CN106779620A - 基于ipd体系的数字化设计平台建设方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于IPD体系的数字化设计平台建设方法，该方法包括：创建目标建筑物的3D模型，将部件的进度上下文信息作为扩展数据添加到部件的属性集中；将设计所需的资源存储于云计算平台，以允许多个设计者在同一云计算平台上进行基于IPD的建筑模型协同设计；在工程中基于采集的实际建筑物状态，利用实时进度模型进行实时进度管理。本发明提出了一种基于IPD体系的数字化设计平台建设方法，通过建立数字化建筑设计和工程平台，实现基于IPD的多方协同工作，既提高了建筑业信息化效率，又减少了设计冲突，保障工程进度。
Description
技术领域
本发明涉及数字化设计，特别涉及一种基于IPD体系的数字化设计平台建设方法。
背景技术
随着信息化的发展，建筑业需要有效监督管理现场工程实时信息，并强化工程中实时信息的集成性和共享性，实现对质量、成本、进度、安全等工程的管理与控制。建筑物的前期规划、设计、工程、运营维护等每一个阶段都不是独立存在，而是需要依赖其他阶段进行信息交换并实施管理，如施工阶段必须依赖设计阶段的信息才能进行工程。而IPD体系是将所有参与者在设计、制造和工程等所有阶段优化项目中，从项目早期设计开始持续贯穿到项目交付为止，在信息技术应用与集成的基础上的工程管理体系。虽然我国项目的进度管理水平不断提高，但经常出现工期延误等现象不仅影响成本，而且影响工程质量，对整个项目的经济社会效益产生直接影响。但随着工程的复杂性越来越高，普遍缺少多种新信息技术的综合集成，来解决设计人员与施工方的工程中进度控制、风险管理、数据收集等方面出现的问题。
发明内容
为解决上述现有技术所存在的问题，本发明提出了一种基于IPD体系的数字化设计平台建设方法，包括：
首先创建目标建筑物的3D模型，在此基础上将部件的进度上下文信息作为扩展数据添加到部件的属性集中；将设计所需的资源存储于云计算平台，以使多个设计者在同一云计算平台上进行基于IPD的建筑模型协同设计；在工程中基于采集的实际建筑物状态，利用实时进度模型进行实时进度管理。
优选地，所述云计算平台基于模型数据库、知识数据库、决策信息库、测绘数据库而建立，分别用于平台的模型建立与修改、知识管理、设计与决策、导出测绘图。
优选地，所述实时进度模对工程进度进行持续监控与更新，通过以下方式获得：对己完成部件施加二维码，使用阅读器将己完成部件的信息扫描传递，再经上下文处理更新到3D模型数据库，进行智能识别、替换，形成己建建筑物的实时进度模型，并以未完成的3D模型与未完成的计划实现对待施工部分的多维模拟。
优选地，所述3D模型以模型图元、视图图元和标记图元为基础；其中模型图元由基本数据和扩展数据组成，标记图元包括文字图元和数字图元，视图图元包括主题图元和部件图元。
优选地，所述基本数据描述模型几何特性，扩展数据包含工程管理过程中产生的数据，通过将计划数据整合到模型图元中的扩展数据中，实现多维模拟、工程分析、工程管理。
优选地，所述模型采用参数化的设计方法，对建筑部件图元的参数化和引擎的参数化进行修改，将设计者对任何部分的变更自动映射到其他位置视图，通过修改部件的属性信息来得到所需部件类型。
优选地，该方法还包括：收集并传递二维码阅读器收集的信息，同时提供数据过滤和分组机制；之后将建筑模型和二维码中的信息进行协同和交互，交互后处理过的数据进行进行对象识别和匹配，生成符合建筑3D模型要求的实时数据，上传至数据库中，以进行数据存储和处理；最后将获取的数据与建筑3D模型相结合，通过对部件渲染颜色的方式来标记现场已完成部件、正在施工部件及未施工部件，创建实时建筑模型。
