设计企业BIM构件库建设方法

李伟伟 王强强 王 瑜

(中国电子工程设计院，北京 100084)

1 引言

建筑信息模型(Building Information Modeling，简称BIM)技术是创建并利用数字化模型对建设项目全生命周期进行管理、优化的方法和工具，正在引发建筑业一场新的技术革命［1-2］。目前，国内设计企业的BIM技术应用还处于起步阶段，随着应用的不断深入，各企业对BIM模型构件的需求将越来越大。由于当前国内广泛应用的BIM建模软件自身所带构件资源有限，且部分构件不完全符合我国的工程建设设计要求。因此，建设企业自有模型构件库，丰富BIM设计资源，成为设计企业全面深入推进BIM技术应用的重要条件和关键环节。

本文提出企业BIM构件库建设的一般步骤，并结合企业构件库建设实例，叙述建设步骤及各关键环节的建设方法，供同行讨论和借鉴。

2 构件库建设步骤

企业构件库的建设一般可分为:构件资源规划，构件分类，构件制作、审核与入库，构件库管理四大步骤。

2．1 构件资源规划

构件资源规划是构件库建设的基础和前提，企业在开始建设BIM构件库之初，首先应做好构件资源规划。国内设计企业由于各自涉及的业务领域不同，对构件资源的需求也不相同，如工业工程类设计企业可能需要较多的工艺设备和机电类构件，而民用建筑类设计企业可能需要较多的建筑、结构类构件。因此，企业只有根据自身的业务特点，理清构件资源需求，做好构件资源规划，建立相应标准，用标准统一规范构件的制作、审核与入库，以及构件库管理等活动，才能最大限度地提高对构件资源的开发与利用效率。通常情况，构件资源规划应首先根据企业业务需要预测本企业对构件资源在数量和质量两方面的需求;通过统计分析现有构件资源，确定本企业需补充建设的构件资源;制定满足本企业需求的构件资源建设办法与措施。

2．2 构件分类

构件分类是构件入库和检索的基础，是构件库建设的重要内容。构件资源规划完成之后，企业对构件的需求和构件库的存储内容基本确定。为了使构件库使用方便，并易于扩充和维护，必须对构件进行分类，并依据分类类目建立构件库的存储结构。构件分类应以方便使用为基本原则，可依据建筑行业习惯按专业划分［3］，将构件资源分为建筑、结构、机电等专业大类，各专业大类可再按功能、材料、特征进一步细分。同时为了避免过度分类，应对分类类目等级进行控制，如每个专业下分类类目最多不超过3级。

2．3 构件制作、审核与入库

在构件制作过程中，应根据建模深度需要，在构件属性中包含其几何信息，以及材质、防火等级、工程造价等一些工程信息。但是每个构件包含的信息并非越多越好，满足设计深度需求即可，信息过多则可能导致最终三维模型信息量过大，占用大量设备资源，难以操控。以建筑专业构件为例，一般情况下，至少应将以下信息包含到构件中:

1)基本尺寸参数，如长、宽、高及尺寸是否可变;

2)构件平立剖显示;

3)主体部分的材质参数，用于材料清单统计和工程量统计。

为了避免构件库中构件文件的相互覆盖，构件应该具有准确、简短、明晰的命名。企业可依据相关标准和实际需要针对构件制定命名标准。依据企业命名标准命名后的构件文件，应交给指定的审核人进行审核。通常，审核人应具有丰富的构件制作经验，对企业构件资源的规划、企业构件库的存储结构非常熟悉。审核人需要将构件加载到实际项目环境中进行测试，重点测试构件的三维与平立剖显示、参数设置等。只有通过审核的构件，才能存储到企业构件库中。

2．4 构件库管理

构件库管理包括权限分配和维护两部分。构件库是企业重要的技术和知识资源，因此，必须对构件库采取有效的保护措施。通常应按照不同部门、不同专业对构件的使用需求，设置不同的访问权限。例如:建筑专业人员可查看并下载本专业的构件，对其他专业的构件则不可读;构件库管理员应具有最高权限，全面负责构件库的管理。为了防止构件库中数据损坏，构件库管理员需对构件库做日常备份。另外，随着构件库中构件的不断扩容，库中构件文件的版本不统一、数据冗余等问题也将暴露出来。因此，构件库管理员还应定期升级库中构件文件的版本，删除不再适用的废弃构件文件。

