CN104915524A - 基于bim的建筑内装设计的内装模块族库构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的建筑内装设计的内装模块族库构建方法，包括内装模块族库的构建、建立内装模块族信息模型等步骤。本发明使得内装模块的设计方案更为多样化，从而使得内装方案有多种选择，从而实现柔性设计的目标。可以减少修改图纸的工作量，并大大减少图纸中的错误，三维的仿真视图为生产、施工、管理和拆除等阶段提供直观的图像。

Description

基于BIM的建筑内装设计的内装模块族库构建方法

技术领域

本发明涉及一种基于BIM的建筑内装设计的内装模块族库构建方法。

背景技术

传统住宅内装的设计图纸大多用于现场加工的内装施工，其图纸（施工图）一般包括平面、立面、节点详图、铺地、水电图等内容，图纸尺寸标注和材质标注要细致、准确，节点详图更是对内装构造和做法有明确的说明，以保证现场加工的实施。不能适应适用于生产、施工、管理等全过程的内装模块化的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使得内装模块的设计方案更为多样化，从而使得内装方案有多种选择的基于BIM的建筑内装设计的内装模块族库构建方法。

本发明的技术解决方案是：

一种基于BIM的建筑内装设计的内装模块族库构建方法，其特征是：包括下列步骤：

（1）内装模块族库的构建：

Revit Architecture的系统自带了部分家具、灯具、门窗常用的族，这些族归在内装模块族的范畴；但是由于内装模块的多样性，以及系统数据库的不完善，在实际的工业化住宅内装模块化设计时，需要创建大量的内装模块自定义族以满足设计需求；

自定义的内装模块族所构成的族库有两种构件方式：其一是在Revit Architecture中新建族，并按照族类型的不同把同类内装模块族聚类到不同文件夹中，该族库的文件夹按照层级进行设置和命名；其二是把自定义族载入到内装项目中后，在项目浏览器中以分层级的树状结构存在；上述第一种是公共内装模块族库，其并不存在于Revit Architecture的具体内装项目中，可以用于任何内装项目；第二种是项目内装模块族库，仅指某一具体项目的内装模块族库；

公共内装模块族库保存在电脑硬盘或其他移动存储设施中，其存储的位置决定其路径；在内装设计需要的时候，按照一定的路径找到该族并载入到Revit Architecture项目中即可；

（2）建立内装模块族信息模型：

内装模块族信息模型的组成包括族的分层结构图、族的类型属性和实例属性中相关参数，以及内装模块明细表；

在产品模块的分解和编码中，采用分层的模块划分方法，形成一种产品；工业化住宅内装模块的分解和编码参考上述方法，形成与产品类似的分层结构图；按照这种分层和编码方法，工业化住宅内装部件逐层分解，直至形成不可分、具有独立性的分部件和连接件，而与分部件和连接件对应的内装模块族处于族的分层结构图的末端；

在Revit Architecture中，基于系统族，通过族的“类型属性”面板进行内装模块族的创建，构建其基本信息；在内装模块明细表中，通过“明细表属性”的设置，进一步完善内装模块族信息模型。

本发明使得内装模块的设计方案更为多样化，从而使得内装方案有多种选择，从而实现柔性设计的目标。可以减少修改图纸的工作量，并大大减少图纸中的错误，三维的仿真视图为生产、施工、管理和拆除等阶段提供直观的图像。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是平面图中内隔墙模块位置和数量的改动示意图。

图2是剖立面图中内隔墙模块的联动示意图。

图3是内墙明细表中“数量”的联动示意图。

图4是内装产品的功能分解示意图。

图5是公共内装模块族库及其路径示例的示意图。

图6是“墙”族库示例的示意图。

图7是“专用设备”族库示例的示意图。

图8是树状内装模块族分层结构示意图。

图9是明细表属性面板示意图。

具体实施方式

一种基于BIM的建筑内装设计方法，包括下列步骤：

（1）参数化设计：

参数化设计是指通过改动图形某一部分或某几部分的尺寸，自动完成对图形中相关部分的改动，从而实现尺寸对图形的驱动，其中进行驱动所需的几何信息和拓扑信息由计算机自动提取；在工业化住宅内装设计中使用参数化设计手段，当在某一视图改动某一模块的尺寸、位置或形状时，其余视图中同一模块的尺寸、位置或形状同步自动产生相应改动，同时，在内装部件明细表中，相关数据也会做出相应变化；

