GRAPHISOFT BIM协同平台及铁路应用探索

■ 曹尚 李昂

GRAPHISOFT BIM协同平台及铁路应用探索

■ 曹尚 李昂

随着建设行业的快速发展，BIM技术的推广与应用越来越引起建设单位的重视，我国建设行业正逐渐由传统粗犷型转向精细化与高端化，同时高效的管理协同工作模式也更加迫切。BIM技术应用中如何选择一个有效的协同平台，可以达到精细化设计并真正意义上指导施工，对于企业未来的发展方向至关重要。同时探讨GRAPHISOFT系列BIM产品铁路应用的可拓展性。

ArchiCAD；BIM；GRAPHISOFT；铁路；IFC；站房

0 引言

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是AEC行业的最新趋势。随着BIM新技术的到来，建筑行业的竞争越来越激烈。BIM的主要优势是创造一个中央虚拟建筑信息模型，用来得到更多信息，并从模型生成相关文档。GRAPHISOFT的旗舰产品ArchiCAD在1987年以“虚拟建筑”的概念成为第一个建筑信息模型软件。经过30年的持续开发和不断优化，GRAPHISOFT形成了一套完整的BIM生态系统（见图1），该系统由BIM创建工具、BIM数据管理、BIM数据访问三部分组成。

1 BIM创建工具

BIM创建工具包括ArchiCAD、MEP Modeler、EcoDesinger。

1.1 ArchiCAD

ArchiCAD从第一天起就是由建筑师开发、为建筑师服务的。ArchiCAD使得用户能够创造伟大的建筑，并提高生产力。作为全世界最先进的BIM软件之一，ArchiCAD具有如下优势。

（1）自由设计。ArchiCAD丰富的造型能力让设计师可以自由释放创作性，并将BIM工作流延伸到翻新改造工程项目。ArchiCAD软件扩展了其BIM工具的设计能力，包括新的壳结构、变形体工具，以此支持古典与现代建筑中更广泛的建筑外观与造型。除了建筑造型的自由度以外，在三维空间中进行自由设计一直是建筑师渴望的，三维空间自由造型的增加增添了空间定位的新难度。ArchiCAD推出的3D辅助线和编辑平面革新了3D空间的定义，为建筑设计提供真实的透视图及3D环境。在3D空间中进行准确、方便、快速的建模，是ArchiCAD的一大优势。

（2）图纸文档。快速准确地生成符合国标的图纸和文档是ArchiCAD的又一大优势。源于20世纪80年代的ArchiCAD，在很多年里，一直是苹果个人电脑上唯一的一款建筑CAD软件。因此，ArchiCAD不仅具有自由设计、形体建模方面的强大功能，在绘图、出图等二维工具上也有着多年积累的独特优势。另外，在ArchiCAD 1．0版问世之初，GRAPHISOFT的理念是为模型、图纸和工程量出自一个中央数据模型。因此，ArchiCAD可以快捷、方便、准确地得到各种工程量、数量方面的计算。

（3）直观性。ArchiCAD的一个重要特点是易学易用，符合建筑师的思维方式和操作习惯。普通建筑师只需经过3 d的基础培训就可以开始一个实际项目。既节约了时间，也为设计院实施BIM降低了人力成本。

（4）最快的BIM软件。在BIM软件性能和速度方面，ArchiCAD拥有无与伦比的优势。这就决定了用户使用ArchiCAD不仅可以设计大体量模型，还可以将模型做的非常详细，真正起到辅助设计、辅助施工的作用。对硬件配置的要求远远低于其他BIM软件，设计院不需花费大量资金进行硬件升级，即可快速开展BIM实施。

（5）一流的BIM工作流。ArchiCAD软件持续关注全球及区域用户的主要需求，对产品进行了一系列提升，其更快更优雅的设计和文档流程使ArchiCAD成为全球建筑师最好的BIM解决方案之一。①自由设计：建模的自由度和丰富细节为建筑师创造伟大的作品提供了便利；②增强的2D绘制：确保了施工图的生成和绘制工作；③交互式元素清单：可以修改清单设置，定制企业标准清单列表，自动生成工程量统计等；④导入/导出IFC模型：使用不同的IFC转换器，有针对性的进行模型传输，与其他专业进行顺畅协作；⑤图库部件：独有的GDL语言，提供最丰富的参数化对象图库，最新的在线图库部件搜索和共享功能无限扩充了图库对象的范围；⑥实时/异地协同工作：开创了BIM协同的新时代。

1.2 MEP Modeler

MEP Modeler是GRAPHISOFT ArchiCAD的一个扩展功能，可以用来创建、编辑或导入3D MEP管网，并通过ArchiCAD进行碰撞检测和专业协调。使用这个工具，建筑师和工程师可以在设计和建造过程中得到更多的预知结果，缩短时间，减少浪费，控制成本，更好地协调建筑项目。

