达索系统3D体验平台支持BIM数据存储标准

■ 朱小羽

达索系统3D体验平台支持BIM数据存储标准

■ 朱小羽

达索系统的3D体验解决方案以数据管理平台为核心，搭建集建模、仿真、协同、管理为一体的企业级三维可视化BIM项目管理平台，提供强大的BIM数据标准管理功能，支持企业或者行业根据自身需求部署定制的数据标准，并在其土木建筑行业模块中预置了基于国际标准IFC编制的AEC数据标准。通过IFC标准，既可在3D体验平台中创建含有丰富信息的BIM模型，也可把多种业界软件创建的BIM模型导入到3D体验平台进行管理。

达索系统；3D体验平台；BIM；数据标准；IFC

1 达索系统的3D体验平台

1.1 概述

法国达索系统公司（Dassault Systémes）是产品生命周期管理（Product Lifecycle Management，PLM）解决方案的主要提供者，与达索航天公司（Dassault Aviation）同属于法国达索集团。达索系统专注于3D技术和PLM解决方案已超过30年，并一直与全球各行业中的领袖企业合作，行业跨度从飞机、汽车、船舶直到消费品、工业装备和建筑工程。

达索系统的全生命期解决方案是由一系列的3D设计、分析、仿真和商业智能软件所组成，服务于企业的各个流程，既包括工程设计、优化、制造、安装，也包括项目管理、商业运营以及供应链管理等。这其中包含数百种丰富多样的应用模块，用户可根据具体业务需求，选择不同的模块进行组合配置。在建筑工程行业，最常用到的达索软件包括以下几大类：

（1）设计建模类：以CATIA品牌为主，是参数化3D建模设计工具；

（2）施工仿真类：以DELMIA品牌为主，是施工仿真和优化工具；

（3）计算分析类：以SIMULIA品牌为主，是通用有限元计算工具；

（4）协同管理类：以ENOVIA品牌为主，是项目管理和协同工具。

1.2 3D体验平台的特征

达索系统之所以能在众多行业中取得成功，一方面借助于先进的三维设计和仿真工具，另一方面也依赖于灵活、强健、可靠的数据管理平台，可在同一个平台中管理从设计到制造、安装、维护全流程的数据。2014年，达索系统发布了最新的“3D体验（3DEXPERIENCE®）”协同平台（简称3D体验平台），以及基于该平台的一系列行业解决方案。3D体验平台具有如下特征：

（1）基于云的系统架构。3D体验平台既提供企业云版本也提供公有云版本。在美国、欧洲等市场，达索系统已通过公有云方式提供软件服务，而在中国市场，达索系统目前提供的主要是企业云版本，即将中心系统部署在企业自身的服务器上。但无论是哪种方式，用户的3D模型和项目信息都是统一存储于系统服务器，而不是分散于每台工作站。因此，只要用户能通过网络接入系统，无论何时何地，都能获取最新的准确信息开展工作。3D体验平台的技术架构见图1。

（2）在数据库中管理BIM信息。传统的BIM软件往往把所有信息放在文件中存储，这样既不便于管理也不便于共享，因为很难从文件外部获取每个构件的准确信息。而3D体验平台将BIM信息以构件为单位存储在数据库中，同时将所有相关信息都可以关联在构件对象之上。因此，可以依据构件清单进行BIM信息的浏览、查询、统计和编辑，甚至无需打开整个三维模型。在网络浏览器中查询构件清单及属性信息见图2。

（3）内建的协同工作模式。不同的项目成员，只要登录到网络平台上，就能按相应的权限进行并发式的协同设计、分析和管理工作。为此，3D体验平台内建了协同作业机制，包括人员角色与权限管理、数据版本管理、对象锁定保护等一系列功能，保障多专业、多工种的团队能够实时在线地协同工作。

（4）整合一致的用户体验。在3D体验平台上，达索系统实现了前台和后台的双重整合：后台的所有数据存储在同一套数据库内，不同人员、不同软件模块都共享同一数据，不再需要交换数据或者转换格式；而前台的各个应用模块都基于同一个3D图形平台，因此可实现同样的操作方式和图形效果，而不需要在不同的图形平台之间切换。基于“IF WE罗盘”的客户端用户界面见图3。

