面向装配式建筑的达索系统BIM解决方案

    CATIA还提供了丰富的专业建模工具，例如钢结构的节点详细设计、钢混构件的3D钢筋建模、金属面板的钣金设计，都可以直接利用CATIA的现成工具来完成。而设计完的3D数字模型，还可以和数控生产设备结合起来，以自动化的方式制造实物，甚至无需传统图纸。(为了驱动数控设备，需要根据具体的设备来设计制造工艺，并且可能需要生成数控加工代码。)

    对于已经使用传统BIM软件的项目来说，CATIA也可以通过IFC等格式导入传统BIM软件建立的模型，并在此基础上进行深化设计。然而需要注意的是，传统BIM软件的模型几何精度往往较低，同时在导出IFC格式时常常出现数据丢失，因此导入后需要仔细检查。

    图3. 制造级精度的3D设计

    (3) 设计与施工的集成仿真

    当有了包含准确信息的3D模型之后，下一步要做的就是根据模型研究施工方法，编制施工组织计划。传统的施工计划编制是一个“由上而下”、基于经验的过程，由有经验的施工经理来分解施工步骤、安排每个步骤的先后顺序，并且分解每个工序所需的大致时间(例如施工某层楼板需要多少天)。然而，对于复杂的重点工序(例如一个大型钢构件的吊装过程)，即便是很有经验的施工经理也很难把操作过程中可能出现的各种情况设想得面面俱到，更不用说准确规划成百上千道工序的进度安排。因此，在达索系统的DELMIA中，一方面支持“由上而下”的施工任务分解和进度规划，另一方面还支持对于重点工艺进行“由下而上”的虚拟仿真，严格模拟重点工艺的施工过程，验证其可行性，评估风险，并且探索更好的施工方案。

    要实现满足工程真实性的施工仿真，通常要对BIM模型进行整理和重构，将设计BIM模型转换成施工BIM模型。首先，设计构件和施工构件可能是不一样的，有时需要把构件进行拆分(例如设计中的一片楼板在施工中要分段来做)，而有时又需要把构件进行合并(例如墙连柱的施工)。其次，施工模型中往往需要增加辅助设施，例如脚手架、塔吊、以及各种施工设备。然后，需要把模型构件和任务进度、设备资源关联起来，从“静态模型”变成“动态模型”。由于建筑模型中的构件数量往往相当多，软件应当能够根据用户给定的逻辑规则和构件的BIM信息自动生成这样的关联关系，而不是让用户进行繁琐的手工关联。一些常用的工艺流程还可以在系统中保存为工艺模板，在以后重复调用。

    有了这样的集成仿真之后，我们就可以在实际建造之前，预先在3D软件里以虚拟的方式建造一次整个建筑。在虚拟建造的过程中，可以分析施工计划是否合理？施工工艺是否可行？设备资源是否存在瓶颈或者冗余？通过这样的工作，可以提前发现可能存在的问题，并使每一个施工人员都了解他们将要完成的任务，从而提高现场的操作效率，降低风险，并且节省成本和工期。

    最后，施工仿真的输出成果应该是准确可靠的施工组织计划和工艺指导，而4D动画只是次要的伴生产品。我们追求的是工程的真实可靠性，而不是像常规的动画渲染软件一样以视觉绚丽为目标——没有工程可靠性，动画效果再好也没有意义。

    图4. 施工工艺级别的BIM仿真

    (4) 流程与数据结合的协作平台

    达索系统的CATIA和DELMIA是强大的BIM建模与仿真工具，但要真正把设计、施工、业主等人员衔接起来，光有模型是不够的，还需要一个跨越生命期上下游的协同平台。就好像如果没有路网，汽车再好也跑不起来；如果没有协同平台，BIM模型中的信息再多也没法利用。因此，我们通过3D体验平台上的ENOVIA，保证各方都能随时从单一数据源获得最新的准确信息并进行管理。

    在项目管理中有三个核心要素：质量、时间、成本。然而，在传统的BIM数据管理软件(可以称为PDM软件)与传统的项目管理软件之间存在着一条鸿沟：传统的PDM软件往往只关心模型的质量控制，包括版本管理、访问权限、冲突检测等问题，而传统的项目管理软件往往聚焦于时间和成本，包括任务管理、进度计划、成本跟踪、资源效率等问题。举例而言，传统的PDM软件不会包含WBS分解、进度跟踪等管理功能，而传统项目管理软件也不能进行模型冲突检测。达索系统ENOVIA的独特之处在于，它把质量、时间、成本这三个要素有机的结合起来，对项目各要素进行全面的管理。