优选地，所述平台还包括，对不同领域模型合并和模型的互操作；其中所述模型合并包括对于不同领域间使用的建模软件进行统一安排，在云计算平台进行统一布置，使得各个领域之间的模型能够通过一定的格式转换互相兼容；根据其他领域设计结果实现部件定位和调整自身设计，同时发现模型冲突；所述模型互操作实现设计过程中需要操作其事务分区之外的模型或图元，所有的模型数据均存储于同一模型数据库中，通过为设计者赋予权限，允许在任意时间设定显示范围，通过设置显示范围或者通过过滤器功能查看任意已有的模型，用于本身设计的参考和定位；如果模型互操作涉及对事务分区之外的图元的修改和删除操作，则向系统申请相应图元的权限，同时系统暂时锁定原设计者对图元的操作权限，修改完毕后，释放权限同时发送消息；如原设计者对所做修改或删除操作不允许，则选择复原，同时由修改人发起协调或仲裁请求。
本发明相比现有技术，具有以下优点：
本发明提出了一种基于IPD体系的数字化设计平台建设方法，通过建立数字化建筑设计和工程平台，实现基于IPD的多方协同工作，既提高了建筑业信息化效率，又减少了设计冲突，保障工程进度。
附图说明
图1是根据本发明实施例的基于IPD体系的数字化设计平台建设方法的流程图。
具体实施方式
下文与图示本发明原理的附图一起提供对本发明一个或者多个实施例的详细描述。结合这样的实施例描述本发明，但是本发明不限于任何实施例。本发明的范围仅由权限要求书限定，并且本发明涵盖诸多替代、修改和等同物。在下文描述中阐述诸多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。出于示例的目的而提供这些细节，并且无这些具体细节中的一些或者所有细节也可以根据权限要求书实现本发明。
本发明的一方面提供了一种基于IPD体系的数字化设计平台建设方法。图1是根据本发明实施例的基于IPD体系的数字化设计平台建设方法流程图。
本发明的基于IPD体系的数字化设计平台结合工程进度信息的收集、处理、传递与共享，将整个设计事务所需的各种资源、软件均存储于云计算平台，同时各设计参与者通过接入云计算平台在同一云计算平台上进行建筑模型设计，进行基于IPD体系的信息交互和设计，设计得到的3D模型也存储于云计算平台，同时能由任何接入网络且拥有权限的使用者使用。整个云计算平台基于模型数据库、知识数据库、决策信息库、测绘数据库四类数据库建立，分别为平台的模型建立与修改、知识管理、设计与决策、导出测绘图提供相应的支持。
平台首先创建目标建筑物的建筑信息模型，在此基础上将部件的进度上下文信息作为扩展数据添加到部件的属性集中，3D模型与计划进行链接，在实际工程中利用实时进度模型进行进度管理。实时进度模型是与实际建筑物状态保持一致的模型，建立模型需要对工程进度不断的监控与更新。具体包括对己完成部件施加二维码，通过阅读器将己完成部件的信息扫描传递，再经上下文处理更新到3D模型数据库，进行智能识别、替换，形成己建建筑物的实时进度模型，并以未完成的3D模型与未完成的计划实现对待施工部分的多维模拟。
建筑3D模型数据结构以模型图元、视图图元和标记图元为基础。其中模型图元由基本数据和扩展数据组成，标记图元包括文字图元和数字图元，视图图元包括主题图元和部件图元。基本数据描述模型几何特性，扩展数据包含了工程管理过程中产生的数据，通过将计划数据整合到模型图元中的扩展数据中，实现多维模拟、工程分析、工程管理功能。然后利用统一的数据交互标准，采用面向对象的语言，在施工过程中以实体的形式对项目的施工和设计数据进行描述，实现基于统一数据交换标准的软件的协同与交互。
采用参数化的设计方法，对建筑部件图元的参数化和引擎的参数化进行修改，将设计者对任何部分的变更自动映射到其他位置视图，通过修改部件的属性信息来得到所需部件类型，例如不同截面的柱子、不同尺寸的门窗、不同厚度高度的墙体。根据用户需要赋以3D视图不同的渲染方式，并且显示工程量、部件个数的明细表。
本发明将计划的相关上下文信息作为工程属性信息，添加到部件的属性集中。用施工过程类和施工事务类表示工程，施工过程类用来描述如砌体工程、地基与基础工程、钢筋混凝土工程等分部分项工程，是施工事务类的子类实体。一个工程计划会包含几个事务，多个施工事务类形成一个工程计划类，并且根据不同的用途形成不同的计划。本发明把上述工程作业逻辑关系添加到部件的属性集中来扩展部件的工程属性，用关系实体来表达部件及其属性集之间的关系。
