BIM下的設計院知識管理系統

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摘要：設計院是知識密集型企業，隨著信息化的發展，知識管理成為企業提高競爭力的重要抓手。本文調研了國內設計院的知識管理現狀，針對知識被儲存和積累后無法進一步被初學者提煉學習的問題，提出基于bim的設計院知識管理系統的解決方案，將BIM融入知識管理系統，實現知識場景化。

關鍵詞：設計；知識管理；BIM

引言

設計在工程建設中起著重要作用，設計質量不僅影響建設工程的質量和經濟效益，其技術水平對整個城市建設的發展也具有重要影響。隨著信息化的快速發展，設計行業面臨巨大的機遇和挑戰。作為技術、知識密集型行業，知識管理成為企業提高競爭力的重要抓手。知識管理是指企業為顯性和隱性知識的傳播提供路徑，對知識進行收集、存儲、加工、共享和應用，實現知識自身價值并使其增值，從而提高企業管理能力［1］。國內一些大中設計院經過多年摸索，基本建立了本企業的知識管理系統，實現了設計文件等材料的存檔和共享。但是通過對國內設計院的知識管理現狀調查研究發現，即使擁有“知識庫”，設計院初學者想捕捉有用知識還是較困難，針對性較差。為了讓知識靈活運轉起來，需要有序梳理知識，將知識項目化、場景化［2］，本文提出基于BIM的設計院知識管理系統解決方案，讓BIM與知識管理相融合，讓學習者可以在場景中獲取知識。

1國內設計院知識管理調研

部分設計院知識管理沒有成型，未進行信息化建設。工程設計資料主要以紙質方式保存在檔案室中，技術規范和相關技術書籍購置數量有限，放置在企業的資料室，這些紙質材料采用借閱管理制度。這種方式不利于知識的共享和傳播，一些隱性知識只存在于有經驗的老員工頭腦中，新員工的學習只能通過師傅帶徒弟方式。隨著計算機的應用，有的設計院應用WPS、MSOffice等單機辦公應用軟件，有時結合Html網頁，建立以數據為處理中心的信息管理系統。但是這種方式是對知識的靜態管理，且Html網頁不支持檢索功能，無法查詢，所以該系統未能體現設計院知識溝通的核心需求。隨著互聯網的發展，軟件技術發生了很大變化，快速發展的設計院以信息流轉為核心，引入TurboCMS、MicrosoftCMS或自主開發的知識軟件管理系統，建立采用軟件管理系統的知識門戶網站，該系統實現了信息的協同處理，但知識管理能力不強。隨著企業需求不斷發展，設計院形成知識管理與智能管理相結合的思想，建立了融合多類型數據處理方式于一體的工程數據庫系統，以此作為支撐，開發出按照專業或項目進行劃分的圖庫、案例庫、方案庫和投標數據庫等工程設計知識庫的知識管理系統。企業員工可通過系統查詢、檢索相關項目知識。這種知識管理系統為企業創造了財富，但是企業員工想學習某些知識還是比較困難，當需要查找符合某一特定場景的知識時，需要自己梳理提煉，并和現實場景自行匹配［4］，極大增加了員工的學習成本，降低學習積極性。

2系統建設

針對以上調研情況，結合BIM技術在工程設計中的應用優勢，提出BIM和知識管理系統融合的概念，建立基于BIM的設計院知識管理系統。系統的建設是以已完成項目的設計數據作為基礎，BIM模型作為數據的集成媒介，通過系統功能來滿足設計人員對專業知識學習的需求，實現設計院知識管理的最終目標，將設計院的庫存項目資料轉化為數字資產，增強企業競爭力。系統的建設主要涉及三方面內容：

2．1BIM模型在系統中的快速呈現

BIM模型在系統中以接近實際工程項目的真實效果快速呈現，是建立和使用系統的基本要求。此需求通過以下幾個方面完成：

2．1．1模型的輕量化BIM模型可以精準、詳盡地描述工程項目中各個構件的形狀、尺寸以及構件之間的相對關系等數據信息，這也造成了其包含的數據量巨大，導致其在系統中顯示效果和操作性能較差，容易出現卡頓、延遲等問題，因此需要對BIM模型進行輕量化處理，減少BIM模型體量，讓其在系統中更易上傳，更快顯示、查看和編輯。

2．1．2模型的失真和數據的丟失模型上傳到系統的過程中，容易出現模型顯示失真和屬性數據丟失的情況，降低數據的可信程度，影響使用效果，通過提高系統引擎對模型的讀取能力，確保模型數據完整。

2．1．3模型文件的格式轉換不同基礎三維軟件底層的三維內核和文件內部結構及數據結構不同，在不同平臺上進行文件格式相互轉換時會帶來文件內容的損失，不僅包括模型本身的增加、缺失、變形、失真，及附帶屬性的丟失，還包括模型中各類對象間的拓撲結構關系的丟失。為了保證模型和數據的完整性，需要開發檢查工具進行檢查，或統一模型文件格式［3］。

