與BIM相關(guān)的幾個概念的差異
幾個概念。BIM即建筑工程信息模型(Building Information Modeling);BLM即建筑工程全生命期管理(Building Lifecycle Management);BLIM即建筑工程全生命期信息模型(Building lifecycle Information Modeling;BLI建筑工程全生命期信息管理(Building lifecycle InformationManagement)。
BIM。BIM原意應(yīng)是BLIM(Modeling),美國人為了好讀,把“L”去掉了。實際上,當初提出這一課題的學(xué)者,主要目的是:研究基于建筑工程全生命期的信息模型。在這一課題中,有2個關(guān)鍵詞:一是全生命期(Lifecycle)。建筑工程全生命期的關(guān)鍵時期是,項目立項、策劃、勘察、設(shè)計、施工策劃、施工、竣工驗收、使用、維修、改造和拆除。二是信息模型(Information Modeling)。信息模型主要包括制定建模標準、信息管理標準和應(yīng)用標準。
其中,建模標準是建筑全生命期需要提供哪些軟件工具,每一類軟件工具應(yīng)提供哪些基本功能,并且這些工具都應(yīng)遵守數(shù)據(jù)存儲標準和應(yīng)用標準。信息管理標準是組織(人)、領(lǐng)域、專業(yè)、對象等及其相關(guān)信息,信息的分類、編碼及其邏輯關(guān)系;數(shù)據(jù)的組織關(guān)系、邏輯關(guān)系以及數(shù)據(jù)與工程實體的關(guān)聯(lián)關(guān)系;數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)等。應(yīng)用標準包括函數(shù)接口標準和數(shù)據(jù)交換標準。
作為一個BIM工具軟件,最基本的應(yīng)該遵守提供信息管理標準和應(yīng)用標準,否則就算不上是BIM軟件工具。BIM是建立一種建筑工程項目全生命期的數(shù)據(jù)集成、管理與應(yīng)用機制。其數(shù)據(jù),最基本的不僅能表達工程項目實體間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,同時還可以滿足建造和管理的需要、以3維方式有序地展示工程項目;其機制不僅可以集成和管理工程項目全生命期產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù),同時,項目相關(guān)方能方便地應(yīng)用其中他所需要的數(shù)據(jù),并且,還能隨著項目的進程不斷豐富和完善項目數(shù)據(jù)。
BLM與BLIM。有人認為,BLM源自制造業(yè)的PLM(Product Lifecycle Management),討論這個問題,價值不大,這里的關(guān)鍵是BLM(Building Lifecycle Management)與BLIM(Building lifecycle Information Management)究竟有什么區(qū)別?BLIM需要遵守可以共享的信息模型,對建筑工程全生命期進行生產(chǎn)管理;而BLM不一定需要遵守共同的信息模型,對建筑工程全生命期進行生產(chǎn)管理。
圖1 各專業(yè)之間采用推拉紙質(zhì)圖/電子圖的方式進行工作
BLIM(Modeling)與BLIM(Management)。 BLIM建筑工程全生命期信息模型(Building lifecycle Information Modeling)與BLIM建筑工程全生命期信息管理(Building lifecycle Information Management)是有區(qū)別的。前者的工作重點是,如何建立信息模型,信息模型建好以后,至于別人怎么用,不用管,那是別人的事(見圖1);后者,不僅要解決信息模型的問題,同時還要解決采用什么工具,對建筑工程全生命期進行生產(chǎn)管理的問題(見圖2)。
