基于分类和编码标准的BIM模型属性管理研究

陈特　苏文哲　吴含　刘建秀

摘要：为提高BIM模型编码和属性信息管理的标准化水平和效率，通过对信息模型分类和编码标准的研究，提出了一种基于分类编码的BIM模型编码和属性管理方法。同时对BIM模型编码和属性结构、属性模板库等进行了标准化设计，为水电工程BIM模型的编码和属性附加提供了标准化的模板库，并基于Bentley软件开发了相应的属性管理软件。该方法和软件已成功应用于多个水电工程项目，取得了良好的应用效果，可进一步推广应用至新能源工程、交通工程等多个领域。

关 键 词：分类和编码； BIM模型； 属性管理； Bentley； 水电工程

中图法分类号： TV73 文献标志码： A DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.06.035

0 引 言

随着BIM技术在工程数字化领域的快速发展，工程各行业均开始研究和利用BIM技术进行工程设计、施工和运维全生命周期管理［1-7］，水利水电工程也进入了数字化建设新时代［8］。

BIM模型是各类业务应用场景的信息载体和信息传递的核心。工程对象的信息具有类型多样、来源多样、数据结构复杂、信息集成周期长等特点，为保证BIM模型在全生命周期流转过程中信息的可靠性、有效性、唯一性和可继承性，需要对BIM模型几何信息、属性信息进行分类、结构化处理和相互关联，为后期属性信息的应用提供数据支撑。

为了对BIM模型进行合理的组织，规范BIM模型中信息的分类和编码，工程行业各领域相继发布了信息模型分类和编码标准。2017年国家住建部和质检总局联合发布了GB/T 51269-2017《建筑信息模型分类和编码标准》［9］，对建筑行业工程对象分类和编码提出具体规范；2020年中国水利水电勘测设计协会发布了团体标准T/CWHIDA0007-2020《水利水电工程信息模型分类和编码标准》［10］，对水利水电工程对象分类和编码进行了规范。但是，由于工程行业目前采用的BIM建模软件主要为Autodesk、Bentley、Dassault等国外软件產品，建模功能通用化较强，专业化、本地化程度较弱，基于信息模型分类编码的BIM模型属性管理方法和工具相对缺乏。

现阶段，建模软件在BIM模型编码和属性附加方面主要有三种方式［11-16］：① 通过BIM软件自带的功能进行参数化建模，并将相关参数作为属性进行存储；② 利用软件自带的属性附加功能对模型进行编码和属性附加；③ 在建模软件上进行二次开发，开发属性附加工具。模型属性附加方法普遍存在以下问题：① 常规建模软件模型构件编码以国外标准为主，尚无符合中国分类和编码标准体系要求的BIM模型属性附加方法。② 参数化建模功能效率较高，但当前BIM软件普遍采用非国产化软件，与国内相关技术标准适应性较低，需要人为进行定制，工作量较大；参数化建模适应性不强，很多非标准构件难以进行参数化建模。③ BIM软件自带的属性附加功能大多为通用性功能，专业化程度较低，不能很好的与相关BIM技术标准匹配，标准化、自动化程度较低，效率较低。

为解决BIM模型编码和属性附加方式存在的问题，提高BIM模型属性管理和应用的效率，本文研究并提出了一种基于信息模型分类和编码标准的BIM模型属性管理方法和软件，深度融合中国的分类和编码标准体系，系统提高BIM模型在工程全生命周期的流转和应用效率。

1 BIM模型编码和属性管理方法和流程

经过大量的研究和实践工作，笔者研究和总结了一套完整的BIM模型编码和属性管理的方法和流程，如图1所示。

（1） 研究和编制（或使用相应国标、行标）信息模型分类和编码标准。

（2） 根据信息模型分类和编码标准，设计BIM模型编码和属性结构。

（3） 按照信息模型分类和编码标准和工程特点对工程对象进行梳理。

（4） 对具体工程对象所包含的属性类型进行梳理。

（5） 对具体包含的属性信息进行梳理。

（6） 根据分类和编码标准、BIM模型编码和属性结构及梳理的工程对象、属性等信息，设计并建立BIM模型编码和属性模板库。

（7） 将BIM模型编码和属性模板库导入BIM建模种子文件，作为BIM建模的基础，种子文件可重复使用；也可将属性模板库内置于软件的工作环境中，也可利用BIM模型属性管理软件将模板库导入现有BIM模型文件中。

