建筑協(xié)同設(shè)計(jì)的CAD專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(jì)是促進(jìn)勘察設(shè)計(jì)企業(yè)信息化建設(shè)的關(guān)鍵因素，而CAD 專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的建立是實(shí)施建筑協(xié)同設(shè)計(jì)的前提和基礎(chǔ)。由此，論文針對(duì)建筑CAD 專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究，闡述了國(guó)內(nèi)建筑CAD 專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展與現(xiàn)狀，指出其中存在的各種問(wèn)題，并結(jié)合上海華東發(fā)展城建集團(tuán)在推廣建筑協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)過(guò)程中成功應(yīng)用CAD 專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的案例，給出了具體的解決方法。最后對(duì)CAD 專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在建筑協(xié)同設(shè)計(jì)中的應(yīng)用做出了總結(jié)，并對(duì)未來(lái)基于BIM 的建筑協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)進(jìn)行了展望。

　　上世紀(jì)70～80 年代，個(gè)人計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)及計(jì)算機(jī)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(jì)領(lǐng)域開(kāi)始廣泛應(yīng)用和推廣CAD 技術(shù)。工程設(shè)計(jì)CAD 技術(shù)的應(yīng)用歷經(jīng)以下幾個(gè)階段：結(jié)構(gòu)分析計(jì)算、前后處理結(jié)構(gòu)計(jì)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(jì)算拓展到工程設(shè)計(jì)的各專業(yè)。“九五”期間，國(guó)家科委在全國(guó)范圍內(nèi)推廣以實(shí)現(xiàn)繪圖設(shè)計(jì)自動(dòng)化為目標(biāo)的“甩圖板”工程，使計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在勘察設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到普及，建筑設(shè)計(jì)行業(yè)完成了一次變革。

　　隨著建筑 CAD 設(shè)計(jì)的普及，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)支持協(xié)同工作(CSCW)的概念被引入到建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中。所謂協(xié)同工作，是指在計(jì)算機(jī)支持的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中一個(gè)團(tuán)隊(duì)通過(guò)一定的信息共享、轉(zhuǎn)換和相互協(xié)同機(jī)制，有效地完成一項(xiàng)工作任務(wù)。建筑CAD 協(xié)同設(shè)計(jì)是協(xié)同工作在設(shè)計(jì)領(lǐng)域的分支，通過(guò)構(gòu)建基于局域網(wǎng)的協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境，建立統(tǒng)一的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)同設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的及時(shí)與準(zhǔn)確的共享，以進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)企業(yè)的設(shè)計(jì)效率。建筑協(xié)同設(shè)計(jì)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(guó)建筑科學(xué)研究院電子計(jì)算中心就對(duì)建筑協(xié)同設(shè)計(jì)進(jìn)行研究并開(kāi)發(fā)了BICAD 系統(tǒng)，但在實(shí)際工程中應(yīng)用較少。具體實(shí)踐中，一些致力于勘察設(shè)計(jì)信息化的IT 企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)先后推出了相應(yīng)的二維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，比如緯衡科技與北京建筑設(shè)計(jì)研究院合作開(kāi)發(fā)了緯衡協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，涵蓋了二維的CAD 設(shè)計(jì)工具及協(xié)同管理平臺(tái);北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院提出了基于協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)、圖紙管理和協(xié)同設(shè)計(jì)工具3 個(gè)層次的協(xié)同設(shè)計(jì)整體解決方案。另一方面，設(shè)計(jì)企業(yè)自身也不斷進(jìn)行探索與嘗試，具有代表性的是由上海現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司與上海交通大學(xué)合作進(jìn)行的“大型建筑設(shè)計(jì)企業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)”及“建筑協(xié)同設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究”等課題，于2010 年實(shí)現(xiàn)了在集團(tuán)內(nèi)部局域網(wǎng)下的協(xié)同工作平臺(tái)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用推廣。

　　在探索建筑 CAD 協(xié)同設(shè)計(jì)的過(guò)程中，最基本最重要的就是建立統(tǒng)一的CAD 專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。協(xié)同設(shè)計(jì)強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)，以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范設(shè)計(jì)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(duì)CAD 專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際ISO 委員會(huì)前主席Bo-Christer Björk、英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)前主席RobHoward 專門介紹了國(guó)際CAD 圖層標(biāo)準(zhǔn)ISO13567的背景，目標(biāo)和產(chǎn)生的作用以及關(guān)于CAD 圖層的組織與命名，并對(duì)ISO 標(biāo)準(zhǔn)在北歐國(guó)家實(shí)施與應(yīng)用中的出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析[7]。在國(guó)內(nèi)，早期中國(guó)石化北京設(shè)計(jì)院就提到了圖形文件名、圖層、樣式標(biāo)準(zhǔn)化的問(wèn)題。中國(guó)電子工程研究院在探索協(xié)同設(shè)計(jì)的過(guò)程中也特別指出了CAD 標(biāo)準(zhǔn)是建筑協(xié)同設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，從企業(yè)的角度介紹專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編制情況。不過(guò)，目前國(guó)內(nèi)針對(duì)CAD 專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(guó)建筑設(shè)計(jì)企業(yè)的CAD 專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有得到真正的普及，從而阻礙了我國(guó)建筑設(shè)計(jì)行業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)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(guó)家科技支撐計(jì)劃子課題《建筑協(xié)同設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究》，并與上海現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)、上海核工程院、華東發(fā)展城建等多家大型設(shè)計(jì)企業(yè)合作定制企業(yè)CAD 專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)推廣協(xié)同設(shè)計(jì)的成功經(jīng)驗(yàn)，從國(guó)內(nèi)CAD 專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展?fàn)顩r、存在的問(wèn)題及在建筑協(xié)同設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用等多個(gè)角度對(duì)CAD 專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)性的闡述，為建筑CAD 專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定與研究提供參考。

