1、建筑设计协同系统模型研究与通用平台实现研究摘要：在进行建设设计中，各个专业工程师及不同工种之间进行协同作业是提高建筑设计质量和效率的重要措施。应用计算机系统支持的协同设计，建立建筑设计协同系统模型及通用平台，在克服协同作业时空障碍，提高建筑工程设计核心竞争力等方面发挥着重要的现实意义。结合上海桂林生物科技工业园工程，对建筑设计协同工作逻辑模型及建筑设计协同工作局部模型进行研究，建立协同系统通用平台，实现建筑设计历史管理、协同过程控制等功能，并支持多种协作模式，推动建筑设计模式变革。 关键字：建筑设计 协同系统 模型 通用平台 计算机 中图分类号：TU2 文献标识码： A 一、工程概况 上海桂林
2、生物科技工业园位于徐汇区桂平路 333 号，东起桂平路，西至规划的桂江路，南邻规划的东兰路，北至漕宝路，漕宝路以北即为漕河泾高新技术开发区，基地面积为 47100 m2。工程为都市型工业园区，总建筑面积 138375m2，其中地上建筑面积为 120375m2，地下建筑面积为18000m2，拟建设蛋白质大楼、产业大楼、孵化单元、会议培训中心、综合办公大楼、综合商业楼及配套设施等。该工程以蛋白质工程为主要产业方向，全面提升蛋白质工程在食品工业、日用品工业、化妆品、医学和生物医药、生物芯片等应用领域的科研、生产水平，推动我国的蛋白质工程产业化发展。如下图为上海桂林生物科技工业园俯瞰效果图： 图 1：
3、上海桂林生物科技工业园俯瞰效果图 为保证上海桂林生物科学工业园建筑设计质量，在建筑设计中决定建立建筑设计协同模型，通过通用平台，协同各个设计师及设计工种，提高设计质量，实现工程项目设计综合效益。 二、基于计算机的协同工作在设计领域中的应用现状 基于计算机的协同工作在设计领域中的应用主要包括三个方面，分别为共享零件库、虚拟环境及冲突控制、修改传播及设计历史管理。其中虚拟协同环境中，为跨区域用户交流提供了交流平台，设计师在设计过程中进行协商及意图表达等方面发挥着重要作用，设计历史管理主要包括版本冲突分析、版本建模及版本修改，这些功能在建筑设计应用中十分广泛。在建筑工程领域应用基于计算机的协同作业方
4、式，有学者提出工程数据库维护方案，平行推动建筑设计、建筑施工及结算作业，进一步提高建筑工程效率；为解决远程协同设计数据共享及数据更新问题，提出应用基于 Web 技术及数据库技术，应用虚拟设计室，提高建筑设计协同效率。本文在综合应用前人研究的基础上，结合上海桂林生物科技工业园进行建筑设计协同系统模型及通用平台实现进行研究。 三、建筑设计协同工作逻辑模型 （一）建筑设计行业特点 在设计上海桂林生物科技工业园工程项目时，进行建筑设计协同工作，应充分分析建筑设计行业特点。上海桂林生物科技工业园其功能性要求较强，不同建筑功能其知识体系相对较为独立，但却共同服务于整个工程，有些工程设计互为条件，存在着制约
5、性，匹配性要求较高，为此，在研发建筑设计协同系统模型及通用平台时，应保证数据平台的有效沟通；在建筑中多应用 AutoCAD，并应用 CAD 数据库，文件存储是由DWG/DXT 形式保存，为此，要求建筑设计协同系统及通用平台应能够支持CAD 数据库，提高资源管理及利用水平；其通用平台应考虑建筑设计图纸表达方式及特点，保证建筑设计信息全面完整。 （二）协同工作过程研究 上海桂林生物科技工业园建筑设计工作是围绕着上海桂林生物科技工业园项目进行的具有高度连续性的协作过程，参与到建筑设计中的组织结构相对比较庞大。在进行项目设计工作过程中，通常按照一定的区域，将其划分为多个区块（按照有利于施工作业要求）
6、，在每个区块中再进行工种设计安排，其设计过程常常是先进行建筑设计，在建筑设计的基础上进行结构设计，然后是水暖电设计，为满足各个工种设计要求，各个工种在设计中要求其他工种进行修改，从而实现建筑设计优化。在研究中，将建筑工程设计协同模式分为三种类型，分别为服从式、争夺式及混合式，其设计过程中，设计要求主要经过可完全满足、不能满足下矛盾激化、协商后消除矛盾三个阶段。 在上海桂林生物科技工业园建筑设计初期，其设计协同与处理的空间较大，主要以交流服从式为主，整体设计工作在上海桂林生物科技工业园性规划原则及功能目标的基础上进行，并进行初步设计优化，完成初步总体方案设计工作。随着建筑设计深入，其设计修改受到