（8） 利用BIM模型属性管理软件对各类BIM模型对象进行编码和属性附加等操作。

2 信息模型分类和编码标准

为规范水电工程信息模型中信息的分类、编码与组织，实现工程全生命周期信息的交换、共享，在系统研究和参考相关国家、行业和团体标准［9-10，17］的基础上，制定了企业标准《水电工程BIM标准-第1部分：分类和编码标准》。

《水电工程BIM标准-第1部分：分类和编码标准》采用面分类法和线分类法相结合的方式对工程涉及的建筑物、结构、设备等工程对象进行系统性梳理和逐级分类［18］，分类体系如表1所列。分类体系在国标［9］和参考团标［10］的基础上，根据本单位水电工程设计习惯和BIM应用具体情况，按照“建设成果、建设进程、建设资源和建设属性”四个维度进行归类，部分分类表在国标［9］的基础上扩充或直接引用国标［9］的分类表及其表代码，其余分类表按照“建设成果、建设进程、建设资源和建设属性”进行归类并确定其表代码。

3 BIM模型编码和属性结构设计

为有效组织BIM模型中的属性信息，在分类和编码标准的基础上，研究并提出了一种BIM模型的编码和属性结构，此结构与《水电工程BIM标准-第1部分：分类和编码标准》深度融合，即对每个分类节点建立相应的属性表结构。BIM模型编码和属性结构如图2所示，属性表可根据项目需求进行扩展，适用性强。

如图2所示，BIM模型编码和属性结构共分为三级：第一级“工程对象”，第二级“属性类型”，第三级“属性”。其中第一级“工程对象”为分类和编码标准中具体的工程分类对象，包含水工建筑物（如发电厂房）、构件（如框架梁）、设备（如发电机）等；第二级为属性类型，参考《建筑信息模型设计交付标准》［18］结合水电工程特点及BIM设计需要，将属性分为编码信息、结构设备信息等类型，其中编码信息中包含工程对象分类编码，为相应工程对象在《水电工程BIM标准-第1部分：分类和编码标准》中的编码值，作为默认值事先录入属性结构表格，属性附加时无需手动录入；第三级为属性，包含长度、宽度、设计荷载、编码等工程对象的具体属性项目。

4 BIM模型编码和属性模板库设计和建立

为提高BIM模型属性管理工作效率，如属性附加、属性查询、属性导出等，在BIM模型编码和属性结构的基础上，结合Bentley平台EC属性的特点［19］，研究并提出了BIM模型编码和属性模板库的标准格式，如图3所示。

BIM模型编码和属性模板库标准格式具有适用性强、扩展性强等特点，深度适应Bentley平台，可方便地进行属性的调整和扩充。

为方便BIM设计人员对BIM模型进行属性附加，在属性模板库标准格式的基础上，依据《水电工程BIM标准-第1部分：分类和编码标准》，制定“水电工程BIM模型属性模板库”。将一个大的分类表（如“按功能分建筑物分类表”）作为一个基本属性库，每个基本属性库中的对象以分类表中的分类对象为对象，进行属性的梳理。

如图4所示，水电工程BIM模型属性模板库分为“HydroPower_FunctionBuildingInfo”按功能分建筑物、“HydroPower_BuildingSpaceInfo”按功能分建筑空间、“HydroPower_ElementInfo”元素等基本库。每个基本库按照分类和编码标准中的工程对象进行梳理，并将相应对象的属性添加至属性模板库中。利用属性模板库，可以统一工程对象的属性类别，有效提高BIM模型属性的标准化程度及属性附加的工作效率。

BIM模型服務于工程全生命周期，然而前一阶段往往难以将后续所有阶段需要的信息考虑完全，面临随时可能增加信息的实际应用需求。对此，利用属性模板库能够快速地进行信息扩展，仅需将扩展后的模板库重新导入模型即可实现模型属性的批量扩展，且不影响已有的属性信息。

5 BIM模型属性管理软件

ECFramework（简称“EC”）是Bentley软件中内置的模型属性信息存储技术［19］，主要解决软件中数据交互的问题，基于XML格式存储，可利用Bentley软件EC属性功能，对BIM模型附加EC属性。但软件自带的工具操作复杂，效率低且不符合设计人员的习惯。因此，开发了“BIM模型属性管理软件”，方便设计人员对BIM模型进行属性管理。

属性管理软件主要解决BIM分类和编码标准在Bentley平台中的应用问题，主要功能包括属性模板导入、模型赋属性、模型编码、属性导出等功能模块。

属性模板导入可对Excel表格中定义的属性模板库进行编辑、检查及导入。

属性管理具有单个或批量模型属性附加、属性删除、构件编码、工程量属性更新等功能，支持给文件（DGN）、模型（model）、元素（Element）附加EC属性，支持按照分类和编码标准对构件进行自动编码。

