中國(guó)建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展

第三屆工程建設(shè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新論壇論文集上海?2011中國(guó)建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展研究劉曲文上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司【摘要】建筑信息模型（BuildingInformationModeling，簡(jiǎn)稱(chēng)BIM）概念的提出是建筑行業(yè)信息化歷程中里程碑意義的技術(shù)理念。它將引領(lǐng)建筑行業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)集成與協(xié)作。自從2003年起，BIM概念引入中國(guó)以來(lái)，BIM在中國(guó)已經(jīng)有一定的人員與技術(shù)基礎(chǔ)，各大設(shè)計(jì)院以及高校也紛紛成立BIM研究中心、BIM團(tuán)隊(duì)。住建部十二五規(guī)劃也將BIM作為建筑行業(yè)信息化的核心技術(shù)進(jìn)行發(fā)展。因此，制定符合我國(guó)建筑行業(yè)特點(diǎn)的BIM標(biāo)準(zhǔn)迫在眉睫。本文對(duì)中國(guó)建筑信息模型發(fā)展歷程以及今后發(fā)展趨勢(shì)及內(nèi)容進(jìn)行了介紹?！娟P(guān)鍵詞】建筑信息模型（BIM）行業(yè)信息化BIM標(biāo)準(zhǔn)1概述目前，全球土木建筑業(yè)存在兩個(gè)亟待解決的問(wèn)題：一是各種生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間缺乏協(xié)同工作，以至于生產(chǎn)效率較低，資源浪費(fèi)嚴(yán)重；二是重復(fù)工作不斷，特別是項(xiàng)目初期建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之間的反復(fù)修改工作，造成生產(chǎn)成本上升。研究數(shù)據(jù)表明，由于缺乏相互協(xié)作，建筑業(yè)每年約有158億美元的損失（2004年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)），在4.8萬(wàn)億美元總投資中約30%資金浪費(fèi)（2008年初統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）（DianneDavis，2007）。我國(guó)建筑業(yè)在這方面的情況也不容樂(lè)觀，研究統(tǒng)計(jì)，2006年全球建筑業(yè)總產(chǎn)量達(dá)到4.6萬(wàn)億，而東亞（主要是中國(guó)）就占了1萬(wàn)億，其中因缺乏協(xié)作與重復(fù)工作造成的損失在25%以上（武涌等，2007）。土木建筑業(yè)的增長(zhǎng)在很大程度上是靠投資拉動(dòng)和規(guī)模擴(kuò)張實(shí)現(xiàn)的，因此，在保持建筑業(yè)高速發(fā)展的同時(shí)，必須形成對(duì)環(huán)境友好的綠色建筑市場(chǎng)。綠色建筑倡導(dǎo)高效合理地利用能源、土地資源、水資源、建筑材料等，最低限度地影響環(huán)境。而建筑信息模型（BuildingInformationModeling，以下簡(jiǎn)稱(chēng)BIM）正是在新世紀(jì)全球土木建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期應(yīng)運(yùn)而生的新事物。在BIM標(biāo)準(zhǔn)制定方面，早在20世紀(jì)末，國(guó)際上一些發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)就開(kāi)始對(duì)其展開(kāi)研究，并制定了IFC（IndustrialFoundationClasses）標(biāo)準(zhǔn)（IAI，2008）；美國(guó)（NBIMS，2007）、澳大利亞和英國(guó)等國(guó)家也分別于2006年、2009年、2010年相繼頒布了適應(yīng)本國(guó)發(fā)展需求的BIM行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在中國(guó)，BIM的標(biāo)準(zhǔn)制定則起步較晚。2007年，中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院提出了JG/T198-2007標(biāo)準(zhǔn)，采用了國(guó)際上的IFC標(biāo)準(zhǔn)（建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額研究所，2007）；清華大學(xué)軟件學(xué)院也開(kāi)始著手研究適用于中國(guó)的建筑模型標(biāo)準(zhǔn)框架（清華大學(xué)軟件學(xué)院BIM課題組，2010）。但是，對(duì)于地下空間這一具有特殊性的實(shí)體建筑類(lèi)型，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)相關(guān)BIM標(biāo)準(zhǔn)可供設(shè)計(jì)借鑒。在使用BIM平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的研究方面，國(guó)外已經(jīng)進(jìn)行了大量的嘗試，美國(guó)Autodesk公司就是代表之一。BIM是創(chuàng)建并利用數(shù)字化模型對(duì)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)管理的過(guò)程和方法，它貫穿于建筑的全生命周期。