設計系統(tǒng)三大部分。平臺通過BIM技術(shù)對裝配式混凝土建筑、鋁模等設計內(nèi)容進行協(xié)同整合，讓設計師可以在同一軟件平臺、同一模型下實現(xiàn)數(shù)字化協(xié)同設計，避免了由于設計不協(xié)同導致的各種問題，提高了工作效率和設計準確率，實現(xiàn)數(shù)字化設計數(shù)據(jù)無縫對接生產(chǎn)管理平臺，使設計數(shù)據(jù)向生產(chǎn)端流轉(zhuǎn)，推動基于數(shù)字模型的設計、采購、生產(chǎn)、施工、運維一體化。

案例的應用場景和技術(shù)產(chǎn)品特點

（一）技術(shù)方案要點

1.在軟件接口方面，平臺可以適配采用Autodesk Revit正向設計的BIM模型，并在此基礎上完成深化設計。對于采用傳統(tǒng)AutoCAD設計的裝配式建筑項目，平臺也提供了多種圖紙格式的接口，能快速識別圖紙，自動轉(zhuǎn)化為裝配式設計所需的BIM模型，完成后續(xù)的裝配式設計工作。

2.在軟件功能架構(gòu)設計方面，平臺包含了裝配式建筑設計的三大系統(tǒng)，預制構(gòu)件深化設計系統(tǒng)共有9個模塊，27個功能，鋁模深化設計系統(tǒng)共有4個模塊，21個功能，裝配式建筑內(nèi)墻板深化設計系統(tǒng)共有3個模塊，8個功能，可以實現(xiàn)快速建模、一鍵出圖、一鍵生成物料清單表等功能。

圖1平臺架構(gòu)圖

3.在文件輸出方面，平臺在完成深化設計后，可自動生成滿足部品部件生產(chǎn)精度要求的深化圖、加工圖。對于采用智能生產(chǎn)管理平臺等信息化手段的生產(chǎn)制造企業(yè)，平臺還支持輸出不同內(nèi)容的數(shù)據(jù)文件（如圖2所示），對接智能生產(chǎn)管理平臺，批量導入部品部件生產(chǎn)所需的物料信息，實現(xiàn)數(shù)字化設計的數(shù)據(jù)向生產(chǎn)制造端流轉(zhuǎn)，保證底層數(shù)據(jù)的協(xié)同性和一致性，提高效率。

圖2數(shù)據(jù)表單

（二）創(chuàng)新點

1.“三同”設計

“三同”設計即在同一軟件平臺、同一模型下，實現(xiàn)協(xié)同設計。傳統(tǒng)的裝配式建筑設計中，由于設計工作可能在不同的軟件平臺上開展，導致設計成果分布在不同的圖紙或者模型中，一旦設計方案出現(xiàn)修改，不可避免的需要反復在多個圖紙或模型中比對，無法實現(xiàn)協(xié)同設計，設計效率低下，甚至出現(xiàn)因信息不同步導致的錯漏碰缺問題，造成工期的浪費和經(jīng)濟的損失。本平臺從“三同”設計的層面上解決了裝配式建筑設計協(xié)同的問題，實現(xiàn)設計階段的降本增效。

2.“一鍵”設計

“一鍵”設計即本平臺為裝配式建筑設計師提供了一鍵智能拆分、一鍵自動配模、一鍵出圖的便捷功能，提升了設計效率，避免了設計師重復的機械式工作，讓設計師將更多的時間和精力放在裝配式建筑設計的標準化和品質(zhì)上。

在一鍵智能拆分方面，針對預制混凝土構(gòu)件的拆分，軟件會將需要拆分的構(gòu)件，在考慮標準化和模數(shù)化的基礎上，自動將選擇的構(gòu)件拆分成符合規(guī)范要求的預制構(gòu)件，針對裝配式內(nèi)墻通過選擇模型中需要采用裝配式內(nèi)墻的范圍，軟件將按照用戶定義的內(nèi)墻板類型和參數(shù)，自動將內(nèi)墻按規(guī)范要求拆分為相應的大小和拼裝方式。

在一鍵配模方面，用戶選擇需要配模的位置，軟件將自動判斷需要配設的模板類型，并按規(guī)范要求及預設的配模方案，自動配置鋁模板。

在一鍵出圖方面，在設計師完成深化設計后，可通過各個模塊一鍵出圖功能，由軟件按照預設的參數(shù)，自動批量生成構(gòu)件圖和加工圖。

3.設計數(shù)據(jù)向制造端流轉(zhuǎn)

