0 引言

　　BIM是以三维数字技术为基础，集成工程项目各种相关信息的信息模型技术，BIM是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达^[1]。一个完善的信息模型能连接建筑项目生命期不同阶段的数据、过程和资源，是对工程对象的完整描述，成为工程项目信息的集成化管理系统。总体上，应用BIM技术的项目和企业越来越多，BIM技术越来越成熟，BIM技术结合协同管理、方案设计、风险管控等方面^[2,3]产生不少应用价值。构件是BIM模型基本组成图元，也是参数化过程中的信息载体，具有独立性、可参数化驱动和可复用性等特点^[4]。一般在构件中可控制尺寸、形状、材质等参数变量，方便工程师高效创建项目。因此，各类工程构件积累大大提高建模效率和标准化程度，被越来越多的工程企业重视。

　　根据BIM技术推广应用发展趋势，结合施工企业对BIM构件实际应用管理现状，归纳出以下问题:(1)一线技术人员建模难，模型应用与实际管理严重脱节;(2)模型及构件标准化程度低，项目存在模型质量参差不齐的问题;(3)构件重复建模现象频繁，企业缺乏有效手段汇集、整理、扩展和共享BIM数字资源;(4)工程项目体量增大与建模工作量持续提升，成为企业BIM应用中的考验。

　　针对该现状，国内外学者和企业开展研究并取得相应成果。Y.Arayici等^[5]提出通过建立建筑工程构件库将减少建模工作。J.U.Kim等^[6]针对市政道路工程建立构件库平台，降低市政道路工程建模难度。邱灿盛^[7]提出可通过构件库建设实现数字资源共享互通，以适配BIM各类应用场景。余芳强等^[8]为所在施工单位建立企业级建筑工程构件库，取得较好效益。综合来看，针对施工企业实际问题，建设企业级构件库是改变现状的有效途径，因此部分施工单位将企业构件库建设纳入企业级BIM技术管理体系^[9]。但是，目前大部分企业聚焦单一项目类型，分类标准和建模标准未涵盖企业各类工程，构件库建设规模有限。同时，构件库建设未形成有效管理方法，不能充分调动企业用户的积极性和自主性，制约构件库后期维护和扩充发展。

　　本文基于中铁上海工程局集团构件库建设，介绍集团级施工企业BIM标准构件库建设体系，通过建立企业构件库标准、管理体系，结合系统研发，打造全员参与建设、持续自我生长、企业内部共享的施工企业标准构件库平台。本研究率先从Revit平台入手，将族作为构件库初步建设的构件对象，试图实现企业BIM数字资源的合理管理和有效利用，提高建模效率和标准化程度，降低BIM技术应用门槛，解决当前施工企业的应用问题，为BIM技术在施工企业应用推广提供重要条件。

　　1 构件库支撑标准

　　企业标准是保证构件有序管理与质量控制的支撑条件，构件库标准制定工作主要包括:(1)建立构件库分类标准，分类管理族构件;(2)建立构件创建标准，提高族文件的复用性。

　　1.1 构件分类标准

　　BIM模型由构件有机组合而成，如图1所示，模型创建过程中需明确构件类型和划分依据。企业构件分类标准根据实用性、通用性、兼容性、可扩展性原则进行编制。基于线分类法^[10]，将各类工程的工程实体及设备设施按5个层级进行划分，不同层级类目间按从属关系进行分类，同一分支类目间按并列关系进行分类。分类对象编码采用层次码结构，由5层，10位阿拉伯数字组成且由表代码、大类代码、中类代码、小类代码、细类代码组成。

　　对中铁上海工程局主要经营工程类型进行分类标准编制，将构件库分成铁路工程、轨道交通、公路工程、房建工程、市政管线、水务环保及工程设施设备7个一级类别。以城市轨道交通工程为例，分类如图2所示:(1)第1层为表代码，代表轨道交通工程;(2)第2层将轨道交通工程分为车站工程、区间工程等不同领域;(3)第3层描述施工建设中的功能组合体，如盾构隧道、高架桥梁等;(4)第4层描述具体组成结构构件，如盾构管片、洞口等;(5)第5层为细类代码，描述构件不同规格或留作备用。

