建筑協(xié)同設(shè)計的CAD專業(yè)標準應(yīng)用研究

2014-11-29 林良帆 上海交通大學(xué)土木工程系

  建筑協(xié)同設(shè)計是促進勘察設(shè)計企業(yè)信息化建設(shè)的關(guān)鍵因素,而CAD 專業(yè)標準的建立是實施建筑協(xié)同設(shè)計的前提和基礎(chǔ)。由此,論文針對建筑CAD 專業(yè)標準進行了系統(tǒng)性的研究,闡述了國內(nèi)建筑CAD 專業(yè)標準的發(fā)展與現(xiàn)狀,指出其中存在的各種問題,并結(jié)合上海華東發(fā)展城建集團在推廣建筑協(xié)同設(shè)計平臺過程中成功應(yīng)用CAD 專業(yè)標準的案例,給出了具體的解決方法。最后對CAD 專業(yè)標準在建筑協(xié)同設(shè)計中的應(yīng)用做出了總結(jié),并對未來基于BIM 的建筑協(xié)同設(shè)計平臺進行了展望。

  上世紀70~80 年代,個人計算機的出現(xiàn)及計算機圖形學(xué)理論的完善,使CAD 技術(shù)得到了跨越式的發(fā)展,建筑工程設(shè)計領(lǐng)域開始廣泛應(yīng)用和推廣CAD 技術(shù)。工程設(shè)計CAD 技術(shù)的應(yīng)用歷經(jīng)以下幾個階段:結(jié)構(gòu)分析計算、前后處理結(jié)構(gòu)計算、結(jié)構(gòu)CAD 及其系列化、建筑CAD 及其系列化,逐步從單一的結(jié)構(gòu)計算拓展到工程設(shè)計的各專業(yè)。“九五”期間,國家科委在全國范圍內(nèi)推廣以實現(xiàn)繪圖設(shè)計自動化為目標的“甩圖板”工程,使計算機輔助設(shè)計在勘察設(shè)計領(lǐng)域得到普及,建筑設(shè)計行業(yè)完成了一次變革。

  隨著建筑 CAD 設(shè)計的普及,計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,計算機支持協(xié)同工作(CSCW)的概念被引入到建筑設(shè)計當(dāng)中。所謂協(xié)同工作,是指在計算機支持的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中一個團隊通過一定的信息共享、轉(zhuǎn)換和相互協(xié)同機制,有效地完成一項工作任務(wù)。建筑CAD 協(xié)同設(shè)計是協(xié)同工作在設(shè)計領(lǐng)域的分支,通過構(gòu)建基于局域網(wǎng)的協(xié)同設(shè)計環(huán)境,建立統(tǒng)一的專業(yè)標準和協(xié)同設(shè)計的軟件系統(tǒng),實現(xiàn)設(shè)計數(shù)據(jù)的及時與準確的共享,以進一步提高設(shè)計企業(yè)的設(shè)計效率。建筑協(xié)同設(shè)計是建筑CAD 由單人應(yīng)用向群體應(yīng)用的一次跨越。早在1996 年,中國建筑科學(xué)研究院電子計算中心就對建筑協(xié)同設(shè)計進行研究并開發(fā)了BICAD 系統(tǒng),但在實際工程中應(yīng)用較少。具體實踐中,一些致力于勘察設(shè)計信息化的IT 企業(yè)與研究機構(gòu)先后推出了相應(yīng)的二維協(xié)同設(shè)計平臺,比如緯衡科技與北京建筑設(shè)計研究院合作開發(fā)了緯衡協(xié)同設(shè)計平臺,涵蓋了二維的CAD 設(shè)計工具及協(xié)同管理平臺;北京理正軟件設(shè)計研究院提出了基于協(xié)同設(shè)計平臺、圖紙管理和協(xié)同設(shè)計工具3 個層次的協(xié)同設(shè)計整體解決方案。另一方面,設(shè)計企業(yè)自身也不斷進行探索與嘗試,具有代表性的是由上海現(xiàn)代建筑設(shè)計集團有限公司與上海交通大學(xué)合作進行的“大型建筑設(shè)計企業(yè)協(xié)同設(shè)計平臺”及“建筑協(xié)同設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究”等課題,于2010 年實現(xiàn)了在集團內(nèi)部局域網(wǎng)下的協(xié)同工作平臺的開發(fā)與應(yīng)用推廣。

