■ 朱小羽

達(dá)索系統(tǒng)3D體驗(yàn)平臺(tái)支持BIM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)

■ 朱小羽

達(dá)索系統(tǒng)的3D體驗(yàn)解決方案以數(shù)據(jù)管理平臺(tái)為核心，搭建集建模、仿真、協(xié)同、管理為一體的企業(yè)級(jí)三維可視化BIM項(xiàng)目管理平臺(tái)，提供強(qiáng)大的BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)管理功能，支持企業(yè)或者行業(yè)根據(jù)自身需求部署定制的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，并在其土木建筑行業(yè)模塊中預(yù)置了基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IFC編制的AEC數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)IFC標(biāo)準(zhǔn)，既可在3D體驗(yàn)平臺(tái)中創(chuàng)建含有豐富信息的BIM模型，也可把多種業(yè)界軟件創(chuàng)建的BIM模型導(dǎo)入到3D體驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行管理。

達(dá)索系統(tǒng)；3D體驗(yàn)平臺(tái)；BIM；數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)；IFC

1 達(dá)索系統(tǒng)的3D體驗(yàn)平臺(tái)

1.1 概述

法國(guó)達(dá)索系統(tǒng)公司（Dassault Systémes）是產(chǎn)品生命周期管理（Product Lifecycle Management，PLM）解決方案的主要提供者，與達(dá)索航天公司（Dassault Aviation）同屬于法國(guó)達(dá)索集團(tuán)。達(dá)索系統(tǒng)專注于3D技術(shù)和PLM解決方案已超過(guò)30年，并一直與全球各行業(yè)中的領(lǐng)袖企業(yè)合作，行業(yè)跨度從飛機(jī)、汽車、船舶直到消費(fèi)品、工業(yè)裝備和建筑工程。

達(dá)索系統(tǒng)的全生命期解決方案是由一系列的3D設(shè)計(jì)、分析、仿真和商業(yè)智能軟件所組成，服務(wù)于企業(yè)的各個(gè)流程，既包括工程設(shè)計(jì)、優(yōu)化、制造、安裝，也包括項(xiàng)目管理、商業(yè)運(yùn)營(yíng)以及供應(yīng)鏈管理等。這其中包含數(shù)百種豐富多樣的應(yīng)用模塊，用戶可根據(jù)具體業(yè)務(wù)需求，選擇不同的模塊進(jìn)行組合配置。在建筑工程行業(yè)，最常用到的達(dá)索軟件包括以下幾大類：

（1）設(shè)計(jì)建模類：以CATIA品牌為主，是參數(shù)化3D建模設(shè)計(jì)工具；

（2）施工仿真類：以DELMIA品牌為主，是施工仿真和優(yōu)化工具；

（3）計(jì)算分析類：以SIMULIA品牌為主，是通用有限元計(jì)算工具；

（4）協(xié)同管理類：以ENOVIA品牌為主，是項(xiàng)目管理和協(xié)同工具。

1.2 3D體驗(yàn)平臺(tái)的特征

達(dá)索系統(tǒng)之所以能在眾多行業(yè)中取得成功，一方面借助于先進(jìn)的三維設(shè)計(jì)和仿真工具，另一方面也依賴于靈活、強(qiáng)健、可靠的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，可在同一個(gè)平臺(tái)中管理從設(shè)計(jì)到制造、安裝、維護(hù)全流程的數(shù)據(jù)。2014年，達(dá)索系統(tǒng)發(fā)布了最新的“3D體驗(yàn)（3DEXPERIENCE?）”協(xié)同平臺(tái)（簡(jiǎn)稱3D體驗(yàn)平臺(tái)），以及基于該平臺(tái)的一系列行業(yè)解決方案。3D體驗(yàn)平臺(tái)具有如下特征：

（1）基于云的系統(tǒng)架構(gòu)。3D體驗(yàn)平臺(tái)既提供企業(yè)云版本也提供公有云版本。在美國(guó)、歐洲等市場(chǎng)，達(dá)索系統(tǒng)已通過(guò)公有云方式提供軟件服務(wù)，而在中國(guó)市場(chǎng)，達(dá)索系統(tǒng)目前提供的主要是企業(yè)云版本，即將中心系統(tǒng)部署在企業(yè)自身的服務(wù)器上。但無(wú)論是哪種方式，用戶的3D模型和項(xiàng)目信息都是統(tǒng)一存儲(chǔ)于系統(tǒng)服務(wù)器，而不是分散于每臺(tái)工作站。因此，只要用戶能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)，無(wú)論何時(shí)何地，都能獲取最新的準(zhǔn)確信息開(kāi)展工作。3D體驗(yàn)平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)見(jiàn)圖1。

