蔡龍，諶紅杰，劉旭升，黃家俊

（1.湖南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410151；2.中建五局創(chuàng)新研究院，湖南 長沙 410000）

0 引 言

隨著建筑工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，建筑信息化的要求也越來越高，BIM 技術(shù)的快速發(fā)展，給建筑業(yè)帶來了技術(shù)革命，Revit 作為BIM 技術(shù)的主要建模平臺(tái)，在建模的過程中出現(xiàn)了建模效率低、耗時(shí)長、操作復(fù)雜、出現(xiàn)沖突和許多不合理的地方，基于API 的二次開發(fā)給人員帶來了福音，但目前二次開發(fā)的各類插件往往專注個(gè)別項(xiàng)目，解決小范圍的問題，有效的插件傳播效率也不高，導(dǎo)致開發(fā)成本高，效果卻被局限等問題，如何通過橋梁紐帶，搜羅和開發(fā)各類插件，予以加工和完美并集中到統(tǒng)一平臺(tái)，方便用戶隨時(shí)下載和使用，在解決開發(fā)效率低等問題的同時(shí)促進(jìn)BIM 行業(yè)的發(fā)展，是亟待深入解決的問題。研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)上述問題進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化與路徑實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)構(gòu)思并實(shí)現(xiàn)基于Revit 平臺(tái)的插件管理平臺(tái)，從問題分析、現(xiàn)狀研究、開發(fā)思路、技術(shù)框架、開發(fā)流程五個(gè)方面進(jìn)行闡述。

1 BIM 插件市場現(xiàn)狀

1.1 BIM 插件平臺(tái)能實(shí)現(xiàn)效率的最大化

BIM 技術(shù)是近年來在建筑領(lǐng)域輔助設(shè)計(jì)的一種新技術(shù)，BIM 技術(shù)能是提高建筑信息化、集成化的基礎(chǔ)，以建筑工程中相關(guān)的信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立信息化的建筑模型，集成項(xiàng)目信息，建議一個(gè)完整的、高度集成的模型，它可涉及建筑全生命周期，包括設(shè)計(jì)、施工、管理以及后期運(yùn)維等階段的管理。而Revit 是BIM 技術(shù)的主要應(yīng)用軟件，Revit 在建模階段的是其他軟件不可比擬的，但面對(duì)體型巨大、構(gòu)件繁雜、技術(shù)規(guī)范不一的建筑物，Revit 的建?？偞嬖诟鞣N缺陷和不便，如何解決這樣的問題，基于Revit 接口二次開發(fā)的插件能很好的解決局部存在的問題。然而問題產(chǎn)生的速度遠(yuǎn)快于插件的開發(fā)速度，開發(fā)的插件也很難被適用者發(fā)現(xiàn)并運(yùn)用，那么中間的銜接平臺(tái)就顯得尤為重要。BIM 插件平臺(tái)能為Revit 使用者提供設(shè)計(jì)的必要插件,從而實(shí)現(xiàn)縮短BIM 設(shè)計(jì)的制作過程，實(shí)現(xiàn)效率的最大化。

1.2 Revit 的API 為插件的二次開發(fā)提供可能

Revit 作為BIM 技術(shù)在三維設(shè)計(jì)方面的代表，由于其出色的建模表現(xiàn)和先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和思想，成為了當(dāng)前工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域杰出代表，Revit 在建模的基礎(chǔ)上也涉及到后期的運(yùn)維、管理等一系列生態(tài)鏈。隨著BIM 技術(shù)的發(fā)展，多專業(yè)協(xié)同成為了發(fā)展必然，要解決不同專業(yè)中的沖突和不合理的地方，還有很長的路要走。Revi 軟件將構(gòu)件參數(shù)化及屬性信息嵌入模型,為數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和后期運(yùn)維管理等提供了依據(jù)。同時(shí)，由于建筑設(shè)計(jì)的多樣化及不同專業(yè)系統(tǒng)的差異化，使得Revit 軟件原有的功能并不能完全滿足建筑工程設(shè)計(jì)中的所有需求，基于這些考慮，Revit 提供了適用性更強(qiáng)的API 接口,并向用戶開放，具有一定開發(fā)能力的用戶可以在API 的基礎(chǔ)上來擴(kuò)展和增強(qiáng)新功能，甚至生成插件應(yīng)用來彌補(bǔ)軟件一定要來的不足。

