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1 BIM技術(shù)簡(jiǎn)介

　　BIM是BuildingInformationModeling(建筑信息模型)的簡(jiǎn)稱，是利用數(shù)字技術(shù)，表達(dá)建設(shè)項(xiàng)目幾何、物理和功能信息，以支持項(xiàng)目生命周期中的建設(shè)、運(yùn)營、管理決策的技術(shù)、方法或過程。用BIM技術(shù)建立起來的項(xiàng)目信息模型稱為BIM模型。它包含了建筑物所有的幾何信息和非幾何信息(如材料的物理性能、構(gòu)件的價(jià)格等等)。具體來說，BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面:

　　(1)可視化

　　在目前的建筑設(shè)計(jì)環(huán)境下，建筑的相關(guān)圖紙只是各個(gè)構(gòu)件在圖紙上采用線條來繪制表達(dá)，盡管有建模軟件做出的效果圖可以使人們對(duì)建筑外觀有感官了解，但涉及到構(gòu)造形式和系統(tǒng)管線等就不能夠直接以三維形式呈現(xiàn)，需要專業(yè)人員結(jié)合平面圖紙來想象。采用這種方式常出現(xiàn)圖紙間對(duì)應(yīng)不上的錯(cuò)誤，并且不能夠較好地觀察建筑內(nèi)部各單元的關(guān)系。而BIM提供了可視化的思路，運(yùn)用BIM軟件，設(shè)計(jì)師可以創(chuàng)造“所見所想即所得”的虛擬建筑模型，它不僅包含建筑體的三維外觀模型，還包括水暖電等設(shè)備系統(tǒng)的三維模型，在設(shè)計(jì)的任何階段，都可以隨時(shí)看到各個(gè)部分的設(shè)計(jì)效果。

　　(2)模擬分析

　　二維CAD繪制的圖紙永遠(yuǎn)無法進(jìn)行智能化的分析和模擬，往往需要在相關(guān)的分析軟件中單獨(dú)建模計(jì)算，這將耗費(fèi)大量時(shí)間，并且模型粗糙會(huì)使計(jì)算產(chǎn)生誤差。而運(yùn)用BIM技術(shù)創(chuàng)建的信息模型中包含著全部的數(shù)據(jù)信息，因此將模型導(dǎo)入到基于BIM技術(shù)的分析模擬軟件中，即可進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、熱工性能分析、管道沖突檢驗(yàn)、防火安全檢驗(yàn)、能量分析、規(guī)范檢驗(yàn)等。不僅省時(shí)，而且保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，優(yōu)化了設(shè)計(jì)方案。

　　(3)多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)

　　由于建筑信息模型包含了建筑中的所有信息參數(shù)，因此建筑各工種(建筑師、結(jié)構(gòu)工程師、設(shè)備工程師等)都可以基于此模型進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)。例如設(shè)備專業(yè)人員可以將建好的設(shè)備部分的信息模型上傳到核心數(shù)據(jù)模型中，然后利用相關(guān)軟件來進(jìn)行碰撞檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)沖突后，反饋給相關(guān)專業(yè)的設(shè)計(jì)人員，及時(shí)進(jìn)行修改。

　　(4)圖紙生成與關(guān)聯(lián)修改

　　基于CAD的設(shè)計(jì)圖，圖與圖之間沒有信息聯(lián)動(dòng)，一張圖紙的錯(cuò)誤常常會(huì)導(dǎo)致大量圖紙的逐一修改，工作量大而繁瑣。BIM技術(shù)則可避免這一現(xiàn)象，設(shè)計(jì)的中心是模型而不是圖紙，此時(shí)圖紙只是同一個(gè)模型中的數(shù)據(jù)從不同角度的表現(xiàn)，因此在任意視圖中的修改都會(huì)直接反應(yīng)在模型中，從而在其他視圖中得到自動(dòng)更新，這極大的減少了修圖改圖的工作量，提升了設(shè)計(jì)效率。

　　2 BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑照明設(shè)計(jì)的必要性

　　2.1外在推動(dòng)

