BIM 应用到建筑照明设计的难点及解决办法

住建部出台了《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》(以下简称《指导意见》)。作为国家层面的纲领性文件，《指导意见》强调BIM 的全过程应用，并明确提出到2020 年末发展目标:①建筑行业甲级勘察、设计单位以及特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM 与企业管理系统图和其他信息技术的一体化集成应用。②即五年内，以下新立项目勘察设计、施工、运维维护中，集成应用BIM 的项目比率达到90%:以国有资金投资为主的大中型建筑、申报绿色建筑的公共建筑和绿色生态示范小区目标。

BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)利用数字技术，表达建设项目几何、物理和功能信息，以支持项目生命周期中的建设、运营、管理决策的技术、方法或过程。来自科研院所、业主、施工、高等院校的专家学者这样解读BIM:

关于BIM 软件

中国建筑科学研究院副院长黄强指出:“在政策创新的引领下，现在是中国“互联网+”建筑业的最好时机。国内目前有很多针对设计阶段的软件，经过改造的国产设计软件可以达到现在所有要求，当然过程中不排除选择部分的国外软件作为任务软件使用;国外软件目前绝大多数都针对设计阶段，但又很难满足国内的规范标准。而施工阶段的深化设计、竣工及运维软件还需要国内自行开发。”

云南城市投资集团副总裁蔡嘉明谈到:“从业主角度，就现有技术水平，国内外软件基本达到三维可视化的要求，至于怎么用是各抒长短。在政策引领上需要加强四个方面:第一，要符合国家的建设行业法律法规，并以此为依据;第二，必须符合所有验收规程所规定的各个分项要达到的要求;第三，结果展示的是模型还是图纸都不重要，要满足业主需求。第四，业主用BIM 软件要明白想做什么，能做什么。BIM 应用涉及到国家安全。在超大型工程BIM 应用中，模型完成后，找资料就很方便。BIM 应用于最广大的市场:国家级的城市管理、地下管网管理。同时，BIM 模型应用的管理和限制、访问权限和服务器位置的放置很重要。”

中国建筑第八工程局副总工程师邓明胜指出:“现有的国内软件公司如果重新做BIM 可能比较麻烦，引进国外成熟软件结合中国国情本土化会是很好的促进。《指导意见》出台对于施工企业开展BIM 工作是很好的契机，所有单位尤其是施工单位，要面对市场压力，在实施过程中大量开展BIM 工作，《指导意见》出台后，相信这个工作会越来越轻松。2005 年我作为总工程师承接国外项目，从那时开始接触BIM。基于项目的要求更多是用国外软件。在使用中发现对局部碰撞检查，比如难点、节点分析BIM 起到很好的作用。但企业对BIM 人才需求比较高，如果国产软件达到和国际相应BIM 软件相匹配的程度，将会促进BIM 在国内的推广应用。现有的国内软件公司如果重新做BIM 可能比较麻烦，引进国外成熟软件，结合中国国情本土化会是很好的促进。在进一步深入应用(4D、5D)过程中，国外软件跟中国的规范标准融合难度很大，所以国外软件本土化非常必要。”

设计阶段的BIM VS 施工阶段的BIM

中国建筑科学研究院副院长黄强:“本身做BIM 模型，谁做的多、谁做的少。设计施工要求没有做的这么细，这一阶段虽然我们分开设计BIM、施工BIM，谁补的更多?设计交底模型只要按照国家设计深度出来，拿着数据而不是模型，施工应该做多细就做多细，两个加在一起是建立一个BIM 模型。”

中国建筑第八工程局副总工程师邓明胜:“国内因承包模式不同，设计与施工基本割裂。设计的模型能建好，至少与本身传递的设计理念和规范吻合程度高，错漏空缺相对较少。这对业主、施工单位非常有用。不同的施工企业施工组织不同，施工企业做深入的拆解、补充等工作，通过BIM 模型可以实现很好的整合设计，借助设计模型基础，做出施工顺序模拟。”云南城市投资集团副总裁蔡嘉明:“从业主的角度，两个模型代表不同的管理阶段。首先是设计模型，二维图纸或模型都要满足施工深度要求。用模型交流后达到业主要求，设计院的模型达到设计深度就可交付。BIM 集中解决按照设计在规定的时间达到品质的要求，业主与施工单位沟通解决的造价两大问题。问题解决后，设计模型传递到竣工模型，与完成的施工模型整合交到运维。根据法律法规，设计、施工、业主完成各自责任并有机结合，同时用模型交流、精确组织施工，达到项目设计施工的预控成果。在很多的建筑设计和工程公司里，BIM 软件的使用越来越频繁，几乎完全替代了CAD 软件在建筑设计和工程领域的使用。”

BIM 技术应用于建筑照明设计有必要吗?