（2）在數(shù)據(jù)庫(kù)中管理BIM信息。傳統(tǒng)的BIM軟件往往把所有信息放在文件中存儲(chǔ)，這樣既不便于管理也不便于共享，因?yàn)楹茈y從文件外部獲取每個(gè)構(gòu)件的準(zhǔn)確信息。而3D體驗(yàn)平臺(tái)將BIM信息以構(gòu)件為單位存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)將所有相關(guān)信息都可以關(guān)聯(lián)在構(gòu)件對(duì)象之上。因此，可以依據(jù)構(gòu)件清單進(jìn)行BIM信息的瀏覽、查詢、統(tǒng)計(jì)和編輯，甚至無(wú)需打開(kāi)整個(gè)三維模型。在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器中查詢構(gòu)件清單及屬性信息見(jiàn)圖2。

（3）內(nèi)建的協(xié)同工作模式。不同的項(xiàng)目成員，只要登錄到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，就能按相應(yīng)的權(quán)限進(jìn)行并發(fā)式的協(xié)同設(shè)計(jì)、分析和管理工作。為此，3D體驗(yàn)平臺(tái)內(nèi)建了協(xié)同作業(yè)機(jī)制，包括人員角色與權(quán)限管理、數(shù)據(jù)版本管理、對(duì)象鎖定保護(hù)等一系列功能，保障多專業(yè)、多工種的團(tuán)隊(duì)能夠?qū)崟r(shí)在線地協(xié)同工作。

（4）整合一致的用戶體驗(yàn)。在3D體驗(yàn)平臺(tái)上，達(dá)索系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了前臺(tái)和后臺(tái)的雙重整合：后臺(tái)的所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一套數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，不同人員、不同軟件模塊都共享同一數(shù)據(jù)，不再需要交換數(shù)據(jù)或者轉(zhuǎn)換格式；而前臺(tái)的各個(gè)應(yīng)用模塊都基于同一個(gè)3D圖形平臺(tái)，因此可實(shí)現(xiàn)同樣的操作方式和圖形效果，而不需要在不同的圖形平臺(tái)之間切換?；凇癐F WE羅盤(pán)”的客戶端用戶界面見(jiàn)圖3。

2 實(shí)現(xiàn)可定制的BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

3D體驗(yàn)平臺(tái)提供了強(qiáng)大的BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)管理功能，支持企業(yè)或者行業(yè)根據(jù)自身需求部署定制的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。在建筑工程的全生命期中，有大量人員要根據(jù)各自的需求來(lái)輸入、獲取、查詢和管理BIM信息。因此，需要有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，從而保證不同人員以相同的數(shù)據(jù)語(yǔ)言進(jìn)行溝通，保障信息交流的一致與可靠。達(dá)索系統(tǒng)的3D體驗(yàn)平臺(tái)支持用戶根據(jù)企業(yè)或行業(yè)的需求來(lái)自定義數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，并在項(xiàng)目生命期中貫徹實(shí)施。

系統(tǒng)使用的機(jī)制和術(shù)語(yǔ)定義見(jiàn)圖4。

（1）標(biāo)準(zhǔn)定制包 （Package）：是由一套對(duì)象類型和屬性擴(kuò)展集組成的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，例如可以把IFC標(biāo)準(zhǔn)封裝成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)包。一個(gè)BIM項(xiàng)目可以應(yīng)用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)包，也可同時(shí)應(yīng)用多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)包。

（2）對(duì)象類型 （Type）：表示一個(gè)具體的產(chǎn)品類別，例如門(mén)、窗、柱子等。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)包中通常包括多個(gè)對(duì)象類型。不同的對(duì)象類型之間還存在著兩種不同的相互關(guān)系。繼承關(guān)系：由父類型派生出子類型。例如從“橋”派生出“斜拉橋”和“連續(xù)梁橋”。這種關(guān)系中，父類型的屬性通常都會(huì)被子類型自動(dòng)繼承；聚合關(guān)系：一種類型的對(duì)象是由其他類型裝配而成。例如“橋”是由“橋墩”、“橋臺(tái)”和“梁”裝配而成。這種關(guān)系中，裝配體和零件之間的屬性未必相同。

（3）屬性擴(kuò)展集 （Extension）：一組相關(guān)屬性的集合，可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景加載到對(duì)象類型上。建議把相關(guān)屬性封裝成擴(kuò)展集，以便于管理和應(yīng)用。例如，可以把設(shè)計(jì)階段用到的屬性封裝成“設(shè)計(jì)信息”擴(kuò)展集，而材料采購(gòu)階段用到的信息封裝成“采購(gòu)信息”擴(kuò)展集，這樣就可以在生命期的不同階段快速在對(duì)象類型上加載不同的信息。

（4）屬性（Attribute）：產(chǎn)品的一種特性或參數(shù)，例如材質(zhì)、顏色、生產(chǎn)廠家等。可以為每個(gè)屬性指定它的數(shù)據(jù)類型，例如長(zhǎng)度、面積或者日期類型。

