BIM技术在机电工程一体化信息模型中的应用

　　摘要：随着BIM技术的成熟， 越来越多水电项目采用BIM设计。由于缺乏专业化定制的软件和设备资源库等问题， 大多水电工程BIM设计停留在展示阶段。本课题以Revit软件为BIM设计平台， 以传统水电工程CAD制图标准为参考， 研发定制了BIM正向设计的软件环境， 建设并管理了水电设计中种类繁多、数量庞大、结构复杂的水力机械设备专业资源库， 同时在BIM设计实践中， 对BIM设计流程进行了完善、更新， 制定了与BIM设计匹配的管理规定及作业导则， 真正将BIM技术融入设计生产中， 实现了设计效率和质量的双重提升。

　　关键词：BIM; 定制开发； 专业资源库； BIM流程； Revit;

目录

　　0前言....................................1

　　1总体思路及实施原则....................................2

　　2机电一体化信息模型构建技术....................................3

　　2.1 Revit水电工程专业化定制....................................4

　　2.2机电设备资源库建设....................................5

　　2.3 BIM流程完善优化....................................6

　　3创新与特点....................................7

　　4结语....................................8

　　文内图表....................................9

　　图1 Revit水电工程专业化定制....................................10

　　图2参数化专业资源库....................................11

　　参考文献....................................12

0前言

　　随着技术的发展， BIM在工程设计、建设和管理方面的地位越来越重要， 并在工业和民用建筑行业得到广泛应用， 但在水电行业， 很多设计院对机电BIM投入了大量的人力、物力进行研究、摸索， 但仍存在以下问题：

　　（1） 目前BIM设计大多停留在三维模型展示阶段， 无法使用BIM软件生成及交付符合国家标准的二维施工图纸。

　　（2） 相较于设备资源库成熟完整的建筑行业， 水电工程中的机电设备种类繁多， 数量庞大， 且各厂家的尺寸规格差异巨大， 应用于水电工程机电BIM设计的设备资源库极为匮乏。

　　（3） 相较于传统CAD, BIM设计流程有诸多不同， 比如三维模型校审、模型固化等， 加之参与水电工程设计的专业较多， 各专业的BIM应用进展和技术水平不一， 造成设计效率低下， BIM的优势得不到体现。

　　针对以上水电行业BIM设计的三大难题， 以笔者为主的"机电BIM设计专业应用开发及基础建设"课题组， 以Revit软件为BIM设计平台， 以传统水电工程CAD制图标准为参考， 研发定制了让BIM模型生成符合国家标准二维施工图纸的软件环境， 建设并管理了水电设计中种类繁多、数量庞大、结构复杂的机电设备专业资源库， 同时在BIM设计实践中， 对BIM设计流程进行了完善、更新， 制定了与BIM设计匹配的管理规定及作业导则。本课题成果真正将BIM技术融入机电专业设计生产中， 实现了设计效率和质量的双重提升， 开启了超越传统CAD制图的新一轮水电设计方式的变革。

　　1 总体思路及实施原则

　　为实现水电工程机电专业BIM正向设计， 规范制图标准， 提高设计效率及品质， 需对Autodesk Revit软件进行专业化定制和二次开发， 通过对软件进一步扩容、优化、更新， 使其内部属性满足水电工程专业设计技术和标准要求。基于此， 本课题制定以下五个实施原则：

　　（1） 满足项目需求。所建立的BIM模型需满足项目实施标准， BIM设计产品需满足项目应用。

　　（2） 符合制图规范。所出图纸能满足传统二维制图标准， 并使图纸更规范、细致、美观。

　　（3） 减少重复工作量。通过模板化最大限度地减少设计人员重复设计工作量。

　　（4） 保持灵活性。在减少重复工作量的同时， 预留手动接口来处理设计中的特殊问题。

　　（5） 适用于专业间模型传递及整合。专业样板文件需满足BIM模型的通用传递性以及专业间模型的协同整合。

　　2 机电一体化信息模型构建技术

　　为保证机电专业BIM设计成果的统一性、完整性和准确性；促进全体设计人员规范化、标准化的实施BIM设计；满足BIM设计全生命周期管理以及提高BIM设计效率的目的， 本课题完成了以下三部分工作：

　　（1） Revit水电工程专业化定制。

　　（2） 机电设备资源库建设。

　　（3） 完善更新BIM设计流程。

　　2.1 Revit水电工程专业化定制

　　将水电行业机电专业众多的标准规范， 以Revit软件可识别的方式输入对应参数， 导入水电行业103本标准规范， 定制了全新的图形界面、图案、线形线宽、尺寸标注、焊接标注、图纸字体、轴网、剖切、注释、各型管路、管件、管材、剖面模板等功能模块。同时， 本课题开发定制了Revit软件材料表自动识别、自动分类统计机电专业的设备及材料功能 （未开发前Revit软件是不能识别水机专业的设备及材料） , 避免了传统设计中常出现的图纸材料量统计不准、错数、漏标等人为失误 （见图1） .