基于建筑模型建立的3D模型，在设计阶段检查建筑、结构、设备之间的冲突，减少由此产生的设计变更。同时根据制定的工程计划对建筑方案进行模拟、优化，对工程关键部位、关键环节、现场平面布置方案进行模拟分析，提高计划和方案实施的可行性和安全性。并通过二维码进度信息的收集，将收集到的实时信息传递给建筑3D模型，进而在模型中表现出实际与计划的进度偏差程度，解决了实时跟踪和控制这一进度管理的核心问题。
为了得到进度的相关信息，需要在施工期间给目标部件施加二维码，扫描对象的关键时间点的信息，同时将二维码信息进行存储。在3D模型数据库与不同的应用软件对接时，运用API接口实现二维码中的数据与3D模型数据库中的数据信息之间的读取。在设计阶段将部件的二维码编码信息作为建筑物信息的组成部分添加到3D模型数据库中。
本发明数据获取的途径除了从二维码实时收集的现场的数据信息，还从项目的信息库、相关案例的引用数据信息。首先对建筑3D模型添加新的二维码编码属性，这些编码与现场二维码的编码保持一致。通过将部件的基本信息写入编解码系统，实现部件的实时追踪和定位，并能与建筑信息模型相对应。由阅读器对二维码进行扫描，获取部件二维码编码，将编码信息传给二维码的中间件。
部件进入到设计、工程、维护等不同的生命周期阶段，部件上的二维码中的数据也应该随之变化。为了使权限不同的数据和与之相对应的软件能更好的进行匹配，依据不同的功能结构划分二维码内存：
编码字段：给每个部件设置唯一的标识符；规格字段：如设计和施工过程中产生的环保和安全相关的信息的规范标准；状态字段：表征部件当前所处的阶段和子阶段。部件是在设计阶段还是在施工阶段，还是在运营维护阶段，而每个阶段也是一个过程分为不同的子阶段，是处于这一过程的开始还是结束。不同的状态对应不同应用软件，不同的应用软件对应不同的状态字段中数据使用和修改的权限；过程数据字段：存储部件与生命周期当前阶段的有关的具体信息，字段的读写、更新的权限应局限于某一相关特定阶段的应用软件中，状态字段决定了过程字段的权限；历史数据字段：用来记录施工阶段之后的运营维护阶段的信息；空间字段：存储部件、设备的空间位置相关信息。
通过二维码将收集到的进度信息实时的传递到建筑3D模型进行实时进度模型的自动创建得到的实时进度模型，有效对工程全过程的进度动态监控及管理。创建实时进度模型需要两个步骤，收集现场实际进度数据信息和更新模型。本发明以二维码进行工程进度信息的收集。
将收集到的进度数据信息也就是已完成的部件信息，以文件的形式导入到数字化平台中与3D模型数据库进行关联，进而在数字化平台中以3D的形式反映出此时己完成建筑物的形态。将二维码收集到的部件替换为具有参数化部件信息的建筑实体模型，用相对应的实体图元替换，逐步创建出实体3D模型。向实体部件转换的过程通过3D模型数据库实现自动化。
云计算平台负责提供信息的传递。数据经云计算平台处理，将信息传递给建筑3D模型，形成建筑实时模型，并对实际工程中消耗的的资源、使用的时间等进行统计和处理。如果要实现现场与建筑3D模型的实时关联，首先需要实现现场部件实时数据及变化与建筑3D模型相关联，其次需要实现进度及资源信息与建筑3D模型中部件参数属性相关联。
二维码中间件收集并传递二维码阅读器收集的信息，并进行监督和管理，同时也提供了数据过滤和分组机制；之后将建筑模型和二维码中的信息进行协同和交互，交互后处理过的数据进行处理，进行对象识别和匹配，生成符合建筑3D模型要求的实时数据，上传至数据库中，以进行数据存储和处理。最后将获取的数据与建筑3D模型相结合，通过对部件渲染颜色的方式来标记现场已完成部件、正在施工部件及未施工部件，创建实时建筑模型。