圖2 各專業(yè)之間采用數(shù)據(jù)中心工作平臺的方式進行工作
目前BIM尚未突破階段性應(yīng)用
目前BIM并未突破信息模型,其研究、開發(fā)應(yīng)用的重點主要還是在設(shè)計階段,建筑工程全生命期其它階段也有一些研究、開發(fā)應(yīng)用成果,但成效不像設(shè)計階段那么大。在設(shè)計階段BIM的研究、開發(fā)成果主要可以總結(jié)為:3維空間設(shè)計、參數(shù)化設(shè)計、面向?qū)ο笤O(shè)計、協(xié)同工作、信息共享和可視化等。
3維空間設(shè)計。人工時代,建筑物主要靠平面、立面和剖面三種圖表達。CAD時代,建筑物還是靠平、立、剖三種圖表達。但進步了,其進步主要表現(xiàn)在:計算機替代了人工,提高了設(shè)計質(zhì)量和效率;平、立、剖三種圖可以合成展示建筑物全貌,觀察其設(shè)計效果。但值得注意的是,我國制圖技術(shù)標準規(guī)范,目前還是針對建筑物的平面、立面和剖面三種圖形表達而編制的。
BIM“時代”,直接在3維空間設(shè)計,建筑物用一個3維立體圖表達,當需要任一平、立、剖圖形時,可以從3維立體圖模型中得到。它也進步了,除效率和質(zhì)量更高外,進步主要表現(xiàn)在,參數(shù)化設(shè)計、面向?qū)ο笤O(shè)計、相關(guān)方協(xié)同設(shè)計和信息共享等方面。
參數(shù)化設(shè)計。3維參數(shù)化設(shè)計是BIM設(shè)計工具的主要技術(shù)之一,也是有別于二維CAD的一種全新的設(shè)計方法,它靠工程參數(shù)來創(chuàng)建、驅(qū)動三維建筑模型,它是提升設(shè)計質(zhì)量和效率的重要技術(shù)保障。其主要特點是:修改其中一個或幾個參數(shù),設(shè)計對象不需要一點一線的從頭畫起,就可以變成另一種實體“形狀”,并立即以3維方式予以展示。
面向?qū)ο笤O(shè)計?;\統(tǒng)地說,對象就是專業(yè)人士要進行研究和應(yīng)用的工程實體,如樓層、立面、區(qū)域、房間、梁、墻、板、柱;連續(xù)梁、剪力墻等。對象不僅能表示工程實體的狀態(tài),還能附著信息、有關(guān)操作規(guī)則、計劃或事件,工程實體對象的狀態(tài),都可以用數(shù)據(jù)進行描述,并且還可以對其進行操作,操作后其“形狀”馬上會發(fā)生改變。
例如,假定一個填充墻為一個對象,該填充墻上有一個門,門上端有一個過梁,當該填充墻移動、修改或刪除時,門和過梁隨之移動、修改或刪除。由此可見,在填充墻對象中,不僅可以記錄該填充墻的長寬高幾何尺寸、材料名稱和材質(zhì)要求等,還可以記錄門的寬高幾何尺寸、規(guī)格型號、材料名稱和材質(zhì)要求以及門所需配件(如,門鎖等)的規(guī)格型號和數(shù)量等,以及過梁的長寬高幾何尺寸、材料名稱和材質(zhì)要求等。再則,對象的信息,并不是要求一次輸入,以后不能再修改和增加了,它可以隨著工作的深入,不斷的往對象里添加在工程項目生產(chǎn)、管理中所需的一切信息,例如,等到投標或做采購預(yù)算階段,再賦予填充墻、門和過梁的相關(guān)材料的單位單價,為計算工程制造成本準備數(shù)據(jù)。正因為有了對象,和對象可以繼承、并不斷地往里添加信息的特性,才使得BIM更具有研究、開發(fā)應(yīng)用的價值。
