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BIM的思维层次

2018-03-10 08:57:16 文章来源:泥客论坛 字体:

“BIM”的雏形起源于两条主线:一个是为了解决二维的局限而衍生出来的三维技术,一个是为了解决信息化⽽提出的建筑信息体系。这两条主线都是针对建筑业行业需要解决的问题所出现。

21世纪初期,几个著名的软件商们基于当时的几款参数化三维设计软件,将3D CAD和建筑信息结合了起来,并创造了一个个新名词——BIM。Autodesk在2002的白皮书中提出了Building Information Modeling,也就是现在所说的BIM,在白皮书中赋予了BIM“协同设计”与“构件驱动CAD(object-oriented CAD)”的特征。Autodesk最初给BIM的定义“精确”的对应了刚刚收购的Revit与Buzzsaw的功能。因此,在某种意义上,初期“BIM”这个名词的创造是人为的,很大程度是为了软件商的市场营销。

2007年美国BIM标准第一版对BIM做出了明确定义:

· BIM是一个设施物理和功能特性的数字化表达,BIM是一个设施有关信息的共享知识资源,从而为其全生命期的各种决策构成一个可靠的基础,这个全生命期定义为从早期的概念一直到拆除。

· BIM的一个个基本前提是项目全生命期内不同阶段不同利益相关方的协同,包括在BIM中插入、获取、更新和修改信息以支持和反应该利益相关方的职责。

· BIM是基于协同性能公开标准的共享数字表达。

此后,各种BIM理论开始迅速完善,在软件商、行业组织、政府、学术界不断神话BIM解决建筑业信息化社会价值的同时,BIM软件商却一直致力于BIM的三维技术经济价值而导致政府及行业组织所期盼的BIM另一重要功能,建筑业信息化难以落地。十多年来,美国BIM标准定义的BIM至今进展甚微。

从BIM的起源及理论发展,我们可以归结于BIM是建筑业应用软件(不同信息系统)及其间的信息交换技术。实现BIM,我们首先要解决的建筑业应用软件(二维或三维软件)不足问题,其次是所有建筑业应用软件的数据共享协同工作问题。

在芬兰,BIM 其实只是“建筑业信息化”的代名词——芬兰一直期望着依托计算机信息化来提升建设的管理,并向自动化过渡。在中国,无论BIM 如何定义,它已经成为我国建筑业信息化技术的代名词。由于种种原因,不同的人对BIM 有不同认识和理解,因此存在不同的BIM 思维层次。在推广BIM 应用过程中,地方政府或企业领导的BIM 思维层次将决定其建筑业信息化技术发展水平及投入产出比。

一、BIM的应用软件思维

如上述“BIM” 雏形起源之一是为解决二维的局限而衍生出来的三维技术,而所有三维技术软件都是为完成建设项目过程中某一具体工作任务而开发的。前几年很多人对BIM的认识还只停留在对BIM软件的认识层面,因此“BIM替代CAD”的提法曾风靡一时,这就是将BIM视为应用软件的思维层次,其狭义理解是对应于用三维软件解决项目全生命期某个具体任务的BIM软件应用,目前各类“BIM竞赛”大部分项目属此范畴;广义理解是解决项目全生命期某个具体任务使用对应的包括二维CAD软件、进度软件、BIM软件、项目管理软件、设计软件、行政管理软件、工程分析工具软件、协调软件、投标软件等所有应用软件。

经济学认为从最稀缺的资源为中心进行资源组织才是合理的,人们常常会认为数据是最缺乏的,或者认为数据处理分析技术是最缺乏的,实际上最缺乏的是能够见到效益的目标机会,这种机会是多方面因素的组合,是业务的真实需求,这种效益机会才是最宝贵的。专家们利用政府数据的组合可以发现一些可以改进工作的内容,但是在业务人员看来这些发现并不急切,自己提出的问题才亟待解决,BIM的应用软件思维应当以业务问题为中心,不能以技术为中心也不能以数据为中心,唯有以业务部门的应用目标为中心才能获得可持续的效益,业务部门选用应用软件是以是否符合技术标准与管理流程、是否“顺手”为首选原则:选好用的而不是贵的、选简单的而不是复杂的、选针对业务的而不是数据交互的。因此,对于同样一个业务目标,对于业务部门而言,当二维CAD软件能完成任务就不可能选用BIM软件;对于软件公司而言,二维CAD软件虽然没有三维模型但也可以生成BIM需要的三维数据库。

二、BIM的软件集成思维

随着信息科学的发展、组织规模的扩大和对管理需求的增强,信息系统在各行业中得到广泛的应用并迅速普及。但由于很多信息系统开发的初始目的只是为了实现相应的业务功能计算机化,在实施这些系统的早期阶段并没有考虑到不同系统之间的数据交换和协同工作;在开发新系统时,通常没有足够的时间和理由彻底更换掉旧的遗留系统,新系统的功能必须与已有的系统、数据源相整合即使是建设全新的系统,也会遇到各类异构平台的技术集成等问题,实际上信息系统的集成已经成为一个非常普遍的需求。

传感器、RFID等物联网标识,使得生产设备与产品之间可以自动通信,将智能工厂(物理领域)的生产数据都可以通过API汇集到信息系统(信息领域)之中。

软件集成就是用一种较好的方式,使多种软件的功能集成到一个软件里,或是把软件的各部分组合在一起。软件集成是指将完成某项工作的一组相关的应用程序组织起来在一个统一的操作环境下以综合一致和整体连贯的形态来进行工作。

软件集成需要有一个统一的操作环境(平台),平台作为应用系统部署的基础,是由应用服务提供商搭建和维护的。现在,各软件商极力推出“BIM平台”及各类BIM项目管理平台层出不穷,这就是将BIM视为软件集成的思维层次。