为实现建模、事务管理、权限管理、冲突管理、知识管理及扩展功能，本发明的设计平台分别通过单独的模块中间件实现上述功能：建模模块实现建筑模型的创建、模型的修改、不同领域模型合并和模型的互操作。对于不同领域间使用的建模软件进行统一安排，在云计算平台进行统一布置，使得各个领域之间的模型能够通过一定的格式转换互相兼容。模型合并模块根据其他领域设计结果实现部件定位和调整自身设计，同时发现模型冲突。模型互操作实现设计过程中需要操作其事务分区之外的模型或图元，所有的模型数据均存储于同一模型数据库中，通过为设计者赋予权限，允许在任意时间设定显示范围，通过设置显示范围或者通过过滤器功能查看任意已有的模型，用于本身设计的参考和定位。如果模型互操作涉及对事务分区之外的图元的修改和删除操作，则向系统申请相应图元的权限，同时系统暂时锁定原设计者对图元的操作权限，修改完毕后，释放权限同时发送消息；如原设计者对所做修改或删除操作不允许，可以选择复原，同时由修改人发起协调或仲裁请求。事务管理模块负责将建筑设计事务分解分配，同时为各个设计者提供相互间的信息交流通信平台。
本发明建筑设计事务分解的具体方法如下：
将建筑设计分解为n个子事务，Ti表示第i个子事务，将子事务的集合(T1，…，Tn)用n×n的矩阵A表示。
A=
矩阵A中，aij∈[0，l] 。其中aij=0表示子事务Tj的执行不需要子事务Ti的信息；aij=1表示子事务Tj的执行需要子事务Ti的信息；au=0{i=i2，---，n)，表示着子事务7；本身，子事务对自身没有信息需求。
将子事务之间的单向依赖关系、独立关系和互耦合关系由设计事务矩阵表示如下：
对于子事务Ti和子事务Tj(i≠j)，若aij=1且aji=0，则子事务Ti和子事务Tj是单向依赖关系。
对于子事务Ti和子事务Tj(i≠j)，若aij=0且aji=0，则子事务Ti和子事务Tj是独立关系。
对于子事务Ti和子事务Tj(i≠j)，若aij=1且aji=1，则子事务Ti和子事务Tj是互耦合关系。
通过重组子事务或进一步分解子事务等方法来解除子事务之间的互耦合关系，减少发生冲突。
权限管理模块通过访问控制进行权限管理，防止非授权的用户访问受保护的系统资源；允许己授权的用户访问受保护的系统资源；防止合法的用户访问未授权的系统资源。对于设计者而言，将默认访问权限限定在事务范围内的图元和模型的创建与修改、其他设计者设计结果的浏览权限以及对于模型整体浏览与使用的权限；同时不同层级的设计者也拥有不同的权限。对于施工者而言，其访问权限设置为模型整体浏览以及根据模型对设计结果进行反馈。
冲突管理模块负责检测与消除设计中的冲突，冲突消除过程就是对包含多个设计变量的约束方程组进行求解的过程，用多目标规划问题进行描述，采用多目标决策遗传算法进行基于先例的冲突消除。是以往所有记录的冲突以及冲突相应的消除方法的完整集合记录在先例库中。一旦有新的冲突发生，通过对比先例库里的记录，发现与新冲突的特点最吻合的冲突，比较设计冲突与提取的先例之间的异同并做出相应的修改以生成适用于该设计冲突的冲突消除方案；检验该冲突消除方案，若合理则将该冲突消除方案加入先例库。在先例库的基础上，不同图元以及同一图元上的不同设计变量之间存在着空间上以及性能上的约束。基于这些约束，应用冲突检测工具来检测模型中可能存在的冲突。将检测到的冲突跟原有的冲突进行比对，删除已有或者己经过期的冲突，加入新的冲突，从而保证冲突库中所有冲突都是最新的。对于空间上的冲突，通过部署在云计算平台的冲突检测模块，发现建筑3D模型中各领域之间存在着的空间冲突，并形成冲突报告，反馈给各设计者。
知识管理模块在数字化设计平台中用于对设计结果、设计经验、冲突消除先例库和其他相关资料进行管理和应用。扩展模块是平台中预留的模型扩展分析接口。基于同一3D模型，按照预定义格式转化规则，结合云计算平台相应扩展接口，实现设计结果的结构分析、能耗分析、光照分析。以建筑3D模型数据为底层数据库，各功能扩展软件提供相应的接口，实现基于云计算平台3D模型的扩展分析，并且实现各个软件之间的相互信息传递以及无损数据相互转化。
建筑设计事务从一开始设计规划到最后的设计完成整个设计过程都可以在本发明的设计平台上完成。工作流程分为事务规划、初步设计、合并、冲突管理、协同设计、最终模型。各个领域的设计活动是同步进行而非线性进行。