協(xié)同工作。協(xié)同工作是提升建筑工程項目各個環(huán)節(jié)質(zhì)量和效率的重要方式。協(xié)同工作分為協(xié)同設(shè)計和協(xié)同作業(yè)。協(xié)同設(shè)計是設(shè)計項目組、專業(yè)內(nèi)部和各相關(guān)專業(yè)間的設(shè)計思想、方案的交流和溝通,交流、溝通的平臺是項目數(shù)據(jù)中心(見圖2);協(xié)同作業(yè)是項目業(yè)主、設(shè)計方、施工方、監(jiān)理方、運營商等項目相關(guān)方,進行方案和文件交流和溝通,溝通的平臺是項目數(shù)據(jù)中心(見圖2)。由此可見,項目數(shù)據(jù)中心溝通平臺改變了傳統(tǒng)的推拉紙質(zhì)圖/電子圖的工作方式(見圖1),降低了溝通成本,提高了溝通協(xié)同工作的效率和質(zhì)量。
信息共享。建筑工程項目涉及項目的相關(guān)方以及項目的許多不同專業(yè)等。由于BIM具有承載各種信息的能力,整個建筑工程項目的相關(guān)信息或整套文檔資料都存儲在數(shù)據(jù)中心,整個工程項目的建造模型、管理信息等都已數(shù)字化,并已完全相互關(guān)聯(lián),憑借這個數(shù)據(jù)中心工作平臺,不但消除了各個專業(yè)之間交流溝通的困難,還為項目相關(guān)建設(shè)方提高了共享成果、協(xié)同工作的溝通協(xié)調(diào)機制。
可視化。按照可視化是一切用“圖”來傳遞和溝通信息的技巧和方法的解釋,可視化應(yīng)兼有二維通俗化的特點和三維直觀化的優(yōu)勢,也就是說,可視化應(yīng)具備工程實體的最基本二維或三維“表視”,以及效果圖、動畫、實時漫游、虛擬現(xiàn)實等設(shè)計和展示手段,以盡可能的滿足相關(guān)設(shè)計師的需求,使其工作效率更高,觀察設(shè)計成果可選擇的視角度更多,判斷更為客觀,決策更為準確,例如,建筑物實體間的碰撞檢查十分有效。
我們需要什么樣的BIM
到目前為止,盡管所謂的BIM在設(shè)計階段、計算工程量階段,甚至在施工階段有些局部性成果。尤其在設(shè)計階段,可以說研發(fā)出了一些比較實用、方便的工具。但是,筆者認為,這些都不是BIM的核心價值所在。BIM的目標或核心價值應(yīng)該是建筑工程項目的信息化,即針對建筑工程的生產(chǎn)制造和管理的需要,首先應(yīng)研究建立建筑工程全生命期可以共享信息的數(shù)據(jù)存儲、管理與應(yīng)用模型,或建筑工程項目數(shù)據(jù)庫中心數(shù)據(jù)模型,然后,針對建筑工程項目數(shù)據(jù)庫中心數(shù)據(jù)模型研發(fā)各種應(yīng)用工具,滿足建筑工程項目全生命期各類專業(yè)人士管理和生產(chǎn)制造的需要。
當然,要完全研究出建筑工程項目信息模型和滿足建筑工程項目全生命期各類專業(yè)人士管理和生產(chǎn)制造需要的各種應(yīng)用軟件工具,這不是在短期內(nèi)可以完成的!
目前,對于中國的建筑企業(yè)來說,由于行業(yè)內(nèi)企業(yè)經(jīng)營范圍或分工以及其它方面的原因,在建筑工程項目全生命期中,設(shè)計和施工的內(nèi)部以及它們之間,相互溝通,交流信息和文件資料的工作量最大,需求最急迫。其中最急需的系統(tǒng)功能是:一是提供高效的各專業(yè)設(shè)計工具,滿足各專業(yè)內(nèi)部和專業(yè)間的協(xié)同設(shè)計;二是便于施工添加有關(guān)信息,便于設(shè)計施工方案,模擬施工過程,反饋模擬信息至設(shè)計階段,反復(fù)修改設(shè)計,選擇較佳設(shè)計方案和形成多媒體投標方案以及施工組織管理方案(見圖3)。三是數(shù)據(jù)對象的重組以及可追溯。例如建筑設(shè)計方案,隔墻上是兩根梁,而在結(jié)構(gòu)設(shè)計中,隔墻需要轉(zhuǎn)換成荷載,其上部的兩根梁應(yīng)是合并成一根梁。因此,不僅要求應(yīng)用系統(tǒng)能重新定義設(shè)計對象、數(shù)據(jù)對象,同時還可以追溯到不同專業(yè)之間的設(shè)計對象的轉(zhuǎn)換情況。再如,在結(jié)構(gòu)設(shè)計中,需要將相關(guān)的多根梁,定義成連續(xù)梁;多塊相關(guān)板定義成一塊連續(xù)板等。四是自動生成工程項目的工程量以及資源(物資材料、設(shè)備等)需用量等。阻礙這些功能性工具軟件發(fā)展的最主要的原因是,沒有建立能滿足設(shè)計、施工公認的、工程項目共享信息模型。
