1 概述
建筑信息模型(BIM)為建筑工程設計領域帶來了第二次革命，從二維圖紙到三維設計和建造的革命，對建筑行業來說，BIM也是一次真正的信息革命。BIM在我國的全面應用為建筑業的發展帶來巨大的效益，使設計乃至整個工程的質量和效率顯著提高。BIM將直接促使建筑行業各領域的變革和發展;它將使建筑行業的思維模式及習慣方法產生深刻變化;使設計、建造和運營的過程產生新的組織方式和新的行業規則。
幕墻BIM是基于三維模型的幕墻信息技術，是采用集成的三維模型完整地表達幕墻定義信息，將設計、加工制作、安裝施工等信息共同定義到三維數字化模型當中，以改變目前三維模型和二維工程圖共存的局面，更好地保證幕墻定義數據的唯一性。幕墻BM提供了單一源定義，消除了潛在的三維模型和二維圖紙之間的沖突;改變了傳統的紙質介質的產品定義模式，方便了數據的管理，減少了很多重復性勞動;此外幕墻BIM還提高了信息傳遞的準確性和傳遞效率，使使用者能夠更加直觀、準確地獲取各類信息。幕墻工程的BIM模型可以分解成若干個“單元”，每個單元以信息化的形式存在。類似建筑設計軟件中的“族”和機械設計軟件中的“產品”、 “部件”。通過對“單元”的預定義，將“單元”內的產品(或稱為零件)的屬性信息(生產企業、產品型號、商標、造價和性能指標等)、一般幾何信息(構造尺寸、數量和材料等)和參數化信息(通過變量或公式能夠計算的幾何信息)進行設置，以便在幕墻的設計、加工制作、安裝施工等各個環節達到信息的共享與重用。本文以目前比較流行的CATIA軟件系統為例，研究幕墻BM模型的定制技術，并舉例說明其應用。
CATIAV5-6系統是航空、汽車、機械、電子設備及建筑等領域應用比較廣泛CAD（詞條“CAD”由行業大百科提供）/CAM/CAE軟件系統。它是一個模塊化的軟件，具有統一的用戶界面、數據管理以及兼容的數據庫和應用程序接口。采用特征造型和參數化造型技術，允許自動指定或由用戶指定參數化設計、幾何或功能化約束的變量化設計。它具有卓越的結構設計、機械產品設計、曲面造型、加工模擬、有限元分析、知識智能(參數化入數字化虛擬樣機等強大的功能模塊，為許多用戶所青睞。CATIA V5的知識智能(參數化)模塊功能強大，通過可視化的特征樹及各種可視工具，使得三維參數化建模更加簡單。CATIA V5的可視化工具能使設計人員在可視化的環境下，高速高效地完成三維建模工作[1-3]。CATIA系統還提供CAA(Component App|ication Architecture) RADE (Rapid Application Development Environment)[4]二次開發工具，采用了全新的、基于組件的開放式體系結構(Open Architecture Products)。應用了許多現代軟件工程思想，雖然整個體系結構十分龐大，但結構清晰、合理，維護、開發、擴展方便，有著相當優良的擴展性能。它開放的組件應用架構解決方案，允許更多的第三方供應商針對用戶的特殊需求進行定制。
2 信息化建模的特點
幕墻BIM模型需要定義屬性信息(生產企業、產品型號、商標、造價和性能指標等)、一般幾何信息(構造尺寸、數量和材料等)和參數化幾何信息(通過變量或公式能夠計算的幾何信息)，真中參數化信息是信息傳遞的關鍵，也是幕墻BIM的核心，因此需要重點研究幕墻的三維參數化建模技術。
幕墻三維參數化建模與二維參數化建模不同，其主要區別在于三維模型更能清晰地表達幕墻的構件（詞條“構件”由行業大百科提供），其模型參數也能更好地反映實物特征。三維模型允許從任意角度觀看，比二維模型更加直觀，使設計人員能夠將工作重點放在結構設計及其優化方面。參數化建模的特征參數選擇非常重要，合理的特征參數能夠方便地控制和生成實物的三維模型，特征參數發生變化能夠直接地帶動三維模型的協同變化。參數化技術給設計中的標準件、常用件和系列化產品的設計帶來極大的便利，是近來提出的“大量定制”MC生產方式中敏捷設計的一項基礎技術。三維參數化建模技術是幕墻設計的一項基礎性的工作，它比二維參數建模更能體現產品特征，更適應時代發展的需要。它將極大地促進幕墻行業發展。
