基于BIM技术的家装设计系统设计与实施

张建奇 舒志强 李 智

(建研科技股份有限公司，北京 100013)

基于BIM技术的家装设计系统设计与实施

张建奇 舒志强 李 智

(建研科技股份有限公司，北京 100013)

为了提高家装设计师的设计水平，提高设计效率，解决目前家装设计管理中所面临的严重挑战，利用先进的信息化工具建筑信息模型BIM技术来解决这些问题，从战略发展的角度考虑建立一套基于BIM技术家装设计系统，进行统一的三维家装设计，实现统一报价管理，建立完整的企业知识库管理，实现从设计出图算量一体化的家装设计管理系统。BIM技术在家装行业的应用有助于推动家装企业规模经济的发展，尤其是在家装设计工具方面更是提高了企业的竞争能力。本文为家装设计公司提出的基于BIM技术的家装设计系统实施而设计，解决了传统家装设计行业存在的设计工具单一、企业设计资源管理不集中等问题，实现了基于BIM技术的三维家装设计工具，企业设计资源统一管理，长期积累成家装企业无形资产，提高了家装设计效率，提升了家装企业的竞争力。

BIM建筑信息模型； BIM技术； 装饰装修； 装饰设计； 家装设计系统

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.06.14

1 引言

随着人们生活水平和商品房住宅市场的发展和提高，普通家庭住宅装饰装修行业获得了快速发展。目前家庭装饰装修行业中设计工具目前还未出现同时实现平、立、剖面图形及其与三维模型之间相互联动的家装设计工具，这样造成了家装设计的图纸局部变动都需要重新再绘制并渲染，这个问题成为困扰家装设计师提高工作效率、家装企业快速发展的主要原因。同时，在家装行业还包含图纸设计、家装物料选购、工程施工项目管理与监理等多个环节，在全链条中工作量很大，其中预算不透明、工期拖延、报价不明确、材料以次充好等成为家装行业发展的痛点。研究一套基于BIM技术的家装设计管理系统，实现基于BIM三维模型的家装设计、BIM设计资源管理、相关已有业务管理系统和BIM数据信息集成，本系统是BIM技术与装饰装修技术结合的成果，基于BIM理念，通过对装饰设计的数据管理和装饰设计各阶段数据的集成，实现了家装设计管理和控制的信息化、集成化、可视化和智能化。

2 业务分析

通过对某家装装饰企业(以下简称为D企业)的业务调研，目前业务现状是设计工具主要以欧特克公司的AutoCAD 软件为主，进行二维图纸的平、立、剖面图设计，然后再通过3D Max三维设计软件制作出效果图。为了给客户展示最终的设计效果和设计细节，家装设计师需要在完成平、立、剖面图设计之后，再用3D Max 软件进行三维模型的建立，模型建立完后再进行灯光等设置，通过软件渲染成出设计效果图。因3D Max 软件建模过程繁琐、操作复杂，普通家装设计师很难熟练掌握，因此家装企业往往会安排专业3D软件人员为设计量进行辅助工作，为企业人力资源增加成本。因为3D Max三维模型中集成不了相关信息，尤其是不能集成相关材料价格、工艺、定额等信息，仅仅是具有几何数据，无法为其他业务提供有价值的数据。其目的是进行三维浏览动画和效果展现，其本身模型价值并不能为后期的施工阶段和项目管理阶段提供相应的信息。

综上所述，D企业存在下面这些问题：

1)设计工具不统一：设计师目前普遍使用CAD、3DMax在给客户出设计方案，设计模型无法为后期施工管理提供有效数据价值，无法体现装饰设计公司集中资源优势，影响设计施工一体化的经营战略，同时整个设计工期较长，影响整个家装的进度。

2)设计资源不集中：设计方案优劣取决于设计师有水平，家装公司缺乏对设计成果的有效管控，优秀设计师的成果不能借鉴和充分复用，设计成果无法形成企业知识资产，影响企业的规模化产业化进程。

家装企业可以利用先进的信息化工具建筑信息模型BIM技术来解决这些问题。从战略发展的角度考虑建立一套基于BIM技术家装设计系统，进行统一的三维家装设计，实现统一报价管理，建立完整的企业知识库管理，实现从设计出图算量一体化的家装设计管理系统。