1.3 插件能提高工作效率

隨著設(shè)計(jì)人員對(duì)效率要求的提高，插件就顯得尤為重要，插件是Revit 的一個(gè)重要組成部分，能夠提高設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)效率，完成本來需要很長時(shí)間才能完成的工作，對(duì)于企業(yè)來說，在建模過程中有效的使用插件能大量的節(jié)約時(shí)間和金錢成本，不同類型的插件還可為設(shè)計(jì)者提供新的設(shè)計(jì)靈感，在提高效率的同時(shí)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。建立一個(gè)屬于自己的插件庫，并在此基礎(chǔ)進(jìn)行有效的運(yùn)用，能明顯提高企業(yè)的建模的速度和準(zhǔn)確性。

2 BIM 插件市場存在的問題

2.1 現(xiàn)有BIM 插件在使用中的不足

BIM 插件市場目前還處于一個(gè)初始階段，有許多有開發(fā)能力的設(shè)計(jì)者正在努力開發(fā)能解決不同問題的各類插件，但都注重于解決工程中的具體問題，雖然市面上有一些插件出現(xiàn) ，但由于建筑行業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)有的部分插件并不能滿足各異的市場需求。目前還主要存在功能和內(nèi)容不夠豐富，操作復(fù)雜適用性不強(qiáng)，很多功能的實(shí)現(xiàn)需要重復(fù)操作，工作效率低下，建筑業(yè)發(fā)展迅速，需求變化快，但平臺(tái)功能方案迭代慢等問題。隨著建模速度和精度要求越來越高，而作為BIM 技術(shù)的主要軟件的Revit,本身并沒有開發(fā)出提高速度的精度的模塊，這些需求如果 被 忽視，那勢必導(dǎo)致建模效率低下、錯(cuò)誤多、耗時(shí)長等一系列問題。目前市場上面并不能找到適用不同需求的插件，在使用過程中用戶很難找到令人滿意的插件,急需開發(fā)一款具備統(tǒng)籌和評(píng)價(jià)的系統(tǒng) 來幫助管理不同插件。

2.2 插件的二次開發(fā)還處于解決個(gè)別問題階段

二次開發(fā)插件來解決實(shí)際建模和使用過程中的問題，國內(nèi)外都非常重視，有許多研究案例，但都是以結(jié)合某些具體的建筑實(shí)例為主，通用性不強(qiáng)，還處于解決個(gè)別問題階段。例如在劉泛凡等在Revit 基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)對(duì)某裝配式建筑項(xiàng)目的深化設(shè)計(jì)方面進(jìn)行研究開發(fā)，由于在裝配式建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域沒有相關(guān)的專用模塊導(dǎo)致建模效率低下等問題，通過二次開發(fā)，大量的減少了重復(fù)性的工作，使深化設(shè)計(jì)效率有效提高，讓工作如期完成。在2019年，喬恩懋、丁琦等在Revit 開放的API 接口上進(jìn)行二次開發(fā)，用開發(fā)的相應(yīng)插件解決了空間網(wǎng)架建模難的問題，讓建模流程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，進(jìn)行自動(dòng)干涉和遺漏檢查 ，大大提高了建模的效率和準(zhǔn)確度，讓建模效率提高了41%。王博等在地鐵圍護(hù)樁的創(chuàng)建過程中發(fā)現(xiàn)，通過將樁定位線的偏移得到樁中心線，從而快速得到樁基礎(chǔ)輪廓，可以精確的計(jì)算樁相對(duì)坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)布置樁，通過開發(fā)插件實(shí)現(xiàn)了CAD 底圖讀取、智能排布功能，定位算法等功能。在國外，例如肖貝等利用Revit進(jìn)行二次開發(fā)，在深基坑案例中，利用二次開發(fā)程序?qū)崿F(xiàn)了深基坑開挖模式的建立，程序的有效運(yùn)用使土方量的計(jì)算得以實(shí)現(xiàn)。Elena Ignatova 等使用C＃代碼編輯器編寫宏，利用Revit 軟件開發(fā)的插件批量的提取和處理建筑信息模型數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌_發(fā)的程序，進(jìn)而分析建筑物的參數(shù)。Mehrdad Mirshokraei 等將BIM 技術(shù)和AR 技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了Web 與AR 的鏈接，增強(qiáng)了在BIM 模型中提取信息的效率，減少了返工，避免缺陷，改善和加快了決策速度。但目前Revit 二次開發(fā)的插件主要集中在參數(shù)化設(shè)計(jì)、某些設(shè)計(jì)階段開發(fā)應(yīng)用、施工深化開發(fā)應(yīng)用等個(gè)別案例，注重解決個(gè)別問題，沒有研究者去研究如何運(yùn)用大眾的力量去推動(dòng)BIM 技術(shù)的發(fā)展，償試將所有的插件集合起來，形成一個(gè)橋梁紐帶，讓每位開發(fā)者和使用者都能自由的上傳和下載插件。