3 构件库建设实例

本章将给出企业构件库建设实例。为保证构件文件制作与构件库管理的规范性，确保构件属性信息设置的完整性和可用性，实现构件的统一化、结构化存储与管理，企业应制定《构件制作与构件库管理规范》，对构件的制作、审核与入库，以及构件库管理作出相应的规定。

3．1 资源规划

通过对常用建模软件自带构件资源的统计分析，结果显示其构件数量有限或构件信息不全。以Autodesk Revit系列软件为例，建筑、结构专业构件基本满足设计需求，但机电专业构件数量较少，且部分构件信息不全无法正常使用，如构件平立剖显示无法满足二维出图需要。大型设计企业通常在工业工程、民用建筑等领域提供全面的工程服务，并且拥有丰富的二维CAD图例库。参照企业二维CAD图例库，预测各专业特别是给排水、暖通、动力和电气专业的构件需求量和缺口都应特别大。那么，如何投入最少的人力物力，在较短时间内尽快满足工程设计对构件的需求，填补缺口呢?针对上述问题，行之有效的解决办法是:首先整理Magi-CAD、Revit等常用建模软件的自带构件资源，去除冗余重新分类;然后，上传至构件库管理器中，形成企业构件库初始原型;再根据实际项目需要，不断的补充制作不包含在初始原型中的构件，从而丰富和完善初始原型，最终形成企业构件库。

构件库管理器是专门用于管理企业构件的软件/插件，所带来的最大好处是能可视化的调用、管理构件，并且每个构件的参数可以在线查看，如图1所示。

3．2 构件分类

由于有关建筑信息模型构件分类的国家、行业标准尚未发布，因此，设计企业可依据企业二维CAD图例库的分类体系为基础，并参照常用建模软件自带构件的分类信息，确定企业的构件分类方法。构件可按专业进行分类，共分为“工艺”、“建筑”、“结构”、“总图”、“给排水”、“暖通”、“动力”、“供电”、“电照”、“自控”、“通信”和“通用”十二个专业大类。其中，每一大类根据需要，可进一步分为一级、二级、三级类目(最多不超过三级)。以此分类方法在构件库管理器中建立构件库存储结构，其中建筑专业构件库三级存储结构示例如图2所示。

3．3 构件制作、审核与入库

3．3．1 制作

鉴于常用建模软件制作构件几何模型的步骤复杂且随意性较强，因此，本文仅给出Revit软件模型构件制作的参考步骤［4］，如图3所示，具体步骤可根据制作实际进行适当的调整。

在企业《构件制作与构件库管理规范》中可规定构件制作包括几何模型制作、参数设置、显示设置、测试及构件说明五部分内容。

1)几何模型制作

构件几何模型三维显示应正确无误，在满足设计需求的基础上力求美观。

2)参数设置

在分析各专业大量构件参数设置的基础上，可规定所有构件参数至少应包括:

(1)边界到原点的尺寸参数;

(2)相对参照平面的距离参数(基于面的构件必须设置);

(3)基本尺寸参数，如长、宽、高、直径等，及尺寸参数是否可变;

(4)常用材质参数，用于材料统计;

(5)其他尺寸参数，对与依据厂商提供资料或者行业规范而制作的构件，应按照厂商资料或者行业规范添加尺寸参数。

其中构件材质参数可用于项目材料清单统计，进而用于项目工程量统计。由于具体项目工程量统计需求不同，因此，企业可规定仅将构件的主要材质做入构件中，如窗构件的窗框、玻璃材质。对于机电专业的构件，接口、流量、防火等级等参数依据实际需要进行设置。