通过对D企业现有业务梳理，对家装设计阶段各业务角色分析，梳理出了与BIM家装设计、管理相关的主要业务角色，包括：商务经理、主案设计师、深化设计师、BIM深化设计师、水电设计师、木作设计师、BIM审核员、分店经理、分店总经理。

3 系统功能需求分析

针对D企业在家装行业实施BIM所产生的实际业务进行分析之后，意在解决其在企业BIM实施过程中遇见的实际问题，满足提高设计效率，提升企业核心竞争力等要求，需要建立一套基于BIM技术的家装设计系统，实现BIM技术在家装设计阶段的综合管理。

通过上述业务流程的梳理，系统的功能需求包括：家装三维设计系统、BIM设计管理平台、与已有的企业信息管理系统的集成。

3.1 三维家装设计

基于三维模型进行家装设计，实现从三维设计到展示一体化，可以更好地解决设计问题，达到快速设计，能够快速地给客户带来视觉感受； 根据家装公司实际的业务需求，以提高设计效率为目标研发的一款三维家装设计软件，使用对象为家装企业的主案设计师、深化设计师、木作设计师。

(1)项目信息管理

项目信息管理是项目在系统中执行的开始，项目信息是分配到每个设计师的具体设计的项目内容，项目信息通过BIM管理平台统一管理，其中三维设计系统提供项目的打开，保存、导入、导出等功能。可以通过三维设计系统独立进入已经立项的项目文件，也可以通过BIM管理平台选择项目，再进入到设计系统，进行设计操作。

(2)方案设计

方案设计主要是为相关设计师提供的设计工具，当一个客户订单确认后主案设计师就开始从原有的设计资源库中选取相类似的方案进行设计，包括户型建模、主案设计、水电设计、生成报表、出图等工作。

(3)客户信息管理

客户信息由商务经理负责维护，分别为未签约客户与已签约客户，针对不同阶段的客户所做的工作不同。无论是哪一类都是流程一样，先由商务经理接触并综合评估，根据客户的喜好及户型推荐主案设计师，确定后由主案设计师指定家居设计师、水电设计师、木作设计师进行相应的方案设计。

(4)快速设计

为了提高设计师效率，快速设计在实际工作中有很大的需求，在主案设计师根据客户户型图进行建模后需要家居设计师快速地进行家装方案设计，包括对相关主材产品的选择、家具的布置、水电路设计、装饰品的选择与布置，此部分针对的人员有家居设计师、水电设计师。

3.2 BIM设计管理与资源管理

BIM设计管理是在建立公司统一的设计方案资源库、建材产品族库、企业定额库的前提下进行权限、流程、审批等的管理。

(1)BIM设计管理功能需求

权限管理：对人员帐号进行权限管理，设置不同权限。提供用户权限、角色权限、文档权限、操作日志等功能； 系统登陆：需要根据当前登录用户的角色，抽取相关数据； 消息预警：实现的应用场景是用户之间即时的信息推送及及时提醒，方便用户快速查看消息列表； 流程管理：用来定义和控制所有数据的操作过程，主要管理当用户对数据进行操作的数据流向； 版本管理：在家装设计过程中，会存在很多图、文档的变更修改； 系统版本管理的功能是通过对相关文件通过标签、备注、命名、存储位置以及变动通知的方式来实现的； 项目设计审核：待审核项目是主设计师完成设计任务之后，将设计成果提交给BIM审核员。并以列表形式展示所有待审核项目，可随时查看之前项目的所有信息。

(2)建立建材产品族库

装饰装修材料是家装造价中最主要的一部分，从设计方案到装饰材料的调用，由设计开始控制并减少项目施工过程中的人为增项，如：线槽走线距离比计划多，建筑面积增加等。需要建立一套完整的基于Revit模型的家装建材库，如：墙砖、地砖、壁纸、地板、木做沙发、床、衣柜、吊顶等。方便设计系统直接调用。