部品部件進入到生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)后，傳統(tǒng)的物料清單制作是一個費時費力的環(huán)節(jié)，出錯率高，出錯后不易檢查，且容易造成批量性浪費。通過本平臺可實現(xiàn)在深化設計完成后，批量輸出部品部件的物料清單數(shù)據(jù)文件，不僅省時省力，而且能保證數(shù)模一致，提高了準確性，實現(xiàn)了設計數(shù)據(jù)向制造端流轉(zhuǎn)（如圖3所示）。

圖3智能生產(chǎn)管理平臺

（三）應用場景

本平臺適用于包括住宅、學校、公共建筑、工業(yè)建筑在內(nèi)各類裝配式建筑的深化設計，通過快速建模、一鍵拆分、一鍵出圖等功能可以高效完成裝配式建筑深化設計，批量自動輸出滿足生產(chǎn)精度的圖紙，實現(xiàn)圖模一致、數(shù)模一致。

案例實施情況

（一）案例基本信息

平臺應用情況以福州市藍光公館項目為例，該項目總用地面積11648.36m2，總建筑面積155273.61m2，包含3棟28層住宅，1棟27層住宅，結(jié)構(gòu)形式采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，其中2號樓、3號樓、6號樓、7號樓采用裝配式建造方式，裝配式建筑的計容面積為67259.53m2，裝配率均不低于50%。

（二）應用過程

1. 預制構(gòu)件深化設計系統(tǒng)

項目的預制構(gòu)件深化設計采用了疊合板深化設計、預制樓梯深化設計、一鍵出圖及物料清單等功能。

（1）疊合板拆分及深化設計。項目的疊合板采用寬縫疊合板，接縫寬度為300mm，疊合板厚度為60mm。在疊合板拆分時，通過疊合板拆分功能，框選BIM模型中的樓板，設置疊合板參數(shù)（如圖4所示），即可自動完成疊合板拆分設計（如圖5所示）。

圖4疊合板拆分

圖5拆分后的BIM模型

在疊合板拆分完成后，預制構(gòu)件深化設計系統(tǒng)會自動計算當前層的預制構(gòu)件水平投影面積，并且生成預制構(gòu)件水平投影平面圖（如圖6所示）。

圖6預制構(gòu)件水平投影平面圖

疊合板拆分方案確定以后，設計人員可以對疊合板進行深化設計，包括生成鋼筋、調(diào)整鋼筋避讓以及放置預埋件。通過疊合板深化設計功能的布置疊合板鋼筋（如圖7所示），對已拆分好的疊合板批量生成鋼筋（如圖8所示）。疊合板鋼筋生成完畢后，設計人員將帶有預埋件點位的CAD圖紙鏈接進模型中，通過批量生成預埋件的功能，對所有點位進行翻模并且對點位進行編號，節(jié)約了設計人員手動布置點位的時間，提高了設計效率。

圖7布置疊合板鋼筋圖8生成疊合板鋼筋

（2）預制樓梯拆分及深化設計。本項目選用標準樓層的梯段板作為樓梯的標準構(gòu)件，采用120mm厚度的預制雙跑樓梯，預制樓梯采用高端支承為固定鉸支座，低端支承為滑動鉸支座的裝配方案。通過預制構(gòu)件深化設計系統(tǒng)中預制樓梯深化設計的樓梯放置功能，設置樓梯參數(shù)后（如圖9所示），把預制樓梯放置在模型中。

圖9放置預制樓梯

預制樓梯放置完畢后，通過預制構(gòu)件深化設計系統(tǒng)中樓梯配筋功能，對預制樓梯進行自動配筋（如圖10所示）。

圖10預制樓梯配筋后

（3）出圖及物料清單。在完成本項目的預制構(gòu)件深化設計后，設計人員通過預制構(gòu)件深化設計系統(tǒng)的一鍵出圖功能及物料清單功能，對模型中的所有預制構(gòu)件及平面進行出圖（如圖11所示），并導出本項目的物料清單表（如圖12所示）。根據(jù)導出的圖紙及清單直接通過智能生產(chǎn)管理平臺對接構(gòu)件廠，完成生產(chǎn)構(gòu)件詳圖交付。

圖11疊合板構(gòu)件詳圖

圖12預制構(gòu)件物料清單

2. 鋁模深化設計系統(tǒng)

項目從第二層墻柱~頂層墻柱均采用鋁模板，設計人員通過鋁模深化設計系統(tǒng)對本項目的鋁模進行深化設計，實現(xiàn)設計階段精準配模、高效輸出圖紙及料表數(shù)據(jù)。