　　图1 模型构件分解  

　　图2 工程构件分类 

　　1.2 构件建模标准

　　族构件是Revit信息模型参数化建模的载体，利用标准化族构件建模可大大提高建模效率和整体模型质量。构件库中的族构件应信息完整、规范、可用，保障后续数据传递，为施工阶段BIM应用打下坚实基础。族构件的几何细度采用LOD(level of detail)方式衡量。施工单位企业级构件库建设初期，建议模型构件创建细度以LOD300为主，即满足工程实体真实外观精细识别需求的几何精度，既满足碰撞检测、施工模拟和项目管理可视化要求，又不至于过度建模。研究针对企业族构件非几何信息需求进行梳理，提出不同工程类型构件的参考参数和类型，此处不展开介绍。构件库应统一构件命名规范，参照企业构件分类标准，以工程类型+构件名+构件规格进行命名，各级名称间采用“-”分隔。

　　构件建模标准作为构件入库的审核标准，规定族需进行效果展示、参变设置、管理规定等项目校验。任何入库构件的创建内容需符合企业规范，以实现构件命名规则、类型、数据格式、属性信息、版本等方面的管理，保证构件规范化，并支持对企业构件的有效管理。

　　2 构件库管理体系

　　集团级施工企业需根据组织架构、管理层级，梳理构件库的管理体系，主要包含:(1)职责分配，明确集团各层级岗位工作;(2)建立企业构件库管理流程，规范构件管理模式;(3)建立企业构件库激励机制，维持构件库持续建设。本节所述管理办法基于中铁上海工程局企业组织架构和实际管理需求设立。

　　2.1 组织架构与人员职责

　　BIM构件库由集团公司技术中心统一管理，实行集团公司、子分公司、项目部三级管理。企业各级形成构件库管理应用小组，具体组织职责和工作内容如表1所示。

　　表1 构件库管理架构 

　　集团技术中心为BIM构件库的管理层，主要涉及日常维护和各子分公司构件库管理员的管理，并按季度进行考核评比;子分公司为BIM构件库的审核层，主要负责构件库管理维护和管辖工程类型范围内的构件审核工作;项目部为BIM构件库的主要创建及应用层，项目一线在应用构件库的过程中简化建模、提升质量，并帮助企业不断积累新构件。

　　2.2 构件库管理流程

　　企业构件库需建立上传-审核-共享-管理机制，提升构件审核入库、共享使用和集中管理的流程标准化程度，从而更有效地管理企业族构件数据资产。管理流程需结合施工企业组织架构、管理特点进行制定，构件库管理体系如图3所示。集团、子分公司及项目人员可在构件库平台中上传族构件，经企业管理人员审核后，合格构件将被收录入库供共享使用。同时，构件库管理流程是企业构件库平台开发的指导框架，为系统功能提供逻辑和主要业务流程。

　　2.3 激励机制

　　企业构件库以族构件为主要构成元素，所以收集族构件对构件库的持续建设和企业推广具有关键作用^[11]。因此，应对企业构件库建立考核体系，制定具有促进作用的激励机制，激励企业员工参与构件库的建设和使用，以维持构件库的生命力。

　　图3 构件库管理体系  

　　本文介绍的企业构件库建设过程中，企业根据自身特点建立激励制度。企业通过统计用户构件被收录量、制作构件评分排名、被下载量排名、被收藏量排名等参考指标及审核人员的审核情况，综合考评创建者与审核人员参与企业构件库建设情况。基于考评结果，对构件收录量多、族受欢迎程度高的创建者及审核工作积极人员进行奖励。

　　3 平台实现

　　3.1 系统架构

　　基于企业构件库管理体系梳理和进行功能需求分析，建立系统整体架构，如图4所示。平台采用展现层、应用层、功能层、基础设施层的架构进行开发。展现层是通过Web将功能呈现给用户或处理用户输入的应用程序;应用层按用户输入指令对数据进行业务逻辑处理;功能层调用操作数据，为应用层、展现层提供数据服务;基础设施层是平台搭建的物理基础，是企业云服务器的实际本体。

　　图4 企业构件库平台架构 

　　3.2 功能实现

　　1)构件库广场企业构件库平台首页为构件库广场，展示各类工程优质族构件，可根据评分、时间和专业进行排序展示，同时提供分类查询和专业筛选，方便快速定位到所需族构件。同时，平台实现族内相关信息的提取与组织，在构件库族构件详情展示页展示族信息，方便用户下载前查看族构件参数。

　　2)族的上传与审核平台上传构件严格按企业构件分类标准进行分类入库，支持附件上传，以便共享参数、Dynamo脚本及说明文档等附属数据能被完整传递。族构件上传入库审核机制在系统中实现，审核人员依据企业构件建模标准，评判用户上传的族，审核通过后族出现在构件广场内，供平台用户下载使用;若族制作不符合标准，则审核人员将不合格项反馈给制作人，以协助族创建工作。

