BIM應(yīng)用中的數(shù)據(jù)傳遞和共享

冉龍彬，張超

（1重慶市城鄉(xiāng)建設(shè)行政審批服務(wù)中心，重慶 400014；2重慶市建筑科學(xué)研究院，重慶 400016）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟整體由高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，很多傳統(tǒng)行業(yè)面臨著轉(zhuǎn)型升級和改革發(fā)展。建筑業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，國務(wù)院辦公廳《關(guān)于促進建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》提出，要通過深化建筑業(yè)簡政放權(quán)改革、完善工程建設(shè)組織模式、加強工程質(zhì)量安全管理、優(yōu)化建筑市場環(huán)境、提高從業(yè)人員素質(zhì)等措施，推進建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，鼓勵建筑企業(yè) “走出去”。信息化是建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的主要特征之一，而BIM（Building Information Modeling）應(yīng)用是建筑業(yè)信息化的重要組成部分。住建部于2015年發(fā)布《關(guān)于推進建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》，推進建筑信息模型的應(yīng)用。住建部《2016—2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》指出，要“加快BIM普及運用”。各地也紛紛出臺相關(guān)政策文件，推進建筑信息模型的應(yīng)用。BIM應(yīng)用中，一個無法回避的問題就是模型間數(shù)據(jù)的傳遞和共享。

1 BIM應(yīng)用中數(shù)據(jù)傳遞和共享的意義

1.1 BIM簡介

1975年，美國佐治亞理工大學(xué)的Chuck Eastman教授提出建筑物計算機模擬系統(tǒng)（Building Description System，BDS）的概念，通常被認(rèn)為是BIM技術(shù)概念的起源。這一概念隨后在歐洲、日本等國家得到了積極的推廣。美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)（NBIMS）對BIM的定義分為三個層次：（1）BIM是設(shè)施物理和功能特性的數(shù)字化表達(dá)；（2）BIM是設(shè)施有關(guān)信息的共享知識資源，從而為其全生命周期的各種決策構(gòu)成一個可靠的基礎(chǔ)；（3）在項目的不同階段，不同利益相關(guān)方通過在BIM中插入、獲取、更新和修改信息，以支持和反應(yīng)其各自職責(zé)的協(xié)同作業(yè)。按照住建部《關(guān)于推進建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》中的定義，BIM是在計算機輔助設(shè)計（CAD）等技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多維模型信息集成技術(shù)，是對建筑工程物理特征和功能特性信息的數(shù)字化承載和可視化表達(dá)。

與傳統(tǒng)建筑行業(yè)相比，基于BIM的建筑行業(yè)流程和信息交換方式有明顯不同，見圖1。BIM的本質(zhì)或理想狀態(tài)應(yīng)該是按一定規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，進行數(shù)據(jù)和信息的標(biāo)準(zhǔn)化表達(dá)、有效傳遞、互換和共享，從而實現(xiàn)全生命周期和全過程產(chǎn)業(yè)鏈各方的協(xié)同工作，提升現(xiàn)場管理水平，提高工程效率，降低工程成本，提高工程質(zhì)量和投資效益。實際來說，目前BIM技術(shù)的應(yīng)用大多處在虛擬設(shè)計施工（Virtual Design and Construction，VDC）階段。要實現(xiàn)理想的BIM，真正做到各方信息共享、工作協(xié)同，還有很長的路要走，其中一個關(guān)鍵的問題就是不同專業(yè)、不同階段相關(guān)各方之間的數(shù)據(jù)傳遞和共享。