1.3 EcoDesigner

能效分析是设计的一个关键因素。ArchiCAD使得建筑师可以在设计早期和最方便的阶段进行积极的优化设计。80%有关可持续设计的决策发生在早期设计阶段。使用GRAPHISOFT EcoDesigner，建筑师就可以在早期设计阶段轻松地进行建筑能耗分析，从而给方案优化和比较提供可靠依据。对建筑的能量性能提供有价值的反馈，即意味着建筑师可以做出更好的设计。

2 BIM数据管理

GRAPHISOFT在BIM数据管理方面由GRAPHISOFT BIM服务器技术和BIMcloud平台实现。

2.1 GRAPHISOFT BIM服务器技术

建筑信息模型给设计团队带来一个特别的挑战：当在一个大型项目运用BIM，在模型访问和工作流管理方面经常会陷入瓶颈。

ArchiCAD推出的GRAPHISOFT BIM服务器是基于模型的团队协同解决方案中的先行者（见图2）。通过行业领先的Delta Server技术，在服务器和客户端之间传输的不再是文件，而是仅修改的元素。通过网络传输的文件量，由100M级字节缩减为100k级字节，瞬间流量降低至最小，确保在办公室或通过互联网的协同工作和数据交换的速度及可靠性。通过互联网的实时异地协同，既提高了工作效率，也打破了地理位置的限制。

2.2 GRAPHISOFT BIMcloud平台

GRAPHISOFT的BIMcloud是一个针对企业级BIM实施的云解决方案（见图3），而非云服务。由最初为GRAPHISOFT BIM服务器建立的“Delta-Server”技术发展而来。BIMcloud不仅仅是一个简单的“云”技术BIM服务器，它能够充分利用其自身优势使之前在传统IT设置中无法做到的资源管理和工作流整合。

BIMcloud是一个功能齐全的软件解决方案，客户可以将其运用在现有服务器上，也可以在私有云、公有云基础设施平台上以任意组合方式组合。它从概念和技术上将硬件层和管理层分开，在BIM协同和团队与项目管理上达到一个全新水平。

GRAPHISOFT于2011年起与日本大林组（日本年收入排名第二的设计施工总包商）签订了“智能BIM云”战略合作协议。基于大林组的需求，在GRAPHISOFT BIM Server技术基础上，研发“智能BIM云”系统（见图4）。该系统于2014年底面向全球发布，即BIMcloud。

鹿岛建设（日本排名第一的设计施工总包商，全球排名第三）在BIMcloud平台的基础上，根据自身需求，启动Global BIM平台建设，并与GRAPHISOFT合作进行二次开发，开发了BIMcloud Team Client客户端软件，并已投入使用。

2.3 开放的设计协同（OPEN BIM）

OPEN BIM是由GRAPHISOFT和BuildingSMART、TEKLA在2009年共同注册的商标。OPEN BIM（见图5）是实现设计协同并完成建造的一种独特方法，参与项目的所有成员无论使用什么软件，都可以参与到BIM流程中。

ArchiCAD软件推行其开放的设计协同思路，完善与各学科协同工作流，如通过改善模型修改的监测及对IFC性能的优化。对IFC界面的持续更新可以维护及提升自身在这个领域的领导力，也是ArchiCAD软件最重要的不同之处。

3 BIM数据访问与表现

GRAPHISOFT在BIM数据访问方面，由移动平台上的GRAPHISOFT BIMx获得移动端的便捷访问，通过专业的内置渲染引擎实现快捷方便的可视化表现，通过内置的互联网搜索轻松获得全球共享的图库资源。

3.1 GRAPHISOFT BIMx

GRAPHISOFT BIMx是为建筑师服务的一个创新的交互式3D表现工具（见图6），为设计交流和表现设定了新的标准。BIMx不仅可用于浏览漫游，还可以在漫游过程中显示构件属性、测量的尺寸和距离、各类施工图纸等，是一个旗舰的BIM交流工具。

同时，B I M x还支持在移动设备上浏览，为GRAPHISOFT用户提供独有的竞争优势。新版本的BIMx提供即时交互功能，可以使远在施工现场的设计师能够实时反馈变更修改信息，与设计师进行交流，提高工程沟通效率。

最新发布的BIMx Docs和BIMx Pro，引入了超级模型和在线沟通的理念。不仅可以对模型进行浏览漫游，更可以随意查看各个角度、视点对应的图纸文档，自由进行剖切；并且可以将移动端的批注、意见等通过网络发回到ArchiCAD里，真正实现无缝沟通。