21世紀(jì)，中國(guó)城市化進(jìn)程的力度將不斷加大，在城市化進(jìn)程中合理、有效地使用BIM平臺(tái)，將為工程建設(shè)行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)巨大的效益，可顯著提高設(shè)計(jì)乃至整個(gè)工程的質(zhì)量和效率。2建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)的概念和研究方向清華大學(xué)軟件學(xué)院BIM課題組提出了CBIMS（ChineseBuildingInformationModelingStandard）概念，并在《中國(guó)建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)框架研究》中對(duì)CBIMS的組成及各部分相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。[1]2.1中國(guó)建筑信息化發(fā)展的歷程要談中國(guó)建筑信息化發(fā)展歷程，不能不先提及一下世界建筑信息化發(fā)展的簡(jiǎn)要?dú)v程。1946年2月世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)ENIAC在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)誕生，標(biāo)志著人類(lèi)全新的“E”時(shí)代的到來(lái)。1958年美國(guó)EllerbeAssociates建筑師事務(wù)所安裝了一臺(tái)名為BendixG15的計(jì)算機(jī)用于機(jī)構(gòu)計(jì)算，標(biāo)志著建筑設(shè)計(jì)學(xué)科與計(jì)算計(jì)學(xué)科相結(jié)合的第一次嘗試。上個(gè)世紀(jì)七十年代初，Autotrol軟件公司首先打入了建筑工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，當(dāng)時(shí)的主要功能是建筑制圖與建筑表現(xiàn)。1982年，Autodesk公司推出AutoCAD通用繪圖軟件一直沿用至今。[4]我國(guó)也與上個(gè)世紀(jì)七十年代末開(kāi)始研究計(jì)算機(jī)圖形學(xué)。八五期（1991-1995）間的甩圖板運(yùn)動(dòng)標(biāo)志著我國(guó)建筑設(shè)計(jì)行業(yè)崗位信息化時(shí)代的到來(lái)，但當(dāng)時(shí)的信息化僅僅基于幾何的CAD方式，以點(diǎn)、線、面為數(shù)據(jù)粒度。直到上個(gè)世紀(jì)九十年代出現(xiàn)天正、理正、鴻業(yè)等基于AutodeskCAD和BentleyMicroStation二次開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品問(wèn)世標(biāo)志著我國(guó)建筑設(shè)計(jì)行業(yè)進(jìn)入了部門(mén)信息化時(shí)代。部門(mén)信息化是面向建筑對(duì)象的CAD方式，還沒(méi)有協(xié)同，僅僅減少了繪圖人員的工作量。崗位信息化與部門(mén)信息化過(guò)程中都會(huì)隨之產(chǎn)生建筑數(shù)據(jù)信息，但是并沒(méi)有很好的對(duì)這些產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息加以利用。時(shí)間推移到新世紀(jì)的十年，我國(guó)建筑設(shè)計(jì)行業(yè)也只是部分進(jìn)入了企業(yè)信息化得行列，大多數(shù)的企業(yè)還是粗放式的管理，沒(méi)有基于CAD的二維標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有協(xié)同設(shè)計(jì)。也是這十年，我們也了解到了建筑信息模型這一理念。建筑信息模型是面向模型的CAD方式，是以建筑對(duì)象以及建筑對(duì)象之間的關(guān)系為數(shù)據(jù)粒度，并以數(shù)學(xué)建模為基礎(chǔ)。它的最顯著的特征就是各個(gè)環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)協(xié)作、產(chǎn)業(yè)鏈條的資源共享與數(shù)據(jù)集成。這些特征和行業(yè)信息化的特征高度一致?？梢哉f(shuō)建筑信息模型時(shí)代的到來(lái)就是行業(yè)信息化時(shí)代的到來(lái)，并且是工程設(shè)計(jì)行業(yè)一次巨大的技術(shù)革新，這樣的革新不亞于甩圖板運(yùn)動(dòng)給行業(yè)帶來(lái)的變化。2011年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)《2011-2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，其中目標(biāo)摘錄如下：“十二五”期間，基本實(shí)現(xiàn)建筑企業(yè)信息系統(tǒng)的普及應(yīng)用，加快建筑信息模型（BIM）、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作等新技術(shù)在工程中的應(yīng)用，推動(dòng)信息化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，促進(jìn)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)軟件的產(chǎn)業(yè)化，形成一批信息技術(shù)應(yīng)用達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的建筑企業(yè)?！