圖1 建筑行業(yè)流程及信息交換方式對比

1.2 BIM應(yīng)用中的數(shù)據(jù)傳遞和共享

BIM技術(shù)應(yīng)用勢必會增加前期成本，一方面軟硬件購置和人員技術(shù)培訓(xùn)需要投入成本，另一方面在工作模式變革過程中，BIM軟件工作方式往往會導(dǎo)致前期工作量增加、生產(chǎn)效率下降，這一方面會隨著人員的熟練程度、工作流程和組織架構(gòu)的不斷完善而逐漸改觀，BIM給項目管理和后期運維帶來的效益，往往要隨著時間才能逐漸顯現(xiàn)。但在國家及行業(yè)政策的推動下，企業(yè)也逐漸意識到BIM在大型復(fù)雜項目中的巨大優(yōu)勢，越來越多的企業(yè)也開始自主進行BIM技術(shù)的應(yīng)用研究，打造自己的BIM技術(shù)應(yīng)用平臺。

目前國內(nèi)BIM的發(fā)展很大程度上是BIM軟件供應(yīng)商在推動。很多軟件都有非常強大的功能，但軟件不等于BIM技術(shù)，沒有硬件尤其是信息系統(tǒng)集成技術(shù)的支持，軟件本身無法實現(xiàn)真正意義上的BIM，甚至從一定程度上來說，BIM軟件只是BIM實現(xiàn)狀態(tài)或成果進行可視化展示的工具。不同單位按照自己的需求，使用不同的軟件，打造各自的BIM技術(shù)平臺：設(shè)計單位做設(shè)計BIM模型，施工單位做施工BIM模型，監(jiān)理和造價咨詢單位也各有自己的BIM模型；不同模型、不同平臺之間不能兼容，沒法實現(xiàn)信息和數(shù)據(jù)的傳遞和共享，就會造成一個個的BIM信息孤島，導(dǎo)致BIM雖推進開展得紅紅火火，但距離真正意義上的BIM卻越來越遠(yuǎn)。

要打破不同軟件、不同企業(yè)系統(tǒng)集成造成的信息孤島，實現(xiàn)BIM對行業(yè)整體水平提升的巨大潛力，必須解決三方面的問題：工程項目系統(tǒng)架構(gòu)模型、工程項目應(yīng)用軟件模型和應(yīng)用軟件之間信息和數(shù)據(jù)交換，其中不同軟件和平臺之間的數(shù)據(jù)信息的同創(chuàng)共享是關(guān)鍵。

2 BIM標(biāo)準(zhǔn)體系

2.1 國際標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)體系的健全和完善，是保證BIM模型間數(shù)據(jù)傳遞和共享，實現(xiàn)全生命周期參建各方系統(tǒng)工作的重要基礎(chǔ)。國際BIM標(biāo)準(zhǔn)體系包含三大類標(biāo)準(zhǔn)：IFC （Industry Foundation Classes）標(biāo)準(zhǔn)、IDM （Information Delivery Manual） 標(biāo)準(zhǔn)和IFD（Information Framework for Dictionaries）標(biāo)準(zhǔn)。

1994年，12個美國軟件公司聚集在一起研討使用不同應(yīng)用軟件協(xié)同工作的可能性。1995年10月，在北美建立了最初的IAI （Industry Alliance for Interoperability， 現(xiàn)在BuildingSMART International的前身）組織。IAI在1997年1月發(fā)布工業(yè)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)（Industry Foundation Clasess，IFC）的第一個版本。目前最新版本為IFC2x4版本。IFC是數(shù)據(jù)信息的“表達(dá)”標(biāo)準(zhǔn)，是信息交換的標(biāo)準(zhǔn)格式，存儲工程項目全生命周期（包括不同專業(yè)、不同階段、不同軟件）的信息，在橫向上支持各應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，在縱向上實現(xiàn)全生命周期的數(shù)據(jù)交換和管理。

IFC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了信息交換的格式，但要傳遞哪些信息并不涉及。通過IDM標(biāo)準(zhǔn)的制定，定義信息需求，將所需要的信息進行標(biāo)準(zhǔn)化后，應(yīng)用于項目的不同階段、不同軟件系統(tǒng)，起到類似于橋梁的作用，保證各軟件系統(tǒng)之間信息交換的完整性和協(xié)調(diào)性。

