基于Revit的企业级构件库管理系统构建

宁文峰 刘 科 曾凡超 姚元庆 肖慕颖

建筑信息模型（building information modeling, BIM）是以建筑工程项目相关信息和数据资料作为基础，进行建筑模型的构建，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息[1]。将BIM技术应用于建筑工程设计、建造、管理[2]，能够显著提高工程建造效率，大量减少风险[3]。近年来，BIM技术得到稳定全面的推进，在一些关键项目中得到了成功实践，如上海中心大厦、京雄高速、港珠澳大桥等[4-6]。

BIM模型采用面向对象的方法组织建筑元素，将同类建筑元素抽象为包含几何数据和其他特性数据的可视化三维构件，集成建筑工程全生命周期相关信息。构件资源库的丰富度、标准化程度及积累整合能力是建筑企业BIM应用能力的重要权重[7]。BIM模型的创建是应用BIM技术的第一步，市场上应用最广泛的建模软件是Revit[8]。在Revit软件中，构件可以由族和组两种元素表示。其中，族是Revit模型的基本组成单元，分为系统族和可载入族两种；组是将多个族实例分组得到的组合体，以实现多个族的复用。目前，企业大多按照项目的形式将Revit可载入族文件进行分散存储和管理，存在管理效率低、共享复用困难、构件标准化程度低、构件库扩展困难、检索效率低、安全性难以保障等问题，并且无法对Revit系统族和组两类构件进行共享和管理。

目前国内市场已发行相关Revit族库插件，如族库大师、构件坞、品茗云族库等，均是将可载入族按照专业分类展示供所有用户下载使用，无法让企业积累构件库，且难以满足各地区、行业、企业的不同要求。祝连波等[9]设计并实现了装配式领域的构件库管理系统。陈蕾[10]梳理了族库专业体系及相应的建模要求，设计了符合中国国标图集要求的族库。这些研究从族库的专业分类出发设计了满足特定要求的专业分类体系，但也难以满足不同企业的不同分类需求。李鑫等[11]设计了适用于中建八局企业组织架构的权限控制机制，提高了构件库的管理效率，但难以满足不同组织架构的其他企业。

综上所述，由于不同企业的组织架构、构件专业分类不同，现有Revit构件库管理系统缺乏普适性，且不支持Revit系统族和组两类构件。为此，本文使用基于角色的权限控制模型，设计并构建可扩展的构件库管理系统来更加有效地对Revit各类构件进行管理，提升不同建筑企业BIM应用能力。

1 构件库管理系统依托技术

1.1 基于角色的权限控制模型

基于角色的访问控制模型最早是在1996年由美国乔治梅森大学的SANDHU等人提出的，经过修改和完善形成了RBAC96模型簇[12]。该模型在用户和权限的对应关系间添加了角色这一中间环节，每个角色都对应着一些访问权限，用户可配置相应的角色来获取权限，且他们均是多对多的关系（图1）。

图1 用户、角色和权限的关系

用户的权限控制是通过角色的赋予来管理，极大提升了权限系统配置的自由度。用户、角色和权限之间的多对多关系便于实现多层级管理员的分级式权限，为复杂体系的权限控制提供了解决方案。三者在数据库对应的数据表之间的关系如图2所示。

因此，基于角色的权限控制模型具备安全、灵活、可分布式管理等优势。所以本文基于Revit的企业级构件库管理系统采用基于角色的权限控制方案来进行设计。

1.2 分布式公有云、私有云

构件库管理系统使用分布式储存技术。通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能，根据各个网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统，保证数据的安全性，并节约存储空间。使用者可以在任何时间、任何地方，透过任何可连网的装置连接到云上方便地存取数据。

构件库管理系统可同时在公有云及多个私有云环境下部署。企业私有云环境构件库与公有云端构件库可进行实时双向传输交互，基于属性一致性安全数据信息同步。可确保使用者既能在企业内网环境下登陆族库，项目异地协同办公时，也能在外网登陆构件库管理系统。基于数据一致性、实时性、安全性，使用用户感受不到多网络环境差异，企业库的普通用户数据与企业内人事系统实现挂接，实现实时同步更新，确保使用人员无需进行繁琐的注册用户流程而直接使用构件库管理系统，提高用户体验。

2 构件库管理系统分析与设计

2.1 构件库管理系统需求分析

从功能和性能两方面分析基于Revit的企业级构件库管理系统的需求。针对普通用户、普通管理员、企业用户、企业管理员和系统管理员等不同角色分别分析其功能需求。普通用户指可通过公网访问的BIM人员，其功能包括账号注册与登录、构件下载与加载、上传、分类检索、账号信息管理与个人构件管理等功能。普通管理员对构件进行审核及维护工作，还可管理公共构件库的分类。企业用户指对所在企业部署构件库管理系统后仅能通过企业内网访问的BIM人员，可同时访问和管理企业构件及公共构件。企业管理员可对企业构件进行审核、修改和删除操作，还需具有创建和管理企业用户账号及企业构件库分类管理的功能。系统管理员具备最高权限，可配置其他各层级管理员的权限。

基于Revit的构件库管理系统的性能需求包括易用性、安全性和可扩展性等。用户在执行构件上传、下载、审核及检索等操作时能在较短时间内完成；构件库应具备灵活的权限控制系统，适应建筑企业复杂的组织架构和多变的项目人员架构，保证企业构件资源库的安全性；构件库的分类应可随时调整以达到扩展性需求。

