漳州核电“华龙一号”BIM协同管理平台应用研究

黄岁锋，郭云峰，楼铮辉，吴 巍，董春龙

(中国核工业第五建设有限公司，上海 201599)

随着核电施工项目对BIM技术的深度应用，越来越多核电项目提出了对BIM技术的需求[1]，按传统模式采购美国Bentley公司的协同管理平台(ProjectWise)，授权价格昂贵；无法满足BIM技术在核电项目的深度应用和数字化转型要求；而且使用BIM模型需要安装专业软件、配备相应的硬件设施才能查看平台存储的模型，且没有模型轻量化在线移动查看功能，不但授权用户数量受限制，应用成本也高，一定程度上制约了BIM技术在核电项目中的推广应用。为了解决这些问题，同时降低平台使用成本，漳州核电项目开展了BIM协同管理平台的定制研发和推广应用。

1 平台现状分析

(1)平台部署

Bentley公司ProjectWise平台部署费用高、对人员、硬件、网络资源要求高。

(2)模型浏览

原模型浏览基于Bentley平台，运行环境依赖计算机硬件条件，核电项目很多硬件无法满足要求，平台及专业软件的使用不具有便捷性，需安排专人培训，不利于全员推广使用。

(3)模型装配

平台无法兼容其他BIM软件厂商的模型，仅对Bentley系列软件模型兼容，对于其他BIM软件厂商模型不兼容，导致模型无法装配。

(4)平台升级

平台底层代码受限，供应商无法提供开发接口，没有二次开发功能，影响BIM工作的正常开展。

2 平台研究目标

根据现有平台现状分析，在漳州核电项目通过定制开发BIM协同管理平台，实现模型管理、电子沙盘、族库管理、模型浏览、模型装配、模型审核、模型操作、进度管理、平台管理等功能；解决用户数量的限制；降低平台的使用成本，满足漳州核电项目BIM技术推广和数字化转型的需要。其技术研究路线如图1所示。

图1 平台研究技术路线Fig.1 Study on the technical route of the BIM collaborative management platform

3 平台研究内容

研制符合漳州核电工程特点的BIM协同管理平台，助推项目数字化转型和精细化管理；其主要研究包含工作场景、功能模块的开发与集成。

漳州核电项目应用场景主要包括模型管理、电子沙盘、族库管理、模型浏览、模型装配、模型审核、模型操作、进度管理、平台管理；最终实现数字虚拟建造。

功能模块与集成研究分为模型管理、模型应用和后台管理。

(1)模型管理

实现漳州核电常规岛及部分BOP子项工程BIM模型存储与调用。

(2)模型应用

满足轻量化模型浏览和移动应用、模型审核及标注、模型自定义操作、模型参考、模型信息清单导出、属性编辑、模型进度对比查看等功能。

(3)后台管理

数据安全日志记录与管理、文档/视频存储与调用、工作流设置、权限设置、消息提醒、即时通讯、平台数据导入和更新、数据库编辑功能。

4 平台研发思路

针对上述业务难点，漳州核电项目作为“华龙一号”批量化建设项目，亟需研发一套符合漳州核电管理特点的BIM协同管理平台，其开发思路如下：

(1)平台部署

平台在漳州核电项目服务器集中部署，用户通过浏览器进行访问，降低计算机硬件条件限制，经过轻量化以后，可实现移动端使用BIM模型。

(2)应用效率

采用轻量化引擎对模型进行“瘦身”，实现轻量化模型快速浏览、模型审核及标注、模型自定义操作、模型参考、模型信息清单导出、属性编辑、模型进度对比查看。

(3)模型装配

实现平台不受BIM软件厂商的制约，兼容市面主流BIM软件厂商格式文件；比如RVT、DGN、PDMS等主流格式模型装配[2]。模型装配速度、模型压缩比满足用户要求。

(4)自主产权

平台采用协同开发模式，后续平台的升级及维护不在受软件厂商的制约。

5 平台技术实现

5.1 轻量化技术

1)利用模型压缩技术，降低平台对硬件的需求，通过保存原模型文件中的实例信息，实现对模型的轻量化，减少文件体积。

2)对于曲面模型，通过减少控制点的数量，取得效果和文件体积平衡。

3)对于通过挤压形成的模型，通过保存其界面和挤压路径线条来减少文件体积。

4)使用谷歌开源的Draco点云的编码和压缩算法对模型进行处理，Draco技术主要面向浏览器，与平台的B/S架构相符。

5)采用gzip压缩模型，目前主流的浏览器都支持gzip技术，gzip的压缩比率在3到10倍左右，极大地节省服务器的网络带宽。

5.2 进度管控方法

平台与项目施工管理系统打通数据接口或通过数据导入和更新功能，将Project/P6/进度计划导入或自动流入至BIM协同应用平台并关联模型。实现项目施工进度与平台模型进度同步更新，进而达到理论进度与实际进度对比展示的目的，实现施工过程可视化。