IFD標(biāo)準(zhǔn)是BIM詞典，包含了BIM標(biāo)準(zhǔn)中每個概念定義的唯一標(biāo)識碼。不同國家、地區(qū)有不同的文化和語言，對同一事物有不同的表達(dá)，通過IFD標(biāo)準(zhǔn)，每個人能在信息交換中準(zhǔn)確地得到所需的信息。

2.2 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

國家住宅工程中心、清華大學(xué)、中建國際設(shè)計顧問有限公司、歐特克等單位共同開展了中國BIM標(biāo)準(zhǔn)課題的研究，并在2010年參考美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)體系，提出了中國建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)框架 （China Building Information Model Standards，簡稱CBIMS）[1]，見圖2。目前正在或已完成制定的BIM國家標(biāo)準(zhǔn)包括：《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》《建筑信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》《建筑信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》《建筑信息模型工程設(shè)計交付標(biāo)準(zhǔn)》和《建筑工程信息模型存儲標(biāo)準(zhǔn)》，其中前三個標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)布實施。很多地方也紛紛制定自己的BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 51212-2016[2]是我國第一部建筑信息模型應(yīng)用的工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，提出了建筑信息模型應(yīng)用的基本和原則性要求，是建筑信息模型應(yīng)用的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。2017年6月，中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會與國家建筑信息模型（BIM）產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（中國BIM發(fā)展聯(lián)盟）聯(lián)合批準(zhǔn)發(fā)布了13項P-BIM （基于工程實踐的建筑信息模型應(yīng)用方式）協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)，是GB/T 51212-2016國家標(biāo)準(zhǔn)的配套標(biāo)準(zhǔn)，為GB/T 51212-2016中提出的P-BIM實施方式提供技術(shù)支撐。

圖2 中國國家標(biāo)準(zhǔn)CBIMS標(biāo)準(zhǔn)框架體系結(jié)構(gòu)

《建筑信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 51269-2017[3]依據(jù)ISO 12006-2[4]標(biāo)準(zhǔn)，在對建筑工程中所涉及的建設(shè)資源（建筑產(chǎn)品、組織角色、工具、信息）、建設(shè)進程（項目階段、行為、專業(yè)領(lǐng)域）、建設(shè)成果（按功能分建筑物、按形態(tài)分建筑物、按功能分建筑空間、按形態(tài)分建筑空間、元素、工作成果）、建設(shè)屬性（材質(zhì)、屬性）等對象進行全面、系統(tǒng)梳理的基礎(chǔ)上，針對不同需求，從不同角度對建筑信息模型中的信息進行了統(tǒng)一分類和編碼，并規(guī)定了編碼的邏輯運算和應(yīng)用規(guī)則。該標(biāo)準(zhǔn)是工程建設(shè)領(lǐng)域信息分類的標(biāo)準(zhǔn)原則，也是實現(xiàn)建筑工程全生命周期信息交換和共享的基礎(chǔ)。需要注意的是，建筑信息模型中的信息分類，是針對工程建設(shè)領(lǐng)域制定，但是將在圖書館資料管理、產(chǎn)品說明、項目信息等多個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

《建筑信息模型工程設(shè)計交付標(biāo)準(zhǔn)》國家標(biāo)準(zhǔn)尚未發(fā)布，但已形成初稿并對外公開征求意見。從征求意見稿內(nèi)容來看，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了設(shè)計BIM模型的精細(xì)度等級以及不同階段、不同需求條件下的模型精細(xì)度要求，并給出了建筑工程信息模型及其交付物文件的命名（項目、分區(qū)或系統(tǒng)、專業(yè)、類型、標(biāo)高和補充的描述信息）格式和規(guī)則，與建筑信息模型分類和編碼相結(jié)合，為工程設(shè)計信息模型的交付提供一個兼容性強、可操作的統(tǒng)一基準(zhǔn)。對項目規(guī)劃、設(shè)計階段中BIM模型的命名規(guī)則、模型精細(xì)度，交付物等做了詳細(xì)的要求。

