SMEDI-BIM构件库管理系统建设及应用

引言

构件是组成BIM模型的基础单元，描述其几何信息、专业属性及状态信息，是传递模型信息的基本载体。一块腹板、一个箱梁、整体上部结构、一座桥梁，又或者一根螺栓、一堵池壁、一个构筑物甚至一座水厂，这些模型单元都可以视为从狭义到广义的某种层级的构件，以满足不用工程阶段应用的需要。合格的构件需要具有复用性、独立性、可参变性、可扩展性、可连接性五个特征。而只有按照统一规则制作、统一分类、统一存储的构件集合，才能称之为构件库。构件库管理系统是指对构件库进行结构性存储、组织、展示、统计分析并供用户调用构件的系统。针对市政行业主体专业多样、BIM技术解决方案各不相同的特点，建立企业级构件库管理系统，将各专业各软件常用构件统一存储、统一管理，解决重复创建、无序存储、质量参差等问题，将有助于知识成果通过复用发挥最大价值，并通过加密措施对知识成果加以保护。

企业及行业现状

上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司（以下简称“上海市政总院”）的工作涉及给排水、管廊、道路、桥梁、水利水运、地下空间等多个专业，工程项目中由于各自的专业特点，选用的BIM软件工具也不尽相同，其中，构筑物及片状工程较多应用Autodesk公司的Revit软件，而线性工程较多应用Dassault公司的CATIA软件。

在多年开展的BIM项目中，上海市政总院各生产院积累了大量的构件文件。由于缺乏规则及强制性措施，创建的构件存在一定的随意性，仅可满足当前项目的某些需求，这就造成了尽管都是同一单位交付的设计模型，但在构件分类、命名、表达精度、行为上却各不相同。

此外，由于Revit构件（通常称为“族”）以文件夹的形式管理，有些构件名字相同但却储存在不同文件夹中，有些构件命名接近却不完全相同，让使用人员无从分辨各个构件的具体差异，哪些是可复用的，哪些又各有用途；而CATIA构件（通常称为“模板”）以结构树的形式管理，结构树的层级划分较为随意，各生产院间不同，无从追溯构件来源，更谈不上质量把控。

上海市政总院意识到亟须针对以上问题，建立一套企业级的构件库管理系统，收集管理按照统一规则制作的BIM构件，以便大家能够对全院范围内的知识成果有全面的了解，重复利用已有的构件，提高BIM 的设计效率和设计质量，降低BIM 的实施成本。

目前，各个设计、施工、软件开发企业也纷纷开发了自己的构件库管理系统，如铁路工程BIM构件库管理信息系统[1]、鸿业族立得构件库管理系统[2]等，都是旨在解决工作中遇到的相同或类似的问题。这些系统内容、样式各不相同，但基本以某一个主流BIM工具软件的构件为管理对象。

实施方案

系统构成

作为上海市政总院SMEDI-BIM技术体系的有机组成部分，SMEDI-BIM构件库管理系统由B/S网页端、Revit插件端以及CATIA插件端组成，是市政行业首个实现跨软件平台的构件库管理系统。在插件端，用户可以实现构件上传、构件下载调用；在网页端，用户可以了解构件库的整体情况，查询构件详情，在不运行软件的情况下上传构件以及下载使用。

图1 SMEDI-BIM构件库管理系统构成

表1 SMEDI-BIM构件库管理系统角色权限

构件库管理系统的基本架构如图1所示。对经由网页端和插件端收集的构件，通过数据服务层及底层数据库，对构件进行访问查询、安全权限设置等处理，用以实现结构性存储、展示、查询、调用。

管理层级

管理系统的管理对象分总院构件库、部门构件库及制造商构件库三类：全院各部门、各用户均可向总院构件库上传符合企业级建模标准的构件，经审核后入库；各用户可向其所属部门的部门构件库上传构件，符合其部门入库要求即可；制作商提供的构件，只要符合总院要求，就能够入库管理系统，还可以携带品牌专有的属性信息。分层级构件库管理既保证了企业级建模标准的要求，又兼顾了部门内部知识积累的需求，还可以充分利用社会资源，以较小投入获得较大效益。