在建筑设计中，根据子事务之间的关系，如果子事务之间的关系为单向依赖关系或独立关系，则子事务在执行过程中拥有明确的信息交流和传递方向；如果子事务之间的关系为互耦合关系，则在设计过程中会有双向频繁的信息交流反馈，需要对耦合关系的子事务进行重组去耦。去耦过程是通过子事务的细化与重组实现。
首先确定存在耦合关系的子事务，对存在耦合关系的子事务继续进行细化和分解。分解完成后分析各子事务之间的相互联系，根据子事务之间的关系建立新的设计事务矩阵，判断各子事务之间是否依然存在耦合关系，若不存在，则结束细化分解操作；若依然存在耦合关系，则将分解后的子事务再次进行细化分解，然后再次通过设计事务矩阵进行判断耦合关系，如此循环直至完全去耦。
在完成对设计事务的分解和重组之后，需要进行事务分配，确保将子事务分配给合适的设计者在合适的时间内进行。根据设计事务进展情况对设计进度和事务分配进行调整，进行设计事务协调。使得单向依赖关系的事务可能变为独立关系，同时可以将事务的互耦合关系限制在局部从而使得冲突也一同限制在局部中。
将每个领域的3D模型作为该领域设计者的设计结果，也是其他领域设计者进行设计时的参考与基础。各领域设计者在本领域建筑模型设计过程中如果发现与其他领域的3D模型存在冲突，实时与相关领域设计者进行通信消除冲突。如果各领域设计者在本领域建筑模型设计过程中如果发现与其他领域的3D模型不存在冲突，但是其他领域的设计方案限制了本领域的最优化设计，则需要使用本发明的平台的冲突管理模块，与相关设计者通过协商或者仲裁等手段消除冲突。
为准确获取各个设计者的设计意图，如果仅仅比较两个人的修改结果，并无法确切知道每个人对模型的具体修改内容，也无法将设计意图准确对应到造成该设计意图的设计者上，在本发明的设计平台中所提供的模型协同设计方法如下：获取第一设计者对原始模型进行编辑后的模型与原始模型中的差异，在第一设计者将编辑后的模型进行提交后，对比第一设计者提交后的模型中的各个对象的建模历史特征与原始模型中的各个对象的建模历史特征，获取到第一模型中不同于原始模型中的差异，得到第一差异，即，获取到第一设计者对原始模型进行编辑的设计意图。然后获取第二设计者对原始模型进行编辑后的模型与原始模型中的差异，即，获取到第二设计者对原始模型进行编辑的设计意图。判断第一差异和第二差异是否相冲突，即两种设计意图是否相冲突。如果判断相冲突，接收用户对第一差异和第二差异的选择或修改指令，将用户选择或修改后的差异合并至原始模型中，得到第一目标模型。即，通过用户的选择来确定按照哪个设计者的设计意图对原始模型进行编辑，然后将用户选中的设计意图合并到原始模型中，并签入到平台中，得到目标模型；或者在判断出不同设计者的设计意图相冲突时，通过用户的修改指令来对相冲突的设计意图进行修改，然后将修改后的特征合并到原始模型中，并签入到平台中，得到目标模型。以此实现了各个设计者能够同时对一个原始模型进行编辑，达到多人同时工作建立模型的问题。
在本发明实施例中，任一设计者对模型的特征进行编辑的类型包括删除特征、添加特征、修改特征和忽略特征。对于不同设计者的差异的获取主要通过将该设计者编辑后的模型中的特征数据与原始模型中的特征数据进行比较。无论是先进行几何冲突判断还是先进行依赖冲突判断，均不影响本发明所提供的协同方法中对不同设计者的差异的冲突判断，第一差异所表示的几何对象为不包含在原始模型中但包含在第一模型中的几何对象，第二差异所表示的几何对象也为不包含在原始模型中但包含在第二模型中的几何对象，对第一差异中各个特征所表示的几何对象和第二差异中各个特征所表示的几何对象进行获取；判断两个几何对象在几何空间上是否相交，如果相交则说明第一差异和第二差异存在几何冲突，接收用户对第一差异和第二差异的选择或修改指令，并查找系统中预先存储的依赖关系图以判断用户选择或修改后的差异是否存在依赖关系，根据依赖冲突的判断结果不同执行不同的流程。当判断出用户选择或修改后的差异存在依赖关系时，再次接收用户对存在依赖关系的差异的选择或修改指令，并将用户选择或者进行二次编辑后的差异合并到原始模型中，并签入到平台中，得到目标模型。当不存在依赖关系时，直接将用户选择或修改后的差异合并到原始模型中，并签入到平台中，得到目标模型。
