BIM下的设计院知识管理系统

摘要：设计院是知识密集型企业，随着信息化的发展，知识管理成为企业提高竞争力的重要抓手。本文调研了国内设计院的知识管理现状，针对知识被储存和积累后无法进一步被初学者提炼学习的问题，提出基于BIM的设计院知识管理系统的解决方案，将BIM融入知识管理系统，实现知识场景化。

关键词：设计；知识管理；BIM

引言

设计在工程建设中起着重要作用，设计质量不仅影响建设工程的质量和经济效益，其技术水平对整个城市建设的发展也具有重要影响。随着信息化的快速发展，设计行业面临巨大的机遇和挑战。作为技术、知识密集型行业，知识管理成为企业提高竞争力的重要抓手。知识管理是指企业为显性和隐性知识的传播提供路径，对知识进行收集、存储、加工、共享和应用，实现知识自身价值并使其增值，从而提高企业管理能力［1］。国内一些大中设计院经过多年摸索，基本建立了本企业的知识管理系统，实现了设计文件等材料的存档和共享。但是通过对国内设计院的知识管理现状调查研究发现，即使拥有“知识库”，设计院初学者想捕捉有用知识还是较困难，针对性较差。为了让知识灵活运转起来，需要有序梳理知识，将知识项目化、场景化［2］，本文提出基于BIM的设计院知识管理系统解决方案，让BIM与知识管理相融合，让学习者可以在场景中获取知识。

1国内设计院知识管理调研

部分设计院知识管理没有成型，未进行信息化建设。工程设计资料主要以纸质方式保存在档案室中，技术规范和相关技术书籍购置数量有限，放置在企业的资料室，这些纸质材料采用借阅管理制度。这种方式不利于知识的共享和传播，一些隐性知识只存在于有经验的老员工头脑中，新员工的学习只能通过师傅带徒弟方式。随着计算机的应用，有的设计院应用WPS、MSOffice等单机办公应用软件，有时结合Html网页，建立以数据为处理中心的信息管理系统。但是这种方式是对知识的静态管理，且Html网页不支持检索功能，无法查询，所以该系统未能体现设计院知识沟通的核心需求。随着互联网的发展，软件技术发生了很大变化，快速发展的设计院以信息流转为核心，引入TurboCMS、MicrosoftCMS或自主开发的知识软件管理系统，建立采用软件管理系统的知识门户网站，该系统实现了信息的协同处理，但知识管理能力不强。随着企业需求不断发展，设计院形成知识管理与智能管理相结合的思想，建立了融合多类型数据处理方式于一体的工程数据库系统，以此作为支撑，开发出按照专业或项目进行划分的图库、案例库、方案库和投标数据库等工程设计知识库的知识管理系统。企业员工可通过系统查询、检索相关项目知识。这种知识管理系统为企业创造了财富，但是企业员工想学习某些知识还是比较困难，当需要查找符合某一特定场景的知识时，需要自己梳理提炼，并和现实场景自行匹配［4］，极大增加了员工的学习成本，降低学习积极性。

2系统建设

针对以上调研情况，结合BIM技术在工程设计中的应用优势，提出BIM和知识管理系统融合的概念，建立基于BIM的设计院知识管理系统。系统的建设是以已完成项目的设计数据作为基础，BIM模型作为数据的集成媒介，通过系统功能来满足设计人员对专业知识学习的需求，实现设计院知识管理的最终目标，将设计院的库存项目资料转化为数字资产，增强企业竞争力。系统的建设主要涉及三方面内容：

2．1BIM模型在系统中的快速呈现

BIM模型在系统中以接近实际工程项目的真实效果快速呈现，是建立和使用系统的基本要求。此需求通过以下几个方面完成：

2．1．1模型的轻量化BIM模型可以精准、详尽地描述工程项目中各个构件的形状、尺寸以及构件之间的相对关系等数据信息，这也造成了其包含的数据量巨大，导致其在系统中显示效果和操作性能较差，容易出现卡顿、延迟等问题，因此需要对BIM模型进行轻量化处理，减少BIM模型体量，让其在系统中更易上传，更快显示、查看和编辑。

2．1．2模型的失真和数据的丢失模型上传到系统的过程中，容易出现模型显示失真和属性数据丢失的情况，降低数据的可信程度，影响使用效果，通过提高系统引擎对模型的读取能力，确保模型数据完整。

2．1．3模型文件的格式转换不同基础三维软件底层的三维内核和文件内部结构及数据结构不同，在不同平台上进行文件格式相互转换时会带来文件内容的损失，不仅包括模型本身的增加、缺失、变形、失真，及附带属性的丢失，还包括模型中各类对象间的拓扑结构关系的丢失。为了保证模型和数据的完整性，需要开发检查工具进行检查，或统一模型文件格式［3］。

