一种基于BIM技术的建筑产品施工工艺设计模型分解方法

本发明涉及建筑施工，特别是涉及一种基于bim技术的建筑产品施工工艺设计模型分解方法，实现施工工艺设计模型的快速创建、高效复用。

背景技术：

1、当前施工工艺设计模型在施工工艺流程数字化表达体系中处于设计阶段的下游和交付阶段的上游，受到设计图纸、设计要求、施工资源(材料、机具)、施工环境以及交付工艺等方面的限制，任务繁杂，交付量大。

2、当前建筑产品施工工艺设计模型主要存在以下问题：

3、(1)bim模型创建过程主要分为三个阶段：模型建立、各专业协同优化、虚拟仿真漫游(可视化)。此类建模方法以碰撞检查、运维管理、精确算量、建筑分析等应用为主，且并未充分考虑到建模过程的复杂性；

4、(2)施工工艺设计模型在不同工程条件下的复用性不足，没有充分考虑到bim模型在不同情况下的重复使用。

5、(3)传统bim模型的创建过程主要包括参数化单元创建、面向最终交付产品的建模两个部分，虽然具有一定的结构性和适用性，但未能将施工过程中的各类工艺知识和约束融入其中，且缺乏标准化的创建流程为依据来开展建模交付。

6、(4)bim模型在建立过程中，部分内容需依附于其它单元而存在，虽可单独进行建模，但整体的使用效果、交付效率和适用程度较差。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于bim技术的建筑产品施工工艺设计模型分解方法，实现施工工艺设计模型的快速创建、高效复用、有效管理。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于bim技术的建筑产品施工工艺设计模型分解方法，包括以下步骤：

4、s1，通过对建筑产品的分析，按照模型的实际组成结构编制出模型分级与组织模型(mgo)；

5、s2，基于对交付工艺流程的分析，依据建筑产品实际交付过程建立交付分解与组织模型(dro)；

6、s3，以产品的mgo为基础，根据实际建立的dro交付结构分解，分析建筑产品mgo和dro之间的映射关系，然后基于一定的映射规则并结合实际建模情况，运用mgo和dro构建出施工工艺设计模型的通用分解与组织模型(cro)。

7、进一步，所述s1包括：

8、s1-1，建筑产品的分析主要包括设计图纸、施工资源(材料、机具)等内容；

9、s1-2，mgo，将一个完整的施工工艺设计模型按照分部分项进行分解，分解成已完工部分、构件、组件、部件，明确各分部分项之间的隶属关系，并在分解过程中规定各子模型的属性信息，本发明将建筑产品施工工艺设计模型的模型分级与组织模型(mgo)定义为一个三元组，记为

10、

11、式中，p为施工设计模型分部分项，为节点pij的集合，表示相关节点在树状结构中的分部分项，下标表示模型在各分部分项中具体位置，其中i为模型在mgo中所处的部级，j是在第i部级中所处的项级位置。r为mgo中各节点之间的相互关系的集合，表示pij与p(i+1)k之间存在隶属关系，p(i+1)k是pij的隶属子部分，k为其在第i+1部级所处的位置。a为mgo节点pij中属性的集合，t为属性分类，包括几何信息、生产信息、检验信息和材质信息等,t＝1,2,…,t。mgo中某一节点可记为

12、

13、其中i、j、k，t均为自然数。

14、进一步，所述s2包括：

15、s2-1，交付工艺流程的分析包括建筑产品具体的交付工艺、设计要求、施工环境等内容；

16、s2-2，dro以设计规范为约束要素，按工艺流程将产品交付自上而下地分解，明确dro的输入和输出，建立dro的多层次结构体系。再通过分专业、工种以及分步映射将mgo与dro相关联，初步完成建筑产品交付信息和建模信息的集成，使得产品交付过程中产生的各类有效信息能以过程模型的形式纳入到建模中。本发明将施工工艺设计模型的交付分解与组织模型(dro)定义为一个三元组，记为

17、

18、式中，u，r′与mgo中相对应的符号含义相同。u为交付建筑产品在整个dro中所处的分部分项交付单元，节点umn的集合，其中m表示交付单元在dro中所处的部级，n表示交付单元在第m个部级所处的项级，r′为dro各交付单元上下部项级的相互关系，c为umn中相关设计规范的集合，w为设计规范分类，包括建筑施工安全检查标准jgj59-992、安全防范工程技术规范gb50348-2004、施工企业安全生产评价标准jgj/t77-2003等，w＝1，2，...，w。dro中某一交付单元可记为