2.3 形式各異的插件無法解決實(shí)際問題

目前用戶沒有一定的程序開發(fā)能力，想要解決具體的工作效率問題，就需要去網(wǎng)上尋找或者購買各類插件。但市場上面插件零散不一，功能各異，對(duì)于解決實(shí)際問題的作用并不太理想。一是適用性不足。以往的插件開發(fā)者主要針對(duì)具體項(xiàng)目來開發(fā)的插件，插件可變化性較小，并不能解決普遍性存在的問題。二是插件參數(shù)化設(shè)置不足。插件開發(fā)時(shí)考慮到設(shè)置參數(shù)界面比較復(fù)雜，并未考慮將參數(shù)直接顯示在用戶界面，而是選擇后臺(tái)修改代碼，這對(duì)普通用戶并不友好。三是開發(fā)規(guī)范性不足。插件開發(fā)人員，并不是以一定的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)來定義插件，而是根據(jù)具體項(xiàng)目和個(gè)人思路來開發(fā)設(shè)計(jì)。

3 插件平臺(tái)的開發(fā)思路

3.1 “三化”的集中開發(fā)理念

一是系統(tǒng)集成化。以“模塊化”的形式組織插件，以“集約化”的模式組織開發(fā)者的力量，讓普通用戶從“插件平臺(tái)”中按需要自取，以新的模式，為普通用戶和開發(fā)者服務(wù)。二是用戶便捷化。普通用戶可以在插件平臺(tái)中，結(jié)合自己的需求，試用插件、收藏插件，并且可以為收藏的插件設(shè)置快捷鍵。整個(gè)過程和微信小程序類似，輕量快捷的服務(wù)普通用戶。三是開發(fā)簡潔化。開發(fā)者可以在插件平臺(tái)中，結(jié)合客戶的需求，開發(fā)、上架入駐插件平臺(tái)、更新維護(hù)插件、刪除插件僅在一個(gè)界面中，開發(fā)者可以管理好自己所有的插件，插件平臺(tái)的整個(gè)架構(gòu)擬采用高端云服務(wù)器，為用戶提供輕量快捷的云端服務(wù)。

3.2 技術(shù)框架路線

平臺(tái)全部采用阿里云服務(wù)。客戶端分為用戶和開發(fā)者兩大群里，兩大群體通過組織，或強(qiáng)或弱的聯(lián)系在一起。用戶在插件寶上可以使用插件、收藏插件、為插件設(shè)置快捷鍵。由開發(fā)者維護(hù)插件的全生命周期，包括發(fā)布、更新、刪除插件，設(shè)計(jì)總體框架如圖1所示，界面設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖1 設(shè)計(jì)總體框架

圖2 平臺(tái)界面設(shè)計(jì)