　　BIM技術(shù)最早是為建筑設(shè)計(jì)服務(wù)的，經(jīng)過近些年的發(fā)展，BIM對(duì)建筑業(yè)帶來的變革已經(jīng)成為不爭(zhēng)的事實(shí)。它對(duì)建筑設(shè)計(jì)的成本預(yù)算、場(chǎng)地分析、能量分析、能耗分析、規(guī)范驗(yàn)證、三維協(xié)調(diào)等方面都有著創(chuàng)新性的提高，在美國、歐洲、日本等地區(qū)已經(jīng)相當(dāng)普及。近幾年，BIM在國內(nèi)的發(fā)展速度也可謂驚人，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)于2011年的《2011～2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中提出，“十二五”期間，基本實(shí)現(xiàn)建筑企業(yè)信息系統(tǒng)和加快建筑信息模型的普及應(yīng)用。合理的政策和良好的發(fā)展環(huán)境為BIM在建筑照明設(shè)計(jì)中的應(yīng)用提供了可能性。

　　與此同時(shí)，越來越多的設(shè)計(jì)院正在將設(shè)計(jì)平臺(tái)由二維CAD轉(zhuǎn)向BIM，可見其已經(jīng)成為了未來建筑設(shè)計(jì)發(fā)展的趨勢(shì)。如今的BIM，其內(nèi)涵與剛提出時(shí)相比，已經(jīng)大大豐富了，不僅是建筑設(shè)計(jì)專業(yè)，給排水、暖通、電氣等建筑的子專業(yè)都從BIM技術(shù)中受益，甚至風(fēng)景園林專業(yè)也在思考能否將BIM技術(shù)引入其中。在如此強(qiáng)大的外力推動(dòng)下，建筑照明同樣作為建筑系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)，也應(yīng)該緊跟潮流，探索BIM技術(shù)是否能為其服務(wù)。

　　2.2內(nèi)在需求

　　除外在的推動(dòng)力外，行業(yè)內(nèi)在的需求也是BIM進(jìn)入建筑照明行業(yè)的重要理由。而探索內(nèi)在需求就應(yīng)該考慮照明設(shè)計(jì)中存在哪些BIM可以解決的問題?？偟膩碚f，現(xiàn)有設(shè)計(jì)環(huán)境中BIM技術(shù)對(duì)照明設(shè)計(jì)的提升有如下幾個(gè)方面。

　　(1)圖紙修改

　　同建筑設(shè)計(jì)類似，照明設(shè)計(jì)者也飽受圖紙修改的困擾。而BIM技術(shù)基于一個(gè)總體的信息模型，如前所述，只要在任意視圖中將模型修改，就會(huì)自動(dòng)反映到所有的圖紙中，使得設(shè)計(jì)師可以將更多的時(shí)間和精力用在設(shè)計(jì)上，而不是畫圖、改圖上。

　　(2)信息化

　　以往編制設(shè)計(jì)相關(guān)的各項(xiàng)報(bào)表時(shí)，一般需要根據(jù)CAD文件進(jìn)行測(cè)量和統(tǒng)計(jì)，之后借助excel等軟件制作報(bào)表，這樣的工作非常繁瑣、易錯(cuò)。并且一旦修改圖紙，所有數(shù)據(jù)都需重新統(tǒng)計(jì)。而信息是BIM技術(shù)的核心，與傳統(tǒng)建模軟件建立的模型相比，BIM模型最大的特點(diǎn)就是攜帶信息。因此BIM模型也可以理解為一個(gè)信息庫，可以提供實(shí)時(shí)可靠的報(bào)表清單，例如燈具選型表，配電盤明細(xì)表等等。如果設(shè)計(jì)修改，報(bào)表中的信息也會(huì)隨之自動(dòng)修改，既省時(shí)省力，又保證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。