1、國(guó)內(nèi)建筑CAD 專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展與現(xiàn)狀

　　1986 年到1988 年間，當(dāng)時(shí)的城鄉(xiāng)建設(shè)環(huán)境保護(hù)部對(duì)《建筑制圖標(biāo)準(zhǔn)》GBJ 1-73 進(jìn)行修訂，劃分為6 冊(cè)，先后發(fā)布了《房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GBJ 1-86、《總圖制圖標(biāo)準(zhǔn)》GBJ 103-87、《建筑制圖標(biāo)準(zhǔn)》GBJ 104-87、《建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)》GBJ 105-87、《給水排水制圖標(biāo)準(zhǔn)》GBJ 106-87和《暖通空調(diào)制圖標(biāo)準(zhǔn)》GBJ 114-88，對(duì)建筑設(shè)計(jì)各專業(yè)的圖例、表達(dá)方式和制圖規(guī)則進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)定。由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域尚未起步，所以標(biāo)準(zhǔn)中并未提到CAD 制圖規(guī)則。

　　2000 年，隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的普及，國(guó)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(biāo)準(zhǔn)》總標(biāo)題下的分標(biāo)準(zhǔn)，其中規(guī)定了房屋建筑計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)過(guò)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(duì)于建筑行業(yè)CAD 圖層的命名格式、編碼標(biāo)準(zhǔn)做出了規(guī)定，并提供了建設(shè)性的意見(jiàn)。

　　2001 年，《房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行修訂。新的標(biāo)準(zhǔn)《房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50001-2001，主要是對(duì)過(guò)時(shí)的圖例、表達(dá)方式和制圖規(guī)則進(jìn)行修改、刪除或增補(bǔ)，其中沒(méi)有增加涉及CAD 專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的具體內(nèi)容。

　　2010 年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局聯(lián)合發(fā)布了《房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50001-2010。標(biāo)準(zhǔn)在原《房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50001-2001 的基礎(chǔ)上進(jìn)行修訂，同時(shí)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(jì)算機(jī)制圖文件、計(jì)算機(jī)制圖圖層和計(jì)算機(jī)制圖規(guī)則等內(nèi)容，明確提到協(xié)同設(shè)計(jì)的工作方式，對(duì)于制圖文件的圖層名進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，并且提供了更為完整的圖層名稱舉例。

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

　　在實(shí)際工作中，設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)建的各類專業(yè)對(duì)象會(huì)自動(dòng)地置于相應(yīng)的圖層。專業(yè)軟件的CAD 標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)際中得到了最為廣泛的使用，但它與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之間卻都是割裂的。

　　由此，國(guó)家的建筑 CAD 專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還處于起步，需要不斷完善的階段，而企業(yè)、軟件的CAD標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)存在著一系列的問(wèn)題，最終造成各專業(yè)在進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)時(shí)圖紙信息共享和交換困難，嚴(yán)重阻礙了建筑設(shè)計(jì)企業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)的應(yīng)用推廣。

4、結(jié)論與展望

　　建筑工程協(xié)同設(shè)計(jì)是勘察設(shè)計(jì)企業(yè)信息化建設(shè)，提高核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素，而CAD 標(biāo)準(zhǔn)是進(jìn)行建筑協(xié)同設(shè)計(jì)的前提。CAD 專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要發(fā)揮最大效益，需要國(guó)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(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)專業(yè)軟件與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)系，是目前CAD 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用與推廣的核心問(wèn)題。而最終專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要得到落實(shí)，需要與協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)緊密結(jié)合。通過(guò)協(xié)同的工作模式，創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化的協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境，限定設(shè)計(jì)人員必須摒棄一些個(gè)人繪圖習(xí)慣，嚴(yán)格執(zhí)行企業(yè)的CAD 專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，協(xié)同設(shè)計(jì)模式下，由于交流與共享的需求，對(duì)圖元的分類及細(xì)化程度可能與傳統(tǒng)模式不同，因此，CAD 專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在協(xié)同設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要不斷的完善與優(yōu)化，適應(yīng)協(xié)同設(shè)計(jì)的需求。而隨著B(niǎo)IM(building information modeling，建筑信息模型)技術(shù)的發(fā)展與完善，未來(lái)基于BIM 的協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)同樣需要對(duì)各專業(yè)的圖元和對(duì)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(biāo)準(zhǔn)，才能有效的實(shí)現(xiàn)基于BIM 技術(shù)的協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)的應(yīng)用與推廣。