该方法还可以推广到多人协同工作上，在进行多人协同建模时，只需要将已经比较合并后的结果与其它设计者的设计意图进行比较，实现多人进行协同设计，比如A、B、C、D四个设计者同时将某个3D文件基于同一个历史版本从平台签出进行编辑，再依次将自己的编辑结果提交，则按照本发明的协同建模方法得到目标模型的过程如下：A首先提交；B提交时，与A的设计意图进行比较合并，签入最终结果AB，其中，AB表示A设计者和B设计者合并后的设计意图；C提交时，与合并后的AB的设计意图进行比较合并，签入最终结果ABC，其中，ABC表示A设计者、B设计者和C设计者合并后的设计意图；D提交时，与合并后的ABC的设计意图进行比较合并，签入最终结果ABCD，其中，ABCD表示A设计者、B设计者、C设计者和D设计者合并后的设计意图。
在各个领域设计的基础上，建筑设计平台中的建模模块实时将各领域的3D模型进行合并分析，其中分析的内容就是各个领域设计结果是否存在空间上的冲突，即冲突检测。为了能够实现实时合并并且检测冲突，在设计开始前约定建模规则，这些规则具体包括模型定位、部件命名、模型详细程度、设计标准。就模型定位问题而言，以工地相对标高正负零水平面为基准水平面，然后选择场地中一个点作为原点，方向根据工地实际方向，原点向东为X轴正方向，原点向北为Y轴正方向，垂直水平面向上为Z轴正方向。建模过程中各个领域所有的部件定位均采用相对原点的相对坐标。在实时合并计算中，将各领域的3D模型原点对齐，XYZ三轴同时对齐，则各领域的3D模型就是对齐的。就部件详细度而言，可以引用LOD标准，在设计开始之前制定好模型详细程度标准，将所有领域的模型详细程度统一。
在合适的建模规则下，各个领域所设计的3D模型比较根据原点及XYZ三轴方向，将各领域模型的部件等相关数据读取到同一个集成模型文件中。集成模型考虑只读取各领域模型中的部件位置、尺寸等冲突检测必需的数据，将其余信息进行舍弃。在阶段性的合并过程中，再将各领域模型的完整信息导入集成模型。
冲突检测包括，首先利用物体的3D几何特性进行求交集运算，然后基于物体的二维投影以及颜色深度差异来进行求交集运算。具体地，通过轴向包围盒来分解包围模型，通过对包围盒之间的相交测试快速排除不相交的几何体。
本发明的数字化设计平台上还部署了相应的工程仿真功能，功能模块包括工程仿真运算单元，工程仿真优化单元，资源管理单元，现场数据获取单元，扩展功能单元。工程仿真运算单元用于从数字化设计平台中读取3D模型，根据建筑方案和建模过程中相应的建模规则从3D模型中提取出与建筑方案中名称相对应的部件，结合相应的施工方式与计划，完成工程仿真，形成可视化的结果，并得出相应资源使用情况汇总表。在工程仿真过程中，需要输入的信息有两类：3D模型、工程进度和施工方式。其中3D模型是从数字化设计平台中获取的集成模型，包含建筑、结构、设备各领域模型。工程进度根据建筑方案获得，其中各部件的命名规则要与建模时各部件命名规则一致。施工方式是工程中可能存在的特殊施工方式进行说明，反映实际施工详情。工程仿真模块输出的信息是可视化的工程仿真结果。工程仿真中涉及的对象包括部件、工程机械和临时结构。设计者在施工仿真过程中，将施工详情以可视化的结果提供给用户。工程仿真优化单元用于将工程仿真结果提供给各个用户，将各用户反馈的信息给相应的参与方进行设计。根据各方面反馈与修改，将修改后的参数导入到工程仿真运算单元，重新进行工程仿真运算，得到更新后的可视化的结果。资源管理单元从各类工程管理软件中读取有关资源的汇总表；在工程仿真完成后，与工程仿真中所得的资源使用情况汇总表进行比较，判断是否符合现场的资源安排情况，如不相符，将需要调整的内容输入工程仿真优化单元从而更新仿真，得到优化之后的资源使用情况汇总表再次进行比较，直到符合资源使用计划。现场采集单元定期获得现场实时进度进度数据，然后将得到的进度数据输入到工程仿真模块，根据这些数据调整后续工程仿真。