　　(3)一體化

　　在照明設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師要嚴(yán)格遵循相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范要求，例如照度水平、眩光要求、能耗指標(biāo)等。很多照明計(jì)算軟件可以較準(zhǔn)確的計(jì)算相關(guān)的物理量，但是在目前的二維CAD設(shè)計(jì)環(huán)境中，只能將圖紙導(dǎo)入照明軟件中作為參照底圖使用，之后根據(jù)底圖再次建模、置入燈具后計(jì)算。因此一些設(shè)計(jì)師為了節(jié)省時(shí)間，常常憑經(jīng)驗(yàn)計(jì)算，這樣就不能保證設(shè)計(jì)的規(guī)范性。除計(jì)算外，照明設(shè)計(jì)最后還要向業(yè)主提供夜景效果圖，目前國內(nèi)的效果圖制作主要有兩種方法:第一是用三維建模軟件例如3DMAX建立模型，之后置入光源文件，通過渲染生成效果圖;第二種方法是用photoshop等軟件直接將建筑日景的效果圖改為夜景效果。關(guān)于第一種方法，建模依然是件費(fèi)時(shí)間的事情，盡管建好的模型可以導(dǎo)入照明計(jì)算軟件中繼續(xù)使用，但放置的光源卻無法識(shí)別，需要重新放置，對(duì)于規(guī)模較大的項(xiàng)目來說，依然費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而第二種方法，需要設(shè)計(jì)師對(duì)光有較好的感覺和想象力，才能準(zhǔn)確在PS中選色，而能做到圖上色彩與實(shí)際用燈準(zhǔn)確一致的少之又少，所以往往圖與實(shí)際效果有差距。由于BIM模型包含了設(shè)計(jì)案中的信息，例如光源、建筑表面材質(zhì)的光學(xué)屬性等信息，因此它既能像傳統(tǒng)CAD設(shè)計(jì)那樣出照明平面圖，還可以直接渲染，或者將模型導(dǎo)入到基于BIM技術(shù)的照明計(jì)算軟件中，進(jìn)行計(jì)算，實(shí)現(xiàn)照明設(shè)計(jì)出圖、計(jì)算、渲染等相關(guān)步驟的一體化。

　　(4)三維化

　　在目前的照明設(shè)計(jì)中，效果圖只能反映某一個(gè)角度或者某一個(gè)區(qū)域內(nèi)的照明情況，無論對(duì)于設(shè)計(jì)師還是業(yè)主來說，在項(xiàng)目竣工前都無法準(zhǔn)確了解項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的全部情況。而BIM技術(shù)是一種全三維的技術(shù)，通過它可以向人們展現(xiàn)一個(gè)立體全面的虛擬光環(huán)境，設(shè)計(jì)師可以看到每個(gè)區(qū)域的照明情況，以便發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)修改方案，實(shí)質(zhì)上提高了照明設(shè)計(jì)的質(zhì)量。此外，通過這種全三維的設(shè)計(jì)模式，可以直接看到照明系統(tǒng)的模型，為設(shè)計(jì)的深入和之后的施工都提供了便利。

　　3 BIM技術(shù)在建筑照明設(shè)計(jì)中應(yīng)用的可能性

　　要判斷BIM技術(shù)能否在照明設(shè)計(jì)中應(yīng)用，首先應(yīng)該選擇合適的軟件作為工具，通過實(shí)踐來論證其可能性。

　　AutodeskRevit是Autodesk公司的系列產(chǎn)品之一。在最新的版本中，其不再分為面向建筑專業(yè)的RevitArchitecture、面向結(jié)構(gòu)工程專業(yè)的RevitStructure、面向機(jī)電專業(yè)的RevitMEP三個(gè)軟件，而是將他們的功能集中于一個(gè)軟件，即Revit2013。本文選擇該軟件作為主體平臺(tái)軟件，重點(diǎn)研究其MEP部分在照明設(shè)計(jì)中起到的作用。

　　目前國內(nèi)在照明計(jì)算方面較常用的軟件主要有:廣泛應(yīng)用于學(xué)校、設(shè)計(jì)部門的DIALux;少數(shù)大專院校和少數(shù)幾個(gè)較專業(yè)的設(shè)計(jì)公司中使用的AGI32;建筑設(shè)計(jì)行業(yè)中進(jìn)行建筑物理性能評(píng)估最常見的軟件———Ecotect。

　　經(jīng)過比較，從三者的計(jì)算能力來看，DIALux和AGI32強(qiáng)于Ecotect。從目前的軟件功能來說，Ecotect最大的優(yōu)勢(shì)在于其屬于BIM軟件，因此提供了與BIM軟件的接口，例如gbXML文件格式(GreenBuildingExtensibleMarkupLanguage的縮寫，即綠色建筑可擴(kuò)展的標(biāo)記語言，包含了項(xiàng)目所有的建筑構(gòu)件數(shù)據(jù))和IFC文件格式(IndustryFoundationClasses的縮寫，是由國際協(xié)同工作聯(lián)盟組織制定的建筑工程數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，為不同軟件應(yīng)用程序之間的協(xié)同問題提供解決方案。IFC模型包括項(xiàng)目、地點(diǎn)、建筑、樓層等建筑分級(jí)，墻、板、柱、梁等元素類型，材料，標(biāo)準(zhǔn)屬性等信息)。當(dāng)BIM模型以gbXML或IFC文件格式導(dǎo)入后，可在Ecotect中得到一個(gè)完整的帶有信息的建筑模型，直接進(jìn)行計(jì)算。但該軟件主要是在建筑設(shè)計(jì)的早期階段進(jìn)行建筑物理參數(shù)的分析，因此多為估算，在照明計(jì)算方面以天然光的計(jì)算為主，可計(jì)算的照明指標(biāo)較少，數(shù)值不夠精確。

