我们该为BIM做点什么

发布时间:2018年03月07日 14:30 来源:

摘要:BIM在我们从事的行业中引爆,很多的企业在缺乏基本理论与技术储备的情况下就开始了各项BIM工作,BIM小组、BIM中心,BIM研究院如雨后春笋,蓬勃发展。这些BIM机构用来干什么,服务什么,目标是什么,难以说清。除了创建一个BIM模型并碰撞检查外,大部分BIM机构着实难以找到BIM工作落脚点。于是,BIM工作也就变成了问题。

BIM在我们从事的行业中引爆,很多的企业在缺乏基本理论与技术储备的情况下就开始了各项BIM工作,BIM小组、BIM中心,BIM研究院如雨后春笋,蓬勃发展。这些BIM机构用来干什么,服务什么,目标是什么,难以说清。除了创建一个BIM模型并碰撞检查外,大部分BIM机构着实难以找到BIM工作落脚点。于是,BIM工作也就变成了问题。上至各工程企业的在职培训,下至大中专及本科院校的在校学生都成为这类BIM培训的招生对象。“BIM培训”几乎成了国外软件开发商的软件操作技能培训。大部分的BIM工作陷入了无穷尽的模型创建和“碰撞检查”之中,而绝大部分设计、施工技术人员在当今BIM“大潮”中却难以见到BIM所描述的无穷多优势。