　　图1 Revit水电工程专业化定制

　　大量的标准输入及定制， 使Revit软件符合水电行业技术规范， 成为适用于水电行业机电专业设计的BIM软件。在定制的Revit机电工程环境下建立的BIM模型有实际意义， 其生成的二维图纸包含表达了传统CAD图纸的设计内容， 具备技施蓝图的要求。因此， 具有同样的实用价值和法律效力。

　　2.2 机电设备资源库建设

　　在以Revit平台实施BIM设计过程中， 资源库中的设备族数量和质量直接影响着设计效率和品质， 高质量族积累越多， 效率就越高。每个设备族的建族过程包括样本筛选、族几何构建、族参数、公式逻辑构建和族测试。参数化专业资源库示意见图2.

　　机电专业族库的基础建设采用参数化建模方法， 以真实设备的样本数据为基础， 将数以千计的设备族精简为83个参数化族和40个项目应用族， 适用于2 452个场景， 使设计人员在BIM设计过程中快速、准确地提取优质的设备模型。其中水力机械专业设备资源库模型内容涵盖了8大设备系统， 包括阀门、油气水设备、消防系统、自动化元件、起重设备等， 满足了常规水电站BIM设计的要求。

　　图2 参数化专业资源库  

　　2.3 BIM流程完善优化

　　BIM设计有别于传统的二维设计， 不仅软件、操作不同， 而且设计思维思路也与传统CAD差异巨大。故本课题组认为， 在BIM设计过程需总结一套专有设计流程， 设计人员按照BIM设计流程进行工作， 才能获得BIM设计的最大价值。因此， BIM设计流程和BIM管理办法的定制是BIM设计中不可缺少的一部分。

　　在传统CAD设计流程的基础上， 结合BIM设计的特点， 制定了《常规水电项目招标技施阶段三维设计出图分类管理规定》《机电样板文件的制定标准和管理维护规定》《机电族库的创建标准和管理维护规定》《机电BIM建模和BIM出图的标准和管理规定》和《BIM设计校核、审查导则》5项BIM设计管理文件。这些既是BIM设计的生产管理规定， 也是BIM设计专业生产导则， 更是BIM设计标准的支撑， 它们是水电行业机电专业BIM设计的基础建设， 在后期的实践中要正确地维护、保护本项目创造的成果， 形成一套完整的措施。

　　3 创新与特点

　　本课题基于Revit设计平台， 研发定制了符合水电工程机电专业设计需求的BIM软件， 具有以下特点：

　　（1） BIM机电专业化定制。参考现行相关出图标准和专业技术标准， 为水电工程机电专业定制了BIM设计软件环境， 使Revit软件的默认设置符合水电工程机电专业设计要求， 其成果满足机电专业相关规范。

　　（2） BIM正向设计。实现了从三维模型展示到三维出图， 用BIM模型生成及交付符合国家标准的二维施工图纸。目前该成果已全面运用于两河口水电工程、加查水电工程机电技施设计中， 从真正意义上实现了可生成三维施工图纸的BIM正向设计。相较传统CAD图纸， 使用BIM模型生成三维图纸效率更高， 更加清晰直观， 图纸质量、效果焕然一新， 获得业主的一致认可与好评。

　　（3） 参数化资源库。建设了以设备厂家样本数据支撑的、以参数化技术构建的机电专用资源库。参数化的族库减少了重复建族的时间成本， 提高了资源库的使用和管理效率。

　　4 结语

　　目前， 在国家尚未出台水电行业BIM设计标准的情况下， 本课题成果是水电工程BIM设计基础建设的重要内容， 也是新一轮水电设计领域机电专业的技术革新， 也将促进BIM技术在水电设计领域内的进一步推广与应用。

　　在逐渐超越传统CAD设计的潮流过程中， 本项目成果符合现有行业标准规范的样板文件、丰富优质的水电设备资源库和完善的BIM设计流程， 实现了设计效率和质量的双重提升， 其价值将会在不断发展的BIM设计中显得越来越明显。

　　参考文献
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