盵5]產(chǎn)生數(shù)據(jù)（沒(méi)有的利用這些產(chǎn)生的數(shù)據(jù)）產(chǎn)生數(shù)據(jù)并利用這些數(shù)據(jù)崗位信息化部門(mén)信息化企業(yè)信息化行業(yè)信息化面向?qū)ο驝AD方式：以建筑對(duì)象為數(shù)據(jù)粒度（沒(méi)有協(xié)同，僅僅減少了一些人員的工作量）基于幾何CAD方式：以點(diǎn)、線、面為數(shù)據(jù)粒度，它是沒(méi)有任何語(yǔ)義的面向?qū)ο驝AD方式：以建筑對(duì)象為數(shù)據(jù)粒度（沒(méi)有協(xié)同，僅僅減少了一些人員的工作量）基于幾何CAD方式：以點(diǎn)、線、面為數(shù)據(jù)粒度，它是沒(méi)有任何語(yǔ)義的面向模型的CAD方式：以建筑對(duì)象及對(duì)象關(guān)系為數(shù)據(jù)粒度。（運(yùn)用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)——BIM）面向協(xié)同CAD方式：以建筑對(duì)象為數(shù)據(jù)粒度，結(jié)合協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)二維協(xié)同設(shè)計(jì)圖4建筑行業(yè)信息化歷程圖4建筑行業(yè)信息化歷程2.2建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)的研究?jī)?nèi)容中國(guó)工程建設(shè)行業(yè)需要利用TT技術(shù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)主與設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維各個(gè)環(huán)節(jié)的無(wú)縫集成，完成從粗放式管理向系統(tǒng)化管理的過(guò)渡，從各自為戰(zhàn)轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)變。通過(guò)調(diào)研和研究，我們認(rèn)為BIM在中國(guó)的應(yīng)用和推廣，依賴(lài)于三個(gè)層次的標(biāo)準(zhǔn)化搭建，分別是：BIM信息交互標(biāo)準(zhǔn)在信息交互方面主要還是圍繞國(guó)際協(xié)同聯(lián)盟的面向建筑對(duì)象的工業(yè)基礎(chǔ)類(lèi)（IFC）作為數(shù)據(jù)模型的標(biāo)準(zhǔn)。主要應(yīng)該解決數(shù)據(jù)交換格式、信息分類(lèi)方法以及流程規(guī)則三個(gè)方面的內(nèi)容。BIM協(xié)同作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同作業(yè)是設(shè)計(jì)之外的各種設(shè)計(jì)文件與辦公文檔管理、人員權(quán)限管理、設(shè)計(jì)校審流程、計(jì)劃任務(wù)、項(xiàng)目狀態(tài)查詢(xún)統(tǒng)計(jì)等的設(shè)計(jì)相關(guān)的管理功能，以及設(shè)計(jì)方與業(yè)主、施工方、監(jiān)理方、材料供用商、物業(yè)運(yùn)營(yíng)方等相關(guān)各方，進(jìn)行文件交互、溝通交流等的協(xié)同管理手段。它是提升全產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)效率的重要手段。[2]如下圖所示：BIM協(xié)同設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)BIM設(shè)計(jì)是在三維設(shè)計(jì)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的，組成模型的基本單位是建筑對(duì)象，每一個(gè)對(duì)象都代表建設(shè)項(xiàng)目中的一個(gè)具體的物理存在—建筑構(gòu)件、結(jié)構(gòu)構(gòu)件、機(jī)電設(shè)備、管道管路、場(chǎng)地構(gòu)件等等，每一個(gè)對(duì)象都對(duì)應(yīng)相應(yīng)物理存在的各類(lèi)信息，這樣的信息可以被系統(tǒng)自動(dòng)處理，在項(xiàng)目不同參與方之間自動(dòng)流轉(zhuǎn)。而現(xiàn)行的二維設(shè)計(jì)的組成圖形的基本單位是幾何圖塊，圖塊是非結(jié)構(gòu)化信息，核心是幾何數(shù)據(jù)，沒(méi)法被上下游重復(fù)利用，本質(zhì)上仍然不能把信息有效存儲(chǔ)起來(lái)在項(xiàng)目不同參與方之間進(jìn)行交流，因?yàn)閷?duì)某個(gè)圖塊定義為屬性A而不是屬性B是由用戶(hù)控制而不是由系統(tǒng)控制的，具有不確定性和不可檢查性。[3]協(xié)同設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)方面的研究：1）BIM項(xiàng)目信息收集與記錄方法、文檔編制原則與BIM數(shù)據(jù)共享流程；2）BIM模型交換、拆分方法和建模深度規(guī)定；3）文件夾命名規(guī)范、文件夾架構(gòu)原則編制與出圖樣式方法研究。3結(jié)論中國(guó)建筑需要利用IT技術(shù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)主與設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維各個(gè)環(huán)節(jié)的無(wú)縫集成，完成從粗放式管理向精細(xì)化管理的過(guò)渡，從各自為戰(zhàn)向產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)變。建筑信息化是降低建造成本，提高建筑質(zhì)量和運(yùn)行效率，延長(zhǎng)建筑物生命周期的最佳途徑，也是中國(guó)建筑工業(yè)化的必由之路。中國(guó)未來(lái)建筑信息化發(fā)展將形成以BIM為核心的產(chǎn)業(yè)革命。參考文獻(xiàn)[1