《建筑信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 51235-2017[5]施工階段BIM模型的不同應(yīng)用（深化設(shè)計、施工模擬、預(yù)制加工、進度管理、預(yù)算與成本管理、質(zhì)量與安全管理、施工監(jiān)理、竣工驗收），規(guī)定了BIM應(yīng)用的內(nèi)容、BIM應(yīng)用的模型元素和信息（模型精細(xì)度的展開規(guī)定）以及交付成果和軟件要求。

除了國家標(biāo)準(zhǔn)，各地也根據(jù)本地推進BIM應(yīng)用需要，積極搭建BIM標(biāo)準(zhǔn)體系。以重慶為例，BIM標(biāo)準(zhǔn)體系制定計劃包括工程勘察信息模型、建筑工程信息模型和市政工程信息模型等三大領(lǐng)域的設(shè)計、交付標(biāo)準(zhǔn)和實施指南，與建設(shè)工程建筑信息模型技術(shù)深度規(guī)定和設(shè)計審查要點等技術(shù)規(guī)定配套使用，目前計劃的標(biāo)準(zhǔn)制定已基本完成。但對比中國國家標(biāo)準(zhǔn)CBIMS標(biāo)準(zhǔn)框架體系來看，國內(nèi)BIM標(biāo)準(zhǔn)體系還遠(yuǎn)不完善，而從住建部到各地，又都在大力推進BIM應(yīng)用，這也在一定程度上導(dǎo)致目前的BIM模型難以保證不同階段、不同專業(yè)、不同軟件之間的信息傳遞和共享。

3 關(guān)于BIM數(shù)據(jù)傳遞和共享問題的一些討論

要解決BIM數(shù)據(jù)傳遞和共享問題，可以從兩個不同的角度來考慮：一種思路是在傳統(tǒng)工程項目實施流程的基礎(chǔ)上，著力解決不同階段、不同參建方、不同專業(yè)、不同軟件之間BIM模型的信息和數(shù)據(jù)傳遞問題；另外一種思路是從項目組織管理的角度，實施全過程咨詢，從項目規(guī)劃設(shè)計甚至前期研究和決策開始，各相關(guān)方就參與進來，整個項目的意圖表達(dá)、具體實施、過程管理和驗收移交，都是由統(tǒng)一的渠道來完成，這種情況下BIM更多是支撐（復(fù)雜）項目管理和實施的一種技術(shù)手段。

在保持傳統(tǒng)工程項目實施方式的條件下，BIM標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)、應(yīng)用及逐步完善就非常關(guān)鍵。《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 51212-2016標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，“模型應(yīng)用宜采用基于工程實踐的建筑信息模型應(yīng)用方式（P-BIM）。協(xié)會和地方BIM標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)發(fā)布，尤其是P-BIM系列標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布實施，是對國家BIM標(biāo)準(zhǔn)的補充完善，也使得國內(nèi)BIM標(biāo)準(zhǔn)體系日趨完善，但需要注意的是，國內(nèi)BIM標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)整體處于起步、探索的階段，BIM標(biāo)準(zhǔn)在工程項目中的具體應(yīng)用和執(zhí)行還需時間，其在使用過程中能否經(jīng)得住實踐的驗證、能否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)的初衷和目的、是否需要進一步調(diào)整、補充和完善，仍有待時間和實踐的檢驗。另外，現(xiàn)有BIM標(biāo)準(zhǔn)很多都是推薦性標(biāo)準(zhǔn)，其在BIM應(yīng)用過程中，如何確保、誰來確保相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)得到了有效的實施，也需要行業(yè)在相關(guān)管理政策和文件進行明確，如重慶市調(diào)整現(xiàn)有文件，增加了對房屋建筑和市政工程初步設(shè)計和施工圖設(shè)計文件有關(guān)建筑信息模型內(nèi)容的編制和審查的相關(guān)內(nèi)容。