BIM的软件集成思维基于BIM的应用软件思维,其狭义理解是对应于解决项目全生命期某个阶段、某个分部工程或某个管理任务的“BIM软件”集成技术应用,目前各类“BIM竞赛”部分项目属此范畴;广义理解是对应于项目全生命期所有应用软件的集成应用。

信息技术是社会服务重组的工具,当今社会的生产力建立在各种资源与处理能力的有效集成的基础之上,合作的基础是连接,信息行为是一切组织的粘合剂,是人与人、人与物、物与物、系统与数据、系统与智能的连接,正是这种跨时空的连接能力构建了各种各样的社会组织与技术集成,支撑着社会的生产力、支撑社会生产与生活的效率与方便性,信息技术革命是组织连接方式的革命,推动着各行各业的资源、知识、能力的大重组、大优化,推动着各行各业的大发展。信息技术是优化组织的工具,信息技术提供的是优化业务组织的机会与工具,并不是解决问题的智慧,工具是没有智慧的,人是使用工具智慧的来源,信息系统集成要以用户的需求为中心,帮助用户取得成效,使用户已有的软件资产在新的系统集成中发挥作用,使用户以最小的投入获取最大的集成效果,BIM的软件集成思维是用户所有应用软件的集成,不是仅限于BIM软件的集成。也只有在这助人成功的过程中才能实现软件集成商的自我成长。

三、BIM的系统工程思维

系统工程强调解决问题的整体视角,要全面、精准地设计具体的信息化工程,以保证所设计的信息系统能够准确实现预定的目标。精准设计理念被广泛应用于信息化建设的具体项目之中,是信息工程学的理论基础。信息工程学是软件开发商的核心理念,软件本身是精确的形式逻辑的运算,只能解决确定性问题,软件开发需要确定性的需求环境,具体工作中的不确定性问题均由相关方负责确定化,这种分工有助于软件人员集中精力完成软件开发任务。

系统工程是运用系统思想直接改造客观世界的一大类工程技术的总称。系统是由互相关联、互相制约、互相作用的若干组成部分构成的具有某种功能的有机整体。随着科学技术的快速发展和生产规模的不断扩大,迫切地需要发展一种能有效地组织和管理复杂系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的技术,即系统工程。系统架构模型(System Architecture Model)的建立对于系统工程是至关重要的,也是必需的。

系统架构模型是对系统整体的、全面的描述,相当于通常所说的总体设计方案,是整个研制工作的首要的工件(Primary Artifact)。系统架构模型与各个视图相互关联,各方人员针对一个共同的系统架构模型来分析和优化。因此,系统工程的关键,就在于构建出一个完整的系统架构模型。

BIM是一个设施物理和功能特性的数字化表达,是个数据库。对于建设项目,这个数据库一般为分布式数据库,系统架构模型需要考虑分布式数据库的组成及其建模与应用软件数量。分布式数据库具有多种不同的表达方式,可以是建筑、结构、机电三个数据库组合,也可以是不同阶段众多不同任务的数据库组合。无论哪种组合的分布式数据库,对于不同建设项目BIM系统架构模型都需要明确数据库数量及其构成完整数据库的建模与应用软件数量。这就是将BIM视为系统工程的思维层次,如美国BIM标准所述基于IFC+IFD完整建筑产品模型(系统架构模型)的BIM系统,及中国《建筑信息模型应用统一标准》所建议的基于建筑工程WBS(系统架构模型)完整数据库的P-BIM方式,即基于工程实践的BIM应用方式,对应于特定某一建设工程领域(如建造工程、市政工程、公路工程、铁路工程等)全生命期的BIM技术应用。

BIM的系统工程思维基于BIM的软件集成思维,但具有明显区别于BIM的软件集成思维的如下特征:

1、建设工程BIM应用的顶层设计,适用于所有项目的BIM实施;

2、系统架构模型需明确工程全生命期系统数据库架构及构成数据库的各参与⽅所有任务功能软件(一个任务功能软件可能有几个软件商开发的应用软件);

3、开发新的任务功能软件、重构现有应用软件为任务功能软件,优化、降低信息熵,使软件间数据交换更为便捷;

4、任务功能软件间的数据交换不依赖于任何具体系统(软件商平台),应用基于协同性能公开标准的进行数据交换,不同任务功能软(硬)件信息系统通过API(应用程序编程接口)集成。

BIM技术要成为建筑业的仆人,对BIM技术的夸大会助长IT的自我中心论,以为靠大数据、云计算、物联网就能够完美的管理工程项目,实际上数据只是部分历史信息的记录,能够分析出一些问题绝不是所有问题,数据处理能力并不能替代创新的智慧,BIM技术的作用是帮助人们解决问题而不是替代人们解决问题,人是工程项目的主角,IT只是工具。美国在2007至2015的八年间,当企业把因为BIM而火的理论都尝试了一遍后,发现事实并不是想象中的那么美好,因此,2017年美国两次BIM Forum的主题,一个是对业主需求的反思,一个是对行业本身推广新科技的反思。People-Process-Technology这样的理论开始被行业接受并被反复提及,即在BIM技术推广应用过程中,我们的正确推进方式应该是:人第一,流程第二,技术第三。根据项目管理中人性的特征优化我们的工作流程,再让BIM技术来顺应我们的流程。因此,需要创建一个合理的BIM系统架构模型,包括改变已有应用软件架构、建立分布式数据库系统及应用软件体系,去适应现有技术方法和管理流程,而不是改变技术方法和管理流程去适应“BIM技术”。

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