潘杰

摘 要：本文主要闡述了Dynamo可視化編程在BIM（建筑信息模型中的應(yīng)用）。目前，針對(duì)快速且準(zhǔn)確建模是設(shè)計(jì)、施工等企業(yè)的一個(gè)首要需求。隨著Dynamo技術(shù)的引入，使得工程師能更為便捷地重新設(shè)計(jì)Revit軟件的功能，以便能實(shí)現(xiàn)快速且準(zhǔn)確建模的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：Dynamo;可視化編程; BIM; Revit; 預(yù)留孔洞

一、概述

（一）BIM建筑信息模型

BIM建筑信息模型是現(xiàn)今工程行業(yè)中的一個(gè)熱點(diǎn)話題，《GB/T51212-2016建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)BIM的定義是[1]：在建設(shè)工程及設(shè)施全生命期內(nèi)，對(duì)其物理和功能特性進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，并依此設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)的過(guò)程和結(jié)果的總稱。

從BIM的定義中不難看出，BIM最重要的特征是數(shù)字化，這也是與傳統(tǒng)CAD最明顯的區(qū)別之一。這里的數(shù)字化，指的是模型應(yīng)該包含數(shù)據(jù)信息，且這些數(shù)據(jù)信息在模型的不同階段，會(huì)被繼承和迭代更新，以此來(lái)支撐項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)。

由Autodesk公司出品的Revit系列軟件是當(dāng)下最廣為人知的BIM建模軟件之一，本文中的BIM管道模型，指的是用Revit軟件創(chuàng)建的管道模型。后文中涉及到模型圖元的概念、屬性等都是基于Revit語(yǔ)境下產(chǎn)生的。

（二）Dynamo可視化編程

BIM引領(lǐng)建筑行業(yè)的變革，Dynamo便是那火車頭[2]。自從2015年Dynamo橫空出世后，便受到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，現(xiàn)在已成為BIM技術(shù)中的關(guān)鍵力量之一。

Dynamo產(chǎn)品的設(shè)計(jì)初衷就是為了簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)過(guò)程。以往軟件的二次開(kāi)發(fā)（API）的缺點(diǎn)是高度復(fù)雜，周期長(zhǎng)，靈活度不夠，但是Dynamo的問(wèn)世，提供了另一種軟件開(kāi)發(fā)的思路，通過(guò)組織連接節(jié)點(diǎn)，形成一個(gè)可視化的，可執(zhí)行的程序，它使得軟件開(kāi)發(fā)變得不再高深莫測(cè)。

1、節(jié)點(diǎn)

節(jié)點(diǎn)是核心，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)有各自的功能。節(jié)點(diǎn)有三部分構(gòu)成：

（1）節(jié)點(diǎn)名稱：描述的是該節(jié)點(diǎn)的基本功能，節(jié)點(diǎn)名稱是可以自定義的。

（2）輸入項(xiàng)：傳入的參數(shù)，例如節(jié)點(diǎn)Point.ByCoodinates中，需要傳入x/y/z三個(gè)數(shù)值。

（3）輸出項(xiàng)：傳出的參數(shù)，例如節(jié)點(diǎn)Point.ByCoodinates中，傳出一個(gè)坐標(biāo)。

由此不難看出，節(jié)點(diǎn)Point.ByCoodinates的功能是：傳入三個(gè)數(shù)值，傳出一個(gè)坐標(biāo)。

2、節(jié)點(diǎn)連接

節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間是通過(guò)導(dǎo)線連接，從而形成邏輯關(guān)系。節(jié)點(diǎn)意味著功能，導(dǎo)線連接意味著邏輯關(guān)系，兩者結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)完整的程序。

二、Dynamo管道預(yù)留孔洞的實(shí)現(xiàn)過(guò)程

（一）需求背景

機(jī)電管道綜合協(xié)調(diào)是BIM設(shè)計(jì)、施工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。管道協(xié)調(diào)的過(guò)程中，必然會(huì)涉及到預(yù)留孔洞的問(wèn)題。在實(shí)際項(xiàng)目中，機(jī)電管道的模型往往是較為復(fù)雜的，管道布置縱橫交錯(cuò)，這在一定程度上增加了管道協(xié)調(diào)的難度。