(3)建立企业施工定额库

利用Revit所搭建的三维模型，提供建筑装饰定额，能够在三维模型中附带定额属性，自动统计工程量，对特殊制造工艺能够绑定定额，方便工程量计算。

图1 基于 BIM技术的家装设计系统逻辑架构

(4)建立施工工艺标准库

作为设计产品的工艺选择来源。研究工艺库的建库标准，开发工艺检索功能帮助设计师快速查找所需工艺，开发工艺入库功能，检验入库的施工工艺是否完备，是否可以关联企业的定额信息。制定工艺库的权限管理规则。针对现有标准体系要求，将国家标准库、企业管理制度以及企业模板库存入知识库，按着多级分类的方式进行国标规范属性定义，方便查看预览。

(5)建立设计方案库

提供设计方案模板的创建流程，用户按照规则填写完整的设计方案信息，完成设计方案的创建。基本信息包含方案的名称、适用人群以及房型、方案图纸以及图片、漫游动画、方案的简短介绍等等。

4 基于BIM技术的家装设计系统设计

本系统采用.Net与C#平台，采用混合式架构系统(B/S+C/S)，基于统一Web端的管理系统，解决各参与方的权限集成与角色身份验证以实现流程管理及设计协同。三维装饰设计操作复杂、数据处理频繁、数据传输量大、安全性要求高的业务，运用C/S结构模式； 而对于面向范围广、管理流程复杂的业务，运用B/S结构模式。这样集C/S和B/S结构的优点，满足了装饰设计的特点需求。

4.1 系统逻辑架构设计

本系统分三个关系层次：数据层、业务逻辑层、表示层。企业总部部署集中系统，包括工作流、权限管理等。如图1所示。

4.2 系统物理拓扑设计

本系统是分别部署于WEB服务器、客户端上的B/S+C/S架构应用系统。系统分二个关系层次，分别是企业总部端、各分公司及门店客户端。企业总部端部署B/S集中管理平台，即BIM设计管理平台，包括工作流、权限管理、知识管理、建材产品库、施工工艺库、标准规范、设计方案库的管理。门店客户端部署C/S架构的三维家装设计系统。移动端部署移动端应用，包括流程审批、移动应用显示浏览查看方案。

图2 系统物理拓扑

基于BIM技术的家装设计系统部署在集团总部，网络资源包括：应用服务器、数据库服务器、存储服务器、防火墙、交换机、路由器、以及个人电脑等。各下属分公司、子公司等单位通过Internet网络访问集团网络完成设计系统的维护和管理。总部防火墙有效保证了总部用户及分公司用户访问服务器时的业务数据安全。

具体物理拓扑图如图2所示。

4.3 接口设计

本系统因是企业信息管理系统中的一部分，因此系统应该提供良好的接口设计。接口设计主要是针对D企业现有客户关系管理系统、造价管理系统、物资管理系统等的信息集成几方面，在数据集成接口的技术实现方面，可采用XML数据格式。接口设计主要针对系统架构中数据层进行集成，底层所有数据库的统一管理，主要包括标准族库、图文档库、施工组织库、业务应用库等，部分数据库将使用企业现有IT规划中信息化数据库，本系统主要接口考虑三维家装设计系统报价数据、BIM管理平台的集成。

在基于BIM技术的家装设计系统中，接口主要由两部分组成，分为发送XML消息和接收XML应答，接口程序根据XML进行分析和处理，根据处理结果，触发不同类型的动作。具体关系如图3所示。

图3 接口设计关系

4.4 设计采用的关键技术

(1)基于Revit族加密技术

Revit软件是Autodesk公司一套系列软件，是建筑信息模型(BIM)系列软件之一，可帮助建筑设计师实现设计质量更好、能效更高的建筑，集建筑、结构、MEP专业于一体的市场占有率较高的一款BIM软件。本系统使用Revit API进行二次开发，因此离不开对该产品的了解，对Revit软件整体技术架构的理解，同时相关建筑装饰装修行业背景知识也是必不可少的。

(2)统一协同管理平台的权限控制

基于统一WEB端的管理平台，无缝集成三维设计系统，采用混合式架构系统(B/S+C/S)，需要解决各个应用端的权限集成与角色身份有效验证。实现从管理平台直接进入三维设计系统，并在此过程中完成设计模型的版本提交与版本控制。平台需要对维护人员及设计师按一定规则进行权限控制，并基于角色定制相应的业务审核流程，完成从立项、创意设计、深化设计、水电木作设计、渲染、审核校验、完成等主体的业务审核流程，支持各个流程阶段的消息即时提醒与协作预警。