总的来说，现有设计环境中BIM 技术对照明设计的提升有如下四个方面:

(1)图纸修改

同建筑设计类似，照明设计者也饱受图纸修改的困扰。而BIM技术基于一个总体的信息模型，只要在任意视图中将模型修改，就会自动反映到所有的图纸中，使得设计师可以将更多的时间和精力用在设计上，而不是画图、改图上。

(2)信息化

以往编制设计相关的各项报表时，一般需要根据CAD 文件进行测量和统计，之后借助excel 等软件制作报表，这样的工作非常繁琐、易错。并且一旦修改图纸，所有数据都需重新统计。而信息是BIM技术的核心，与传统建模软件建立的模型相比，BIM 模型最大的特点就是携带信息。因此BIM 模型也可以理解为一个信息库，可以提供实时可靠的报表清单，例如灯具选型表，配电盘明细表等。如果设计修改，报表中的信息也会随之自动修改，既省时省力，又保证设计的准确性。

(3)一体化

在照明设计中，设计师要严格遵循相关的设计规范要求，例如照度水平、眩光要求、能耗指标等。很多照明计算软件可以较准确地计算相关的物理量，但是在目前的二维CAD 设计环境中，只能将图纸导入照明软件中作为参照底图使用，之后根据底图再次建模、置入灯具后计算。因此一些设计师为了节省时间，常常凭经验计算，这样就不能保证设计的规范性。除计算外，照明设计最后还要向业主提供夜景效果图，目前国内的效果图制作主要有两种方法:第一种方法是用三维建模软件例如3DMAX 建立模型，之后置入光源文件，通过渲染生成效果图;第二种方法是用photoshop 等软件直接将建筑日景的效果图改为夜景效果。关于第一种方法，建模依然是件费时间的事情，尽管建好的模型可以导入照明计算软件中继续使用，但放置的光源却无法识别，需要重新放置，对于规模较大的项目来说，依然费时费力。而第二种方法，需要设计师对光有较好的感觉和想象力，才能准确在PS 中选色，而能做到图上色彩与实际用灯准确一致的少之又少，所以往往图与实际效果有差距。

由于BIM 模型包含了设计案中的信息，例如光源、建筑表面材质的光学属性等信息，因此它既能像传统CAD 设计那样出照明平面图，还可以直接渲染，或者将模型导入到基于BIM 技术的照明计算软件中，进行计算，实现照明设计出图、计算、渲染等相关步骤的一体化。

(4)三维化

在目前的照明设计中，效果图只能反映某一个角度或者某一个区域内的照明情况，无论对于设计师还是业主来说，在项目竣工前都无法准确了解项目区域内的全部情况。而BIM 技术是一种全三维的技术，通过它可以向人们展现一个立体全面的虚拟光环境，设计师可以看到每个区域的照明情况，以便发现问题及时修改方案，实质上提高了照明设计的质量。

此外，通过这种全三维的设计模式，可以直接看到照明系统的模型，为设计的深入和之后的施工都提供了便利。

BIM 技术应用在建筑照明设计可能吗?

要判断BIM 技术能否在照明设计中应用，首先应该选择合适的软件作为工具，通过实践来论证其可能性。

AutodeskRevit 是Autodesk 公司的系列产品之一。在最新的版本中，其不再分为面向建筑专业的RevitArchitecture、面向结构工程专业的RevitStructure、面向机电专业的RevitMEP 三个软件，而是将他们的功能集中于一个软件，即Revit2013。

本文选择该软件作为主体平台软件，重点研究其MEP 部分在照明设计中起到的作用。

目前国内在照明计算方面较常用的软件主要有:广泛应用于学校、设计部门的DIALux;少数大专院校和少数几个较专业的设计公司中使用的AGI32;建筑设计行业中进行建筑物理性能评估最常见的软件——Ecotect。经过比较，从三者的计算能力来看，DIALux 和AGI32 强于Ecotect。从目前的软件功能来说，Ecotect 最大的优势在于其属于BIM 软件，因此提供了与BIM 软件的接口，例如gbXML 文件格式(GreenBuildingExtensibleMarkupLanguage 的缩写，即绿色建筑可扩展的标记语言，包含了项目所有的建筑构件数据)和IFC 文件格式(IndustryFoundationClasses 的缩写，是由国际协同工作联盟组织制定的建筑工程数据交换标准，为不同软件应用程序之间的协同问题提供解决方案。IFC 模型包括项目、地点、建筑、楼层等建筑分级，墙、板、柱、梁等元素类型，材料，标准属性等信息)。当BIM 模型以gbXML 或IFC 文件格式导入后，可在Ecotect 中得到一个完整的带有信息的建筑模型，直接进行计算。但该软件主要是在建筑设计的早期阶段进行建筑物理参数的分析，因此多为估算，在照明计算方面以天然光的计算为主，可计算的照明指标较少，数值不够精确。AGI32 目前只提供了一些二维图形格式的接口，例如DWG 格式。利用导入后的平面图作为参考，绘制墙体、门窗等构件，不能充分发挥BIM 技术的优势。