在3D體驗(yàn)平臺(tái)上，不僅可以靈活地定義對(duì)象類型和屬性，還可以定制其行為特征。例如：某個(gè)對(duì)象類型允許加載哪些屬性擴(kuò)展集；某個(gè)擴(kuò)展集可以加載到哪些對(duì)象類型；在創(chuàng)建對(duì)象時(shí)缺省使用哪個(gè)屬性擴(kuò)展集；創(chuàng)建對(duì)象之后可以加載/去除哪些擴(kuò)展集；根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景自動(dòng)加載/去除屬性擴(kuò)展集；根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)和公式自動(dòng)計(jì)算出屬性值（可根據(jù)幾何尺寸自動(dòng)計(jì)算體積，根據(jù)材料密度自動(dòng)計(jì)算質(zhì)量等）。

有了這樣的機(jī)制，才能保證在建筑工程生命期各階段的信息都能被準(zhǔn)確捕捉，并以結(jié)構(gòu)化的方式存儲(chǔ)于BIM系統(tǒng)內(nèi)部，隨時(shí)被查詢、統(tǒng)計(jì)和處理，滿足各種專業(yè)、各種流程的應(yīng)用需求。

3 達(dá)索系統(tǒng)對(duì)IFC標(biāo)準(zhǔn)的支持

達(dá)索系統(tǒng)3D體驗(yàn)平臺(tái)不僅提供了對(duì)BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的支持機(jī)制，更進(jìn)一步，在其土木建筑行業(yè)模塊中還預(yù)置了基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IFC編制的AEC數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，其中定義了各種BIM對(duì)象類型（例如門(mén)窗、樓梯、幕墻等）及相關(guān)屬性，并提供了IFC數(shù)據(jù)導(dǎo)入/導(dǎo)出接口。3D體驗(yàn)平臺(tái)內(nèi)置的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與IFC4兼容，而導(dǎo)入/導(dǎo)入接口遵循IFC 2×3標(biāo)準(zhǔn)（這是考慮到行業(yè)內(nèi)大多數(shù)軟件導(dǎo)入導(dǎo)出的都是IFC 2×3標(biāo)準(zhǔn)）。通過(guò)IFC標(biāo)準(zhǔn)，既可在3D體驗(yàn)平臺(tái)中創(chuàng)建含有豐富信息的BIM模型，也可把多種業(yè)界軟件創(chuàng)建的BIM模型導(dǎo)入到3D體驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行管理。通過(guò)IFC格式將Revit模型導(dǎo)入到達(dá)索平臺(tái)（見(jiàn)圖5）。

針對(duì)民用建筑行業(yè)，3D體驗(yàn)平臺(tái)中預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)IFC已經(jīng)能夠基本滿足BIM數(shù)據(jù)交換的需求。而針對(duì)鐵路工程行業(yè)，可以在標(biāo)準(zhǔn)IFC的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，這方面的工作也正在進(jìn)行中。在2015年上半年發(fā)布的“3D體驗(yàn)”R2015x版本中，已經(jīng)針對(duì)橋梁領(lǐng)域進(jìn)行了擴(kuò)展，該擴(kuò)展是基于國(guó)際IFC Bridge工作組的現(xiàn)有草案開(kāi)發(fā)的。預(yù)計(jì)于2015年底發(fā)布的R2016x版本中，將進(jìn)一步擴(kuò)展橋梁和隧道方面的標(biāo)準(zhǔn)，更多的工作還在進(jìn)行中。

在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的IFC標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)中，達(dá)索系統(tǒng)不僅提供軟件方面的技術(shù)支持，同時(shí)也積極參與到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制中。在法國(guó)，達(dá)索系統(tǒng)加入了由法國(guó)環(huán)境部支持成立、40多家公司共同參與的MINnD項(xiàng)目（ http://www．minnd．fr/ ），其目標(biāo)是研究基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的BIM數(shù)據(jù)交換，包括IFC Bridge標(biāo)準(zhǔn)的編制。在中國(guó)，達(dá)索系統(tǒng)與中國(guó)鐵路BIM聯(lián)盟在IFC Railway標(biāo)準(zhǔn)方面展開(kāi)積極合作，希望為中國(guó)鐵路行業(yè)的BIM技術(shù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