　　3)权限管理在企业构件库管理中预设3种角色(普通用户、审核员、管理员)，不同角色具备不同访问权限。普通用户可进行访问、上传、查询和下载;审核人员具备所有基础权限，并根据自身可匹配的工程专业类型进行审核;构件库管理员具备最高权限，可分配用户角色和审核员审核范围。

　　4)报表统计系统根据用户上传录用记录、审核人员审核记录，形成管理报表。构件库激励机制参考指标在平台中进行统计展示，可选择时间导出月度、年度排名报表，作为企业考核奖励的依据。

　　5)构件库维护随着新增族文件的入库和构件质量持续提高，构件库出现数据冗余现象，构件库管理员可下架处理版本过低及重复构件，以满足企业实施及管理需要。

　　6)平台可扩展性将企业构件库作为企业BIM技术体系建设的重要组成部分，因此构件库平台被集成于施工单位企业级BIM管理平台中。同时，平台建设考虑后期分类标准扩展和多个建模软件支持，预留平台类别自定义功能和多种数据格式接口，以适应构件库的全面扩展升级。

　　4 企业构件库应用

　　随着企业级构件库平台建设，为项目实施BIM建模提供高效手段。企业构件库平台于2019年开展使用，进行持续的构件积累。平台目前已有2 000余位企业用户，近200位BIM构件制作者上传构件模型。

　　4.1 工程项目建模应用

　　经应用发现，企业构件库在铁路、轨交、房建和场布等工程建模中的应用效果较明显。如在某铁路工程项目应用过程中，对简支梁桥、连续梁桥结构和项目设施模型创建进行应用，通过检索下载构件库中的连续梁、简支梁、墩身、墩帽、板房等族构件，经过简单参数调整，可放置构件创建项目模型，节省近70%建模时间，且建模成果标准化程度较高。基于项目模型可为安全技术交底、工序模拟、项目管理提供基础模型数据。

　　构件库建设初期已纳入各类工程基本结构构件及常见施工设备设施，工程师能快速从企业标准构件库内选用所需族构件，并能进行参数调整适应项目特定设计，在很大程度上节约前期建模投入。同时，由于标准构件的集中管理，项目一线在应对设计变更、模型调整方面具有较大灵活性，相应降低复核及调整工作量。

　　另外，在应用推广过程中，项目一般具有构件库未收录的部分特定构件，在构件库建设激励机制下，工程师自主完成该部分构件创建后可上传共享，形成企业级构件库建设与应用的良性循环。

　　4.2 效果评价

　　1)根据中铁上海工程局经营全部工程类型建立构件库，满足各类工程结构的基础建模应用，为创建BIM模型提供高效办法，在施工过程模型创建、施工组织设计和安全设施布置等应用场景中，具有很好的应用效果。

　　2)结合企业构件库分类标准和构件创建标准为构件入库提供标尺，通过审核流程和管理办法进行限制，保证库内构件质量和适用性，从而提高企业模型质量和标准程度。

　　3)构件库建设初期，企业用户出现适应性和积极性较差现象，借助体系中的激励机制大大提高构件库建设的主动性，实现全员参与的良好氛围，并为后期构件库自我生长提供保障。

　　4)依托企业构件库管理系统，实现企业BIM数字资源的合理管理和有效利用，为企业积累工艺工法等数字信息提供工具。

　　5 结语

　　本研究针对集团级施工企业特点、BIM技术应用与构件数字资源管理现状，梳理形成企业构件库建设方法。首先，建立构件库支撑标准，规范企业各工程类型构件分类管理规则及构件模型与信息创建规则，保证库内构件分类合理、标准统一。其次，根据集团级施工企业架构，创建管理体系，明确构件库管理流程、岗位职责和考核奖励。最终，基于管理体系研发企业级构件库平台，支持企业内部构件共享和标准化分类管理。研究成果成功应用于中铁上海工程局，并初步建设完成适用于企业全工程类型的构件库，对项目模型创建效率和模型标准化程度起提升作用。

　　本研究初步完成企业构件库的搭建和平台核心功能的实现，构件库仍有一定提升空间，未来将从工程分类标准扩展、兼容建模软件构件类型扩充、构件版本自适应更新等方面开展研究。企业构件库的建设是一个持续过程，将随企业项目BIM的应用推广不断丰富和完善。