　　AGI32目前只提供了一些二維圖形格式的接口，例如DWG格式。利用導(dǎo)入后的平面圖作為參考，繪制墻體、門窗等構(gòu)件，不能充分發(fā)揮BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

　　DIALux軟件在較新的版本中已經(jīng)提供了gbXML接口，雖然功能還不健全，導(dǎo)入后只能以多個(gè)室內(nèi)空間的形式出現(xiàn)，無法實(shí)現(xiàn)建筑室外照明的計(jì)算，但是從中可以看到DIALux對(duì)目前BIM潮流的響應(yīng)，據(jù)悉其下一個(gè)階段的任務(wù)就是創(chuàng)造IFC接口，到時(shí)可將Revit中帶有照明設(shè)備的模型導(dǎo)入并直接計(jì)算，實(shí)現(xiàn)與BIM軟件的完美對(duì)接。

　　基于三款軟件在照明計(jì)算能力和BIM接口兩方面的綜合考慮，DIALux將是未來與主體軟件Revit配合使用的進(jìn)行基于BIM技術(shù)的照明設(shè)計(jì)的照明計(jì)算軟件，因此選擇該軟件作為輔助軟件。

　　經(jīng)過對(duì)Revit2013和DIALux4.10兩個(gè)軟件的研究以及它們?cè)谡彰髟O(shè)計(jì)方面的表現(xiàn)，可以說以目前的設(shè)計(jì)環(huán)境和軟件水平來說，還無法實(shí)現(xiàn)照明設(shè)計(jì)的全部BIM化。但在政策、潮流和行業(yè)自身需求的推動(dòng)下，將BIM技術(shù)應(yīng)用于照明設(shè)計(jì)是必要的，也是必然的。隨著Revit軟件的進(jìn)一步發(fā)展和DIALux軟件接口的日益完善，它們定會(huì)成為未來BIM時(shí)代照明設(shè)計(jì)的主流設(shè)計(jì)工具，得到越來越多設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)和設(shè)計(jì)人員的認(rèn)可，最終實(shí)現(xiàn)建筑照明設(shè)計(jì)的全部BIM化。

　　4 現(xiàn)存的問題及解決方案

　　目前的情況下，在照明設(shè)計(jì)中使用BIM技術(shù)主要存在如下幾個(gè)問題:

　　(1)對(duì)硬件的要求較高。對(duì)于習(xí)慣使用CAD進(jìn)行繪圖的人來說，Revit軟件的運(yùn)行速度和繪圖的流暢度與CAD仍有很大差距，尤其當(dāng)項(xiàng)目規(guī)模較大時(shí)，通常打開模型就需要十分鐘或更長時(shí)間。

　　(2)“族”是Revit中構(gòu)成項(xiàng)目模型的基本構(gòu)件，是一個(gè)包含通用屬性參數(shù)集和相關(guān)圖形表示的圖元組。與“圖層”在CAD中的作用相似，族是Revit軟件中的一個(gè)重要概念。墻體，門窗，甚至圖紙標(biāo)注都是一個(gè)個(gè)族文件。在照明設(shè)計(jì)中所需要的燈具，開關(guān)，配電盤等也都是以族的形式出現(xiàn)。例如在燈具族中，包含了燈具的外形尺寸、配光曲線、功率、光通量、色溫等信息，以滿足出圖，計(jì)算，渲染等需求。但是Revit軟件自帶的電氣專業(yè)族數(shù)量太少，且多是按國外的標(biāo)準(zhǔn)而做，例如開關(guān)的符號(hào)就不符合國內(nèi)的規(guī)范要求，因此很多不適用于國內(nèi)的工程設(shè)計(jì)。幾乎每個(gè)項(xiàng)目都要根據(jù)實(shí)際情況創(chuàng)建若干族，占用很多時(shí)間。而如果僅依靠設(shè)計(jì)師個(gè)人的力量創(chuàng)建符合我國實(shí)際情況的族庫，難度很大。