4 案例研究

市政工程行業(yè)與鐵路行業(yè)有類似之處，都涉及大量的線路、隧道、橋梁等工程。在此領(lǐng)域，達(dá)索系統(tǒng)與上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院開(kāi)展緊密的戰(zhàn)略合作。上海市楊高南路地下通道項(xiàng)目（見(jiàn)圖6）是由上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院使用達(dá)索3D體驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)的一個(gè)示范項(xiàng)目。楊高南路（世紀(jì)大道—浦建路）改建工程的范圍從現(xiàn)在的世紀(jì)大道延伸至浦建路跨線橋，全長(zhǎng)1．95 km。道路、隧道結(jié)構(gòu)、橋梁（張家浜橋）、雨污水排管、交通標(biāo)志標(biāo)線、信號(hào)燈、通風(fēng)、監(jiān)控系統(tǒng)、供配電、建筑、綠化等相關(guān)設(shè)施及前期綠化與管線搬遷工作的建安費(fèi)為14．55億元人民幣，總投資24．7億元人民幣。

該項(xiàng)目全程采用達(dá)索公司的3DEXPERIENCE R2015x作為BIM實(shí)施平臺(tái)，與其他軟件平臺(tái)相比，該平臺(tái)具有以下幾方面的優(yōu)勢(shì)：

（1）達(dá)索平臺(tái)采用云平臺(tái)和中央服務(wù)器的架構(gòu)模式，以此統(tǒng)一項(xiàng)目的數(shù)據(jù)庫(kù)，為這一企業(yè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)安全提供可靠保護(hù)。

（2）支持BIM模型的類型擴(kuò)展，在楊高南路項(xiàng)目中采用自定義類型統(tǒng)一部署的方法，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)中的側(cè)石、防撞欄、瀝青等不同類型的構(gòu)件進(jìn)行了統(tǒng)一部署（見(jiàn)圖7）。對(duì)于后期的工程算量及模擬施工仿真提供了很大的便利。

（3）多專業(yè)的實(shí)時(shí)協(xié)同BIM平臺(tái)，在項(xiàng)目過(guò)程中結(jié)構(gòu)、橋梁、管道等不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人員可以在同一平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)任務(wù)。這種同步的建模功能可以即時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的缺陷，快速檢查模型之間是否存在干涉現(xiàn)象等。

（4）初步形成了達(dá)索平臺(tái)上的BIM建模流程。當(dāng)前的軟件格式支持大尺寸的100 kM數(shù)據(jù)模型，整個(gè)BIM范圍涵蓋前期的方案設(shè)計(jì)，中期的詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，后期的施工仿真、項(xiàng)目報(bào)告及基于Internet Explorer的在線瀏覽等。

（5）創(chuàng)新的知識(shí)模板庫(kù)重用功能（見(jiàn)圖8），可通過(guò)CATIA提供的模板功能快速實(shí)現(xiàn)隧道結(jié)構(gòu)中各種構(gòu)件的實(shí)例化，從而避免重復(fù)建模，提升工作效率。

在項(xiàng)目方案論證階段，通過(guò)引入BIM技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案的三維可視化、多方案比選和方案優(yōu)化，在項(xiàng)目的系列匯報(bào)中取得良好效果；在設(shè)計(jì)階段，采用BIM建模和常規(guī)設(shè)計(jì)并行的方式，檢查設(shè)計(jì)成果，保障設(shè)計(jì)出圖質(zhì)量；在施工招標(biāo)階段，聯(lián)合設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)突破基于BIM設(shè)計(jì)模型的工程算量方法，成功實(shí)現(xiàn)從BIM信息模型中直接提取該項(xiàng)目主體和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的混凝土及鋼筋算量，其中65%的算量在與傳統(tǒng)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行復(fù)核后，成為正式施工招標(biāo)的工程量清單內(nèi)容（見(jiàn)圖9）。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著B(niǎo)IM技術(shù)在工程建設(shè)行業(yè)中的應(yīng)用日趨廣泛，行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)已經(jīng)從建模技術(shù)本身擴(kuò)展到如何對(duì)BIM數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的管理，使之能夠從設(shè)計(jì)階段往下游延伸，在施工、運(yùn)維階段發(fā)揮最大化價(jià)值。達(dá)索系統(tǒng)的3D體驗(yàn)解決方案以數(shù)據(jù)管理平臺(tái)為核心，搭建集建模、仿真、協(xié)同、管理為一體的企業(yè)級(jí)三維可視化BIM項(xiàng)目管理平臺(tái)，并通過(guò)靈活的數(shù)據(jù)管理技術(shù)支持行業(yè)化、企業(yè)化的BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，從而為建筑工程行業(yè)全生命期的信息管理打下良好基礎(chǔ)。達(dá)索系統(tǒng)將攜手中國(guó)企業(yè)，共同推動(dòng)建筑生命周期管理的實(shí)現(xiàn)，為建筑業(yè)帶來(lái)變革和創(chuàng)新。

朱小羽：達(dá)索析統(tǒng)（上海）信息技術(shù)有限公司，建筑行業(yè)中國(guó)區(qū)經(jīng)理，上海，200120

責(zé)任編輯 盧敏

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1672-061X（2015）06-0034-04