轨道交通工程Revit族库系统设计与开发

丁建洋++付后国++应宇垦

摘要：BIM在工程建设中的应用日益广泛，在BIM软件Revit的应用过程中，族是核心元素，成为应用单位知识积累的重要载体。本文根据集团标准化工作的要求，设计了基于Revit和Web的族库管理系统，对集团工程中的族进行查询、浏览更新等，实现族在集团中的共享和协作，为集团族库的建设和完善奠定良好基础。

关键词：建筑信息模型；Revit；族；族库

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）11-0005-03

建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。

近年来，BIM技术在我国工程建设中也得到了越来越多的应用，一些知名的设计单位已经在项目设计中开始应用BIM技术，一些大型施工企业也已将BIM技术应用于项目管理。

BIM技术在我国轨道交通行业中的应用目前尚处于起步阶段，一些设计单位、咨询单位在上海、深圳等地的轨道交通车站设计中对BIM技术进行了尝试[1-2]。由于轨道交通项目系统复杂、专业种类多，各种信息类型复杂，信息共享和沟通不便，参与方多、协调难、项目周期长、传统信息传递模式导致项目中的信息流失和传递不流畅问题严重。目前BIM技术在轨道交通领域中的应用主要集中在采用相关软件对车站的管线综合设计进行管线碰撞检查及装修效果的模拟等方面，由于缺乏统一的BIM应用实施标准及整合各参与方的信息管理平台，BIM模型数据重复利用的附加值非常低，BIM应用的深度和广度也远远不够，且最终很难将竣工模型应用于运营维护中，这就没有体现BIM的核心价值。

1 族与族库

Autodesk Revit软件专为建筑信息模型 （BIM）而构建，从设计、施工到运营的协调、可靠的项目信息为基础为应用企业构建集成流程[3]。通过采用Revit软件，建筑公司可以在整个流程中使用一致的信息来设计和绘制创新项目，并且还可以通过精确实现建筑外观的可视化来支持更好的沟通，模拟真实性能以便让项目各方了解成本、工期与环境影响。

在Revit 中，族是其核心，它贯穿所有的建筑设计项目。族是一个包含通用属性（称作参数）集和相关图形表示的图元组[4]。可简单理解为一批同类建筑工程构件的集合，如门、窗、空调等。使用Revit越多，累积的族越多，效率提高得越快。一个族可以无限次的使用在任何需要的地方。虽然AutoCAD 中也有“块”这种类似的概念，但是族的编辑和使用比块要简单得多，有效的多。

Revit族库就是把大量Revit族按照特性、参数等属性分类归档而成的数据库。相关行业企业或组织随着项目的开展和深入，都会积累到一套自己独有的族库。在以后的工作中，可直接调用族库数据，并根据实际情况修改参数，便可提高工作效率。Revit族库可以说是一种无形的知识生产力。族库的质量，是相关行业企业或组织的核心竞争力的一种体现。

2 Revit族库系统设计

族在BIM流程中占有重要地位，可以说是BIM模型的基础，同时也是企业的核心资产和知识积累。

轨道交通族库的创建及信息封装基于本集团“轨道交通工程的建筑信息模型交付标准”、“建筑信息模型建模技术标准”和“设施设备编码体系”，族库的创建是在这些具体的标准体系指导下进行，是标准体系的有机组成部分。

本族库的目的主要有：

1）提取Revit软件中族的完整信息，无论是否在Revit环境中，都能实现族的浏览和管理。

2）通过外部数据库存储Revit族的完备信息，能够在组织内实现族的协作共享，提高组织的工作效率。

3）通过多种安全技术提高在协作共享过程中产生的安全性问题，保护族的知识产权。

本族库系统架构如图1所示。系统基于BIM数据库和文件服务器，通过Web服务平台，在Revit系统中和Web浏览器中进行族的相关操作。针对Revit族繁多、管理不便等问题，通过Revit族管理系统实现族的查询、预览、快速创建等，提高族的利用效率。能够方便进行族的查询、检查以及加密/解密安全性管理、族备份等，以使建立的族在集团工作中得到有效复用。

本族库管理系统主要功能如图2所示，包括：

验证：对各单位创建的族，根据轨道交通信息编码标准，对族的参数命名、完备性、约束、模型的几何逻辑等进行检查，对不合格项进行修改提示，以保证最后提交的族符合公司及轨交的标准。

自动命名和编码：对于验证通过的族，根据族所附带的属性，对族进行自动命名和编码，并存入族库中，供设计使用。

分类及查询：对族库中的族构件根据编码按照专业、类别等进行分类，并可通过类别、名称、属性等多种条件或组合对族进行检索。

加密/解密：对族文件进行加密以保护知识产权。

族的使用管理：通过用户权限管理限制不同用户进行族的导入导出操作，并通过日志管理等措施记录用户所进行的操作，使操作可追溯，以限制用户违规使用受保护的族。

数据备份及版本管理：通过数据的周期性备份以保证数据的安全，记录族的版本信息，当族更新后可根据需要对实例进行自动更新。

系统开发中的关键技术包括：

1）Revit中族信息的提取

族是用户使用Revit软件过程中的关键因素之一，Revit中族的类型众多，包含有较多的几何信息和参数等属性信息，并可通过参数驱动尺寸、形状、材质等的变化。本项目将通过Revit API提取各族的完整的几何信息和属性信息，为后续的管理奠定基础。