2.2 构件库管理系统总体设计

以功能需求分析和性能需求分析为目标，从用户层、平台层、功能层和数据层对基于Revit的构件库管理系统的业务架构进行了总体设计（图3）。

图3 业务架构

从用户的角度，在使用构件库管理系统的过程中，可以分为普通用户、企业用户、专业负责人、项目负责人、部门负责人、企业负责人及系统管理员等多种角色。从平台的角度，可通过Revit插件端、Web门户端和Web后台端三种方式来对构件库进行使用和管理。

从功能的角度，用户可通过Revit插件端来访问构件库中的可载入族、系统族及组三类构件，并可收藏构件、上传构件、使用构件、搜索构件、管理个人构件（我的上传、我的收藏、我的下载）。通过Web门户端可在网页上展示搜索构件、查看构件参数详情、管理个人信息、下载构件库管理系统的Revit插件。管理员可通过Revit插件端审核构件，通过Web后台端管理普通成员账号及权限、管理构件分类、管理构件标签、管理项目以及查看数据分析。系统管理员除具备以上功能外，还可通过Web后台端配置公共库管理员和企业库管理员的权限。

从数据的角度，构件库分为面向外网的公共库和面向企业内网的企业库，公共库和企业库具体可分为构件文件库、构件详情库、人员信息库和使用记录库。

3 构件库管理系统功能实现

3.1 构件上传

构件上传模块针对Revit中可载入族、系统族和组三种形式构件，指定或提取构件的图文信息和载体文件，上传至构件库中。三种形式构件的载体文件有所不同，Revit针对可载入族有专门的族文件（.rfa 文件），而没有提供系统族和组的载体文件，本文通过Revit API将用户所选系统族和组以文件的形式，实现系统族和组的上传和存储。此模块仅能在Revit插件端使用（图4）。

图4 构件上传

3.2 构件审核

公共库管理员或企业库管理员可通过构建审核模块对上传的构件进行审核。管理员可依据BIM相关标准对构件进行标准化审查，查看构件是否满足建模精度及信息完整度。此模块仅能在Revit插件端使用（图5）。

图5 构件审核

3.3 构件使用

构件使用模块允许构件使用者对构件库进行查看、下载和使用。为方便构件的快速查看及定位，开发分页查看、分类筛选、项目筛选、标签筛选及检索等功能，其中特定分类和项目的查看权限可在管理后台中进行配置。为方便构件的使用，开发收藏、批量载入项目以及双击进行布置等功能。此模块可在Revit插件端和Web门户端使用（图6）。

图6 构件使用（Revit插件端）

3.4 我的构件管理

构件使用者通过我的构件管理模块查看其收藏、下载及上传的构件。构件使用者可通过此模块快速找到以往使用构件库时的相关构件。此模块可通过Revit插件端和Web门户端使用（图7）。

图7 我的构件（Revit插件端）

3.5 管理后台

除审核构件之外，公共库管理员或企业库管理员还可通过Web后台端管理成员、管理构件库以及查看数据分析。系统管理员在此模块中详细设置各管理员的权限。此模块通过Web门户端使用（图8）。

图8 管理后台

4 构件库管理系统功能分析

4.1 标准化内容管控

当前BIM正向设计的推广受阻，其中重要的原因是制图效率低下。为提高设计质量并达到BIM应用效果，国内已经制定了一些BIM相关标准规范，但标准的实施会进一步降低BIM正向设计的制图效率。

构件库管理系统可作为BIM标准规范落地的抓手，管控BIM构件的标准化程度，设计师不用花过多时间去了解BIM相关标准规范，直接使用构件库中已经满足标准规范的构件即可。因此，构件库管理系统可提高BIM正向设计的效率和质量，对BIM正向设计的推广具有重要意义。

4.2 适应复杂人员架构的高效管理

设计师在构件库管理系统中的构件查看权限、构件上传权限皆可由相应层级的管理员进行配置，权限具体可通过专业分类、所属项目及标签等进行灵活设置。

系统管理员在管理后台中详细设置各管理员的权限，结合分类、项目和标签功能，依托基于角色的权限控制模型，可灵活根据企业组织架构或项目运行架构设置出部门负责人、专业负责人及项目负责人等不同角色的企业管理员。

4.3 高度可扩展知识库

构件库管理系统不仅可以管理Revit中的可载入族和系统族，还可以管理Revit中的组。Revit中组可以是一个标准间或标准层，是包含了设计企业设计思想的复杂构件。此外，依托分布式公有云、私有云的存储架构，构件库管理系统的体系架构可方便的扩展到CAD构件库、Bentley构件库等其他设计软件对应的构件库。因此，构件库管理系统不仅能提高设计的质量和效率，更能作为企业的知识库积累企业的设计思想。

结语

①采用基于角色的访问控制模型，结合构件的分类、所属项目及标签等信息，设计基于角色的权限控制系统。极大增加了权限控制的灵活性以满足建筑企业复杂的组织架构和项目人员结构，提升构件库管理系统的管理效率、安全性和可扩展性。②构建基于Revit软件的企业级构件库管理系统，实现了可载入族、系统族以及组三种形式构件的上传、审核、使用及管理，提高企业构件库的丰富度、共享程度，提升企业技术资产及BIM应用能力。③系统采用分布式公有云、私有云结合的存储架构，可方便扩展到多个企业库及其他软件的构件库。