3)显示设置

目前，三维设计最终必须以二维形式出图，构件在不同视图中的显示直接影响出图结果。为了保障三维设计的二维出图满足制图标准，企业可规定在构件制作过程中必须将与构件相应的二维图例做在构件中。构件显示设置示例如图4所示。

图3 构件制作步骤

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4)构件测试

以Revit软件为例，构件的测试分为构件编辑器中的测试与项目文件中的测试两类。构件编辑器环境中重点测试构件类别、参数与分组设置是否合理;项目文件环境重点测试构件文件的可加载性，几何模型、参数设置、可见性是否与设计相符。

5)构件说明

为了方便所有使用者对企业构件库中构件的正确使用，存入在企业构件库中的所有构件都应配有相应的说明。内容包含:制作人、审核人、构件名称、构件外观(平立剖显示)、尺寸标注、使用规则等。构件说明表格样式示例如表1所示。

无关于构件文件的命名，在企业《构件制作与构件库管理规范》中可给出如下规则:即构件采用不定长汉字、字母、数字、字符组合的命名格式，分为两个字段，第一字段为专业代号，第二字段为构件名称。其中“专业代号”字段，2位，由大写字母与字符“－”表示，用来标识构件所属专业;“构件名称”字段，不定长，由汉字、字母、数字、字符组合表示，一般表示顺序为材质、形式/方式、类型、规格/序号，其中四大元素并不需要一定全部赋值，命名以反映构件特性为准则，应突出构件特点。

3．3．2 审核与入库

审核人除了对构件参数设置、显示设置逐一测试之外，还要审核构件说明表格的内容，确保每一个构件都配有唯一对应的说明表格。经审核之后，将构件文件和构件说明一起交付构件库管理员，由构件库管理员上传至构件库相应目录下，完成构件入库。

3．4 构件库管理

3．4．1 权限分配

在企业构件库管理器中可将所有用户分为三种角色(管理员、编辑员、普通用户)，不同角色设置了不同的访问权限。其中，普通用户具有查看并下载所需构件的权限;编辑员具有普通用户的所有权限并且具有上传构件、编辑构件属性的权限;管理员具有编辑员的所有权限并且具有删除构件、用户管理的权限。这样做的好处是，人员角色的调整、人员数量的增减对权限分配没有任何影响，便于构件库管理员对权限分配的维护。

3．4．2 维护

构件库建设完成之后，经过简单的使用培训之后，就可以投入使用。建议构件库管理器以建模软件插件的形式存在，使用者不需要退出当前建模软件，即可打开构件库管理器，下载所需要的构件。

随着新增构件文件的不断入库和建模软件版本的不断升级，构件库中数据会出现冗余甚至错误的现象，将影响其正常使用。因此，构件库管理员应负责构件库数据备份、权限分配维护、定期升级构件文件版本、删除废弃构件及下发维护通知等。通过以上措施，保证构件库正常稳定运行。

4 结语

企业构件库的建设可以实现对构件的统一、集中存储及结构化管理。设计人员通过简单的调用即可使用大量标准化的构件，大幅降低了设计人员的工作量，有效提高了三维设计效率。在构件库中构件信息完整、规范、可用，保证了后续数据的传递，为各类BIM应用打下坚实的基础。我们应深刻地认识到:企业构件库的建设并非一朝一夕能够完成，需要很长一段时间的积累，将伴随BIM项目的开展，不断丰富和完善。

构件是企业重要的技术和知识资源，如何防止资源流失，是构件库建成之后又一个具有挑战性和不可回避的课题，有待在下阶段工作中继续研究解决。

［1］中国勘察设计协会，欧特克软件(中国)有限公司．Autodesk BIM实施计划［M］．北京:中国建筑工业出版社2003．

［2］秦军．Autodesk Revit Architecture201X建筑设计全攻略［M］．北京:中国水利水电出版社，2010．

［3］中华人民共和国行业标准．JG/T 151-2003建筑产品分类和编码［S］．北京:中国标准出版社，2003．

［4］欧特克软件(中国)有限公司构件开发组．Autodesk Revit2012族达人速成［M］．上海:同济大学出版社，2012．