5 基于BIM技术的家装设计系统的实施

基于BIM技术的家装设计系统测试完成后正式将系统部署在实际环境中进行试运行阶段。系统实施目标为将BIM技术应用于家装企业设计阶段，使传统的家装设计工具在信息化时代更上一层楼。系统实施主要包括如系统硬件环境搭建、系统代码部署、系统联调、系统试运行。本系统的实施步骤大致为：实施准备、系统配置、系统上线运行、系统问题反馈修改、全面推广、系统验收。最终保证系统上线的成功性和稳定性。

5.1 组织人员准备

按照项目管理的原则成立本项目实施小组，项目人员职位包括实施领导小组、实施工程师、培训工程师、需求工程师、质量控制员、文档管理员，制定各个角色的岗位职责任务，同时进行系统培训及考核等，方便实施计划的顺利执行。

5.2 系统环境准备

由系统管理员按照项目规格要求进行硬件采购、环境搭建、网络配置等，由相关实施人员进行确认，确保应用系统安全前环境的准确性。系统上线应用运行条件如下：

1)硬件及网络环境的部署；

2)服务器、操作系统、数据库系统到位；

3)系统初始化工作完成；

4)系统验收：按照需求文档开发后系统上线，经过一个月的试运行，系统正式上线使用。

5.3 基础数据准备

系统基础数据初始化工作包括设计师人员信息、商务经理人员信息、各分公司和门店目录信息、材料编码、施工工艺编码、材料价格库等。这些基础数据的录入需要实施领导小组和相应职能业务部门配合完成，这是系统实施中重要的一部分，是保障项目顺利进行的关键环节。

5.4 系统切换上线

系统切换主要从数据备份、切换方式两个方面描述系统从部署到投产使用所要经历的流程，具体描述如下。

(1)系统备份

系统正式投入使用前要对原系统进行数据备份，主要包括数据库的备份和应用备份，以防数据丢失及切换时发生问题后快速回退。按照具体备份步骤及说明进行实际项目操作，确保稳定进行。

(2)切换方式

系统切换按照预定的切换时间及切换手册按步执行，系统切换前需再次检查系统运行环境及数据确保无误，检查无误后方可进行系统正式工作。切换主要包括三个阶段，切换执行阶段、绿灯测试阶段、正式投入阶段。

(3)上线支持

上线支持主要描述系统上线后系统实施维护人员及开发人员对实施过程找能干的问题处理以及确保系统稳定运行的风险预防工作。

6 结论

本系统的实施在D企业已经成功上线，确实提高了设计师工作效率，同时该企业通过系统积累了设计资源，提升了管理水平，但是目前本系统模块在使用过程中还有待于进一步开发，以适应企业业务发展和管理的需要。

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Home Decoration Design System based on BIM Technology Design and Implementation

Zhang Jianqi， Shu Zhiqiang, Li Zhi

(CABRTechnologyCo.，Ltd.，Beijing100013,China)

In order to improve the design level of domestic outfit stylist and the efficiency of design，solve the current domestic outfit design facing the severe challenge in the management and use of advanced information technology tools BIM technology to solve these problems，considered from the perspective of strategic development to establish a set of domestic outfit design system based on BIM technology，undertook unity 3D home outfit design，unified price management，established a complete enterprise knowledge based on the management，integrated from designing the figure to calculate the amount of domestic outfit design management system.BIM technology on the application of domestic outfit industry helps to promote the development of domestic outfit enterprise scale economy，especially improves the competition ability of the enterprises in the area of domestic outfit design tools.This paper was under the home decoration design company of domestic outfit design system based on BIM technology implementation，solved single design tools of the traditional decoration desiging industry and concentration of the enterprise resource management problems，realized the three-dimensional decoration design based on BIM technology tools，design resources unified management，long-term accumulation into an outfit enterprise intangible assets，improved the efficiency of the domestic outfit design and the decoration enterprises′ competitiveness.

Building Information Model； BIM Technology； Decoration； Decoration Design； Home Decoration Design System

中央财政服务业发展专项资金“家装设计云平台示范应用”(编号： 215059902030) 【作者简介】 张建奇(1979-)，男，硕士，BIM与信息化研究中心副主任。主要从事BIM技术相关工作。

TU17

A

1674-7461(2016)06-0073-06