3 三維參數化建模的實現方法網
參數化建模的關鍵在于用參數、公式、表格、特征等驅動圖形以達到改變圖形的目的，在CAT IA V5中可通過如下的方法來實現。
3.1采用CAⅡ A CAA二次開發技術，進行三維模型參數驅動
CAA(Component Application Architecure)是法國達索公司為了用戶在使用CATIA的過程中根據所要擴展的功能進行二次開發而提供的以VC++語言為基礎的一系列函數庫的總稱[4]。CAA方法的核心思想是面向對象的程序設計。采用對象的嵌入(Object Linked Embedded)和連接以及組件對象模型(Component Object Modei)的應用，使得開發的過程能夠輕松地實現標準化，較大程度地提高了程序的易用性和可擴展性。幕墻構件數量繁多，而且大部分構件類似，結構不一定復雜，但大量重復設計耗時耗力，因此如何快速地生成構件是一個重要的問題。采用CATIA的二次開發工具[4]，通過參數化建模方法，可怏速驅動生成新的構件，并可進行三維零部件的參數驅動。
3.2利用系統參數與尺寸約束驅動圖形
CATI A V5具有完善的系統參數自動提取功能，它能在草圖設計時，將尺寸約束作為特征參數保存起來，并且在此后的設計中可視化地對它進行修改，實現直接的參數驅動。用系統參數驅動圖形的關鍵在于如何將從實物中提取的參數轉化為CATiA中，用來控制三維模型的特征參數。尺寸驅動是參數驅動的基礎，尺寸約束是實現尺寸驅動的前提。CATIA V5的尺寸約束的特點是將形狀和尺寸聯合起來考慮，通過尺寸約束來實現對幾何形狀的控制。設計時以完整的尺寸參數為出發點(全約束)，不能漏注尺寸(欠約束)，不能多注尺寸(過約束、尺寸驅動是在二維草圖Sketcher空間下實現的。圖形完全約束后，其尺寸和位置關系才能協同變化，系統會直接將尺寸約束轉化為系統參數。草圖修改可通過編輯系統參數直接驅動幾何形狀的改變，為三維參數驅動提供基礎。三維參數化建模的合理性很大程度上取決于二維圖形中的尺寸約束與實物參數的符合程度。只有抓住CAT A建模特點并采取合理的二維和三維建模方法，才能建立理想的模型。
3.3 利用用戶參數和公式驅動圖形
CATIA V5不僅具有系統定義的參數，而且還有用戶自定義參數。通過用戶自定義參數和公式等工具，可以很方便地定制出客戶所要的各種參數以及約束這些參數的公式。CATIA V5中有幾何參數(如點、線、曲線、曲面等)、物理參數(如長度、質量、速度、溫度、密度等)、無量綱參數(如整數、實數)、字符型參數及布爾型參數等40多種類型的參數可供用戶自行選擇。用戶自定義公式是CATIA V5中聯系系統參數與用戶參數樞紐。用戶參數定義后，可針對用戶參數與三維模型中對應的特征參數建立相應的公式，從而通過用戶參數驅動系統參數，進而控制圖形的尺寸。
3.4 利用表格數據驅動圖形
機械產品設計中，標準件、通用件的尺寸可通過查表獲得，在CATIA V5中可應用表格驅動幾何圖形實現這一功能。應將與零件尺寸有關的標準數據以表格的形式存放在相應的文仵中，并建立表中數據與三維模型特征參數的聯系。通過選擇表中不同記錄達到改變幾何尺寸，獲得所需零件的模型。在CATIA的參數化設計中，可以使用的圖表有兩種，一種是文本格式的圖表文件，一種是Excle格式的圖表文件。僅須將產品的特征參數制成文本型或Excle引型表格，通過CAT{AV5本身自帶的工具Deggn Tab℃ 對表格的各條記錄進行訪問，從而達到修改尺寸、改變形狀的目的。
3.5 利用規則與檢驗控制特征驅動圖形
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