Dynamo可视化编程技术在地铁车辆段工艺设备BIM设计中的应用

石 林

（深圳市市政设计研究院有限公司，广东 深圳 518000

0 引言

BIM技术对整个项目全生命周期管理有着重要意义。而在项目管理中，BIM信息的有效交互传递是一项很复杂的工作，传统的管理信息方式是通过对模型信息的识别，人工记录下来，繁琐、重复的工作让BIM模型的使用并不方便。如在轨道交通中，车辆段内有大量的工艺检修设备，地铁车辆的工艺检修有一套详细的作业流程，而对应工艺设备的BIM设备模型的数量也比较庞大，怎样快速对工艺设备进行排序、信息提取和数据分析，是值得去思考的一个重要课题。

1 BIM可视化编程技术介绍

1.1 BIM可视化编程技术的种类

BIM设计中有一系列可视化编程技术，根据使用平台的不同，大致可分为以下3类：

第一类是Rhino软件的插件类可视化编程平台Grasshopper。Rhino软件常用在工业制造中，一些机械设备的三维建模就是采用Rhino进行的。Grasshopper有两个最大的应用特点：一是通过输入程序指令使计算机根据拟定的算法自动生成运算结果，其算法的结果不限于模型、视频流媒体以及可视化方案；二是通过在平台上编写算法，大量重复性操作及有逻辑的演化过程能被计算机的循环运算所取代，其中方案调整也能通过参数的修改直接得到最终结果。Grasshopper编程操作界面如图1所示。

图1 Grasshopper编程操作界面Figure1 Grasshopper programming operation interface

第二类是Bentley软件的可视化编程插件GC（Generative Component），在GC中会生成大量的假设方案。GC能够在短时间内发现更多的选择，创建和管理复杂的几何关系图；通过逻辑自动化设计流程，加速设计迭代次数，使设计的创意充满更多可能。Generative Component编程操作界面如图2所示。

图2 Generative Component编程操作界面Figure2 General component programming operation interface

第三类是Revit软件的可视化编程组件Dynamo。Dynamo是开源三维可视化编程软件，与前两类不同的是，Dynamo拥有自己的操作平台，可以独立于Revit之外进行操作。同时，Dynamo是一款典型的树状架构的基于流的可视化编程软件，其代码的最小单位为节点（Node），设计师可以在节点的左边连线输入（Input）一定的数据，再从节点的右边输出（Output）结构，将众多节点依照逻辑连接起来，最终会构成一个完整的程序脚本。Dynamo编程的操作界面如图3所示。

图3 Dynamo编程操作界面Figure3 Dynamo programming operation interface

1.2 Dynamo技术的优势

根据三类可视化编程技术的性质和应用范围，Dynamo是比较适合车辆段工艺设备BIM设计的编程平台。因为Revit较Rhino和Bentley软件的应用范围更广，采用的逻辑让设计师更加容易上手操作，而且Dynamo的界面与常用的办公软件相似，“电池”分类更加规整。同时，用Dynamo形成的脚本可重复使用，这就让Dynamo在可视化编程技术中脱颖而出。

2 Dynamo技术实施方案设计

以长春市城市轨道交通2号线西湖车辆段为例，分为运用库、联合检修库、工程车库等多个生产单体，如图4所示为西湖车辆段的鸟瞰图。该车辆段的工艺设备数量和种类较多，在工艺设备BIM设计过程中设备模型重复使用率比较高，工艺设备的编号与信息的添加变得异常繁琐。在此阶段运用了Dynamo批量编辑功能，将各工艺设备进行快速编号，快速添加非几何信息，使重复的工作只操作一次就能实现批量修改。

图4 西湖车辆段鸟瞰图Figure4 Aerial view of West Lake vehicle depot

在后期BIM设计深化中，设备参数也会随着空间位置变化等进行更改。如果用人工手动一个一个进行查询、修改，这个工作量是很大的，采用Dynamo重新运行程序后，将各库内各设备的信息重新提取到Excel表中，再重新进行编辑后录入到模型中，只需要很小的工作量。