一、对BIM的理解与认识  对于BIM,国内外文献总简化表达为:Building Information Modeling。对于中文,我们往往简单翻译为“建筑信息建模”,然而,全面理解BIM,需要了解以下定义:  (一)Building SMART International的BIM定义  BIM是首字母缩略词,以下三者之间既互相独立又彼此关联:  1. Building Information Modeling  建筑信息模型应用是创建和利用项目数据在其全寿命期内进行设计、施工和运营的业务过程,允许所有项目相关方通过数据互用使不同技术平台之间在同一时间利用相同的信息。  2. Building Information Model  建筑信息模型是一个设施物理特征和功能特征的数字化表达,是该项目相关方的共享知识资源,为项目全寿命期内的所有决策提供可靠的信息支持。  3. Building Information Management  建筑信息管理是指利用数字原型信息支持项目全寿命期信息共享的业务流程组织和控制过程。建筑信息管理的效益包括集中和可视化沟通、更早进行多方案比较、可持续分析、高效设计、多专业集成、施工现场控制、竣工资料记录等。  (二)美国退伍军人事务部BIM指南的BIM定义  1.Building Information Model  建筑信息模型—产品  产品(Product)是:一个设施物理和功能特性的基于对象的数字化表达。建筑信息模型作为一个设施有关信息的共享知识资源,是设施全生命期(从最早期开始)内决策的可靠基础。  2.Building Information Modeling  建筑信息建模—过程  过程(Process)是:模型使用、流程及建模方法的合集,由模型来实现特定的、可复用的、可靠的信息。建模方法影响着由模型生成的信息质量。使用和共享模型的时间和动机(流程)影响着BIM用于项目成果和决策支持的效果和效率。  3.Building Information Management  建筑信息管理—数据定义  数据定义(Data Definition)是:建筑信息管理支持数据标准和BIM用途的数据要求。数据连续性使得发送方和接收方均理解信息的同一内容,信息的可靠交换成为可能。  (三)英国建筑信息模型工作组2013年补充强调:  1.建筑信息模型—产品(Model):  一个基于设施的物理和功能特性的数字表示对象。该模型作为一个设施相关信息的共享知识源,从形成初步概念开始,就构成了该设施整个寿命期间制定决策的可靠依据。  2.建筑信息模型—过程(Modeling):  用于从模型获得特定的、可重复的以及可靠的信息结果的已定义的模型用途、工作流程和建模方法的集合。建模方法影响由模型生成信息的质量。使用和分享模型的时间和原因,影响着BIM卓有成效地应用于取得理想的项目成果以及为相关决策提供依据。  3.建筑信息管理—数据定义(Management):  建筑信息管理支持应用BIM的数据标准和数据要求。数据的连续性使相关信息能够在发送方和接收方都理解的条件下可靠地进行交换。  综合以上定义,BIM可以从图1角度理解:
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图1 BIM工作方式
  从图1可见,我们虽然可以称BIM为“Building Information Modeling”,但别忘了,Modeling是个过程:选自己决策需要的数据(从Model中取出),完成自己的工作,即工作成果数据(自己任务输出数据,任务图1BIM工作方式模型),把别人要的数据,工作流程数据,送给他人(装入Model中),这个过程需要数据标准(Management数据)。这个Modeling需要实现:电子数据交换、管理和访问做到流畅且无缝对接。信息只需要输入电子系统一次,然后通过信息技术网络,让参与各方瞬间就能按需提取。二、BIM软件应用  对照我们现在的“BIM软件”应用,很大一部分是在做“自己任务输出数据(任务模型)”而不是上图的“Model”,是在用“BIM软件”Modeling自己任务模型而并没有Modeling过程。
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图2 BIM是互操作性(Interoperability)
  BIM技术是项目“生命期内的互操作性”(图2),互操作性(Interoperability)又称互用性,是指不同的计算机系统、网络、操作系统和应用程序一起工作并共享信息的能力。其关键在于实现信息共享、协同工作,而不是软件技术。  我们一直在研究各种技术,追求提高工作效率和质量。在信息工程方面,我们通过硬件发展(硬件技术)和软件升级(计算机辅助技术)有效地提高了生产力,再好的软件也都属于计算机辅助技术(CAX)范畴。BIM技术则是硬件和CAX之外的另一门技术,是所有硬件、软件信息互用技术(图3)。
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图3 推动信息工程辅助的三大技术
  从成本角度考虑,我们希望购买的是物美价廉、不影响使用效率的软、硬件;从实用角度考虑,我们仅需要具备完成自己专业任务功能的软件。  对于设计阶段有些项目可能需要具有三维功能的软件。一个项目在设计阶段可以采用3D或2D,但在施工阶段最为实用的一定是2D和表格,即需要将完美(Build the Model-Build to the Model)的设计拆分成为2D和表格(含工期、设备、材料、劳动力、造价等),但这并不是简单的拆分,而是应该可以根据实际施工设备、劳动力、材料等按实际施工进度进行的动态拆分(或组合)。  软件设计中常提及两种模式:一种是架构模式,一种是设计模式。架构模式是从系统的层面上定义各个子系统的职责并据此进行组织设计,而设计模式是从子系统的功能层面上来定义功能的实现方式。实施BIM的重点在于IT架构模式,从上世纪七十年代开始IT 构架模式的演变如图4所示。