3平台渲染方式

平台渲染的好坏直接影响工程模型在平台中的展示效果。平台渲染效果一般包含两部分含义：渲染速度和渲染质量，两者是相互矛盾的，在应用中如何做到两者平衡，达到三维模型最好的展现效果，是需要关注的重要问题［4］。

3．1数据库

现阶段设计成果表现形式主要为图纸、cad文件、word文件、pdf文件等纸质或电子文档，承载的信息有文本信息、几何数字，图片、表格等，信息的类型多种多样，形式各异，这些信息均属于非结构化数据，需要进行结构化处理，形成标准的结构化信息，转化为基于BIM模型的对象化数据，在数据库中存储和管理，确保数据的逻辑结构的稳定和在传递过程中的一致性，完成设计信息结构化、标准化录入，建立工程设计项目的数据库。建立工程数据库的第一步首先应将设计信息进行结构细分。信息的结构化即是将自由文本转换为结构化的可计算的知识单元。信息经过分析后分解成多个互相关联的组成部分，各组成部分间有明确的层次结构，其使用和维护通过数据库进行管理，并有一定的操作规范。经过严格的标引后的数据，一般以二维表的形式存在。如关系数据库中表、元组和对象数据库中的类型、对象等［5］。工程数据库应涵盖设计文件中的各类数据，包括名称、编号、位置、几何尺寸、力学参数、技术参数、材料、技术方案、施工要求等。

3．2系统功能

设计院知识管理系统的搭建，既需要实现设计项目电子数据资料的统一保存和分发，及设计成果的归档管理，又需要方便设计人员根据项目具体需求，快速获取相关参考资料。具体到实施层面可以分解为以下主要功能：（1）BIM模型数据的分析提取和模型编辑修改、保存及几何图形显示等基础功能。（2）数据库文件上传和下载。管理员上传项目数据，对项目基本情况进行描述，以单项工程项目为单位，遵照系统规则，统一数据库文件格式、命名和类别等要求。用户根据自身需求索引项目数据，下载工程项目数据库中单项工程的全部或部分数据，为设计工程项目提供参考，指导设计行为。（3）项目数据查询。根据设计人员的设计思路和对项目信息需求方向，平台可提供两种类型的查询功能：

3．2．1条件查询按照公路工程结构划分原则，将单项工程划分为单位工程、分部、分项工程，设置分类界面引导设计人员按照层级结构进行逐级筛选，确定需要的相关设计参数。

3．2．2关键词查询针对项目工程中某一具体构件的详细设计，设计人员可以根据需要快速检索某一具体参数在相关类似项目中的取值作为参考。

3．3设计参数的智能推荐

在明确的搜索条件下，系统通过调取数据库中大量的设计项目数据，为用户提供一个具体的设计参数的推荐值，并提供此推荐值相关的项目资料和BIM模型数据，供其参考。

4结束语

通过对国内设计企业知识管理系统的调研发现，目前在企业内部利用现有的知识管理系统已经做到设计文件的归档保存，但企业内部利用率较低。为弥补这一不足，本文提出一种基于BIM技术的知识管理系统解决方案，将BIM模型和工程设计信息相结合，建立基于BIM模型的工程设计项目数据库收集和展示系统。首先利用BIM模型，提供一个可视化场景，便于设计人员对工程项目的构造组成及其与其他构造或项目环境之间的关系有一个直观感受，再结合项目数据库建立完整的工程项目设计描述体系，搭建知识管理系统，利用系统功能实现设计数据的查看、搜索与智能推荐，完成设计知识和经验的流转、传承与再利用。

〔参考文献〕

［1］刘彩珍．对隐性知识的开发利用和创新是知识管理的核心［J］．硫磷设计与粉体工程，2003（6）：42－44，51．

［2］杜杏叶，刘远颖，王铮．实现企业知识管理的场景化路径———《知识管理论坛》专访中国移动设计院知识管理专家朴勇梅女士［J］．知识管理论坛，2017，2（5）：448－456．

［3］陈健．追梦———工程数字化技术研究及推广应用的实践与思考［M］．北京：水利水电出版社，2016：278－279．

［4］毛华庆．基于GPU优化的三维实时渲染技术的研究［D］．武汉：武汉大学，2010．

［5］刘强．基于云计算的BIM数据集成与管理技术研究［D］．北京：清华大学，2017．

作者：张怀强 元宇 刘震豪 单位：中设设计集团股份有限公司