　　(3)Revit軟件是一個(gè)綜合的設(shè)計(jì)軟件，因此與博超、鴻業(yè)等專門服務(wù)于電氣及照明設(shè)計(jì)的軟件相比，其功能還有待加強(qiáng)，例如燈具沿墻布置、矩形均布等等均無法實(shí)現(xiàn)。僅依靠一筆一劃，一個(gè)一個(gè)的布置，效率較低。

　　(4)接口問題。Revit自身提供的照明計(jì)算無法滿足設(shè)計(jì)要求，勢(shì)必需要專業(yè)照明計(jì)算軟件DIALux的配合，而如果軟件間的接口問題不能解決，那么BIM技術(shù)在照明設(shè)計(jì)中能發(fā)揮的作用也會(huì)大大降低。

　　(5)目前BIM技術(shù)出圖所占照明專業(yè)出圖的數(shù)量仍處在較低的水平。其中設(shè)計(jì)說明、圖例表、配電系統(tǒng)圖、節(jié)點(diǎn)詳圖等圖紙還無法繪制。而數(shù)目繁多的設(shè)備元器件等，由于族庫、輔助繪圖工具不足等原因，仍只能表達(dá)到設(shè)計(jì)方案層次，無法做到施工圖深度。以目前BIM軟件的成熟度，仍然需要使用CAD作為輔助。若要解決上述問題，使得BIM技術(shù)可以在照明設(shè)計(jì)中使用，主要有以下幾點(diǎn)解決方法:

　　(1)加快Revit軟件的普及。Revit的應(yīng)用情況也是影響B(tài)IM發(fā)展的一個(gè)很重要因素，它作為新興的BIM軟件，其普及肯定會(huì)有一個(gè)過程。在CAD依然風(fēng)行而Revit還未根深蒂固時(shí)，出現(xiàn)不被所有人熱衷的情況是很正常的。加強(qiáng)Revit專業(yè)人才的培養(yǎng)是加快其普及的重要途徑。

　　(2)建立族庫。在照明設(shè)計(jì)中，每個(gè)項(xiàng)目都要根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇合適的燈具，如果燈具廠家能在目前提供IES配光曲線文件的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提供適用于Revit的燈具族文件，那么對(duì)于照明設(shè)計(jì)的BIM化將會(huì)起到強(qiáng)力的推動(dòng)作用。

　　(3)增強(qiáng)Revit軟件的功能或開發(fā)相關(guān)的輔助程序。Revit作為平臺(tái)軟件，不可能在每一個(gè)細(xì)節(jié)問題上都做到盡善盡美?；贑AD平臺(tái)的天正等插件的開發(fā)，使得CAD的繪圖效率和智能程度都得到了大幅提升，在設(shè)計(jì)院和學(xué)校都被廣泛使用。因此對(duì)于目前的Revit來說，急需相關(guān)輔助程序的出現(xiàn)，提高軟件的實(shí)用性。

　　(4)解決接口問題。目前基本上所有的建筑類分析軟件都具備了CAD的接口，因此對(duì)于BIM接口的開發(fā)也只是時(shí)間問題。只有當(dāng)各類分析軟件都具備了與BIM軟件的接口之后，才能將BIM虛擬模型的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮。

　　5 展望

　　綜上所述，雖然目前還無法實(shí)現(xiàn)照明設(shè)計(jì)的全部BIM化，有很多的問題需要解決，但正如本文開頭所述，將BIM技術(shù)應(yīng)用于照明設(shè)計(jì)是必要且必然的。隨著BIM技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，相應(yīng)問題會(huì)逐一解決，以Revit和DIALux軟件為工具，未來基于BIM技術(shù)的照明設(shè)計(jì)步驟應(yīng)分為項(xiàng)目準(zhǔn)備，創(chuàng)建電氣設(shè)備族，放置相關(guān)設(shè)備，電力系統(tǒng)創(chuàng)建，照明計(jì)算，照明渲染和編制圖紙，最終實(shí)現(xiàn)建筑照明設(shè)計(jì)的全部BIM化，擺脫傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式的束縛。