3.2 专业级的可视化表现

通过集成MAXON领先的CINEMA 4D渲染引擎CineRender，ArchiCAD18为设计者带来了高质量、照片级的渲染图像（见图7）。

4 ArchiCAD二次开发

ArchiCAD是一个为建筑师和设计师设计的满足其全部设计和文档需求的软件，但还不能完全满足所有地区和一些企业内部的自有标准，在一些项目或部分专业应用里，通过客户化工具可以很快、很轻松的设计出一些特殊的构件作为ArchiCAD标准构件库的补充，也可以创建一些特殊的GDL构件库或插件来满足一些特殊的应用，成为ArchiCAD平台的一个组成部分。

（1）GDL。GRAPHISOFT的GDL（Geometric Description Language）语言已经逐渐成为3D参数化构件模型的通用标准，也是 ArchiCAD的一部分。GDL可以用来创建自己的构件。用户除了ArchiCAD以外不需要特殊工具来开发 GDL构件，GDL包含在ArchiCAD产品包中。

（2）API。ArchiCAD的很多功能都是通过API（Application Programming Interface）接口实现的，用户也可以通过操作数据库加入参数来创建一些元素并保存到ArchiCAD中。利用这种技术可以将一些物理属性或结构参数加载到元素上。开发环境可以选择Mac或Windows平台，开发工具使用C语言。

（3）GRAPHISOFT Developer Center。GRAPHISOFT Developer Center（见图8）是 ArchiCAD为第三方开发者提供的官方网上平台，在这里可以找到所有的技术和市场信息，可以免费下载API与GDL开发工具包。

5 铁路BIM应用拓展探索

目前ArchiCAD中不包含铁路CRBIM标准中定义的铁路工程构件及其IFC属性集，但可以通过ArchiCAD自定义功能实现，以及IFC静态扩展（见图9）。

在元素的属性默认设置对话框中，除了元素本身默认的属性信息外，在标记和类别一栏可以自定义添加其他IFC相关属性信息，并可以根据自身需求应用预定义规则（见图10），实现数据的灵活、多向提取，以及传输和读取工作，满足各专业协同的基本需求。

GRAPHISOFT在BuildingSmart，是IFC标准制定参与支持者，ArchiCAD产品线原生支持导出、导入，其中ArchiCAD最新版本支持IFC 2x3标准。对于其他BIM软件厂商，只要是原生支持IFC标准而非部分支持，理论上ArchiCAD就可以100%支持。

ArchiCAD支持多种不同IFC数据类型：带有多层层级的IFC分配类型（如IFC System）、基本和自定义的工程量、IFC类型产品实体、门窗线和面板属性、空间包含关系、场地环境要素等。所有IFC数据的管理可以通过一个用户友好的界面完成（见图11）。

通过发布程序，包含多项内容的IFC模型可以一键导出到不同专业人员手中（如承重结构导出给结构工程师、整体模型导出给MEP工程师等）。

综上所述，ArchiCAD产品对IFC实现了原生支持，基于标准IFC的几何与语义信息（非几何信息）无错导出，再基于扩展性信息或ArchiCAD自定义图库可实现基于扩展插件方式无错导出。

目前仅支持铁路工程中土建项目的专业设计、工程量统计及IFC数据标准。根据铁路工程设计需求（如中心线、轨道、桥涵、隧道、线路等项目类型），GRAPHISOFT希望积极配合中国铁路BIM联盟相关单位的应用需求，进行对ArchiCAD内核、API、GDL等功能性二次开发，并配合CRBIM嵌入可识别的铁路BIM数据存储标准。

6 结束语

基于ArchiCAD BIM协同平台的应用，支持不同建设领域的需求。通过高效的BIM协同解决方案进行精细化设计，在移动终端设备上安装BIMx程序，可以非常直观、实时地获得最新设计方案和节点信息，并减少施工现场返工，同时在成本预控中提供准确的清单列表，针对设计变更中的工程量变化，判断对成本的影响。此外，基于BIMcloud和BIM Sever的异地协同平台可实现设计、施工、业主、厂商、咨询顾问等各方同时在一个平台上异地或异国协同工作，并实时进行有效沟通和交流，从而提升建设企业的核心竞争力，也以此来推动建设行业精细化和大数据协同平台的发展。同时，探讨GRAPHISOFT系列BIM产品铁路应用的可拓展性，依托目前具有的铁路应用功能，根据应用单位的具体需求，加大二次开发力度，拓宽产品在铁路方面的可用性和通用性。

曹尚：图软香港有限公司北京代表处，BIM实施主管及业务拓展，北京，100052

李昂：图软香港有限公司北京代表处，BIM实施经理及业务拓展，北京，100052

责任编辑 高红义

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