基于Revit的企業(yè)級(jí)構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)構(gòu)建

寧文峰 劉 科 曾凡超 姚元慶 肖慕穎

建筑信息模型（building information modeling, BIM）是以建筑工程項(xiàng)目相關(guān)信息和數(shù)據(jù)資料作為基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的構(gòu)建，通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息[1]。將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑工程設(shè)計(jì)、建造、管理[2]，能夠顯著提高工程建造效率，大量減少風(fēng)險(xiǎn)[3]。近年來(lái)，BIM技術(shù)得到穩(wěn)定全面的推進(jìn)，在一些關(guān)鍵項(xiàng)目中得到了成功實(shí)踐，如上海中心大廈、京雄高速、港珠澳大橋等[4-6]。

BIM模型采用面向?qū)ο蟮姆椒ńM織建筑元素，將同類建筑元素抽象為包含幾何數(shù)據(jù)和其他特性數(shù)據(jù)的可視化三維構(gòu)件，集成建筑工程全生命周期相關(guān)信息。構(gòu)件資源庫(kù)的豐富度、標(biāo)準(zhǔn)化程度及積累整合能力是建筑企業(yè)BIM應(yīng)用能力的重要權(quán)重[7]。BIM模型的創(chuàng)建是應(yīng)用BIM技術(shù)的第一步，市場(chǎng)上應(yīng)用最廣泛的建模軟件是Revit[8]。在Revit軟件中，構(gòu)件可以由族和組兩種元素表示。其中，族是Revit模型的基本組成單元，分為系統(tǒng)族和可載入族兩種；組是將多個(gè)族實(shí)例分組得到的組合體，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)族的復(fù)用。目前，企業(yè)大多按照項(xiàng)目的形式將Revit可載入族文件進(jìn)行分散存儲(chǔ)和管理，存在管理效率低、共享復(fù)用困難、構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化程度低、構(gòu)件庫(kù)擴(kuò)展困難、檢索效率低、安全性難以保障等問(wèn)題，并且無(wú)法對(duì)Revit系統(tǒng)族和組兩類構(gòu)件進(jìn)行共享和管理。

目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)已發(fā)行相關(guān)Revit族庫(kù)插件，如族庫(kù)大師、構(gòu)件塢、品茗云族庫(kù)等，均是將可載入族按照專業(yè)分類展示供所有用戶下載使用，無(wú)法讓企業(yè)積累構(gòu)件庫(kù)，且難以滿足各地區(qū)、行業(yè)、企業(yè)的不同要求。祝連波等[9]設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了裝配式領(lǐng)域的構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)。陳蕾[10]梳理了族庫(kù)專業(yè)體系及相應(yīng)的建模要求，設(shè)計(jì)了符合中國(guó)國(guó)標(biāo)圖集要求的族庫(kù)。這些研究從族庫(kù)的專業(yè)分類出發(fā)設(shè)計(jì)了滿足特定要求的專業(yè)分類體系，但也難以滿足不同企業(yè)的不同分類需求。李鑫等[11]設(shè)計(jì)了適用于中建八局企業(yè)組織架構(gòu)的權(quán)限控制機(jī)制，提高了構(gòu)件庫(kù)的管理效率，但難以滿足不同組織架構(gòu)的其他企業(yè)。

綜上所述，由于不同企業(yè)的組織架構(gòu)、構(gòu)件專業(yè)分類不同，現(xiàn)有Revit構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)缺乏普適性，且不支持Revit系統(tǒng)族和組兩類構(gòu)件。為此，本文使用基于角色的權(quán)限控制模型，設(shè)計(jì)并構(gòu)建可擴(kuò)展的構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)更加有效地對(duì)Revit各類構(gòu)件進(jìn)行管理，提升不同建筑企業(yè)BIM應(yīng)用能力。

1 構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)依托技術(shù)

1.1 基于角色的權(quán)限控制模型

基于角色的訪問(wèn)控制模型最早是在1996年由美國(guó)喬治梅森大學(xué)的SANDHU等人提出的，經(jīng)過(guò)修改和完善形成了RBAC96模型簇[12]。該模型在用戶和權(quán)限的對(duì)應(yīng)關(guān)系間添加了角色這一中間環(huán)節(jié)，每個(gè)角色都對(duì)應(yīng)著一些訪問(wèn)權(quán)限，用戶可配置相應(yīng)的角色來(lái)獲取權(quán)限，且他們均是多對(duì)多的關(guān)系（圖1）。