属性导出可导出文件、模型、元素上的属性信息至属性文件中，也支持直接导出至关系型数据库中。属性导出的结构、数据类型与属性模板库保持一致。

在实际工程应用中，存在对设计BIM模型进行拆分等需求，比如利用模型进行施工进度模拟，需按照进度计划对BIM模型进行拆分，Bentley软件中的原生拆分功能拆分模型后属性信息无法继承，造成属性丢失。属性管理软件提供按一定业务规则的线切、平切、竖切等模型拆分功能，并且模型拆分后属性可继承。

6 应用案例

本文研究的BIM模型属性管理方法和软件在多个水电项目中得到广泛应用，取得了很好的应用效果。本文以五强溪水电站扩机工程实际应用情况为案例进行介绍。

该水电站位于沅水干流中下游，湖南省沅陵县境内，上游距沅陵县城73 km，下游距常德市130 km。电站枢纽由重力坝、坝后厂房等建筑物组成。扩机工程主要建筑物包括岸塔式进水口，单洞单机引水隧洞、上游调压室、岸边式地面发电厂房。扩机工程装机容量500 MW（2×250 MW）。

该工程建筑物和机电设备众多，工期紧，利用基于BIM的数字化管控平台对工程建设过程进行精细化管理，这对BIM模型的创建提出了很高的要求。本文研究的BIM模型属性管理软件和水电工程BIM模型编码和属性模板库，对确保BIM模型按时提交提供了强力保障，发挥了巨大的作用，为工程建设管理提供了强大的支撑。截至2021年11月，共完成主体工程土建部分442个设计BIM模型，机电金结部分33个设计BIM模型及进水口开挖支护、厂房机窝大体积混凝土等7套施工BIM模型。进水口设计BIM模型如图5所示。

7 结 论

BIM技术在工程行业的应用日趋广泛，如何快速高效地建立满足BIM技术标准和工程建设管理需要的BIM模型成为了工程行业面临的一个新课题。本文在充分研究信息模型分类和编码等BIM标准的基础上，提出了一种基于分类和编码标准的BIM模型属性管理方法，并开发了相应的软件，主要成果如下：

（1） 研究并制定了《水电工程BIM标准-第1部分：分类和编码标准》，为BIM模型的建立打下了良好的基础。

（2） 设计了一种基于Bentley软件的BIM模型编码和属性结构，并以此为基础，制定了BIM模型编码和属性模板库标准格式，建立了水电工程BIM模型编码和属性模板库，为水电工程BIM模型的编码和属性附加提供了标准化的模板库，提高了工作效率和质量。

（3） 研发了BIM模型属性管理软件，为BIM模型的编码和属性管理提供了高效的工具。

（4） 建立了一套标准化的BIM模型编码和属性附加工作流程。

研究成果在多个水电工程得到广泛应用，取得了很好的应用效果。研究成果不仅可在水电工程中应用，同时适用于新能源工程、交通工程等领域，同时可为Autodesk及Dassault等软件平台提供参考。

参考文献：

［1］樊启祥，陆佑楣，周绍武，等.金沙江水电工程智能建造技术体系研究与实践［J］.水利学报，2019，50（3）：294-304.

［2］补舒棋，毛拥政，郑湘文，等.BIM协同设计在三河口电站供水发电厂房系统中的应用［J］.水利水电快报，2020，41（10）：30-35.

［3］郭红兵，赵亚兰.BIM技术的国际研究概况与我国市政BIM应用分析［J］.人民长江，2021，52（4）：164-170.

［4］郑忠钦.基于工程数字化技术创新的D公司业务拓展研究［D］.上海：上海交通大学，2018.

［5］张颜.基于BIM的全過程工程咨询模式研究［D］.北京：中国矿业大学，2020.

［6］谭尧升，陈文夫，郭增光，等.水电工程边坡施工全过程信息模型研究与应用［J］.清华大学学报（自然科学版），2020，60（7）：566-574.

［7］薛向华，皇甫英杰，皇甫泽华，等.BIM技术在水库工程全生命期的应用研究［J］.水力发电学报，2018，37（8）：75-84.

［8］杨顺群，郭莉莉，刘增强.水利水电工程数字化建设发展综述［J］.水力发电学报，2018，37（8）：75-84.

［9］住房和城乡建设部.建筑信息模型分类和编码标准：GB/T 51269-2017［S］.北京：中国建筑工业出版社，2017.

［10］中国水利水电勘测设计协会.水利水电工程信息模型分类和编码标准：T/CWHIDA0007-2020［S］.北京：中国水利水电出版社，2020.