角色权限

管理系统的用户分为设计人员、部门构件库管理员、总院构件库管理员、超级管理员四种角色权限，设计人员具有构件上传、下载调用的权限；部门构件库管理员和总院构件库管理员除审核各自管理的入库构件质量外，还可以增改删减该构件库中的节点层级，也能够查看该构件库相关的各项操作日志；超级管理员在此基础上还可以进行所有的节点管理、用户管理、部门管理和加密策略设置，表1列出了各角色的权限分配情况。

系统特点

SMEDI-BIM构件库系统结合企业自身的专业特点和工作需求，对系统的易用性、权威性、可扩展性等着重强调和解决。

域控登录

图2 构件入库流程

图3 构件审核不通过原因

在SMEDI-BIM构件库管理系统中，无论是通过网页端还是插件端，用户都无需注册，只要输入域账户名、密码，系统就会自动向域控服务器提交申请，验证为域用户后即可登录使用。SMEDI-BIM构件库管理系统还可以根据上海市政总院ERP 系统提供的人员数据，自动解析该用户的中文名、邮箱及所属部门，为后续的构件入库、审核、统计分析等工作奠定基础。同时，所有与该用户相关的各类信息（未审核构件、审核未通过构件及其原因、审核通过构件）也自动呈现。

质量审核

SMEDI-BIM构件库管理系统，实行二级管理模式，对于上传至部门构件库的构件，需经过部门库管理员审核后入库；对于上传至总院构件库的构件，则必须通过所属部门库管理员的初审，以及总院库管理员的终审，双重质量审核从源头上对构件质量进行把控（图2）；对于质量不合格的构件，也会向构件制作者指出需要修改的方面（图3）。

跨软件平台

作为市政行业首个实现跨软件平台构件管理的系统，SMEDI-BIM构件库管理系统突破了软件平台的限制，解决了不同软件间构件存储格式不同、存储方式不同的问题，统一了信息展示技术方案，满足了上海市政总院两大主流BIM设计软件Revit和CATIA的构件管理需求（图4）。

图4 跨软件平台构件管理

图5 Revit构件在模型加密后不可编辑或保存

图6 CATIA构件通过成熟度进行数据保护

信息展示

SMEDI-BIM构件库管理系统能够记录每个构件的所属类别、属性信息、创建者及其所属部门、各项操作日志，做到每个构件均有迹可循；通过评论和打分，使构件创建者能够直接获取使用者的反馈。而包括构件、个人、部门三重维度的统计数据，也可以实时呈现。

构件加密

Revit采用构件加密和模型加密的双重加密方式：未登录管理系统的用户无权打开或者在项目中调用构件；项目文件中的构件在模型加密后形体都分解为多个部分，同时失去编辑和保存功能，有效避免未经授权的模型篡改及转存他用（图5）。

CATIA通过3DE平台生命周期定义，通过不同的“成熟度”属性，来实现数据访问限制及数据保护。在“设计已发布”状态下，任何人不能对构件进行修改（图6）。

系统应用情况

当前，SMEDI-BIM构件库管理系统的近千个对象主要集中在设备、管件、附属设施以及桥梁墩柱、桥台等零件级构件。工程师在软件插件端直接按照软件原生逻辑对构件进行调用或模板实例化，大大节省了构件资源的积累时间，尤其在给排水水厂、桥梁等项目中得到了广泛应用。

由于这种构件的应用仍然停留在原有的方式方法阶段，用户对于构件使用工作流的改进需求也日益增加。因此，在零件级构件基本齐备、涵盖大部分工作需求的基础上，我们会结合规范图集、行业标准，将使用频率较高的场站池井构筑物、桥梁上下部结构等更多功能级、项目级构件纳入管理系统，为参数化修改、构件拼装等正向设计手段的开展奠定技术基础。

在构件层级纵深发展的同时，管理系统涉及的软件范围将从目前的Revit、CATIA拓展到更多市政行业应用的BIM软件，如AutoCAD Plant 3D、PDMS等，实现企业BIM构件库的全面管理。

结语

SMEDI-BIM构件库管理系统实现了构件的标准化、共享化、复用化和协同化管理，能够使工程师聚焦在设计工作本身。系统以企业级信息模型系列标准为指导、以构件库成果为资源、以企业二次开发的工具为手段，形成SMEDI企业级的BIM技术体系，有助于实现高质量、高效率创新发展，助力企业乃至市政行业的数字化转型。