圖1 用戶、角色和權(quán)限的關(guān)系

用戶的權(quán)限控制是通過(guò)角色的賦予來(lái)管理，極大提升了權(quán)限系統(tǒng)配置的自由度。用戶、角色和權(quán)限之間的多對(duì)多關(guān)系便于實(shí)現(xiàn)多層級(jí)管理員的分級(jí)式權(quán)限，為復(fù)雜體系的權(quán)限控制提供了解決方案。三者在數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表之間的關(guān)系如圖2所示。

因此，基于角色的權(quán)限控制模型具備安全、靈活、可分布式管理等優(yōu)勢(shì)。所以本文基于Revit的企業(yè)級(jí)構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)采用基于角色的權(quán)限控制方案來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.2 分布式公有云、私有云

構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)使用分布式儲(chǔ)存技術(shù)。通過(guò)集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，根據(jù)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)應(yīng)用軟件集合起來(lái)協(xié)同工作，共同對(duì)外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪問(wèn)功能的一個(gè)系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)的安全性，并節(jié)約存儲(chǔ)空間。使用者可以在任何時(shí)間、任何地方，透過(guò)任何可連網(wǎng)的裝置連接到云上方便地存取數(shù)據(jù)。

構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)可同時(shí)在公有云及多個(gè)私有云環(huán)境下部署。企業(yè)私有云環(huán)境構(gòu)件庫(kù)與公有云端構(gòu)件庫(kù)可進(jìn)行實(shí)時(shí)雙向傳輸交互，基于屬性一致性安全數(shù)據(jù)信息同步?？纱_保使用者既能在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)環(huán)境下登陸族庫(kù)，項(xiàng)目異地協(xié)同辦公時(shí)，也能在外網(wǎng)登陸構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)?；跀?shù)據(jù)一致性、實(shí)時(shí)性、安全性，使用用戶感受不到多網(wǎng)絡(luò)環(huán)境差異，企業(yè)庫(kù)的普通用戶數(shù)據(jù)與企業(yè)內(nèi)人事系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)掛接，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)同步更新，確保使用人員無(wú)需進(jìn)行繁瑣的注冊(cè)用戶流程而直接使用構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)，提高用戶體驗(yàn)。

2 構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

2.1 構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)需求分析

從功能和性能兩方面分析基于Revit的企業(yè)級(jí)構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)的需求。針對(duì)普通用戶、普通管理員、企業(yè)用戶、企業(yè)管理員和系統(tǒng)管理員等不同角色分別分析其功能需求。普通用戶指可通過(guò)公網(wǎng)訪問(wèn)的BIM人員，其功能包括賬號(hào)注冊(cè)與登錄、構(gòu)件下載與加載、上傳、分類檢索、賬號(hào)信息管理與個(gè)人構(gòu)件管理等功能。普通管理員對(duì)構(gòu)件進(jìn)行審核及維護(hù)工作，還可管理公共構(gòu)件庫(kù)的分類。企業(yè)用戶指對(duì)所在企業(yè)部署構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)后僅能通過(guò)企業(yè)內(nèi)網(wǎng)訪問(wèn)的BIM人員，可同時(shí)訪問(wèn)和管理企業(yè)構(gòu)件及公共構(gòu)件。企業(yè)管理員可對(duì)企業(yè)構(gòu)件進(jìn)行審核、修改和刪除操作，還需具有創(chuàng)建和管理企業(yè)用戶賬號(hào)及企業(yè)構(gòu)件庫(kù)分類管理的功能。系統(tǒng)管理員具備最高權(quán)限，可配置其他各層級(jí)管理員的權(quán)限。

基于Revit的構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)的性能需求包括易用性、安全性和可擴(kuò)展性等。用戶在執(zhí)行構(gòu)件上傳、下載、審核及檢索等操作時(shí)能在較短時(shí)間內(nèi)完成；構(gòu)件庫(kù)應(yīng)具備靈活的權(quán)限控制系統(tǒng)，適應(yīng)建筑企業(yè)復(fù)雜的組織架構(gòu)和多變的項(xiàng)目人員架構(gòu)，保證企業(yè)構(gòu)件資源庫(kù)的安全性；構(gòu)件庫(kù)的分類應(yīng)可隨時(shí)調(diào)整以達(dá)到擴(kuò)展性需求。