用参数化设计手段建立的工业化住宅内装信息模型不同于普通建筑三维模型，后者只有反映内装模块（含内装空间模块）几何属性的几何数据，而信息模型还包括材质、类型、型号代码、生产厂家等工程数据。这些几何数据和工程数据在工业化住宅内装模块化体系的各组成部分之间共享。

参数化设计可以实现内装模块的柔性设计。在参数化设计中，部件模块和模块子系统都是定型的，当改变模块或模块子系统某一处的参数值时，系统便会自动驱动原模块或模块子系统，使其改变为新的模块和模块子系统。同时，模块或模块子系统组合方式的改变也有联动的特征。从上述过程看，参数化设计使得内装模块的设计方案更为多样化，从而使得内装方案有多种选择，从而实现柔性设计的目标。

目前，工业化住宅内装模块化的参数化设计常用软件为Autodesk公司的Revit，该软件是国际上使用度较广的BIM软件之一，在工业化住宅参数化设计中大量使用。选择Revit进行内装模块化设计，使得内装设计与建筑设计、外装设计成为完整的参数化设计体系，构建功能强大的BIM共享平台。

（2）内装模块的划分、归类和编组：

借鉴产品模块多角度分级划分理论，工业化住宅内装模块有不同的划分方式，其角度为内装模块化全生命周期的不同阶段。当面向模块化设计进行内装模块划分时，划分依据为模块功能的相关性，划分手段为内装产品的功能分解，此时内装模块形成分级的树状体系，该树状体系与既有工业化住宅内装模块化体系的架构类似；当面向模块化生产进行内装模块划分时，重点考虑降低加工制造内装模块的难度，提高制造效率和产品质量；当面向模块化施工和维护管理进行内装模块划分时，优化模块的划分方法，减少部件的数量，降低接口的复杂性，使得装配和拆除都简便易行；当面向模块化拆除进行内装模块划分时，考虑按照材料的环保性、维护性、回收性，进行具有回收利用性能内装模块的划分。

理想的工业化住宅内装模块的划分方法应是面向内装模块化全生命周期的，实现多目标的协调。

在内装模块划分的过程中，模块归类和编组是模块划分的必要条件，影响工业化住宅内装模块划分的因素包括模块的功能、结构、模块生产、模块装配、成本控制等。内装模块归类和编组的依据是模块识别；

所谓定性分析，就是对内装产品的各模块进行功能和结构相关性进行研究，以确定各模块的级别和关系的紧密性，其中功能相关性主要涉及模块在内装使用上的作用，结构相关性主要涉及内装模块接触、连接和配合的关系。定性分析还应考虑内装模块化全过程各阶段的因素和成本控制因素。定性分析的优点是不需要各种算法，模块划分和聚类的实施简便易行。这也同时造成了定性分析的缺点，即该方法较多地依赖经验，具有一定的主观性，从而可能导致模块划分科学性和合理性的欠缺。

和定性分析相比，定量分析方法受主观因素影响较小，但是内装模块聚类的数学建模和求解过程非常复杂，同时，在数据确定和评价上也有无法解决的难题。在此背景下，基于粗糙集的内装模块聚类方法更利于内装模块划分和模糊聚类的实施。其对内装模块之间的“关联因子”（Association Factor，AF ）进行粗糙分析，可以得出相互之间的关联因子，再根据同一模块子系统内部模块之间强耦合、不同模块子系统的模块之间弱耦合的划分原则，将关联因子较大的内装模块进行聚合，形成模块子系统。

在工业化住宅内装模块划分的实际操作中，采用定性分析与定量分析结合的方法，即根据定性分析的结果，结合模块的关联因子，形成“工业化住宅内装模块相关性及关联因子分析表”，以便进行模糊聚类，实现内装模块的划分、归类和编组；该表中，“对应评分”分值大于0.8的内装模块之间为强耦合，其余为弱耦合；

工业化住宅内装模块相关性及关联因子分析表         

序号	关联强度	对应评分	连接类型	配合方式
					1	强	1.0	功能、结构永久连接，不可拆分，如焊接	连接后成为一体，无公差
2	较强	0.8	功能一致，结构紧凑，难以拆分，如采用压力配合建立的连接	配合有严格的公差
					3	一般	0.6	功能交互，结构固定，难以拆分，如键槽连接	配合有公差
4	较弱	0.4	有一定的功能交互，固定连接，容易拆分，如螺栓	配合有尺寸要求
					5	弱	0.2	基本独立，移动连接，可拆可连，如弹簧连接	有连接关系，但无配合要求
6	无	0	完全独立，没有连接关系	无配合

