基于Solibri Model Checker的BIM模型质量检查方法探究

吉久茂 童华炜 张家立

(1.广州大学广大-优比研究生培养创新基地，广州510006;2.广州优比建筑咨询有限公司，广州510630)

1 引言

随着信息技术的迅猛发展，特别是BIM技术在国内的逐步推广与应用，BIM建筑模型在设计、施工、运维阶段的应用也日渐流行[4][8][13]，进而推动了整个工程界对BIM模型的需求。但是基于BIM模型的所有应用，前提是模型本身必须是正确的[6]。与传统的图纸相比，BIM模型的信息量大，信息表现形态也不尽相同，传统图纸审查的流程和方式无法满足BIM模型审查的要求。BIM模型的质量检查工作，在国内尚处于初始阶段，而这方面的需求，几乎每一个工程项目都有。信息模型的综合质量水平将决定整个BIM模型在BIM领域的应用广度、深度及价值实现程度，其标准化、规范化是BIM技术广泛应用的重要基石。

目前，国外在三维模型质量检查方面已经有比较成熟的理论方法和软件工具，例如Solibri。国内针对建筑物三维模型数据维护和质量控制已经有一定的研究成果，比如三维景观模型的检查与评定。广东省国土资源厅测绘院朱紫阳工程师做过一些探讨。制定了一套初步的城市建筑物三维景观模型检查方案与质量评定标准，并将其应用于生产实践[10]。北京市测绘设计研究院张军研究员对三维模型质量检查的方法进行了相关的探究，初步制定了质量控制方法，为数字城市大规模三维建模工作的开展提供了参考[11]。但是针对BIM模型质量检查的理论、方法和工具还是比较少见。

2 Solibri简介及其主要功能

2.1 Solibri公司简介

Solibri公司成立于1999年，总部位于芬兰赫尔辛基。经过十多年的发展，已经成为BIM模型质量保证与质量控制的行业领跑者。其核心产品Solibri model checker主要用于建筑信息模型的完整性、建模质量协同化验证、物理安全分析等各方面的检查和分析。目前为止最新版本为SolibriModel Checker v9.0[14]。

2.2 SolibriModel Checker主要功能

该软件采用国际标准IFC进行数据交互，以满足各类BIM软件建立的各种模型可以进行整合。由于目前BIM软件繁多、相应的BIM模型格式也不统一，采用国际标准IFC是目前比较可行的模型数据交互、整合的方式。

如果说模型碰撞检查是目前BIM应用的基本需求，模型缺陷检查则是该软件一个比较有特点的功能。模型碰撞是几何空间的冲突，但其它建筑属性、逻辑关系等问题，就需要通过缺陷检查才能发现。

各专业的模型协调是一个很重要的BIM应用。利用可自定义的规则、逻辑关系、模型缺陷、几何冲突等等一系列综合手段进行分析、协调。

通过不同的模型进行对照检查，实现模型版本管理。

数据挖掘是BIM应用的重要手段，利用各种报表模版，在巨大的BIM模型中方便提取出项目各参与方想要的信息数据。

3 BIM模型检查的内容与流程

本文应用SolibriModel Checker v 8.0对BIM模型相关专业的质量检查流程与方法进行初步探究与分析。其基本方案流程[1]如图1:

图1 基于BIM技术BIM模型检查工作方案

1)从BIM建模软件中将三维模型导成IFC文件;

2)将IFC文件导入SMC;

3)模型进行相关处理，设置检查规则，启动检查;

4)模型信息提取(Information Take Off)、生成报告文件。

3.1 BIM模型的检查内容

SolibriModel Checker是Solibri公司研发的专门应用于BIM模型检查与分析的软件。主要涉及BIM模型的精准性、合规性、综合建模质量评估以及建筑物的物理安全性能。例如基于BIM的建筑、结构专业协同验证检查、设备管理、MEP检查、净空检查、工程信息统计等。其中本文探讨的内容主要涉及模型缺陷检查、模型构件检查、专业协同检查三个方面。

3.2 BIM建筑模型缺陷检查

Solibri在模型构件的质量控制方面是目前比较先进的检查工具。可以针对模型本身的建模水平进行评估，有效的检查出模型内部各专业的建模缺陷。从检查对象上讲，Solibri Model Checker主要侧重于模型几何空间的检查。