在统计过程中，可以按照工程面来采集。对于现场己完成的工序，标记为1；对于现场还未开始的工序，标记为0；对于正在进行中的工序，按照完成度，用0到1之间的数表示。将统计收集到的工程进度情况汇总，传输给工程仿真优化单元，在优化模块中将实际进度情况与预期进度进行比对。扩展功能单元在平台中预留部分接口以实现建筑物全生命周期的管理。扩展功能单元考虑集成以下接口：数字化城市和物联网。在数字化城市接口方面，通过数字化城市中的云中心，汇集相关的各类信息，通过基础设施服务、平台服务和软件服务方式，为智能建筑提供全方位的支撑与应用服务。同时通过该平台作为数字化城市中的一部分。在与物联网接口方面，通过与物联网的交互增强本发明的平台的应用范围。实现工程仿真这一虚拟现实和增强现实功能。
本发明的平台的工程仿真实施过程分为两部分：设计阶段仿真和与工程中仿真。设计阶段仿真协同的对象是设计者，从设计者成立到现场开工前验证设计以及建筑方案，同时对资源使用情况进行汇总比对，从而对工程仿真进行优化。在仿真开始前，通过数字化设计平台的接口，从数字化设计平台中获取相应的3D模型。根据前期设计结果完成工程图设计，制定相应的建筑方案；设计者根据3D模型和建筑方案进行第一次工程仿真。运用云计算平台软件对工程仿真结果进行冲突检查，并将可视化结果与冲突检测报告通过建筑设计平台提交给各个用户。各个用户在各自领域内提出针对设计以及施工方式的反馈值设计者。设计者提交新的建筑方案，根据工程仿真结果，统计在整个工程中的各项资源消耗情况，得到整个工程的资源消耗汇总表，与预期资源使用情况进行比对，如果符合预期，则设计阶段仿真结束，得到可视化结果，进入实际工程与工程中仿真；根据反馈结果做出相应调整，重复以上步骤直至工程仿真结果符合各项要求并达到最优，结束设计阶段仿真。
由于在设计阶段仿真过程中，需要反复多次进行工程仿真，因此工程仿真的效率显得尤为重要。为了提高工程仿真的效率，从设计开始需要一整套标准化的规则，以保证所有的用户能够准确的理解设计和工程仿真中的信息。首先，在设计阶段的建模过程中遵循一定的建模规则，包含部件信息组成、部件详细程度及部件命名规则；同时在编制建筑方案和工程计划时需要遵循相同的规则，特别是在工程计划中，部件的名称需要与模型中相应部件的名称相一致；并且这些规则也适用于后续现场工程。标准化的规则保证了所有信息能被正确的理解，最大可能得消除了各个用户之间的信息不对称；并且标准化的规则有助计算机智能读取模型与工程计划，然后将两者相对应的组合在一起，能够极大的减少了人工操作，从而明显提高工程仿真效率。
在设计阶段仿真过程中，设计者可以通过可视化的结果提前看到其设计从测绘和模型变成实际建筑的全过程，在可视化施工过程中能够发现自己设计的不足之处；而施工者则能在实际工程之前，通过可视化的结果看到未来工程的全过程，根据领域知识能够发现工程中存在的问题。同时，建筑设计平台给设计方和施工者提供了一个实时信息交流的途径，双方能够根据各自的领域知识，指出另外一方考虑不足的地方，通过充分的交流和通信，在工程之前就尽量先消除工程中可能会发生的问题与隐患，减少了工程中可能会发生的设计变更。
工程中仿真所协同的对象是施工者内部，定期比对实际完成工程进度与预期进度，根据现场实际情况的反馈调整后续的工程安排并重新进行工程仿真，同时将下一阶段的工程进行可视化结果展现。通过定期的检查与调整，及时发现偏差并做出修正，增强工程管理的精确性。
在整个工程中设置若干个“施工节点”，即工程中某一关键工序完工的时间节点，或者按照时间顺序设置的时间节点。当工程进度达到某一施工节点时，设计者通过平台中的现场采集单元，判断现场施工详情与预期情况是否相符。如果不相符，设计者需要将现场收集到的情况反馈给施工者以及其余用户，以提出后续工程计划调整方案。根据修改后的工程计划，生成新的工程仿真结果。每到一个施工节点，重复以上流程。
综上所述，本发明提出了一种基于IPD体系的数字化设计平台建设方法，通过建立数字化建筑设计和工程平台，实现基于IPD的多方协同工作，既提高了建筑业信息化效率，又减少了设计冲突，保障工程进度。