2.2 構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

以功能需求分析和性能需求分析為目標(biāo)，從用戶層、平臺(tái)層、功能層和數(shù)據(jù)層對(duì)基于Revit的構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)架構(gòu)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)（圖3）。

圖3 業(yè)務(wù)架構(gòu)

從用戶的角度，在使用構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)的過(guò)程中，可以分為普通用戶、企業(yè)用戶、專業(yè)負(fù)責(zé)人、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、部門負(fù)責(zé)人、企業(yè)負(fù)責(zé)人及系統(tǒng)管理員等多種角色。從平臺(tái)的角度，可通過(guò)Revit插件端、Web門戶端和Web后臺(tái)端三種方式來(lái)對(duì)構(gòu)件庫(kù)進(jìn)行使用和管理。

從功能的角度，用戶可通過(guò)Revit插件端來(lái)訪問(wèn)構(gòu)件庫(kù)中的可載入族、系統(tǒng)族及組三類構(gòu)件，并可收藏構(gòu)件、上傳構(gòu)件、使用構(gòu)件、搜索構(gòu)件、管理個(gè)人構(gòu)件（我的上傳、我的收藏、我的下載）。通過(guò)Web門戶端可在網(wǎng)頁(yè)上展示搜索構(gòu)件、查看構(gòu)件參數(shù)詳情、管理個(gè)人信息、下載構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)的Revit插件。管理員可通過(guò)Revit插件端審核構(gòu)件，通過(guò)Web后臺(tái)端管理普通成員賬號(hào)及權(quán)限、管理構(gòu)件分類、管理構(gòu)件標(biāo)簽、管理項(xiàng)目以及查看數(shù)據(jù)分析。系統(tǒng)管理員除具備以上功能外，還可通過(guò)Web后臺(tái)端配置公共庫(kù)管理員和企業(yè)庫(kù)管理員的權(quán)限。

從數(shù)據(jù)的角度，構(gòu)件庫(kù)分為面向外網(wǎng)的公共庫(kù)和面向企業(yè)內(nèi)網(wǎng)的企業(yè)庫(kù)，公共庫(kù)和企業(yè)庫(kù)具體可分為構(gòu)件文件庫(kù)、構(gòu)件詳情庫(kù)、人員信息庫(kù)和使用記錄庫(kù)。

3 構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

3.1 構(gòu)件上傳

構(gòu)件上傳模塊針對(duì)Revit中可載入族、系統(tǒng)族和組三種形式構(gòu)件，指定或提取構(gòu)件的圖文信息和載體文件，上傳至構(gòu)件庫(kù)中。三種形式構(gòu)件的載體文件有所不同，Revit針對(duì)可載入族有專門的族文件（.rfa 文件），而沒(méi)有提供系統(tǒng)族和組的載體文件，本文通過(guò)Revit API將用戶所選系統(tǒng)族和組以文件的形式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)族和組的上傳和存儲(chǔ)。此模塊僅能在Revit插件端使用（圖4）。

圖4 構(gòu)件上傳

3.2 構(gòu)件審核

公共庫(kù)管理員或企業(yè)庫(kù)管理員可通過(guò)構(gòu)建審核模塊對(duì)上傳的構(gòu)件進(jìn)行審核。管理員可依據(jù)BIM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化審查，查看構(gòu)件是否滿足建模精度及信息完整度。此模塊僅能在Revit插件端使用（圖5）。

圖5 構(gòu)件審核

3.3 構(gòu)件使用

構(gòu)件使用模塊允許構(gòu)件使用者對(duì)構(gòu)件庫(kù)進(jìn)行查看、下載和使用。為方便構(gòu)件的快速查看及定位，開發(fā)分頁(yè)查看、分類篩選、項(xiàng)目篩選、標(biāo)簽篩選及檢索等功能，其中特定分類和項(xiàng)目的查看權(quán)限可在管理后臺(tái)中進(jìn)行配置。為方便構(gòu)件的使用，開發(fā)收藏、批量載入項(xiàng)目以及雙擊進(jìn)行布置等功能。此模塊可在Revit插件端和Web門戶端使用（圖6）。

圖6 構(gòu)件使用（Revit插件端）

3.4 我的構(gòu)件管理

構(gòu)件使用者通過(guò)我的構(gòu)件管理模塊查看其收藏、下載及上傳的構(gòu)件。構(gòu)件使用者可通過(guò)此模塊快速找到以往使用構(gòu)件庫(kù)時(shí)的相關(guān)構(gòu)件。此模塊可通過(guò)Revit插件端和Web門戶端使用（圖7）。