建筑专业的角度讲，SMC可以有效验证门窗顶部的净空问题如图2，以及安全通道出口的合规性检查等。其他类似建筑构件的重叠、少建、漏建等协同一致性问题与结构构件的检查功能类似，本节不再赘述。

图2 门顶部上部净空检查示意

将BIM模型在Revit中创建，所有的Revit文件导出为IFC文件，多种文件集成时，也是在SMC中进行整合。然后设定相关的检查规则，运行检查程序。系统将按照建模问题的严重程度进行相关等级的分类:“Critical”“Moderate”“Low severity”，分别为严重错误、中等错误、低微错误，详细内容见表1、图3。这样便可突出重点，针对性的对重要问题的构件进行修改或完善。

表1 BIM模型问题等级分类

图3 SMC模型检查相关建模问题等级分类示意

图4 模型内部建模缺陷探测-结构柱未搭接

3.3 BIM模型构件检查

通常情况下，BIM工程师建模结束后都是通过模型整合，采用3D漫游的方式对模型进行整体性检查，但比较费时，效率不高。况且还有诸多的内部建模缺陷问题如模型构件元素的完整性以及完善性、各专业构件元素的协调性与一致性等，这些问题有些靠人工是不能完全检查出的。Solibri Model Checker可以解决传统方法难以解决的问题。

以结构梁检查为例，通过Solibri Model Checker的Information Takeoff模块进行自定义，将Discipline设置为结构模块，在Component中定义想要处理得构件。最后对整个模型进行有针对性的信息提取。在信息提取过程中，通过SMC信息模型检查平台，可以自动统计出结构构件的类型(详细尺寸)以及数量。

在SMC的三维浏览器中，SMC通过梁截面尺寸进行自动的颜色分类如图5所示，把相同截面的梁赋予一种颜色，在检查的过程中，就很容易判别梁的截面类型，极大提高模型检查的效率和准确性。

表2 相对传统检查手法，SMC可以解决的主要结构问题

图5 SMC梁截面类型分色显示结果

另外通过SMC运行检查，除了常见的剪力墙的底部与顶部的接触问题。有些剪力墙底部位于结构梁之外或者只占结构梁的部分如图6，在建模过程中应注意这方面的细节问题。

图6 剪力墙与结构梁底部部分搭接问题

在结构板与建筑板的一致性检查中，传统的检查手法都是将建筑rvt文件与结构rvt文件进行链接整合。这种方法可以顺利解决这一问题，但是缺点就是工作效率不是太高。在SMC的结构板与建筑板的一致性检查中，通过相关的规则设置，可以自动对其进行一致性检查，对于差异之处，将在SMC 3D查看窗口进行高亮显示如图7，特别便于两者的范围一致性和开洞一致性的检查。其他相关功能由于文章篇幅有限，不再一一叙述。

图7 结构板与建筑板的一致性检查-上侧建筑板与结构板开洞不一致

3.4 各专业协同检查方法

空间协同问题的处理思路需要分析影响空间使用的相关设计规则，基于规则的相关要求来准确定位模型中隐藏的各类问题。

·空间验证规则

规则制定的出发点是根据周围的墙体是否被定义来重点检查建筑设计，如果没有被定义，无论是空间或者墙体都需要被调整。

·结构-建筑协同规则

建筑和结构设计的验证检查主要是验证结构元素如梁、板、柱等是否按照图纸原有设计要求进行建模;位置是否符合既定设计意图;是否与建筑构件存在冲突或者不协调之处;以及建筑构件元素如门窗等的尺寸、定位等是否符合设计要求;与其他专业的构件元素有无明显的协调冲突。

·不同模型版本的比较规则

在基于2D设计的建模过程中，我们对于模型创建过程中出现的更改应该清晰了解。SMC可以将旧版本设计与最新的文件版本进行比较，准确找出模型前后的修改变化情况，详细的显示出工程量的变动问题，也有利于设计师对BIM模型的修改部分进行重新定位和思考，突出BIM模型的主要修改点。

3.5 检查流程

在整个检查系统中，Solibri Model Checker亦可以以漫游形式对出现问题的构件进行检查，对其他不相干的构件暂时隐藏。也可以将检查结果导出为.smc文件，在 SMV(Solibri model viewer)进行协同查看。最后，生成协同检查报告，报告可以添加具体的BIM信息(建模设计负责人、具体问题评估方案等)，从而便于问题的解决，详细的检查流程见图8。