显然，本领域的技术人员应该理解，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算系统来实现，它们可以集中在单个的计算系统上，或者分布在多个计算系统所组成的网络上，可选地，它们可以用计算系统可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储系统中由计算系统来执行。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权限要求旨在涵盖落入所附权限要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (8)
1.一种基于IPD体系的数字化设计平台建设方法，其特征在于，包括：创建目标建筑物的3D模型，将部件的进度上下文信息作为扩展数据添加到部件的属性集中；将设计所需的资源存储于云计算平台，以允许多个设计者在同一云计算平台上进行基于IPD的建筑模型协同设计；在工程中基于采集的实际建筑物状态，利用实时进度模型进行实时进度管理。
2.根据权限要求1所述的方法，其特征在于，所述云计算平台基于模型数据库、知识数据库、决策信息库、测绘数据库而建立，分别用于平台的模型建立与修改、知识管理、设计与决策、导出测绘图。
3.根据权限要求1所述的方法，其特征在于，所述实时进度模对工程进度进行持续监控与更新，通过以下方式获得：对己完成部件施加二维码，使用阅读器将己完成部件的信息扫描传递，再经上下文处理更新到3D模型数据库，进行智能识别、替换，形成己建建筑物的实时进度模型，并以未完成的3D模型与未完成的计划实现对待施工部分的多维模拟。
4.根据权限要求1所述的方法，其特征在于，所述3D模型以模型图元、视图图元和标记图元为基础；其中模型图元由基本数据和扩展数据组成，标记图元包括文字图元和数字图元，视图图元包括主题图元和部件图元。
5.根据权限要求4所述的方法，其特征在于，所述基本数据描述模型几何特性，扩展数据包含工程管理过程中产生的数据，通过将计划数据整合到模型图元中的扩展数据中，实现多维模拟、工程分析、工程管理。
6.根据权限要求1所述的方法，其特征在于，所述模型采用参数化的设计方法，对建筑部件图元的参数化和引擎的参数化进行修改，将设计者对任何部分的变更自动映射到其他位置视图，通过修改部件的属性信息来得到所需部件类型。
7.根据权限要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：收集并传递二维码阅读器收集的信息，同时提供数据过滤和分组机制；之后将建筑模型和二维码中的信息进行协同和交互，交互后处理过的数据进行进行对象识别和匹配，生成符合建筑3D模型要求的实时数据，上传至数据库中，以进行数据存储和处理；最后将获取的数据与建筑3D模型相结合，通过对部件渲染颜色的方式来标记现场已完成部件、正在施工部件及未施工部件，创建实时建筑模型。
8.根据权限要求1所述的方法，其特征在于，所述平台还包括，对不同领域模型合并和模型的互操作；其中所述模型合并包括对于不同领域间使用的建模软件进行统一安排，在云计算平台进行统一布置，使得各个领域之间的模型能够通过一定的格式转换互相兼容；根据其他领域设计结果实现部件定位和调整自身设计，同时发现模型冲突；所述模型互操作实现设计过程中需要操作其事务分区之外的模型或图元，所有的模型数据均存储于同一模型数据库中，通过为设计者赋予权限，允许在任意时间设定显示范围，通过设置显示范围或者通过过滤器功能查看任意已有的模型，用于本身设计的参考和定位；如果模型互操作涉及对事务分区之外的图元的修改和删除操作，则向系统申请相应图元的权限，同时系统暂时锁定原设计者对图元的操作权限，修改完毕后，释放权限同时发送消息；如原设计者对所做修改或删除操作不允许，则选择复原，同时由修改人发起协调或仲裁请求。
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