圖7 我的構(gòu)件（Revit插件端）

3.5 管理后臺(tái)

除審核構(gòu)件之外，公共庫(kù)管理員或企業(yè)庫(kù)管理員還可通過(guò)Web后臺(tái)端管理成員、管理構(gòu)件庫(kù)以及查看數(shù)據(jù)分析。系統(tǒng)管理員在此模塊中詳細(xì)設(shè)置各管理員的權(quán)限。此模塊通過(guò)Web門戶端使用（圖8）。

圖8 管理后臺(tái)

4 構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)功能分析

4.1 標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容管控

當(dāng)前BIM正向設(shè)計(jì)的推廣受阻，其中重要的原因是制圖效率低下。為提高設(shè)計(jì)質(zhì)量并達(dá)到BIM應(yīng)用效果，國(guó)內(nèi)已經(jīng)制定了一些BIM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，但標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施會(huì)進(jìn)一步降低BIM正向設(shè)計(jì)的制圖效率。

構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)可作為BIM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范落地的抓手，管控BIM構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化程度，設(shè)計(jì)師不用花過(guò)多時(shí)間去了解BIM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，直接使用構(gòu)件庫(kù)中已經(jīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的構(gòu)件即可。因此，構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)可提高BIM正向設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，對(duì)BIM正向設(shè)計(jì)的推廣具有重要意義。

4.2 適應(yīng)復(fù)雜人員架構(gòu)的高效管理

設(shè)計(jì)師在構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)中的構(gòu)件查看權(quán)限、構(gòu)件上傳權(quán)限皆可由相應(yīng)層級(jí)的管理員進(jìn)行配置，權(quán)限具體可通過(guò)專業(yè)分類、所屬項(xiàng)目及標(biāo)簽等進(jìn)行靈活設(shè)置。

系統(tǒng)管理員在管理后臺(tái)中詳細(xì)設(shè)置各管理員的權(quán)限，結(jié)合分類、項(xiàng)目和標(biāo)簽功能，依托基于角色的權(quán)限控制模型，可靈活根據(jù)企業(yè)組織架構(gòu)或項(xiàng)目運(yùn)行架構(gòu)設(shè)置出部門負(fù)責(zé)人、專業(yè)負(fù)責(zé)人及項(xiàng)目負(fù)責(zé)人等不同角色的企業(yè)管理員。

4.3 高度可擴(kuò)展知識(shí)庫(kù)

構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)不僅可以管理Revit中的可載入族和系統(tǒng)族，還可以管理Revit中的組。Revit中組可以是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)間或標(biāo)準(zhǔn)層，是包含了設(shè)計(jì)企業(yè)設(shè)計(jì)思想的復(fù)雜構(gòu)件。此外，依托分布式公有云、私有云的存儲(chǔ)架構(gòu)，構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)的體系架構(gòu)可方便的擴(kuò)展到CAD構(gòu)件庫(kù)、Bentley構(gòu)件庫(kù)等其他設(shè)計(jì)軟件對(duì)應(yīng)的構(gòu)件庫(kù)。因此，構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)不僅能提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率，更能作為企業(yè)的知識(shí)庫(kù)積累企業(yè)的設(shè)計(jì)思想。

結(jié)語(yǔ)

①采用基于角色的訪問(wèn)控制模型，結(jié)合構(gòu)件的分類、所屬項(xiàng)目及標(biāo)簽等信息，設(shè)計(jì)基于角色的權(quán)限控制系統(tǒng)。極大增加了權(quán)限控制的靈活性以滿足建筑企業(yè)復(fù)雜的組織架構(gòu)和項(xiàng)目人員結(jié)構(gòu)，提升構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)的管理效率、安全性和可擴(kuò)展性。②構(gòu)建基于Revit軟件的企業(yè)級(jí)構(gòu)件庫(kù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了可載入族、系統(tǒng)族以及組三種形式構(gòu)件的上傳、審核、使用及管理，提高企業(yè)構(gòu)件庫(kù)的豐富度、共享程度，提升企業(yè)技術(shù)資產(chǎn)及BIM應(yīng)用能力。③系統(tǒng)采用分布式公有云、私有云結(jié)合的存儲(chǔ)架構(gòu)，可方便擴(kuò)展到多個(gè)企業(yè)庫(kù)及其他軟件的構(gòu)件庫(kù)。