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图4 IT构架模式的演变
  传统架构,软件包是被编写为独立的(self-contained)软件,即在一个完整的软件包中将许多应用程序功能整合在一起。实现整合应用程序功能的代码通常与功能本身的代码混合在一起。我们将这种方式称作软件设计“单一应用程序”。与此密切相关的是,更改一部分代码将对使用该代码的代码具有重大影响,这会造成系统的复杂性,并增加维护系统的成本。而且还使重新使用应用程序功能变得较困难,因为这些功能不是为了重新使用而打的包。  传统架构缺点:代码冗余、不能重用、紧耦合、开发成本高。  SOA架构是面向服务体系架构,旨在将单个应用程序功能彼此分开,以便这些功能可以单独用作单个的应用程序功能或“组件”。这些组件可以用于在企业内部创建各种其他的应用程序,或者如有需要,对外向合作伙伴公开,以便用于合作伙伴的应用程序。  SOA架构优点:代码重用、松耦合、平台独立、语言无关。  SOA架构是一种充分利用开放标准,将软件资产展现为服务的结构,它提供了软件资产标准的展现和交互途径,在开发其他应用的时候,可以将独立的软件资产封装为一个一个的“积木”,SOA更注重应用之间的装配而不是实现细节。SOA 通过企业服务总线(Enterprise Service Bus,ESB)实现服务的整合集中和流程实现,借助标准的接口灵活地连接,实现真正的随需应变。  软件开发技术的发展是不断加大软件模块的封装粒度,从而使得软件模块间的耦合度减少。SOA的产生是为了适应分布式环境(特别是Internet环境)需求的又一种软件开发方式。  对象是对客观世界的基本实体的抽象,强调现实世界和实体的对应以及实体的建模。组件是对客观世界的实体或者实体联合能提供的功能和服务的建模。组件技术是可以产生可复用的软件模块的,但这只是说当用组件技术“从零开始”进行开发时才是这样的,面向组件技术无法复用已有的、用不同技术开发的软件模块,即不能把已有的“遗留系统”进行“组件化”。  和面向对象相比,面向组件更强调可复用性。面向对象实现可复用是通过继承实现的,但继承并不是实现复用的一种很好的方法,因为继承使得子类对父类产生了很强的依赖性。组件实现可复用性是通过组件的包容和聚合机制实现的。实现了复用者和被复用者的松耦合。  面向服务是一种服务导向的组件模型。服务是指软件中的一些处理过程或应用组装成独立业务模块的程序逻辑单元,可以通过标准协议再通过网络来访问和调用,而且接口公开。服务提供者开发出各种有用的服务,经过严格测试后把服务发布到公共的服务注册表上,服务消费者通过查找服务注册表查找到所需要的服务,然后就可以使用所需要的服务了。面向服务的软件开发具有与面向组件的不同新特点:  1.开放性—遵循开放的标准;  2.自描述性—服务的调用者只需要服务的描述信息就可以完全掌握服务的所用信息,包括调用方法;  3.实现无关性—服务的消费者无需知道服务的实现语言和实现平台;  4.封装的粒度大于组件。
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图5 受访者最常用的软件
  由此可见,现有的所有受访者最常用软件(图5)在SOA架构下都可以将软件资产展现为服务。我国自主开发、为我国工程建设做过巨大贡献、现在还在延续应用的大部分软件资产在SOA架构下可以展现为服务。通过ESB实现服务的整合集中和流程实现,借助软件信息交换标准的接口灵活地连接,实现互操作性。  美国Building SMART 联盟主席Dana K. Smith 先生曾说:“依靠一个软件解决所有问题的时代已经一去不复返了”。建设项目全生命期所用软件有成千上百种。我国已经有了成熟的建筑工程设计软件、计算、优化软件,但我们在施工软件开发与应用方面与制造业相去甚远。大量的施工深化设计、现场实施软件及项目各参与方的企业管理软件需要我们自己开发,并在应用中提高其性能。  不要让工作适应工具。相反,要改变工具,使其适应今天人们希望的工作方式。在SOA架构下,软件是我们完成任务的工具,要改变工具以适应我们希望的BIM工作方式。我们不再去讨论BIM是什么、不用去适应新的工具(除非您认为新的工具能提高效率和质量),更不用去为了建模而建模。实现BIM,需要我们行动起来,以自己的专业水平指导已有的设计软件按SOA架构改造、对于施工软件,需要按照分部分项工程要求分别开发独立功能的施工及管理软件。三、我们能为BIM做些什么?  其实很简单,将自己企业最拿手的技术与管理编制成应用软件。在SOA架构下,这个软件可以获得需要的信息,同时也可以为其他软件提供信息。  我国的业主、施工、监理、运维企业都有很强的专业水平,以项目全生命期P-BIM及企业管理总体设计(图6)分配每个企业分别承担不同功能的软件开发(或指导)工作,并编制相应的“P-BIM软件功能及信息交换标准”。同时,按SOA架构改造现有设计阶段应用软件,使其满足信息共享、协同工作要求,并根据施工和运维软件需要提供信息,我们将很快实现中国BIM落地(图7)。
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图6 建筑工程全生命期P-BIM及企业管理
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图7 中国BIM落地目标
  实现中国BIM落地需要有一个非盈利组织全面策划与组织各方力量协调工作,国家建筑信息模型(BIM)产业技术创新战略联盟(中国BIM发展联盟)就是这么一个组织,为大家搭建一个大众创新、万众创业的平台。在中国BIM发展的道路上,任何微小创新都会在这个平台上实现并展现价值。

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