2 实现可定制的BIM数据标准

3D体验平台提供了强大的BIM数据标准管理功能，支持企业或者行业根据自身需求部署定制的数据标准。在建筑工程的全生命期中，有大量人员要根据各自的需求来输入、获取、查询和管理BIM信息。因此，需要有统一的数据标准，从而保证不同人员以相同的数据语言进行沟通，保障信息交流的一致与可靠。达索系统的3D体验平台支持用户根据企业或行业的需求来自定义数据标准，并在项目生命期中贯彻实施。

系统使用的机制和术语定义见图4。

（1）标准定制包 （Package）：是由一套对象类型和属性扩展集组成的数据标准，例如可以把IFC标准封装成一个标准包。一个BIM项目可以应用一个标准包，也可同时应用多个标准包。

（2）对象类型 （Type）：表示一个具体的产品类别，例如门、窗、柱子等。一个标准包中通常包括多个对象类型。不同的对象类型之间还存在着两种不同的相互关系。继承关系：由父类型派生出子类型。例如从“桥”派生出“斜拉桥”和“连续梁桥”。这种关系中，父类型的属性通常都会被子类型自动继承；聚合关系：一种类型的对象是由其他类型装配而成。例如“桥”是由“桥墩”、“桥台”和“梁”装配而成。这种关系中，装配体和零件之间的属性未必相同。

（3）属性扩展集 （Extension）：一组相关属性的集合，可根据应用场景加载到对象类型上。建议把相关属性封装成扩展集，以便于管理和应用。例如，可以把设计阶段用到的属性封装成“设计信息”扩展集，而材料采购阶段用到的信息封装成“采购信息”扩展集，这样就可以在生命期的不同阶段快速在对象类型上加载不同的信息。

（4）属性（Attribute）：产品的一种特性或参数，例如材质、颜色、生产厂家等。可以为每个属性指定它的数据类型，例如长度、面积或者日期类型。

在3D体验平台上，不仅可以灵活地定义对象类型和属性，还可以定制其行为特征。例如：某个对象类型允许加载哪些属性扩展集；某个扩展集可以加载到哪些对象类型；在创建对象时缺省使用哪个属性扩展集；创建对象之后可以加载/去除哪些扩展集；根据不同的应用场景自动加载/去除属性扩展集；根据设计参数和公式自动计算出属性值（可根据几何尺寸自动计算体积，根据材料密度自动计算质量等）。

有了这样的机制，才能保证在建筑工程生命期各阶段的信息都能被准确捕捉，并以结构化的方式存储于BIM系统内部，随时被查询、统计和处理，满足各种专业、各种流程的应用需求。

3 达索系统对IFC标准的支持

达索系统3D体验平台不仅提供了对BIM数据标准的支持机制，更进一步，在其土木建筑行业模块中还预置了基于国际标准IFC编制的AEC数据标准，其中定义了各种BIM对象类型（例如门窗、楼梯、幕墙等）及相关属性，并提供了IFC数据导入/导出接口。3D体验平台内置的数据标准与IFC4兼容，而导入/导入接口遵循IFC 2×3标准（这是考虑到行业内大多数软件导入导出的都是IFC 2×3标准）。通过IFC标准，既可在3D体验平台中创建含有丰富信息的BIM模型，也可把多种业界软件创建的BIM模型导入到3D体验平台进行管理。通过IFC格式将Revit模型导入到达索平台（见图5）。

针对民用建筑行业，3D体验平台中预置的标准IFC已经能够基本满足BIM数据交换的需求。而针对铁路工程行业，可以在标准IFC的基础上进行扩展，这方面的工作也正在进行中。在2015年上半年发布的“3D体验”R2015x版本中，已经针对桥梁领域进行了扩展，该扩展是基于国际IFC Bridge工作组的现有草案开发的。预计于2015年底发布的R2016x版本中，将进一步扩展桥梁和隧道方面的标准，更多的工作还在进行中。