4 插件平臺(tái)具體開發(fā)流程

4.1 開發(fā)環(huán)境配置

開發(fā)環(huán)境可以使用Windows 系統(tǒng)，WIN7、WIN10 等，軟件版本可以使用Revit 2014-2021；Visual Studio 2017 以上的各版本均可，但Visual Studio 各版本略有不同；結(jié)合使用AddinManagar 和Revit Lookup，AddinManagar 主要用于測試開發(fā)的插件；Revit Lookup 主要用于查看Revit 元素的屬性；在“C:ProgramDataAutodeskRevitAddins2018”（版本不同操作不一樣），結(jié)合自己的安裝的Revit 版本，復(fù)制到對(duì)應(yīng)的位置。進(jìn)去后，會(huì)在Revit 的附加模塊菜單欄出現(xiàn)，外部工具以及“Revit Lookup”；調(diào)用RevitAPI 和RevitAPIUI，Revit 常用的二次開發(fā)接口庫

4.2 插件二次開發(fā)具體步驟

第一步，打開Visual Studio 2017，文件=>新建=>項(xiàng)目，Visual C#下Windows 桌面下修改類庫(.NET Framework)內(nèi)容為ClassLibrary4。

第二步，添加引用，在鼠標(biāo)右鍵“引用”，點(diǎn)擊“添加引用”，瀏覽添加RevitAPI 和RevitAPIUI

第三步，錄入通用核心代碼，通過改變代碼，來和Revit 交互操作；

第四步，點(diǎn)擊“生成”，創(chuàng)建Dll 文件，會(huì)在下方路徑中生成一個(gè)Dll 文件，手動(dòng)復(fù)制這個(gè)路徑，在Revit 外部命令中使用“Add-In Manager(Manual Mode)”命令=>使用“Load”加載復(fù)制的Dlly 文件路徑，會(huì)解析得到Dll 文件中的外部命令=>選中其中一個(gè)命令，點(diǎn)擊“Run”=>彈出對(duì)話框，顯示你在程序中輸入的內(nèi)容。

第五步，將自己開發(fā)的插件上傳至平臺(tái)使用；錄入必要信息，上傳。

4.3 平臺(tái)防盜版措施

為保護(hù)開發(fā)者的合法權(quán)益，平臺(tái)同時(shí)要考慮開放和保護(hù)的功能。在以下幾種情況下的作品將被視為盜版：一是插件安裝包的哈希值相同，認(rèn)定為盜版。二是插件的命令類的類名相同，認(rèn)定為盜版。三是在插件的代碼中加入和插件寶綁定的代碼，當(dāng)它被移植其他地方，這個(gè)插件將無法使用。

4.4 平臺(tái)開發(fā)成果效果

插件平臺(tái)管理主界面與插件發(fā)布主界面的效果與具體功能說明如圖3、圖4所示。

圖3 插件平臺(tái)管理主界面

圖4 插件發(fā)布主界面

5 結(jié) 論

BIM 技術(shù)是建造業(yè)的新興計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，近來來得到了快速的發(fā)展，為未來建筑工業(yè)化、工業(yè)4.0、建筑精細(xì)化生產(chǎn)、數(shù)字存檔等提供有力的技術(shù)支撐，Autodesk 公司開發(fā)的Revit 是目前主流的建模軟件，在BIM 快速發(fā)展過程中，設(shè)計(jì)開發(fā)出現(xiàn)了效率低、耗時(shí)長、沖突和錯(cuò)誤等問題，為解決這些具體問題，Revit 公司開放了API 接口，以便決更多具體實(shí)際的建模問題，但基于API 開發(fā)的插件傳播率低，導(dǎo)致許多不必要的重復(fù)開發(fā)和浪費(fèi)，創(chuàng)建一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)是亟待解決的問題，本文提供了平臺(tái)二次開發(fā)的思路，并做了具體的設(shè)計(jì)，提供部分代碼，以及防止盜版的解決方案等，為后續(xù)平臺(tái)開發(fā)提供強(qiáng)有力的基礎(chǔ)支撐。