  在探索建筑 CAD 協(xié)同設(shè)計的過程中,最基本最重要的就是建立統(tǒng)一的CAD 專業(yè)標準。協(xié)同設(shè)計強調(diào)數(shù)據(jù)與信息的交換共享,而共享的基礎(chǔ)就在于標準,以標準規(guī)范設(shè)計信息,為信息的重復(fù)利用及快速處理信息變更提供條件。針對CAD 專業(yè)標準, 國際ISO 委員會前主席Bo-Christer Björk、英國標準委員會前主席RobHoward 專門介紹了國際CAD 圖層標準ISO13567的背景,目標和產(chǎn)生的作用以及關(guān)于CAD 圖層的組織與命名,并對ISO 標準在北歐國家實施與應(yīng)用中的出現(xiàn)的問題進行了分析[7]。在國內(nèi),早期中國石化北京設(shè)計院就提到了圖形文件名、圖層、樣式標準化的問題。中國電子工程研究院在探索協(xié)同設(shè)計的過程中也特別指出了CAD 標準是建筑協(xié)同設(shè)計的關(guān)鍵點,從企業(yè)的角度介紹專業(yè)標準的編制情況。不過,目前國內(nèi)針對CAD 專業(yè)標準的研究大多數(shù)只是在單一的推廣應(yīng)用層面,缺少系統(tǒng)性的研究。這使得我國建筑設(shè)計企業(yè)的CAD 專業(yè)標準沒有得到真正的普及,從而阻礙了我國建筑設(shè)計行業(yè)協(xié)同設(shè)計的應(yīng)用與推廣。本文正是總結(jié)了上海交通大學(xué)近幾年在承擔(dān)“十一五”國家科技支撐計劃子課題《建筑協(xié)同設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究》,并與上,F(xiàn)代建筑設(shè)計集團、上海核工程院、華東發(fā)展城建等多家大型設(shè)計企業(yè)合作定制企業(yè)CAD 專業(yè)標準推廣協(xié)同設(shè)計的成功經(jīng)驗,從國內(nèi)CAD 專業(yè)標準的發(fā)展?fàn)顩r、存在的問題及在建筑協(xié)同設(shè)計中的具體應(yīng)用等多個角度對CAD 專業(yè)標準進行系統(tǒng)性的闡述,為建筑CAD 專業(yè)標準的制定與研究提供參考。

1、國內(nèi)建筑CAD 專業(yè)標準發(fā)展與現(xiàn)狀

  1986 年到1988 年間,當(dāng)時的城鄉(xiāng)建設(shè)環(huán)境保護部對《建筑制圖標準》GBJ 1-73 進行修訂,劃分為6 冊,先后發(fā)布了《房屋建筑制圖統(tǒng)一標準》GBJ 1-86、《總圖制圖標準》GBJ 103-87、《建筑制圖標準》GBJ 104-87、《建筑結(jié)構(gòu)制圖標準》GBJ 105-87、《給水排水制圖標準》GBJ 106-87和《暖通空調(diào)制圖標準》GBJ 114-88,對建筑設(shè)計各專業(yè)的圖例、表達方式和制圖規(guī)則進行了統(tǒng)一規(guī)定。由于當(dāng)時計算機輔助設(shè)計在國內(nèi)建筑設(shè)計領(lǐng)域尚未起步,所以標準中并未提到CAD 制圖規(guī)則。

  2000 年,隨著計算機輔助設(shè)計的普及,國家質(zhì)量監(jiān)督局發(fā)布了《房屋建筑CAD 制圖統(tǒng)一規(guī)則》GB/T18112-2000,作為《CAD 通用技術(shù)規(guī)范》GB/T17304-1998 中《CAD 技術(shù)制圖通用標準》總標題下的分標準,其中規(guī)定了房屋建筑計算機輔助設(shè)計過程中的制圖統(tǒng)一規(guī)則,主要包括定義、二維制圖、三維圖形、圖層和文件交換格式。規(guī)則中第一次對于建筑行業(yè)CAD 圖層的命名格式、編碼標準做出了規(guī)定,并提供了建設(shè)性的意見。

  2001 年,《房屋建筑制圖統(tǒng)一標準》進行修訂。新的標準《房屋建筑制圖統(tǒng)一標準》GB/T50001-2001,主要是對過時的圖例、表達方式和制圖規(guī)則進行修改、刪除或增補,其中沒有增加涉及CAD 專業(yè)標準的具體內(nèi)容。