要打破傳統(tǒng)的工程項目組織管理模式，實施全過程咨詢，工程建設(shè)項目的前期研究和決策、實施甚至運行過程中，包含規(guī)劃、設(shè)計、組織、管理、經(jīng)濟和技術(shù)等各方面的工程咨詢服務(wù)都由一家單位來統(tǒng)一實施，項目實施的組織構(gòu)架、人員搭配、相關(guān)各方工作協(xié)同、項目管理、施工監(jiān)督以及成本和進度控制等就都成為內(nèi)部管理的內(nèi)容，這樣在管理平臺建設(shè)、軟件選擇、數(shù)據(jù)交換和工作協(xié)同等方面，相比于傳統(tǒng)的組織管理模式來說，都有無可比擬的優(yōu)勢，借助于BIM技術(shù)，更方便實現(xiàn)全生命周期參建各方的工作協(xié)同。全過程咨詢，作為工程建設(shè)組織模式改革完善的重要途徑，也是國務(wù)院辦公廳《關(guān)于促進建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》文件中的重點內(nèi)容。住建部也于2017年5月開始在全國8個省市開展全過程工程咨詢試點工作，又于2018年3月發(fā)布了《關(guān)于征求推進全過程工程咨詢服務(wù)發(fā)展的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》。

以上兩種思路都有利于推進BIM技術(shù)的實際落地，而且兩者之間并不互相排斥。根據(jù)具體項目的實際情況，科學(xué)合理地選擇BIM應(yīng)用方案，最大程度地發(fā)揮BIM技術(shù)對提升項目管理水平、提高工程質(zhì)量和投資效益的優(yōu)勢，對整個建筑行業(yè)BIM應(yīng)用的推進非常重要。

4 結(jié)語

基于BIM技術(shù)的三維數(shù)字仿真模型，可以實現(xiàn)建筑工程的虛擬化設(shè)計、可視化決策、協(xié)同化建造、透明化管理，提升工程決策和管理的水平，縮短工期，提高工程質(zhì)量和投資效益。但要實現(xiàn)參建各方工作協(xié)同，實現(xiàn)BIM對建筑行業(yè)效率提升的巨大潛力，數(shù)據(jù)傳遞和共享的問題必須解決。已經(jīng)出臺的BIM國家標(biāo)準(zhǔn)非常有意義，尤其是分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)提供了信息分類的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，但目前的標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)整體還遠(yuǎn)不完善，交付標(biāo)準(zhǔn)和存儲標(biāo)準(zhǔn)尚未出臺，實施標(biāo)準(zhǔn)還不健全，而行業(yè)又在積極出臺政策，大力推進BIM應(yīng)用，這樣就不可避免出現(xiàn)不同模型之間的信息數(shù)據(jù)無法有效傳遞和共享，容易形成一個個的信息孤島。本文對傳統(tǒng)工程項目實施流程和國家目前在積極推行的全過程咨詢兩種不同的模式下，BIM數(shù)據(jù)傳遞和共享問題分別進行了簡單的探討，指出根據(jù)實際項目情況，科學(xué)合理地選擇BIM應(yīng)用方案，最大程度地發(fā)揮BIM技術(shù)對提升項目管理水平、提高工程質(zhì)量和投資效益的優(yōu)勢，對整個建筑行業(yè)BIM應(yīng)用的推進非常重要。

雖然過程中尚存不足，但建筑信息模型應(yīng)用的整體推進已初見成效，長遠(yuǎn)來說，作為建筑業(yè)信息化的重要組成部分，應(yīng)與大數(shù)據(jù)、智能化、物聯(lián)網(wǎng)、3D打印等技術(shù)相結(jié)合，共同著眼工程建設(shè)組織模式的變革、建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展和支持國家“一帶一路”戰(zhàn)略發(fā)展，促進建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級和持續(xù)健康發(fā)展。