圖3 多方案優(yōu)化設(shè)計
如果設(shè)計階段能為施工階段提供全面精確的工程量及其資源用量,那么,整個建筑行業(yè)生產(chǎn)和管理一定會出現(xiàn)重大變革,可以減少施工管理階段大量、重復(fù)性勞動,減少交易成本。 目前有人片面地把設(shè)計階段的軟件等同于BIM,也有人把三維算量軟件視為BIM,這是偷換概念,是推銷自己的軟件產(chǎn)品的一個噱頭。
解決這些問題的辦法是:一是研究制定設(shè)計和施工可以共享信息的信息模型及其存儲、管理、應(yīng)用機制。二是制定行業(yè)標準規(guī)范,規(guī)定上游工作階段(如,建筑、結(jié)構(gòu)、水電、暖通、設(shè)備、建筑物理、裝飾和施工等設(shè)計專業(yè)或工作階段),展示說明本工作階段必須提交的信息外,還必須為下游工作階段提供哪些信息,并為其工作階段補充完善信息創(chuàng)造條件。
具體的要求是,設(shè)計階段應(yīng)為施工階段提供工程量及其資源用量,或設(shè)計階段為施工階段創(chuàng)造必要的條件,便于其補充信息,實現(xiàn)工程量及其資源用量的統(tǒng)計工作。目前,研究和開發(fā)應(yīng)用BIM技術(shù)碰到的最大問題是:一是3D設(shè)計會增加設(shè)計階段工期,對設(shè)計人員的能力要求也更高。二是BIM的3D功能和運行速度有待改進。三是面向?qū)ο蟆?shù)化的設(shè)計方法,在某種程度上增加了設(shè)計工作量。四是設(shè)計企業(yè)是BIM的最大受益者嗎,誰為3D產(chǎn)生的效益買單。五是應(yīng)用需求最強烈的施工企業(yè),設(shè)計、施工的信息渠道不通暢,沒有好的技術(shù)讓有關(guān)方面感興趣來改變這一現(xiàn)狀。
對于中國建筑業(yè)來說,如果沒有施工企業(yè)的參與,連設(shè)計、施工的一體化都達不到,這樣的信息系統(tǒng),稱不上BIM,也不能說我們進入了BIM時代。BIM系統(tǒng)還有待相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)部門、專業(yè)人士的共同努力!
黃如福:中國施工企業(yè)管理協(xié)會信息化專家委員會主任委員,中國建筑科學(xué)研究院研究員;兼任中國建筑科學(xué)研究院建筑工程軟件研究所副總工程師、研究員,中國土木工程學(xué)會施工專業(yè)委員會副主任,建設(shè)部科學(xué)技術(shù)委員會信息專業(yè)委員會委員,中國建筑業(yè)協(xié)會工會項目管理委員會常務(wù)理事,中國土木工程學(xué)會計算機應(yīng)用委員會常務(wù)理事。長期從事企業(yè)戰(zhàn)略管理、項目管理、企業(yè)管理信息化、項目管理信息化方面的研究,曾多次獲得建設(shè)部科學(xué)技術(shù)進步獎和國家質(zhì)量監(jiān)督局科技進步獎。為國內(nèi)多家施工企業(yè)做信息化建設(shè)指導(dǎo)。
版權(quán)所有:北京華信捷投資咨詢有限責(zé)任公司京公網(wǎng)安備 11010202007072號電話:010-68520349傳真:010-68570772郵編:100070