7、较大约束，设计矛盾逐渐激化，设计协作进入到争夺式，在设计过程中为实现设计目标，通过设计师协同进行处理，从而消除矛盾，提高了上海桂林生物科技工业园建筑设计质量。 （三）建筑协同设计工作流驱动机制 建筑协同设计工作流驱动机制，是一种建立于一定约束条件、事件驱动、约束触发及决策推动的过程模型。具体如下图所示： 图 2：建立于约束体系的事件驱动约束触发的决策推动设计过程模型示意图 在上图中，S 代表的是设计状态，E 代表的是设计状态改变后所引起事件，设计状态改变，指的是对设计对象参数的改变。在建筑设计中，一旦改变建筑设计状态，则会引起其他结构设计次生改变，并引起其他相应设计改变，直至设计重新满足规范要
8、求，并完成整个设计工程。 如在上海桂林生物科技工业园设计过程中，需要对其设计高度或设计层高进行调整，则需要研究改变其设计高度或设计层高后，建筑其他因素的变化，通过建筑协同设计工作流驱动机制，综合调整，以保障建筑设计质量， 四、建筑设计协同工作局部模型研究 （一）协同资源控制模式研究 在进行上海桂林生物科技工业园建筑设计时，对协同资源控制模式进行了研究。检录式与直接式属于协同资源控制的主要方式。其中检录式控制模式，指的是在用户获取及提交文件时，进行版本核对，用户只能通过服务器下载最新版本，用户在本地进行修改，在提交修改时由服务器进行检查，实现协同作业。直接式指的是允许用户对服务器版本直接进行修改
9、。为更好实现建筑设计协同交流平台，在上海桂林生物科技工业园设计中选择检录式资源控制模式，并对检录式方式进行扩展，支持用户通过多个文件对其设计意图的表达，在这种模型下，实现对协同资源的横向管理。 （二）建立于设计变更对象的数据仓库模式 考虑到上海桂林生物科技工业园设计图纸表达的更多的是图形信息，其设计信息需要向施工人员进行设计要求说明。为此，在建筑设计协同系统中以几何图元为基础，并对设计修改数据进行分析，系统提供专业表述单元。为进行 AutoCAD 系统图形识别，在系统中采取句柄对文件图元进行标识，保证数据库内文件唯一性。在工程设计中，一旦进行设计变更，其设计修改可能会对一个或多个构件造成影响。
10、 如在设计中改变上海桂林生物科技工业园窗体，除了要改变其尺寸以外，还需要改变墙体相关尺寸。每个设计变更，需要记录设计变更 CAD实体句柄、用户为设计变更的名称及备注、文档、其他索引信息及存储对象句柄。在建筑设计协同系统中，其数据仓库采取客户/服务器架构，客户端属于常规建筑设计应用的 PC 机，服务器端主要职能在于数据仓库维护。 （三）协同工作对象模式 如下图，为建筑设计协同系统中以变更对象及数据仓库为核心的整体对象模型示意图： 图 3：协同系统中以变更对象及数据仓库为核心的整体对象模型示意图 在图中，描述了设计历史载体，如数据库、音频、视频、附加文件等不同种类文件对象，这些对象共同构成了建筑设
11、计协同系统数据仓库。在用户需求的基础上，从数据仓库中进行所需数据提取，完成建筑设计协同。 应用计算机网络技术、数据仓库技术、多媒体技术等多项技术，实现了建筑设计协同系统的历史管理及协同过程控制，支持多种设计协作方式，在上海桂林生物科技工业园设计工作中，通过建筑设计协同及通用平台，有效提高了建筑设计交流及协作水平，提高了建筑设计质量，更实现了建筑设计与后期工程施工的综合效益。 五、结语 随着建筑工程功能化要求日益复杂，提高建筑设计质量成为了建筑工程发展的现实要求。在分析基于计算机的协同工作在设计领域中的应用现状基础上，对建筑设计协同工作逻辑模型及建筑设计协同工作局部模型进行了研究与分析。结合上海桂林生物科技工业园设计工程，对建筑设计协同系统模型设计及通用平台的实现进行了研究。实践证明，加强建筑设计协同设计，加强交流与沟通，在提高建筑设计质量，实现建筑工程综合效益等方面发挥着重要的现实意义。 参考文献： 1王博. 基于 Agent 的建筑设计协同工作机制研究D.东北石油大学,2013. 2刘喜文. 多组织企业信息协同服务系统模型研究D.西华大学,2011. 3陶志杰. 协同通信系统中频率与时间同步技术的研究D.电子科技大学,2012. 4吕鑫磊. 城市综合体公共空间协同设计研究D.重庆大学,2012. 5康虹. 协同通信网络中继选择策略研究D.重庆大学,2012.
