基于BIM技术的家装设计系统设计与实施教学研究

孙真珍

（山东协和学院，山东济南 250109）

房产行业的快速发展，使得家装行业也步入了空前发展的盛状。现今，人们基于家装的需求不再仅限于家居环境的改变，而是更加的追求个性的体现，显然，传统的家装模式已难以适应这种变化。“互联网+”时代下，家装模式与其未来的发展息息相关，应能要求其作出相对应的改变，以求顺应市场发展需求，做到一体化、系统化、规模化、信息化[1]。基于此，文章依托于BIM 技术，综合当下家装设计行业的发展实况，构建了一套家装设计软件，通过运用建筑信息模型的功能及优势，创新设计模式，以求为客户带来更好的设计体验，进而推动家装行业的快速发展。

1 系统设计及主要功能设计

该文以BIM 技术作为硬件支持，将其融入到家装设计的总体服务之中，以其作为数据载体，以构建起以BIM 技术为中心的三维装饰设计软件系统。在该次设计之中，分别由两个层次展开：（1）软装设计。（2）硬装设计。后者需要实现的功能需求包括有：墙体及房间户型绘制、水电设计等；前者则主要指的是一系列产品的安置规划，如沙发、窗帘等。

在明确主要功能需求的基础上，软件工具可完成建模画图、产品组合、二—三维视图切换等几项功能，之中，建模画图是以可视化作为主要手段以达到就各个图形图案进行拼接裁剪的目的，包括户型、水电、踢脚线等内容的设计；产品组合指的是把储存于产品库的模型归纳法到设计平台，并借助坐标系统实现基于的模型的拖、放等过程，完成相对应的组合[2]。除此之外，该系统也需要具备设计方案的精准测量功能，而这一功能的实现，需要以两点架构作为支持：其一，构建完善的企业清单定额、材料库等各类数据库，将其中的信息数据和设计软件完成有关集成，以便于使产品基础量信息、 基础库二者构建有效的关联；其二，针对设计方案中所涉及的一系列产品清单，包括相对应的定制用量均加以准确的归纳整合[3]。

2 系统算法设计

上文中提及了该系统所涉及的三大功能需求，即建模画图、产品组合、二维—三维视图切换，如下我们便分别进行论述，就其中的算法设计进行分析。

2.1 建模画图

建模画图是以可视化作为主要手段以达到就各个图形图案进行拼接裁剪的目的，包括户型、水电、踢脚线等内容。在此基础上，可完成剖切，进而为接下来的施工图及样图提供可靠的信息支持。建模画图为该系统的重要组分，其所应用到的算法较多，下面，进行论述。

2.1.1 墙体绘制组合

由本质上来看，基于墙体所进行的一系列编程操作，如创建、绘制等均为一种Plan Controller (面板逻辑控制)。而要想实现这一系列操作，需要依托于Wall.java 中的get Points，借助get Shape Points 方法通过计算分析以得到4 个顶点所对应的坐标； 在得到4 个矩形坐标的基础上，进其的具体厚度进行计算。

我们设定墙体间存在相交情况，那么便需要计算其他墙相对应的方形顶点，不同的是，其实我们需要借助于compute Intersection 算法, 来就当前墙体的顶点目标进行调整。在出现points Cache 时，倘若计算出的某点、 相交墙体points Cache 某点二者的差值并不大的话，那它们便可共用该点以防止出现计算失误的情况。在完成上述操作的基础上，利用Plan Controller 方法勾勒出墙轮廓, 便能够得到斜面[4]。

2.1.2 自动管道编排

由设计可行性的角度分析，自动管道编排设计需要由两大点入手：（1）依托于参数化建模的管道自动生成；（2）利用路由规则而实现的路由寻径。其中，前者指代的是给定管道的起点及终点，将所对应的两点画在二维平面图之中，把起、终点用线段进行连接用来代表管道路径，并以圆柱的形状体现在三维空间中。此过程中，我们可采用Polyline 画出二维线段，然后再基于Polyline 便可以完成折线、弧线的勾画过程相对应的三维圆柱形则需要依托于Polyline3D.java 来实现，通过代码来更改圆柱方位，vector 用以指代圆柱起点，vector2 便是其的具体方向；后者的实现同样需要依赖于两个算法，即主路由生成、自动生成指定点相对应的地面自动布线。由设计算法进行分析，主路由生成算法可划分为几大步序，分别为：（1）确定主路由与房间边缘二者的交点位置，并确定电位到主路由的所有路径，计算得出最短的，然后生成内部轮廓线；（2）找到最后的一个点位，并将其删除，在此基础上增添一点，对于增添点的位置需要以这一点由主路由的方向进行确定；（3）分析轮廓线的涉及面，是否存在超出房间的情况，倘若没有，则记录下来。反复该步序，直至最后一至；（4）确定全部的轮廓线，并计算它们的长度，找到最小值作为路径。