19、

20、其中m、n、w均为自然数。

21、进一步，所述s3包括：

22、s3-1，对于mgo-dro映射模型，rmgo(pij)为模型分级与组织模型(mgo)的节点，rdro(umn)为交付分解与组织模型(dro)的交付单元，两者之间存在一个映射规则fmgo-dro，使得每个rmgo(pij)和rdro(umn)，在通用分解与组织模型(cro)中都有唯一确定的交付单元rcro(epq)与之相对应，记为

23、

24、式中，符号表示rmgo(pij)和rdro(umn)的合成，i、j、m、n、p、q均为自然数。

25、s3-2，映射关系为分专业、工种映射和分工步映射。分专业、工种映射是指施工工艺设计模型是以交付工艺过程为依据，而交付工艺繁琐，由不同的施工专业、工种承包。因此，在实际映射中，以分专业、工种进行mgo-dro映射。分工步映射，指交付产品工艺流程都有不可或缺的关键祯部分，将关键帧完成一系列分项分解，因不同的关键帧部分分解的子交付单元不同，把它们归类成独立的工序步骤，建立起不同的dro，因此，根据不同的dro，分工步的进行mgo-dro映射。

26、s3-3，映射规则主要有继承映射、突变映射和组合映射。继承映射，指映射前后，来自mgo和dro中的属性信息、规范约束不发生变化，直接继承到cro中进行使用。突变映射，指映射发生后，cro的属性信息可在mgo和dro相关属性的基础上进行某些变化。如通过互相映射后dro中的部分交付单元在映射矩阵中表现隐形状态，通过突变映射后在cro中去除。组合映射，指mgo-dro映射发生后，cro相关交付属性由mgo节点和dro交付阶段的属性经过聚合处理而形成，以独立柱施工工艺设计模型为例，其mgo分解的主体材料钢筋可与dro中交付单元中钢筋布置和绑扎方式进行聚合，从而形成cro钢筋绑扎交付单元，为施工工艺设计模型钢筋模块建模和分解提供方法。

27、s3-4，通过对建筑产品交付过程和施工工艺设计模型按照分部分项进行分解，确定交付单元和节点在通用分解与组织模型中所处的显隐状态，并最终形成mgo-dro的合成映射矩阵。

28、s3-5，通过分专业、工种和分工步映射初步完成mgo-dro映射。

29、s3-6，检查是否完成所有映射，在映射矩阵中，dro所对应的列可不存在形成通用分解与组织模型(cro)中的节点，但mgo所对应行至少存在一个形成通用分解与组织模型(cro)中的节点，满足条件则完成mgo-dro映射，否则，不能实现mgo-dro映射，需重新编制映射矩阵，直至完成mgo-dro映射，再快速创建通用分解与组织模型(cro)。

30、s3-7，通用分解与组织模型(cro)不仅实现了mgo和dro的相互映射，也为同类别模型分解和构建提供了基础信息，可实现同类建筑产品模型分级与组织和施工工艺设计模型的创建和复用，是一种具有通用特性的分解模型。因此，本发明将建筑产品施工工艺设计模型通用分解与组织模型(cro)定义为一个四元组，记为

31、

32、式中，e为cro交付单元epq的集合，表示交付单元在整个cro中所包括的分部分项，其中p表示交付单元在cro中所处的部级，q表示交付单元在第p个部级所处的项级，r″为各交付单元相互隶属关系的集合，a″为epq中相关属性的集合，c‘’为cro交付单元的设计规范集合，cro中某一交付单元可记为

33、

34、其中，p,q,t,w均为自然数。

35、本发明由于采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

36、(1)本发明打破传统的模型创建方法，融入施工过程中的各类工艺知识，根据标准化的创建流程为依据来开展建模交付，充分实现施工工艺设计模型的快速创建。

37、(2)本发明依据产品的内在构造和交付过程的实施顺序分别构建mgo和dro，确保层次结构的合理性与准确性，以实现复杂建筑产品建模过程管理与后期参数化复用的需求。

38、(3)本发明将mgo和dro结合使用，细化分解施工工艺设计模型的建模交付，充分考虑分解结构的层次逻辑和复杂内容，为施工工艺设计模型后期管理和使用奠定了基础，实现施工工艺设计模型的有效管理。

39、(4)本发明创建通用分解与组织模型，不仅实现了mgo和dro的相互映射，也为同类别模型分解和构建提供了基础信息，可实现同类建筑产品模型分级与组织和施工工艺设计模型的创建和复用，是一种具有通用特性的分解模型。