［11］李家华，张宏铨，万浩然，等.水运工程中BIM模型编码技术研究及应用［J］.中国港湾建设，2021，41（10）：38-43.

［12］常盛杰，党建武，王阳萍.基于Revit的牵引变电设备BIM模型与信息集成研究［J］.图学学报，2018，39（4）：771-777.

［13］周清华，李纯，黄新文.铁路BIM非几何属性研究与应用［J］.铁道勘察，2018，44（5）：66-69.

［14］卓鹏飞.基于Omniclass的唯一编码及水利工程BIM集成交付［J］.人民长江，2020，51（3）：199-204.

［15］刘沛.基于BIM的铁路车辆站场场坪三维设计关键技术研究［J］.铁道标准设计，2021，65（7）：188-193.

［16］钟登华，张琴娅，杜荣祥，等.基于CATIA的心墙堆石坝施工动态仿真［J］.天津大学学报（自然科学与工程技术版），2015，48（12）：1118-1125.

［17］住房和城乡建设部.建筑信息模型设计交付标准：GB/T 51301-2018［S］.北京：中国建筑工业出版社，2018.

［18］国家质量监督检验检疫总局.信息分类和编码的基本原则与方法：GB/T 7027-2002［S］.北京：中国标准出版社，2002.

［19］梁旭源，宁长远，路巍，等.MicroStation CE 应用教程［M］.北京：人民交通出版社，2019.

［20］樊启祥，杨宗立，汪志林，等.大型水电工程建设全过程数字化动态管控［J］.水力发电学报，2019，38（1）：1-11.

［21］张社荣，姜佩奇，吴正桥.水电工程设计施工一体化精益建造技术研究进展：数字孪生应用模式探索［J］.水力发电学报，2021，40（1）：1-12.

［22］BOJE C，GUERRIERO A，KUBICKI S，et al.Towards a semantic construction digital twin：directions for future research［J］.Automation in Construction，2020，114：103179.

［23］MADNI A，MADNI C，LUCERO S.Leveraging digital twin technology in model-based systems engineering［J］.Systems，2019，7（1）：7.

［24］周洪波，施平望，邓雪原.基于IFC标准的BIM构件库研究［J］.图学学报，2017，38（4）：589-595.

［25］沙培洲.IFD标准在铁路桥梁BIM设计中扩充的类型与编码研究［J］.铁道标准设计，2018，62（11）：77-81.

［26］陆剑骏，李慧，代慧瑶.基于BIM平台的城市快速路工程构件信息分类编码方法及其应用［J］.中国市政工程，2020（4）：78-80.

［27］BARZEGAR M R，ABBAS K.An IFC-based database schema for mapping BIM data into a 3D spatially enabled land administration database［J］.International Journal of Digital Earth，2021，14（6）：736-765.

［28］LEE，Y C，EASTMAN，C M S，et al.Rules and validation processes for interoperable BIM data exchange［J］.Journal of Machinery Manufacture and Reliability，2021，8（1）：97-114.

［29］NOUR M.Performance of different（BIM/IFC）exchange formats within private collaborative workspace for collaborative work［J］.Electronic Journal of Information Technology in Construction，2009，14（7）：736-752.

［30］住房和城乡建设部.电厂标识系统编码标准：GB/T 50549-2020［S］.北京：中国计划出版社，2020.

（编辑：郑 毅）

BIM model attributes management based on classification and coding standards

CHEN Te1，2，SU Wenzhe1，2，WU Han1，2，LIU Jianxiu1，2

（1.PowerChina Zhongnan Engineering Co.，Ltd.，Changsha 410014，China； 2.BIM Engineering Technology Research Center of Hunan Province，Changsha 410014，China）

Abstract： In order to improve the standardization level and efficiency of encoding and attribute information management of BIM model，based on the study of the classification and coding standards，we proposed an encoding and attribute management method of BIM model.We standardized the structure of coding and attributes of BIM model and the attribute template library，provided standard template library for encoding and attribute attaching for BIM model in the hydropower industry，and further developed a set of attribute management software based on BENTLEY.The method and software have been successfully applied in several hydropower projects and achieved good application results，and can be further applied to new energy engineering，traffic engineering and other fields.

Key words： classification and coding；BIM model；attribute management；Bentley；hydropower project

收稿日期：2022-03-16

基金項目：湖南省高新技术产业科技创新引领计划项目（2022GK4009）；中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司重大科研项目（2-2021-04667）

作者简介：陈 特，男，高级工程师，硕士，主要从事BIM技术及工程数字化研究。E-mail：02293@msdi.cn