（1）自動配模。設計人員通過運用鋁模深化設計系統(tǒng)的自動配模功能選擇需要配模的柱梁板墻等結(jié)構(gòu)構(gòu)件，程序會按照預設的配模規(guī)則自動生成符合規(guī)范要求的鋁模板相關(guān)構(gòu)件，減少了設計人員手動放置的機械性工作，提高了工作效率和配模的準確性。并且與預制構(gòu)件模型實時交互，避免了因設計誤差導致的漏漿等問題。

（2）圖紙輸出及物料清單。當設計人員配模完成后，可以通過程序選擇所需出圖的部位自動生成生產(chǎn)圖紙（如圖13所示），并且生成物料清單（如圖14所示），簡化了設計人員圖紙輸出的操作步驟，也節(jié)省了統(tǒng)計和篩選工程量的時間，減少了工程量統(tǒng)計錯誤的概率。

圖13鋁模生產(chǎn)加工圖

圖14鋁模物料清單

3. 內(nèi)墻板深化設計系統(tǒng)

項目內(nèi)隔墻采用鋼筋陶粒混凝土空心條板內(nèi)隔墻，設計人員通過內(nèi)墻板深化設計系統(tǒng)對本項目的內(nèi)墻進行深化設計及圖紙輸出。

（1）內(nèi)墻板拆分。設計人員通過BIM模型，對外墻、砌筑內(nèi)墻和非砌筑內(nèi)墻進行區(qū)分。將模型處理完成后，通過內(nèi)墻板拆分將非砌筑內(nèi)墻進行拆分（如圖15所示），并且自動對拆分好的內(nèi)墻板編號。

圖152#樓裝配式內(nèi)隔墻拆分模型展示圖

（2）圖紙輸出及物料清單。內(nèi)墻板拆分完成后，可以通過程序一鍵生成內(nèi)墻板構(gòu)件詳圖（如圖16所示），并且導出物料清單。導出的物料清單、生產(chǎn)加工數(shù)據(jù)及模型數(shù)據(jù)通過智能生產(chǎn)管理平臺與項目進度計劃關(guān)聯(lián)，可進行構(gòu)件生產(chǎn)、構(gòu)件自動編碼，實現(xiàn)一件一碼，構(gòu)件生產(chǎn)、運輸、施工的實時跟蹤。

圖16預制內(nèi)墻板詳圖

應用成效

（一）實現(xiàn)多專業(yè)同平臺協(xié)同設計

項目通過裝配式建筑深化設計平臺，實現(xiàn)了多專業(yè)的裝配式建筑設計，通過BIM技術(shù)在設計階段將后期可能遇到的建造問題前置，如在外立面上通過協(xié)同配合，優(yōu)化復雜節(jié)點構(gòu)造，使得建筑整體更加適配工業(yè)化建造手段；在裝配式設計時提前優(yōu)化預制構(gòu)件和鋁模的支撐系統(tǒng)；提前在鋁模和裝配式內(nèi)墻間預留壓槽等一系列優(yōu)化措施，很大程度上減少了設計階段的錯、漏、碰、缺，將同平臺協(xié)同設計的優(yōu)勢在實際項目中實踐。

（二）數(shù)字化設計實現(xiàn)裝配式建筑“數(shù)字孿生”

項目在設計階段利用BIM集成化應用，通過數(shù)字化設計將生產(chǎn)和建造場景虛擬呈現(xiàn)（如圖17、18所示），實現(xiàn)藍光公館項目的“數(shù)字孿生”。

圖17疊合板模型與現(xiàn)場對比圖

圖18項目整體模型與現(xiàn)場對比圖

（三）應用效果

平臺已投入包括藍光公館項目在內(nèi)的11個裝配式建筑項目中使用，共完成裝配式深化設計面積超過100萬平方米，應用成效主要體現(xiàn)在效率提升和質(zhì)量提升兩個方面。

在效率提升上，預制構(gòu)件深化設計的總用時從30天減少到了7天，效率提升了385%；鋁模深化設計的總用時從23天減少到了11.5天，效率提高了100%；內(nèi)墻板深化設計的總用時從16天減少到了3.5天，效率提升了357%。明顯縮短了項目的設計周期，提高了設計人員的工作效率，也提高了部品部件生產(chǎn)效率。

在質(zhì)量提升上，得益于設計數(shù)據(jù)向生產(chǎn)制造端傳遞，福州市藍光公館項目預制構(gòu)件的尺寸合格率達到了100%，一次合格率達到98.6%，鋁模深化設計出錯率控制在1‰，預制構(gòu)件實現(xiàn)了全生命周期的管控，鋁模施工實現(xiàn)了免預拼裝工藝，裝配式內(nèi)墻實現(xiàn)了水電精準定位。

施工現(xiàn)場及建筑脫模效果，如圖19所示。