图8 BIM模型检查流程图示意(图片自绘)

BIM模型检查的最终目的就是找出内部的各种缺陷问题，但是问题的交流协同沟通平台将如何解决?这是一个值得关注的课题。所以作者基于SMC检查平台再结合相关BIM建模经验对BIM模型的信息协同化解决问题进行了简单的示意图总结(如图9)。

图9 基于SMC的信息共享交流平台(图片自绘)

4 总结

基于SolibeiModel Checker的BIM模型检查方法探究，对SolibeiModel Checker主要价值应用点即主要可以解决的问题总结如下。从五大主要方面(暂不考虑机电部分)来确保BIM模型的综合质量。

(1)BIM模型建筑专业检查

建筑建模验证:构件完整性检查、构件尺寸检查、门前净空检查、窗前净空检查。

通用空间检查:空间属性、空间定位检查、空间范围大小验证。

建筑协同检查:相同建筑构件之间的协同、不同建筑构件之间的协同(构件元素重叠性、交互性、完整性)。

(2)BIM模型结构专业检查

结构建模验证:构件尺寸检查、墙体洞口检查、结构板-建筑板的协同一致性等。

结构协同检查:相同结构构件之间的协同;不同结构构件之间的协同。

(3)建模内部缺陷探测

模型的建模过程及检查验证过程中，可以解决模型构件元素的完整性(量)、完善性(质)、协调性(构件元素重叠性、交互性)以及与设计要求的一致性等问题。

(4)模型问题-协同报告集成

既保留了其他相关检查软件中关于模型漫游、视点保存、问题标记的相关优点，也增加了问题报告集成化的优点，突破了传统的问题报告模式，将建模者、问题信息、问题评论、三维可视全面集成一体化，提高了协同效率。

(5)模型版本比较

针对BIM模型新旧不同的版本，可以突出模型修改前后的变化度与一致性，对模型修改前后构件

图10 SMC信息模型综合检查平台协同示意(图片自绘)

元素的增加、减少、改动，进行清晰的展示，减少额外协同问题的发生，即可以清晰了解BIM模型的最近改动情况，并且可以了解改动模型的具体建模人员信息。更为重要的是，可以在模型改动过的地方重点进行查看或研究，便于相关复杂设计问题的解决和完善。

[1]芬兰Solibri公司.Getting started with solibrimodel checker-Specification 源自 http://www.solibri.com/

[2] http://www.solibri.com/products/solibri-model-checker/

[3] Wang Guangbin，LeiWei，Duan Xuru .Exploring the Highefficiency Clash Detection between Architecture and Structure 978-1-6128-240-0/11/.2011.

[4] Mcgraw Hill SmartMatket report，2007，2008，2009

[5] Spatial Coordination White Paper源自 http://www.solibri.com/

[6]何关培，王轶群，应宇垦.BIM总论[M]中国建筑工业出版社

[7]中国房地产业协会商业和旅游地产专业委员会 编.中国商业地产蓝皮书[M]中国建筑工业出版社

[8]王新.把握国外BIM发展的脉动[J].土木建筑工程信息技术，2012，4(1):106-109.

[9]陈磊，李锡荣，徐人平 .建筑模型的计算机三维建模[J].昆明理工大学学报，第26卷，第4期2001.8

[10]朱紫阳，许耿然等.建筑物三维景观模型的质量检查及评价方法探讨城市勘测[J]，2010(2)

[11]张军.三维信息模型质量检查方法的探讨[J]办公自动化杂志，2013(2)

[12]刘增良，杨军等.面向城市规划的三维建模技术探讨与应用[J].北京测绘2009(2)

[13]邓雪原，张之勇，刘西拉 .基于IFC标准的建筑结构模型的自动生成[J].土木工程学报，第40卷 第2期2007(2)

[14] http://www.solibri.com/

[15]何关培.中国工程建设BIM应用研究报告(2011)[R].华中科技大学BIM工程中心，广州优比建筑咨询有限公司

[16] Brad Hardin.BIM and Construction Management[M]Wiley Publishing，Inc

[17]何关培，葛清，赵斌，何波.BIM第一维度-项目不同阶段的BIM应用[M].中国建筑工业出版社

[18]何关培.那个叫BIM的东西究竟是什么[M].中国建筑工业出版社

[19]中国建筑业协会工程建设质量管理分会.施工企业BIM应用研究(一)[R].中国建筑工业出版社