2）数据库设计

Revit中族的定义和使用非常灵活，包含尺寸、形状、材质等各类信息，不同的信息，其类型、存储格式、数据大小等各不相同，本项目将设计灵活的数据库表结构，以记录不同族的不同类型的参数，以及族的版本等信息；并通过日志等方式记录用户上传、下载族等关于族的动作信息，通过静态与动态相结合的方式，实现对族的全面管理。

3）三维族的Web显示

Revit中族的参数定义灵活，可驱动族产生几何形状、尺寸等复杂的变化，虽然在Revit插件中可通过API函数进行族的三维显示，但离开Revit环境，在Web端进行族浏览时，需要根据所提取并记录在数据库中的几何信息，在Web浏览器中构建包含曲线、曲面的复杂几何实体，并实现消隐、色彩等三维效果。

4）族的安全保护

族是Revit图元的基础，被视为BIM应用组织的核心资产之一，本项目开发的族库管理系统在提供组织内方便的族共享和协作的同时，必须通过数字安全技术保证族的内容安全。本项目将通过BIM模型和BIM族库的加解密技术研究，开发出符合BIM模型的数据签名技术，保证服务平台内数据文件的安全，同时提高知识产权保护意识。

图3所示为所开发系统中的查询界面。

本系统具有以下特点：

交互简单：通过Revit插件和Web方式，以简单的操作实现对族的管理；

信息完备：能够提取完整的族参数等信息，离开Revit环境也能实现族信息的管理；

安全性高：通过文件加密、水印等多种方式保护族的数据安全与知识产权；

便于管理：通过分类、查询等方式，提高族管理的逻辑性；

便于协作：通过Revit插件和Web相结合，实现族的上传、下载、更新，便于族在组织内共享和协作。

高效智能：能够方便地实现Revit中单个族或批量族的加载与更新。并能够智能识别族的版本信息，保留历史痕迹，实现智能更新。

3 族库建设

通过所开发的族库管理系统，可帮助集团建设适合自身工程需要的族库。族库建设的主要内容包括：

1）族库的分类标准与存储的目录结构

族是创建项目的基本单元，Revit族是根据CSI Masterformat2004 进行分类，为便于族库的查找、管理、维护，方便企业内外的沟通、形成企业或行业应用标准，族库需要进行结构化的管理。因此需要对族按照行业、项目实施流程及运维管理等原则性需求进行分类，最终的成果是分类标准文档及管理平台中的目录树状结构。

2）族及项目的命名规则

为方便对族文件或项目文件的识别、沟通，形成不同团队间及企业的沟通标准，为保障项目及族库文件管理系统的有效工作，避免BIM基础数据冗余，本项目制定简明扼要、统一的文件命名规范及索引表，并作为项目或企业实施规范的一部分予以制度化的落实。

3）信息编码字段

族及项目的分类编码：分类编码是工程算量、运维管理及各种二次开发数据库对接识别的依据，因此族的分类应经过慎重的论证。充分地考虑到轨道交通行业的实施特点，本项目制定了统一标准和可衡量的检查制度，提供了自动化的检查工具，并进行定期制度化的培训。信息编码是企业统一维护的信息标准，贯彻到项目实施的全生命周期。

4）共享参数

族的共享参数是封装基本的管理信息、材料信息、运维信息的技术手段。为保障在实施过程中不会出现不同的标准体系下的共享参数同时出现在管理字段中，本项目创建了全公司或本项目唯一的共享参数表，用于管理族库中添加的与运维相关的管理信息。对于企业级的共享参数表需要进行制度化的维护和更新。

5）族样板与项目样板

族样板及项目样板文件是进行建族及创建项目的开始文件，因此各种技术标准及文档的落实在样板文件中就不需要每次针对各个管理科目进行人工校核。

所有的样板文件作为标准的一部分提交到管理平台上，开放给所有的建模人员，并设置属性为只读，进行制度化的维护和管理。

6）族库的升级与维护

族文件的升级、软件版本更新后，为保证项目实施的可靠性，族库中的族文件应进行相应的升级，以满足最新版本的实施要求及企业与时俱进的管理需要。因此对族文件及项目文件进行制度化的升级管理是为了避免出现大量的沟通障碍、满足最新的管理科目、并和总包、分包企业进行制度化对接的需要。文件升级与维护规程作为标准的一部分进行提交。

4 结束语

族是BIM应用企业知识积累的重要载体。族库系统开发是本集团标准化体系建设的一项重要工作。本文所开发的族库交互方便，信息完备、安全性高，为集团族库建设和完善奠定了良好的基础，在集团的轨交工程设计中得到广泛应用，提高了工程设计的效率和质量。

参考文献：

[1] 何关培. BIM 和 BIM 相关软件[J]. 土木建筑工程信息技术， 2010， 2（4）： 110-117.

[2] 薛忠华， 谢步瀛. Revit API 在空间网格结构参数化建模中的应用[J]. 计算机辅助工程， 2013 （1）： 58-63.

[3] 王珺. BIM 理念及 BIM 软件在建设项目中的应用研究[D]. 西南交通大学， 2011.

[4] 欧特克（中国）软件研发有限公司，Autodesk Revit 二次开发基础教程[M]，同济大学出版社，2015