  2010 年,住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合發(fā)布了《房屋建筑制圖統(tǒng)一標準》GB/T50001-2010。標準在原《房屋建筑制圖統(tǒng)一標準》GB/T50001-2001 的基礎(chǔ)上進行修訂,同時結(jié)合《房屋建筑CAD 制圖統(tǒng)一規(guī)則》GB/T18112-2000,特別增加了計算機制圖文件、計算機制圖圖層和計算機制圖規(guī)則等內(nèi)容,明確提到協(xié)同設(shè)計的工作方式,對于制圖文件的圖層名進行了詳細的說明,并且提供了更為完整的圖層名稱舉例。

  而上述標準均屬于推薦性的國家標準,在實際工作中沒有得到廣泛的實施與應(yīng)用。由于國內(nèi)工程設(shè)計企業(yè)都是綜合性的全專業(yè)設(shè)計企業(yè),一些大型設(shè)計企業(yè)為了規(guī)范設(shè)計和管理,制定了企業(yè)CAD 標準。這類企業(yè)的CAD 制圖規(guī)則是在參考和引用相關(guān)的國家標準的基礎(chǔ)上,結(jié)合企業(yè)設(shè)計規(guī)模及內(nèi)部設(shè)計人員的繪圖習(xí)慣制定得到的。然而由于缺少CAD 標準的檢查與強制措施,大多數(shù)企業(yè)的CAD 標準也并未得到執(zhí)行。

  在實際工作中,設(shè)計人員普遍使用各類專業(yè)軟件如天正建筑、水暖電系列,探索者結(jié)構(gòu),鴻業(yè)暖通等,而這類軟件都設(shè)置有專門的圖層管理功能。軟件內(nèi)部預(yù)定義了一套專業(yè)標準,創(chuàng)建的各類專業(yè)對象會自動地置于相應(yīng)的圖層。專業(yè)軟件的CAD 標準在實際中得到了最為廣泛的使用,但它與國家標準之間卻都是割裂的。

  由此,國家的建筑 CAD 專業(yè)標準還處于起步,需要不斷完善的階段,而企業(yè)、軟件的CAD標準,缺少一致的指導(dǎo)規(guī)則,彼此之間缺少聯(lián)系。這種規(guī)則與聯(lián)系的缺失,使得目前已制定的企業(yè)的、專業(yè)軟件的CAD 標準存在著一系列的問題,最終造成各專業(yè)在進行協(xié)同設(shè)計時圖紙信息共享和交換困難,嚴重阻礙了建筑設(shè)計企業(yè)協(xié)同設(shè)計的應(yīng)用推廣。

4、結(jié)論與展望

  建筑工程協(xié)同設(shè)計是勘察設(shè)計企業(yè)信息化建設(shè),提高核心競爭力的關(guān)鍵因素,而CAD 標準是進行建筑協(xié)同設(shè)計的前提。CAD 專業(yè)標準要發(fā)揮最大效益,需要國家、企業(yè)及專業(yè)軟件商等多方的配合。完善CAD 圖層命名標準,增強專業(yè)軟件與國家標準及企業(yè)標準的聯(lián)系,是目前CAD 標準應(yīng)用與推廣的核心問題。而最終專業(yè)標準要得到落實,需要與協(xié)同設(shè)計平臺緊密結(jié)合。通過協(xié)同的工作模式,創(chuàng)建標準化的協(xié)同設(shè)計環(huán)境,限定設(shè)計人員必須摒棄一些個人繪圖習(xí)慣,嚴格執(zhí)行企業(yè)的CAD 專業(yè)標準。同時,協(xié)同設(shè)計模式下,由于交流與共享的需求,對圖元的分類及細化程度可能與傳統(tǒng)模式不同,因此,CAD 專業(yè)標準在協(xié)同設(shè)計的過程中需要不斷的完善與優(yōu)化,適應(yīng)協(xié)同設(shè)計的需求。而隨著BIM(building information modeling,建筑信息模型)技術(shù)的發(fā)展與完善,未來基于BIM 的協(xié)同設(shè)計平臺同樣需要對各專業(yè)的圖元和對象給以合理的分類、命名,并制定相應(yīng)的企業(yè)或行業(yè)標準,才能有效的實現(xiàn)基于BIM 技術(shù)的協(xié)同設(shè)計平臺的應(yīng)用與推廣。