具體到預(yù)留孔洞問(wèn)題，筆者總結(jié)了目前Revit使用上的兩方面痛點(diǎn)。第一，Revit自帶的開(kāi)孔功能，需要人工繪制輪廓或者人工插入孔洞模型，在面對(duì)大批量的預(yù)留孔洞問(wèn)題時(shí)，人工操作將會(huì)大大地降低工作效率。

第二個(gè)痛點(diǎn)是Revit開(kāi)孔和放置套管模型是彼此分開(kāi)的步驟，這意味著必須在結(jié)束開(kāi)孔任務(wù)后，才能進(jìn)行后續(xù)布置套管模型的任務(wù)。如果在開(kāi)孔操作結(jié)束的同時(shí)，在相應(yīng)位置自動(dòng)生成套管模型，那么必定會(huì)顯著地提高工作效率！

（二）核心思路

Dynamo可視化編程實(shí)現(xiàn)管道快速開(kāi)孔及生成套管，大致可以分為以下三個(gè)過(guò)程：

1、讀取模型數(shù)據(jù)

具體來(lái)說(shuō)，首先需要讀取管道的通徑尺寸和外徑尺寸。其次，需要讀取樓板或者墻體等模型的結(jié)構(gòu)厚度尺寸，以保證后續(xù)孔洞模型最終能完全貫穿樓板或者墻體。

2、求得管道與樓板、墻體等干涉位置

給定模型插入點(diǎn)的坐標(biāo)，是放置孔洞模型和套管模型的一個(gè)必要條件。因此，需要求得管道的中心線與樓板或墻體表面發(fā)生干涉的位置坐標(biāo)，此坐標(biāo)即是孔洞模型和套管模型的插入點(diǎn)坐標(biāo)。

3、生成套管模型及開(kāi)孔

生成套管模型，并且需要對(duì)其尺寸參數(shù)進(jìn)行賦值。根據(jù)上述兩個(gè)過(guò)程，已經(jīng)獲取了樓板或墻體的結(jié)構(gòu)厚度，即可以確定出套管模型的深度尺寸。對(duì)于套管的內(nèi)外徑尺寸，可以根據(jù)管道的外徑尺寸來(lái)確定。最后，需要在樓板或墻體上實(shí)現(xiàn)開(kāi)孔。

（三）Dynamo實(shí)現(xiàn)方法

1、選擇模型

Dynamo有兩種常用節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)拾取Revit系統(tǒng)中的模型，分別是：SelectModelElement和SelectModelElements。兩者的區(qū)別在于，前者只能選取單個(gè)模型，后者能批量選取多個(gè)模型。本文中，SelectModelElements更符合實(shí)際需要。

2、讀取模型屬性

首先，需要明確Revit屬性是分成兩類：實(shí)例屬性與類型屬性。Dynamo讀取這兩類屬性所用的方法是不同的。

實(shí)例屬性只能影響單個(gè)模型圖元。例如，套管的標(biāo)高屬性，顯然，每個(gè)單獨(dú)套管模型，可以有各自不同的標(biāo)高，修改一個(gè)套管模型的標(biāo)高，不會(huì)影響到其他套管的標(biāo)高。Dynamo讀取Revit的實(shí)例屬性，需要用到兩個(gè)核心節(jié)點(diǎn)：Parameter.ParameterByName和Parameter.Value。

管道的通徑尺寸、外徑尺寸皆屬于實(shí)例參數(shù)范疇，因此用上述兩個(gè)節(jié)點(diǎn)即可讀取參數(shù)。

類型屬性與實(shí)例屬性不同，類型屬性是同一類型圖元所共有的屬性。例如，同一種類型的套管模型，其材質(zhì)屬性即為類型屬性。更改任意一個(gè)套管的材質(zhì)，其他同類別套管的材質(zhì)會(huì)同步更改。Dynamo讀取Revit的類型屬性，需要多用兩個(gè)節(jié)點(diǎn)：Family.ByName，F(xiàn)amily.Types。

