摘要：传统的二维设计流程已难以满足现今高速发展的建设需求，基于BIM技术，采用有效的BIM正向设计流程，可以有效地提高设计效率。文章提出了基于达索3DEXPERIENCE平台的BIM正向设计流程，有效地改善项目设计流程，满足高效设计、高质量产品输出的需求。采用3D打印技术对BIM模型成果的直接应用进行了初步探索。
关键词：BIM技术；水电工程；正向设计；3D打印
Application of BIM in hydropower engineering
Abstract：The traditional two-dimensional design process can not meet the needs of the high-speed construction. Using effective BIM forward design process based on BIM technology can effectively improve the design efficiency. This paper proposes a forward design process of BIM based on Dassault 3DEXPERIENCE platform, which can effectively improve the design process of the project and meet the requirements of efficient design and high quality output. In this paper, the direct application of BIM model was explored by 3D printing technology.
Key words：BIM technology；Water and electricity engineering；Forward design；3D Printing
0引言
随着计算机技术的高速发展，互联网的快速普及，水电工程已逐步进入了信息化、数字化建设时期，建筑信息模型（Building Information Modeling，简称BIM）技术应运而生。BIM起源于20世纪70年代，由美国乔治亚理工大学的Eastman教授提出，用于实现建筑信息模型的可视化和量化分析，以提高工程建设效率。虽然起源于美国，但BIM在水电工程中的发展机遇却在中国，当前及未来一段时期，中国都将是亚洲水电开发最活跃的国家[1] [2]。
水电工程属于传统领域，长期以来沿袭着固有的工程设计方法[2]，即多专业串行会审、二维制图；同时水电工程具有工程量大、结构复杂、协同专业多、重复率低、无标准图集等特点，因而传统的设计方法设计周期长、过程繁琐。BIM技术的出现为保障水电工程设计产品的高质量高效率提供了技术支撑。
1现状
近年来，国内各大流域在建和建成的大中型水电站，均不同程度地采用BIM技术进行三维数字化设计[3] [4]。现行的几种BIM设计流程大致可分为两类：
（1）各专业基于二维施工图纸进行翻模，翻模后统一进行整合装配，形成整体模型[5]；
（2）在二维施工图设计过程中进行建模、应用[5]。
依据上述两类设计流程，BIM设计人员的设计思路难以发挥，容易受二维设计的影响；模型的应用往往局限于设计产品展示，难以形成生产力。
由此可见，要想完全实现BIM技术的应用价值，BIM正向设计流程的制定亟待完善。
2 BIM正向设计流程
水电工程是综合性项目，涉及专业较多，设计过程可由规划阶段经预可行性研究、可行性研究、招标设计直至施工详图设计阶段。BIM正向设计流程需符合水电行业的设计阶段划分标准，模型的精细程度和设计深度应满足相应阶段的要求，并且在设计周期内模型应满足连续应用的要求。
经过多个水电工程项目的积极探索与研究，总结出了基于达索3DEXPERIENCE平台的BIM正向设计流程，如图1所示。
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图1基于达索3DEXPERIENCE平台的正向设计流程图
3实施过程
文章以某大型水电工程为例，展开论述基于达索3DEXPERIENCE平台的BIM正向设计流程。
3.1设计策划
依据某大型水电工程项目特点，制定《三维设计命名规则》、《三维设计项目结构分解规则》、《三维设计工作任务分解规则》、《三维模型骨架设计规则》等指导文件，并按照项目要求配置地质、坝工、厂房、泄水、施工、金属结构、水力机械、电气、暖通、给排水、环保、移民等专业。各专业按照指导文件对所属专业设计任务进行分解策划、命名，并反馈至项目管理者。
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图2任务分解策划图
3.2合作区创建和项目管理
基于达索3DEXPERIENCE平台，创建多专业协同合作区。由管理者在项目合作区将任务分配至相应专业人员，并赋予对应的权限。管理者可在合作区对项目整体进行在线管理，固化项目管理经验，及时了解项目占用资源和人力成本消耗，实现设计全过程数据管理。
3.3任务分解和结构树搭建
各专业依据PBS（Project Breakdown Structure项目对象分解结构）分解要求，在合作区将分配下来的任务进行分解细化，并据此搭建各专业结构树，结构树需细化至扩大单位工程，如图3所示。
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图3各专业结构树
3.4 总骨架设计
管理者根据工程项目特点，在主方案布置确定后，搭建并发布模型总骨架，确保数据源的唯一性；各专业设计人员基于总骨架搭建各专业骨架，并发散为扩大单位工程骨架、分部分项工程骨架。
3.5 专业协同、详细设计和沉浸式数据查验
各专业根据各级骨架元素开展协同设计工作，由于所有BIM正向设计成果及相关数据均保存在达索3DEXPERIENCE平台所创建的合作区内，各专业可随时查看整体模型的最新状态，确保设计过程中发现碰撞及时调整，发现错误及时修改。
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图4多专业协同设计
4设计产品输出
目前，为了适应传统水利水电工程行业的工程习惯，BIM模型成果在一段时间内仍需转化为二维工程图纸。但随着数控技术的快速发展，建筑3D打印技术的逐步成熟，BIM模型成果的直接应用指日可待。
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图5某大型水电站枢纽建筑物3D打印模型
5结论
（1）设计流程是完成设计目标的全过程，传统的二维设计流程已难以满足现今基础设施快速建设的需求，而采用BIM技术可以有效地提高设计效率，但现行的BIM设计流程具有一定局限性，难以完全实现BIM技术的应用价值。
（2）基于达索3DEXPERIENCE平台的BIM正向设计流程可以有效地改善项目设计流程，满足高效设计、高质量产品输出的需求。
（3）随着数控技术的快速发展，建筑3D打印技术的逐步成熟，BIM模型成果的直接应用指日可待。
参考文献
[1] 郑华海，刘匀，李元齐. BIM技术研究与应用现状[J].结构工程师，2015,31（4）：
233~241.
[2] 杨顺群，郭莉莉，刘增强.水利水电工程数字化建设发展综述[J].水力发电学报，
2018.37(8):75~84.
[3] 王皓，李崇标.叶巴滩水电站地质BIM设计与应用[J].水利规划与设计，2018.
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[4] 敖翔，杨晨光，侯东奇.两河口水电站BIM技术研究与应用[J]. 水利规划与设
计，2018.（2）：28~31.
[5] 赵钦，董福文，黑新宏，张彧锋，闫鹏. 基于BIM的地铁多专业协同设计流程
再造[J].宁夏大学学报，2019.40（1）：74~79.
作者简介
蔡超（1987-），男，山东威海人，工程师，主要从事水利水电工程设计工作。