（3）内装模块族库的构建：

内装模块族概述

“族”在Revit Architecture中是一个重要的概念，它是建筑或内装项目中各种图元构成的基础。Revit Architecture的可载入族分为三种类别：体量族、模型类别族、注释类别族，其中模型类别族用于生成项目的模型图元、详图构件等。

Revit Architecture项目中的家具、门、窗等构件都是可载入的模型类别族，内装模块化设计是用各种模型类别族进行建模的过程。

Revit Architecture并非工业化住宅内装设计的专用软件，当该软件用于内装模块化设计时，模型类别族的参数应符合模数要求，从而使得这类族所生成的构件具有模块化特征，这种符合模数要求的族可以被称为“内装模块族”。这些自定义的内装模块族按照分层多级别的组织结构组织起来，形成数据库，该数据库即为内装模块族库。

定义“内装模块族”概念的另一个依据是产品设计理论的“产品族”概念。这两个概念的本质区别在于，“产品族”是一组产品的实体，而“内装模块族”是虚拟的可变实体。即便如此，“产品族”基于同一技术平台、具有关联性、模块化、成组的理念对“内装模块族”依然具有重要的参考价值。

结合Revit Architecture中的“族”和产品设计理论的“产品族”概念，可以从以下几方面理解“内装模块族”：①内装模块族是内装模块化设计的资料库，不直接用于内装部件产品库的构建，但是可以作为产品库的构建依据；②“族”是family，是若干个体的集合，这些个体因为基于同一平台定义，因此呈现成组的形态；③每组“族”内部的个体都是基于相同的技术或有相当的关联性，具体运用到内装模块化设计时，同一组“族”是基于同一“样板族”创建；④同一“族样板”可以定义多种不同的模型类别族，与模块的柔性设计理念相统一。

内装模块族在工业化住宅内装模块化设计中的一般使用方法为：把自定义族载入到内装项目中，通过“类型属性”给族命名，并设置其尺寸参数、材质、构造等内容，类型属性设置完成后，将该族以内装模块的形式放置到项目中，成为内装项目的部件（构件）。项目中的内装部件可以通过“实例属性”的编辑改变其相关参数，以满足内装建模的需求。

Revit Architecture的系统自带了部分家具、灯具、门窗常用的族，这些族归在内装模块族的范畴；但是由于内装模块的多样性，以及系统数据库的不完善，在实际的工业化住宅内装模块化设计时，需要创建大量的内装模块自定义族以满足设计需求；

自定义的内装模块族所构成的族库有两种构件方式：其一是在Revit Architecture中新建族，并按照族类型的不同把同类内装模块族聚类到不同文件夹中，该族库的文件夹按照层级进行设置和命名；其二是把自定义族载入到内装项目中后，在项目浏览器中以分层级的树状结构存在；上述第一种是公共内装模块族库，其并不存在于Revit Architecture的具体内装项目中，可以用于任何内装项目；第二种是项目内装模块族库，仅指某一具体项目的内装模块族库；

公共内装模块族库保存在电脑硬盘或其他移动存储设施中，其存储的位置决定其路径；在内装设计需要的时候，按照一定的路径找到该族并载入到Revit Architecture项目中即可；

（4）建立内装模块族信息模型：

内装模块族信息模型的组成包括族的分层结构图、族的类型属性和实例属性中相关参数，以及内装模块明细表；

在产品模块的分解和编码中，采用分层的模块划分方法，形成一种产品；工业化住宅内装模块的分解和编码参考上述方法，形成与产品类似的分层结构图；按照这种分层和编码方法，工业化住宅内装部件逐层分解，直至形成不可分、具有独立性的分部件和连接件，而与分部件和连接件对应的内装模块族处于族的分层结构图的末端；

在Revit Architecture中，基于系统族，通过族的“类型属性”面板进行内装模块族的创建，构建其基本信息；在内装模块明细表中，通过“明细表属性”的设置，进一步完善内装模块族信息模型；

（5）内装模块化设计方案的检验与优化

内装模块化全过程，是工业化住宅内装模块化设计方案被不断地检验与优化的过程；检验与优化的途经主要有三个：

（1）通过虚拟建造进行设计方案的检验与优化

虚拟建造是实物建造过程在计算机上的本质实现，它采用计算机仿真与虚拟现实、建模技术，利用工作站为代表的高性能计算机或计算机群组，进行建造过程的仿真再现，以发现问题和采取补救、预防措施，避免实物建造过程的损失；