2.1.3 踢脚线生成

该步序的设计步序为：在确定房间的基础上，以截面顶点坐标作为基准，然后沿房间边缘生成，需要绕过门的位置。

倘若房间无门，那么可选择房间的任意顶点作为起点，以边缘顶点角度作为依据，针对踢脚线的点进行旋转，并使之连接到交点的角度，然后进行移动，直到相邻房间顶点即可。反复这一步序，待每一个顶点都完成了该过程。然后将这些点进行连接，所构成的回路便是踢脚线的相应形状，将其写入三维面板即可；反正，倘若房间有门，便应当以前一个门和房间的后交点作为起点，然后形成相对应的非闭合回路，其他步序类似便不再赘述[5]。

2.2 产品组合

产品组合，指的是把各个基础模型导入到系统之中，该过程的算法易于实现。完成模型的导入之后，便需要考虑怎样以清单计价的方式实现产品的算量统计，针对该行业的特点，我们可知主要的产品分类包括：门、窗、各种家具。以房间为单位做好产品的统计，然后再整合列出各类产品的数量及总价。

在系统设计之中，我们可以发现如下问题：家具产品仅会与之所在房间出现交集，而门、窗户则有可能会与两个房间产生交集，那么，我们在实际的统计过程中，将门进入的房间作为其的所属房间，其他交集房间就不再进行考虑，由此，可以得到相应的门—房间列表。在该列表的基础上，第一步原有的外部的门写进Product Home List，并将其所对应的房间删除，然后通过遍历算法确定外部的门写进Product Home List，重复该程序，在当表格中的各个门各自对应一个房间时，该循环完成[6]。

2.3 二维-三维视图切换

这一切换指的是采取所见即所得的形式, 就二维、三维两种视窗进行有效、实时的切换以及互动。站在算法设计的角度来看，可参考下述思路。

通过Homg Component3D.java 中的create Home Tree 针对楼层(level) 、墙(wall) 、家具(furniture) 、房间(room)等因素进行依次添加，倘若二维平面之中的相关元素出现改变时，在监听的作用下3D 之中的相应因素也会发生改变[7-8]。

3 实践效果分析

基于上述的算法设计，我们构建了以BIM 技术为核心的家装设计系统，实践证实：该系统的基础功能完备，如下，就其的功能效果进行分析。

该系统能够以二维、 三维的视角显示房屋内部结构。首先，可以看到平面图展示界面，可参照图1，基于该界面我们可选择就平面图进行查看、 绘制操作。单击“三维界面”，可转化成3D 模型的形式，可参照图2，在当前界面下，系统提供了多种模式供我们查看，如“鸟瞰”“漫游”等，由多元化的视角就三维模型进行了完善。

图1 平面图展示界面

图2 三维展示界面

图3 显示的是绘制墙体，在当前操作界面下，单击“绘制户型”，然后选择“墙体”，便可进行基于墙体的绘制，整个绘制过程可通过调整键盘的“上下左右”，抑或是移动鼠标来实现。

图3 墙体界面图

如图4 所示，我们选择“显示”“隐藏”时，便可针对各个开关面板进行是否显示操作。在明确特定点位的基础上，选择“初始化”按钮，便可通过界面的3D 视图观察到所对应的初始线路。值得一提的是，这一过程中所涉及的各个线路都满足由地面通过的需求；依据具体的标准规范，可考虑到把线路设定成走房屋顶部，这时，我们仅需要确定好某个节点，然后选择顶部便可完成改设。

图4 水电设计点位界面

接下来，需要进行家具的添加操作，当完成了这一程序之后，选择“装修清单”，即可得到相对应的装修清单，可参照图5。然后选择“提交”，系统便可自动的保存，并将相关数据传输到后台服务器之中。

图5 装修清单

4 结语

综上所述，房产行业的快速发展下，人们基于家装的需求不再仅限于家居环境的改变，而是更加的追求个性的体现，显然，传统的家装模式已难以适应这种变化。“互联网+”时代下，家装模式与其未来的发展息息相关，应能要求其作出相对应的改变，以求顺应市场发展需求，做到一体化、系统化、规模化、信息化。文章论述了基于BIM 技术的家装设计系统，在分析其功能实现及算法设计的基础上，介绍了主要的功能效果。

现阶段，该系统已被应用到实际的家装工程之中，由设计可行性、作用效果等方面进行分析，该系统的应用，是顺应信息时代的体现，是一条依托于BIM 技术的家装设计信息化新道路。不仅开拓了设计师的设计模式，也为客户提供了更好的体验，为企业效益的提高带来了积极影响，具有一定的应用意义。