    假想一个典型的建筑综合体项目，设计负责人可以把它划分成塔楼、裙房、地下等几个部分，每个部分分别指定建筑、结构、设备等不同专业的负责人，分配工作任务并制定进度计划。每个专业的设计人员都将接收到任务信息，还可以在自己的任务节点下进一步细分子任务，并且进行建模工作。项目经理只要通过任务链接就可以查看到各个专业的模型成果。同时，由于所有模型都集中在同一个服务器数据库中，只要有相应的权限，每个专业设计人员都可以随时获得其它专业的模型成果。所有人在一个集成模型上以实时协同的方式开展工作，从而保证信息的准确一致性。通过访问权限和版本控制，设计师也可以决定是否允许业主、施工方登录到系统来查看最新的模型成果。如果允许其它参建方进行在线评审，那么他们就可以在网络平台上标注发现的问题，并且提交给设计师进行检查。一旦提交反馈意见，系统还可以自动通知相关设计师，并追踪反馈……值得一提的是，达索平台是基于构件数据库而不是文件来管理操作权限，因此可以针对每个构件去设置其访问权限、历史版本等信息，从而提供了极大的灵活性。

    图5.在Web浏览器上进行在线BIM设计校审

    更重要的是，使用基于构件数据库的模型，可以方便的用于管理构件生产、物流、安装的全过程。这个过程中的信息是很难用图纸进行管理的，需要部署基于物料清单的制造执行系统(MES)和施工管理系统，而这恰恰是来自制造业的达索系统擅长的地方。

    对于构件预制方，不仅可以直接从达索平台获取准确详尽的构件信息用于生产工艺，还可以使用构件清单用于生产管理，例如编制生产进度计划、实际进度的跟踪对比、统计资源与材料用量、风险管理等等。项目经理可以在系统中了解每一个构件的当前状态：是正在生产，还是已经在物流途中？是由哪台设备生产的，质量检验文档在哪里？工厂经理也可以了解：本月需要生产多少个构件，每种规格各有多少？为此需要准备多少原材料和设备资源？如果某个构件出现质量问题，是否能追溯到当时的生产设备和责任人？在此过程中，我们还可以把ENOVIA与物联网系统进行集成，以便实时跟踪每个构件的准确状态。

    对于施工安装现场，ENOVIA同样可以用于现场的施工计划管理、业务流程管理和风险管理。同时，它提供了丰富的集成接口，可以与其它IT系统(例如ERP系统、物流系统、以及现有的项目管理软件)非常方便的进行集成。

    图6. 与BIM结合的项目管理与协同平台

    正如同“淘宝”平台可以支持消费者和卖家在一个系统中完成信息对接、在线下单、物流跟踪、确认付款等购物全流程一样，达索系统的“3D体验”平台也可以支持建筑项目各方在线完成方案沟通、协同设计、集成校审、进度跟踪、数据交付、生产管理等全过程。因此，如果说“淘宝”提供的是电子商务的购物体验，达索系统提供的则是基于3D数据的建筑全生命期业务体验。

    图7. 装配式建筑的全生命期信息集成

    总结

    建筑行业的工业化转型是全行业认可的共识，但要实现这样一个巨大的改变，需要政府主导的各参与方共同努力。这样的转型，不能也不应该是由软件企业进行主导。然而，选择合适的软件平台，的确能够加速这个转型的过程。优秀的BIM软件不应该是一系列工具，而应该是一个平台，它必须是立足于企业战略转型的需求，与企业的业务流程紧密结合，切实可行地创造清晰的价值。在搭建BIM平台之前，企业应该想一想：我们做这件事情是为了用在什么方面？解决什么问题？希望达到什么目标？单纯“为BIM而BIM”的行为是不应当被提倡的，因为它导致了太多无意义的建模，而没有给行业带来明显的好处。

    站在达索系统的立场，我们希望把大型制造行业行之有效的技术与管理手段带入到建筑工程行业。如果我们能用制造业的方式去建造一艘航空母舰，那么也应当能够用制造业的方式来建造一栋建筑物。在这个过程中，如果仅仅选择一个新的软件而不改变流程，或者改变流程而仍然沿用旧的软件工具，都是很难取得成功的。全生命期的BIM软件平台是一个载体，它需要与企业的业务流程结合，把企业的知识、思想、行为固化下来，从而打造一个以3D数据为核心的、上下游协同集成的、企业级的业务管理系统。