工业化住宅内装模块化设计采用参数化手段，平、立、剖面图和三维模型互相关联、同步生成；在使用Revit Architecture进行内装设计时，平、立、剖面图绘制过程也是内装三维模型的建模过程；由于该三维模型是矢量的，所有内装模块族的大小尺寸、位置关系通过精确的数值控制，使得三位模型的相关数值与实物建造时的数值一致，且内装模块族之间的连接关系也与实物建造时一致；

工业化住宅内装模块化虚拟建造分为静态的虚拟建造和动态的虚拟建造两种形式；使用Revit Architecture进行静态虚拟建造，可以对内装模块的数量、规格、安装方法等进行检验和优化；

内装模块化动态虚拟建造是对内装建造和施工过程的模拟，对内装模块化施工、内装模块化管理和内装模块化拆除都具有一定的参考价值；当安装NavisWorks以后，Revit项目文件可以导出为NWC格式文件，再把此文件用NavisWorks打开，对相关的内装部件进行施工模拟设置，使得内装部件能按照所设置时间的先后顺序展示，从而实现动态虚拟建造的目标；

（2）通过实物试验手段进行设计方案的检验与优化

对于批量化生产的工业化住宅内装产品，在设计初步完成，并进行虚拟建造以后，进一步的检验手段是内装模块试制和试装配，即内装模块的实物试验；实物试验向用户展示内装设计方案，一方面可以听取用户的意见以便优化设计方案，另一方面，为用户提供多样化、菜单式的内装产品，以供用户选择，满足个性化的内装需求；

（3）在内装模块化实施过程进行方案检验与优化

虚拟建造和实物试验属于内装模块化设计的必要手段，也是内装模块化方案检验与优化的主要途径；

内装模块形体和构造的复杂程度、内装模块划分的精细程度会影响其生产的速度和效率，内装模块在工厂生产的过程能够检验内装模块划分的合理性；内装模块化施工过程是设计方案完成后最容易发现设计问题的阶段，内装模块的装配便捷性、安装的顺序等问题都会暴露出来；内装完成以后的使用过程中，用户和物业管理部门根据实际使用过程中的体验，可以对设计方案提出合理的建议；合理的设计方案还应尽可能提高可重复利用部件的比例，并在保证牢固连接的前提下，用合理的连接方式降低装配和拆除的难度。

Claims (1)

1.一种基于BIM的建筑内装设计的内装模块族库构建方法，其特征是：包括下列步骤：

（1）内装模块族库的构建：

Revit Architecture的系统自带了部分家具、灯具、门窗常用的族，这些族归在内装模块族的范畴；但是由于内装模块的多样性，以及系统数据库的不完善，在实际的工业化住宅内装模块化设计时，需要创建大量的内装模块自定义族以满足设计需求；

自定义的内装模块族所构成的族库有两种构件方式：其一是在Revit Architecture中新建族，并按照族类型的不同把同类内装模块族聚类到不同文件夹中，该族库的文件夹按照层级进行设置和命名；其二是把自定义族载入到内装项目中后，在项目浏览器中以分层级的树状结构存在；上述第一种是公共内装模块族库，其并不存在于Revit Architecture的具体内装项目中，可以用于任何内装项目；第二种是项目内装模块族库，仅指某一具体项目的内装模块族库；

公共内装模块族库保存在电脑硬盘或其他移动存储设施中，其存储的位置决定其路径；在内装设计需要的时候，按照一定的路径找到该族并载入到Revit Architecture项目中即可；

（2）建立内装模块族信息模型：

内装模块族信息模型的组成包括族的分层结构图、族的类型属性和实例属性中相关参数，以及内装模块明细表；

在产品模块的分解和编码中，采用分层的模块划分方法，形成一种产品；工业化住宅内装模块的分解和编码参考上述方法，形成与产品类似的分层结构图；按照这种分层和编码方法，工业化住宅内装部件逐层分解，直至形成不可分、具有独立性的分部件和连接件，而与分部件和连接件对应的内装模块族处于族的分层结构图的末端；

在Revit Architecture中，基于系统族，通过族的“类型属性”面板进行内装模块族的创建，构建其基本信息；在内装模块明细表中，通过“明细表属性”的设置，进一步完善内装模块族信息模型。