在基础设施领域的IFC标准开发中，达索系统不仅提供软件方面的技术支持，同时也积极参与到行业标准编制中。在法国，达索系统加入了由法国环境部支持成立、40多家公司共同参与的MINnD项目（ http://www．minnd．fr/ ），其目标是研究基础设施领域的BIM数据交换，包括IFC Bridge标准的编制。在中国，达索系统与中国铁路BIM联盟在IFC Railway标准方面展开积极合作，希望为中国铁路行业的BIM技术发展作出贡献。

4 案例研究

市政工程行业与铁路行业有类似之处，都涉及大量的线路、隧道、桥梁等工程。在此领域，达索系统与上海市政工程设计研究总院开展紧密的战略合作。上海市杨高南路地下通道项目（见图6）是由上海市政工程设计研究总院使用达索3D体验平台设计的一个示范项目。杨高南路（世纪大道—浦建路）改建工程的范围从现在的世纪大道延伸至浦建路跨线桥，全长1．95 km。道路、隧道结构、桥梁（张家浜桥）、雨污水排管、交通标志标线、信号灯、通风、监控系统、供配电、建筑、绿化等相关设施及前期绿化与管线搬迁工作的建安费为14．55亿元人民币，总投资24．7亿元人民币。

该项目全程采用达索公司的3DEXPERIENCE R2015x作为BIM实施平台，与其他软件平台相比，该平台具有以下几方面的优势：

（1）达索平台采用云平台和中央服务器的架构模式，以此统一项目的数据库，为这一企业项目的数据安全提供可靠保护。

（2）支持BIM模型的类型扩展，在杨高南路项目中采用自定义类型统一部署的方法，对隧道结构中的侧石、防撞栏、沥青等不同类型的构件进行了统一部署（见图7）。对于后期的工程算量及模拟施工仿真提供了很大的便利。

（3）多专业的实时协同BIM平台，在项目过程中结构、桥梁、管道等不同专业的设计人员可以在同一平台上进行实时设计任务。这种同步的建模功能可以即时发现设计过程中存在的缺陷，快速检查模型之间是否存在干涉现象等。

（4）初步形成了达索平台上的BIM建模流程。当前的软件格式支持大尺寸的100 kM数据模型，整个BIM范围涵盖前期的方案设计，中期的详细结构设计，后期的施工仿真、项目报告及基于Internet Explorer的在线浏览等。

（5）创新的知识模板库重用功能（见图8），可通过CATIA提供的模板功能快速实现隧道结构中各种构件的实例化，从而避免重复建模，提升工作效率。

在项目方案论证阶段，通过引入BIM技术手段实现该项目设计方案的三维可视化、多方案比选和方案优化，在项目的系列汇报中取得良好效果；在设计阶段，采用BIM建模和常规设计并行的方式，检查设计成果，保障设计出图质量；在施工招标阶段，联合设计团队重点突破基于BIM设计模型的工程算量方法，成功实现从BIM信息模型中直接提取该项目主体和围护结构的混凝土及钢筋算量，其中65%的算量在与传统计算结果进行复核后，成为正式施工招标的工程量清单内容（见图9）。

5 结束语

随着BIM技术在工程建设行业中的应用日趋广泛，行业关注的重点已经从建模技术本身扩展到如何对BIM数据进行结构化的管理，使之能够从设计阶段往下游延伸，在施工、运维阶段发挥最大化价值。达索系统的3D体验解决方案以数据管理平台为核心，搭建集建模、仿真、协同、管理为一体的企业级三维可视化BIM项目管理平台，并通过灵活的数据管理技术支持行业化、企业化的BIM数据标准，从而为建筑工程行业全生命期的信息管理打下良好基础。达索系统将携手中国企业，共同推动建筑生命周期管理的实现，为建筑业带来变革和创新。

朱小羽：达索析统（上海）信息技术有限公司，建筑行业中国区经理，上海，200120

责任编辑 卢敏

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