论文题目：基于BIM的MEP设计研究与应用
学 生：高 远 （船舶海洋与建筑工程学院土木工程系）
指导教师：邓雪原（船舶海洋与建筑工程学院土木工程系）
摘要：
MEP专业（电气、暖通、给排水）设计是建筑工程设计的重要组成部分，但由于多学科交叉的背景，它的设计有着与建筑、结构设计不同的特点。当前MEP专业设计主要采取二维CAD软件辅助作图的方式，但目前的设计方法还存在许多不足，最突出的一些问题是：各种软件的数据标准不统一，造成信息交流障碍；不同专业和设计人员之间无法及时有效沟通，导致管线碰撞问题；无法做到关联修改，成倍地增加了设计后期设计人员修改图纸的作业量。这些都导致设计成本激增，设计隐患频出。
本文针对这一状况，研究基于BIM的MEP设计思路。BIM（建筑信息模型）是携带对象信息的三维建筑模型，它能实现基于一个模型自动生成多种视图，而且各视图之间相互关联，在一张图上进行改动会引起其他视图对应位置相应改变，所以能将设计人员从繁重的绘图作业中解脱出来。BIM携带着整个建筑生命周期内对象的所有设计信息，在此基础上能方便地生成建筑文档资料。它允许参与建筑设计的所有专业与人员共享同一模型，并能更新信息、追踪整个项目的所有信息，加强了团队成员之间的交流和信息共享，并提供碰撞检测功能辅助设计人员解决MEP设计中最棘手的管线综合问题。目前国外一些学者已对BIM在MEP设计中的应用展开了研究，取得了一定成果，但他们大多将研究重点放在利用BIM软件解决管线综合问题上，而较少研究软件设计流程的探索，而且没有突出协同设计思想在解决当前MEP设计问题中的作用。因此本文在之前一些学者研究的基础上，面向国内建筑设计行业现状对BIM软件的建模流程进行了有益的探索。
本文对AutoCAD MEP 2010和Revit MEP 2010两款基于BIM的MEP专业设计软件的功能特点和对象特性进行了研究，对比分析了它们各自的设计流程，并特别对碰撞检测功能进行了比较。这两款软件都支持各视图关联修改，能够对模型进行检测，支持三维建模，可以在系统统计和设计文档生成上给设计人员很大帮助。AutoCAD MEP所处理的对象是一个个携带信息的具体图元模型，其设计一般遵循“引入建筑对象——建立模型——整理数据并进行设计优化——解决管线综合问题继而确定设计方案——生成设计文档，校对、审定、发布”的顺序进行。Revit MEP则更强调“族”的概念，即一类具有相同属性的图元的集合，它的设计流程则一般是“创建项目——规划系统——建立模型——检较和优化系统——与其他专业进行协调完成最后设计——整理设计资料并发布”。碰撞检测是对建筑模型中的结构构件、建筑构件、机械设备、水暖电管线等进行检查，以确定它们之间不发生交叉、碰撞，导致无法施工的状况。这一功能充分体现了面向对象的BIM软件的特点，也对MEP的实际设计有很大帮助。
本文重点对以上两款软件的功能和操作进行对比，并具体在产品开发平台、用户界面、对象特性、绘图操作、计算分析功能、建模与模型呈现、图纸生成等方面做出比较。这两款软件基于不同的开发平台，在与市场上其他主流软件配合时，AutoCAD MEP的表现更加出色。在软件界面外观上，Revit MEP没有将MEP三个专业的设计功能区域划分开，并且不提供传统CAD软件中常见的命令栏。Revit MEP非常强调三维建模，它能提供的三维模型参数设置类型更多更细致，但其二维模型呈现能力较AutoCAD MEP稍差。Revit MEP的绘图操作，大多依靠鼠标和功能选项板的选择进行，而AutoCAD MEP则混合运用快捷键、命令栏、模型夹点、鼠标、选项板等，操作更便捷，也更符合设计人员的绘图习惯。Revit MEP可用的分析功能比AutoCAD MEP更多，并且它强大的参数化设计引擎能保证模型实时更新，但也为之付出了运行缓慢的代价。另外Revit MEP中的族设置，使其能够支持用户按需要自己定制构件，且简单易学，而在AutoCAD MEP中添加新对象则非常困难。在图纸生成方面，Revit MEP在细节上提供的选择更多，但相应的操作也较复杂一点。本文随后应用两个软件演示软件演示一个电气子系统的设计过程，通过实际操作对上诉结论进行验证和详细阐述。本文对这两款软件的实用前景做了展望，认为Revit MEP运行过于缓慢，对计算机配置的要求过高，二维处理能力不够强大，本土化还不够好，对于国标的支持不够，自带族也并不能完全满足实际设计要求；而AutoCAD MEP则须在计算分析功能及用户自定义对象操作上进行进一步开发。两款软件应在保持自己特色的基础上相互借鉴，解决软件运行和分析计算方面的问题，才有可能在实际工程中广泛推广。
随后本文论述了将基于BIM的MEP设计理念在市政管网设计和“数字城市”建设中进行推广的新思路。城市市政管网建设与管理，同建筑MEP设计有很多共同点，也同样面临很多问题，如管线碰撞、信息管理与查询等。目前有学者提出利用GIS（地理信息系统）构建城市综合地下管线信息系统，但GIS无法完成新市政管线的设计规划任务，因而可以通过BIM为媒介将GIS的空间数据储存、分析功能与基于BIM的MEP软件的建模功能结合起来，解决当前市政管网设计和管理的问题。而实现这一目标的当务之急是研究城市市政管网设计的MEP对象的数据标准，实现GIS与BIM的整合。这同时为实现“数字城市”的构想奠定了基础。“数字城市”是城市信息的全面数字化，包含城市资源、社会资源、基础设施、人文、经济等多方面内涵。BIM软件的信息管理、分析和建模能力使之成为实现“数字城市”基础设施部分的理想工具。虽然这一设想离现实还很遥远，但只要解决超大型数据库的建立、大量数据的网络储存与传输、模型动态处理与显示等关键技术后，“数字城市”将会离人们的生活越来越近。
本文最后指出虽然目前基于BIM的MEP软件的普及面临很多困难，但它们凭借自身出众的性能，能提高建筑设计质量和效率，减少设计人员许多重复工作和旧设计方法下产生的庞大的工程浪费，创造了良好的收益，必将为市场认可和接受。
关键词：MEP设计流程，BIM，AutoCAD MEP2010，Revit MEP 2010