3平臺渲染方式

平臺渲染的好壞直接影響工程模型在平臺中的展示效果。平臺渲染效果一般包含兩部分含義：渲染速度和渲染質量，兩者是相互矛盾的，在應用中如何做到兩者平衡，達到三維模型最好的展現效果，是需要關注的重要問題［4］。

3．1數據庫

現階段設計成果表現形式主要為圖紙、cad文件、word文件、pdf文件等紙質或電子文檔，承載的信息有文本信息、幾何數字，圖片、表格等，信息的類型多種多樣，形式各異，這些信息均屬于非結構化數據，需要進行結構化處理，形成標準的結構化信息，轉化為基于BIM模型的對象化數據，在數據庫中存儲和管理，確保數據的邏輯結構的穩定和在傳遞過程中的一致性，完成設計信息結構化、標準化錄入，建立工程設計項目的數據庫。建立工程數據庫的第一步首先應將設計信息進行結構細分。信息的結構化即是將自由文本轉換為結構化的可計算的知識單元。信息經過分析后分解成多個互相關聯的組成部分，各組成部分間有明確的層次結構，其使用和維護通過數據庫進行管理，并有一定的操作規范。經過嚴格的標引后的數據，一般以二維表的形式存在。如關系數據庫中表、元組和對象數據庫中的類型、對象等［5］。工程數據庫應涵蓋設計文件中的各類數據，包括名稱、編號、位置、幾何尺寸、力學參數、技術參數、材料、技術方案、施工要求等。

3．2系統功能

設計院知識管理系統的搭建，既需要實現設計項目電子數據資料的統一保存和分發，及設計成果的歸檔管理，又需要方便設計人員根據項目具體需求，快速獲取相關參考資料。具體到實施層面可以分解為以下主要功能：（1）BIM模型數據的分析提取和模型編輯修改、保存及幾何圖形顯示等基礎功能。（2）數據庫文件上傳和下載。管理員上傳項目數據，對項目基本情況進行描述，以單項工程項目為單位，遵照系統規則，統一數據庫文件格式、命名和類別等要求。用戶根據自身需求索引項目數據，下載工程項目數據庫中單項工程的全部或部分數據，為設計工程項目提供參考，指導設計行為。（3）項目數據查詢。根據設計人員的設計思路和對項目信息需求方向，平臺可提供兩種類型的查詢功能：

3．2．1條件查詢按照公路工程結構劃分原則，將單項工程劃分為單位工程、分部、分項工程，設置分類界面引導設計人員按照層級結構進行逐級篩選，確定需要的相關設計參數。

3．2．2關鍵詞查詢針對項目工程中某一具體構件的詳細設計，設計人員可以根據需要快速檢索某一具體參數在相關類似項目中的取值作為參考。

3．3設計參數的智能推薦

在明確的搜索條件下，系統通過調取數據庫中大量的設計項目數據，為用戶提供一個具體的設計參數的推薦值，并提供此推薦值相關的項目資料和BIM模型數據，供其參考。

4結束語

通過對國內設計企業知識管理系統的調研發現，目前在企業內部利用現有的知識管理系統已經做到設計文件的歸檔保存，但企業內部利用率較低。為彌補這一不足，本文提出一種基于BIM技術的知識管理系統解決方案，將BIM模型和工程設計信息相結合，建立基于BIM模型的工程設計項目數據庫收集和展示系統。首先利用BIM模型，提供一個可視化場景，便于設計人員對工程項目的構造組成及其與其他構造或項目環境之間的關系有一個直觀感受，再結合項目數據庫建立完整的工程項目設計描述體系，搭建知識管理系統，利用系統功能實現設計數據的查看、搜索與智能推薦，完成設計知識和經驗的流轉、傳承與再利用。

〔參考文獻〕

［1］劉彩珍．對隱性知識的開發利用和創新是知識管理的核心［J］．硫磷設計與粉體工程，2003（6）：42－44，51．

［2］杜杏葉，劉遠穎，王錚．實現企業知識管理的場景化路徑———《知識管理論壇》專訪中國移動設計院知識管理專家樸勇梅女士［J］．知識管理論壇，2017，2（5）：448－456．

［3］陳健．追夢———工程數字化技術研究及推廣應用的實踐與思考［M］．北京：水利水電出版社，2016：278－279．

［4］毛華慶．基于GPU優化的三維實時渲染技術的研究［D］．武漢：武漢大學，2010．

［5］劉強．基于云計算的BIM數據集成與管理技術研究［D］．北京：清華大學，2017．

作者：張懷強 元宇 劉震豪 單位：中設設計集團股份有限公司