5.3 模型审核技术措施

1)通过制定符合漳州核电项目的建模标准，保证模型符合平台使用要求。

2)通过面向设计规范的属性规则研究，将其自动或半自动的表示为计算机可识别的属性规则。

3)针对不同形式的BIM模型，进行属性字段抽取。

4)通过属性规则与属性字段的检查算法，给出模型是否符合规范的结论。

6 技术创新和管理创新

6.1 管理创新

BIM模型轻量化技术采用公司自主研发的多级BIM模型生成技术、断面填充算法，自动构建大体量BIM模型的多级金字塔结构；在核电领域为首次应用。

1)BIM模型脱离专业建模软件，并能应用于项目施工管理系统，拓展了BIM技术的应用场景和应用范围。

2)实现了不同建模软件输出的模型格式的融合应用，实现了数据统一和应用统一。

3)拓展了项目部人员应用范围，使得非专业人群也可以方便使用BIM平台。

6.2 技术创新

(1)轻量化引擎使用

使用轻量化引擎，将不同建模软件产生的三维模型轻量化成使用浏览器能浏览的格式，不用安装专业建模看模软件即可浏览审批，提高了BIM模型的应用价值。

(2)模型装配应用

使用模型装配，模型通过轻量化后可以任意将不同格式的三维模型组装在一起，保证漳州项目工程技术员使用不同的建模软件都能适配此平台。

7 成果及效益分析

7.1 应用成果

(1)降低了BIM使用成本

平台的应用兼容Chrome内核浏览器，如360浏览器、搜狗浏览器都能正常使用平台；Windows10系统自带的Edge浏览器也同样完美支持平台的使用，用户无需额外安装任何软件。同时，在Mac系统、Linux系统上也可以使用，实现了跨平台应用。

平台客户端电脑配置要求如表1所示。

平台通过在漳州核电项目中的应用实践，证明了目前市场上主流的办公PC即可满足使用要求，无需采购价格昂贵的专业工作站，降低了BIM模型应用使用的标准和成本。

(2)用户数量无限制

如果采购授权的BIM协同管理平台，厂家会根据项目的规模、软件的使用人数进行定价，每年的授权费用会根据上一年的使用情况进行确定，BIM应用推广越广泛，平台的授权费用越高。此平台通过自主开发的账户管理、权限管理完全自主可控。不会因为用户数量的增加而增加使用成本。

(3)解决了BIM软件兼容性

平台模型支持Bentley、Revit、PDMS、Tekla等软件的三维模型，模型格式的识别由平台自动完成，用户无需干预。无需要在本地计算机安装任何软件。

(4)灵活的模型浏览和装配

通过电子沙盘可以对模型进行单点浏览，如图2所示，每一个上传的模型都可以实现快速预览，50 M以下的模型，能在1 s内完成加载。

图2 模型浏览Fig.2 Model browsing

通过装配沙盘可以实现对模型的组装预览，如图3所示，通过左侧的模型清单可以实现对模型的自由组合，由于使用了轻量化后的模型，模型的加载速度比专业软件快。

图3 模型装配 Fig.3 Model assembly

(5)模型操作

平台处理模型的同时会保存模型的属性信息，如图4所示，可以通过选择构件对模型属性进行查看，同时支持在平台上增加以及导出属性。

图4 构件属性查看Fig.4 Component property view

7.2 效益分析

(1)经济效益

1)节约了昂贵的平台软件授权使用成本，解决了用户数量受到限制的问题，此平台属于公司自己的BIM协同软件，一次投资，永久受益。

2)以前BIM协同管理平台后续接口等开发服务为持续性收费，单次开发费用在5万～20万元之间，且软件公司不一定会开放接口。使用此平台，不受软件公司制约，自主性高，可随时进行二次开发。

(2)社会效益

1)通过平台定制研发和应用，掌握了BIM协同管理平台标准的开发流程，为后续“华龙一号”项目BIM技术的应用打下了良好基础。

2)助推了漳州核电项目数字化转型工作和技术、管理水平提升，在项目数字化转型工作方面发挥了重要作用。

3)BIM协同管理平台应用于漳州核电常规岛项目，在公司范围内起到了良好的示范作用。

8 结论

通过对漳州核电项目BIM协同管理平台研究和应用，满足了项目数字化平台中对BIM的个性化需求；平台不但具有自主知识产权，还可以满足数字化平台的升级进行不断迭代更新；在节约成本的同时，为后续推广到不同的核电项目进行应用打下了良好的基础；有很好的推广应用价值，并取得了良好的经济和社会效益。