DIALux 软件在较新的版本中已经提供了gbXML 接口，虽然功能还不健全，导入后只能以多个室内空间的形式出现，无法实现建筑室外照明的计算，但是从中可以看到DIALux 对目前BIM 潮流的响应，据悉其下一个阶段的任务就是创造IFC 接口，到时可将Revit中带有照明设备的模型导入并直接计算，实现与BIM 软件的完美对接。基于三款软件在照明计算能力和BIM 接口两方面的综合考虑，DIALux 将是未来与主体软件Revit 配合使用的进行基于BIM 技术的照明设计的照明计算软件，因此选择该软件作为辅助软件。

经过对Revit2013 和DIALux4.10 两个软件的研究以及它们在照明设计方面的表现，可以说以目前的设计环境和软件水平来说，还无法实现照明设计的全部BIM 化。但在政策、潮流和行业自身需求的推动下，将BIM 技术应用于照明设计是必要的，也是必然的。随着Revit 软件的进一步发展和DIALux 软件接口的日益完善，它们定会成为未来BIM 时代照明设计的主流设计工具，得到越来越多设计机构和设计人员的认可，最终实现建筑照明设计的全部BIM 化。

现存的问题及解决方案

(1)对硬件的要求较高。对于习惯使用CAD 进行绘图的人来说，Revit 软件的运行速度和绘图的流畅度与CAD 仍有很大差距，尤其当项目规模较大时，通常打开模型就需要十分钟或更长时间。

(2)“族”是Revit 中构成项目模型的基本构件，是一个包含通用属性参数集和相关图形表示的图元组。与“图层”在CAD 中的作用相似，族是Revit 软件中的一个重要概念。墙体，门窗，甚至图纸标注都是一个个族文件。在照明设计中所需要的灯具，开关，配电盘等也都是以族的形式出现。例如在灯具族中，包含了灯具的外形尺寸、配光曲线、功率、光通量、色温等信息，以满足出图，计算，渲染等需求。但是Revit 软件自带的电气专业族数量太少，且多是按国外的标准而做，例如开关的符号就不符合国内的规范要求，因此很多不适用于国内的工程设计。几乎每个项目都要根据实际情况创建若干族，占用很多时间。而如果仅依靠设计师个人的力量创建符合我国实际情况的族库，难度很大。

(3)Revit 软件是一个综合的设计软件，因此与博超、鸿业等专门服务于电气及照明设计的软件相比，其功能还有待加强，例如灯具沿墙布置、矩形均布等等均无法实现。仅依靠一笔一划、一个一个地布置，效率较低。

(4)接口问题。Revit 自身提供的照明计算无法满足设计要求，势必需要专业照明计算软件DIALux 的配合，而如果软件间的接口问题不能解决，那么BIM 技术在照明设计中能发挥的作用也会大大降低。

(5)目前BIM 技术出图所占照明专业出图的数量仍处在较低的水平。其中设计说明、图例表、配电系统图、节点详图等图纸还无法绘制。而数目繁多的设备元器件等，由于族库、辅助绘图工具不足等原因，仍只能表达到设计方案层次，无法做到施工图深度。以目前BIM 软件的成熟度，仍然需要使用CAD 作为辅助。

若要解决上述问题，使得BIM 技术可以在照明设计中使用，主要有以下几点解决方法:

(1)加快Revit 软件的普及

Revit 的应用情况也是影响BIM 发展的一个很重要因素，它作为新兴的BIM 软件，其普及肯定会有一个过程。在CAD 依然风行而Revit 还未根深蒂固时，出现不被所有人热衷的情况是很正常的。加强Revit 专业人才的培养是加快其普及的重要途径。

(2)建立族库

在照明设计中，每个项目都要根据实际情况灵活选择合适的灯具，如果灯具厂家能在目前提供IES 配光曲线文件的基础上，进一步提供适用于Revit 的灯具族文件，那么对于照明设计的BIM 化将会起到强力的推动作用。

(3)增强Revit 软件的功能或开发相关的辅助程序

Revit 作为平台软件，不可能在每一个细节问题上都做到尽善尽美。基于CAD 平台的天正等插件的开发，使得CAD 的绘图效率和智能程度都得到了大幅提升，在设计院和学校都被广泛使用。因此对于目前的Revit 来说，急需相关辅助程序的出现，提高软件的实用性。

(4)解决接口问题

目前基本上所有的建筑类分析软件都具备了CAD 的接口，因此对于BIM 接口的开发也只是时间问题。只有当各类分析软件都具备了与BIM 软件的接口之后，才能将BIM 虚拟模型的优势充分发挥。