2.1 实施思路

应用Dynamo技术主要为了解决车辆段工艺设备BIM设计中设备排序和信息提取繁琐、重复的痛点。在Dynamo应用前期，要先确定好工作内容，包含定义工艺流程、输入、设备编码制定、输出四个部分。

（1）定义工艺流程：确定工艺流程，利用Dynamo选择工艺设备；

（2）输入：绘制工艺设备工作路径；

（3）设备编码制定：利用Dynamo对工艺设备依据工艺流程进行线性编码；

（4）输出：提取设备信息，生成设备信息列表和导出设备信息列表输出到电子表格，生成详细工艺设备流程信息表，进行数据分析。

Dynamo程序列表如图5所示。Dynamo程序中主要分为三大程序组：第一组为输入程序组，将项目中的文件输入到程序中，识别模型中的信息；第二组为处理执行组，将提取的模型信息进行赋值和提取；第三组为显示输出组，将提取和重新赋值后的模型信息进行展示和输出。

图5 Dynamo程序列表Figure5 Dynamo program list

2.2 实施流程

如图6所示为Dynamo设计流程图，每个流程简要分析如下。

图6 Dynamo设计流程图Figure6 Dynamo design flow chart

（1）确定设备工艺流程

工艺设备流程包括工艺检修流程、制造流程等，车辆段内的设备多为检修设备，其工艺流程基本依照厂家提供，并结合设计、运行部门的要求进行确定。同时工艺设备也会按照工艺流程布置到对应的区域。

（2）利用Dynamo选择工艺设备

利用Dynamo节点选择BIM模型中要进行编号和信息交换的工艺设备。本步骤不限选择先后顺序。

（3）绘制工艺设备工作路径

依据工艺流程顺序在BIM模型中绘制经过工艺设备模型的工作路径。本步骤需要注意，工作路径的绘制需要满足步骤1确定的工艺流程顺序。

（4）利用Dynamo依据工艺流程对工艺设备进行线性编号

利用Dynamo中各节点关系对工艺设备进行工艺流程顺序编号，生成顺序编号数据后回填至工艺设备模型中，成为可提取的工艺设备信息。

（5）提取设备信息

应用Dynamo中模型信息提取功能，对模型的原始信息，包括厂家提供的工艺设备参数信息及步骤4中生成的工艺流程编号信息进行提取。

（6）导出设备信息列表

通过Dynamo中节点功能将提取的工艺设备信息导出到新建或原始的工艺设备信息电子表格。

（7）数据分析

生成详细的工艺设备流程信息表，依据对应设备参数的数据进行分析工作。

运用Dynamo提取工艺设备模型参数需要保证模型的精度和质量，并且要与提供工艺模型的相关方确定好。表1所示为车辆段某库设备参数表。

表1 车辆段某库设备参数表Fab.1 Equipment parameters of a vehicle depot

2.3 应用注意事项

采用Dynamo进行工艺设备信息提取，对工艺设备族的预设和模型质量有一定的要求，需要注意事项如下：

第一，族文件的编码方式要有统一的格式，以保证读取的模型信息统一完整，便于信息收集和整理。

第二，2017版本Revit不需要独立安装Dynamo编程平台，但2016年以前版本的Revit软件需要单独安装Dynamo插件。

第三，实施流程需要按照2.2章节进行操作，若更改实施流程，程序会报错或得出错误结果。

第四，模型文件、Dynamo程序文件、EXCEL文件放在同一文件夹，能加快程序的运行效率。

3 结语

Dynamo作为BIM设计的可视化编程平台，减少了重复性工作，节约了设计师的时间。地铁车辆段工艺设备数量大，种类多，并且随着我国科技进步与智能化的推进，新设备、新流程也在不断增多，这对BIM建模设计和设备信息管理增加了难度。应用Dynamo对工艺设备编码排序，并通过Dynamo与OFFICE办公软件的信息交互功能导出设备信息，能很好解决这一问题。同时应用此功能也能针对车站内其他构件单元、房间、设备进行信息快速导出与传递。