3、求得管道模型與樓板、墻體干涉的坐標(biāo)

第一步，得到管道與樓板、墻體表面相交的幾何圖形。需要用到Dynamo的節(jié)點(diǎn)是Geometry.IntersectAll。它有兩個(gè)輸入項(xiàng)，分別為幾何圖形（geometry）和實(shí)體（solids），輸出項(xiàng)為幾何圖形（geometry）。

第二步，將相交的幾何圖形（geometry）轉(zhuǎn)換為輪廓線，進(jìn)而求得輪廓線的中心坐標(biāo)。在此用到的節(jié)點(diǎn)是Curve.StartPoint，該節(jié)點(diǎn)的輸入項(xiàng)是輪廓（Curve），輸出項(xiàng)為坐標(biāo)（Point）。

4、生成模型的方法

本文中套管模型是族模型，這里重點(diǎn)探討Dynamo生成族模型的方法。

第一步，在Revit中插入族，使用FamilyInstance.ByFace節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)有四個(gè)輸入項(xiàng)：

（1）族類型（Familytype）是套管的族類型;（2）放置平面（Face）是樓板或者墻體的表面;（3）放置點(diǎn)（Location）是管道截面與樓板表面或墻體表面相交的幾何圖形的中心坐標(biāo)（Point）;（4）參考向量（Referencedirection），在本文中，套管模型的放置方向應(yīng)與樓板或墻體的平面垂直，通過(guò)兩點(diǎn)坐標(biāo)可確定方向向量。

第二步，族模型的屬性賦值，使用Element.SetParameterByName節(jié)點(diǎn)。這里，根據(jù)管道模型的尺寸，自動(dòng)對(duì)套管模型進(jìn)行屬性賦值。

第三步，在樓板或墻體上開(kāi)孔。這里用到Dynamo中一個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)：Python節(jié)點(diǎn)，它是通過(guò)代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的操作，這極大地豐富了Dynamo的適用性。筆者調(diào)用AddInstanceVoidCut方法，實(shí)現(xiàn)樓板或墻體開(kāi)洞的功能。

以上是Dynamo管道預(yù)留孔洞實(shí)現(xiàn)的主要過(guò)程。在本次開(kāi)發(fā)中，還有一些其他的功能，例如，用戶可以決定是否需要在開(kāi)孔的同時(shí)生成套管模型，由于受篇幅限制的影響，不做展開(kāi)。三維測(cè)試的效果圖以及源代碼見(jiàn)下圖。

三、結(jié)語(yǔ)

對(duì)于BIM管道模型預(yù)留孔洞，筆者嘗試使用了Dynamo編程手段對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)。相比于傳統(tǒng)的軟件API開(kāi)發(fā)，Dynamo具有的最大特點(diǎn)是可視化，可視化指的是程序邏輯的可視，用戶只需理清邏輯關(guān)系，找到合適的節(jié)點(diǎn)，就能實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)目標(biāo)。

Dynamo擁有豐富的節(jié)點(diǎn)庫(kù)，涵蓋了軟件開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)功能。此外，它還支持使用Python語(yǔ)言來(lái)自定義節(jié)點(diǎn)，以此實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能。Dynamo的缺點(diǎn)是程序運(yùn)行的速度較慢，尤其是在執(zhí)行復(fù)雜程序的情況下，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重卡頓的現(xiàn)象。筆者認(rèn)為，Dynamo更適合用于小型輕量化的開(kāi)發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T51212-2016，建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[s].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2016.

[2]羅嘉祥，宋珊，田宏鈞.AutodeskRevit煉金術(shù)-Dynamo基礎(chǔ)實(shí)戰(zhàn)教程[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2017.