BIM應用中的數據傳遞和共享

冉龍彬，張超

（1重慶市城鄉建設行政審批服務中心，重慶 400014；2重慶市建筑科學研究院，重慶 400016）

0 引言

隨著我國經濟整體由高速增長階段轉向高質量發展階段，很多傳統行業面臨著轉型升級和改革發展。建筑業是國民經濟的支柱產業，國務院辦公廳《關于促進建筑業持續健康發展的意見》提出，要通過深化建筑業簡政放權改革、完善工程建設組織模式、加強工程質量安全管理、優化建筑市場環境、提高從業人員素質等措施，推進建筑產業現代化，鼓勵建筑企業 “走出去”。信息化是建筑產業現代化的主要特征之一，而BIM（Building Information Modeling）應用是建筑業信息化的重要組成部分。住建部于2015年發布《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》，推進建筑信息模型的應用。住建部《2016—2020年建筑業信息化發展綱要》指出，要“加快BIM普及運用”。各地也紛紛出臺相關政策文件，推進建筑信息模型的應用。BIM應用中，一個無法回避的問題就是模型間數據的傳遞和共享。

1 BIM應用中數據傳遞和共享的意義

1.1 BIM簡介

1975年，美國佐治亞理工大學的Chuck Eastman教授提出建筑物計算機模擬系統（Building Description System，BDS）的概念，通常被認為是BIM技術概念的起源。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標準（NBIMS）對BIM的定義分為三個層次：（1）BIM是設施物理和功能特性的數字化表達；（2）BIM是設施有關信息的共享知識資源，從而為其全生命周期的各種決策構成一個可靠的基礎；（3）在項目的不同階段，不同利益相關方通過在BIM中插入、獲取、更新和修改信息，以支持和反應其各自職責的協同作業。按照住建部《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》中的定義，BIM是在計算機輔助設計（CAD）等技術基礎上發展起來的多維模型信息集成技術，是對建筑工程物理特征和功能特性信息的數字化承載和可視化表達。

與傳統建筑行業相比，基于BIM的建筑行業流程和信息交換方式有明顯不同，見圖1。BIM的本質或理想狀態應該是按一定規則和標準，進行數據和信息的標準化表達、有效傳遞、互換和共享，從而實現全生命周期和全過程產業鏈各方的協同工作，提升現場管理水平，提高工程效率，降低工程成本，提高工程質量和投資效益。實際來說，目前BIM技術的應用大多處在虛擬設計施工（Virtual Design and Construction，VDC）階段。要實現理想的BIM，真正做到各方信息共享、工作協同，還有很長的路要走，其中一個關鍵的問題就是不同專業、不同階段相關各方之間的數據傳遞和共享。

圖1 建筑行業流程及信息交換方式對比

1.2 BIM應用中的數據傳遞和共享

BIM技術應用勢必會增加前期成本，一方面軟硬件購置和人員技術培訓需要投入成本，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致前期工作量增加、生產效率下降，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。但在國家及行業政策的推動下，企業也逐漸意識到BIM在大型復雜項目中的巨大優勢，越來越多的企業也開始自主進行BIM技術的應用研究，打造自己的BIM技術應用平臺。

目前國內BIM的發展很大程度上是BIM軟件供應商在推動。很多軟件都有非常強大的功能，但軟件不等于BIM技術，沒有硬件尤其是信息系統集成技術的支持，軟件本身無法實現真正意義上的BIM，甚至從一定程度上來說，BIM軟件只是BIM實現狀態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技術平臺：設計單位做設計BIM模型，施工單位做施工BIM模型，監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，沒法實現信息和數據的傳遞和共享，就會造成一個個的BIM信息孤島，導致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。

要打破不同軟件、不同企業系統集成造成的信息孤島，實現BIM對行業整體水平提升的巨大潛力，必須解決三方面的問題：工程項目系統架構模型、工程項目應用軟件模型和應用軟件之間信息和數據交換，其中不同軟件和平臺之間的數據信息的同創共享是關鍵。

2 BIM標準體系

2.1 國際標準

標準體系的健全和完善，是保證BIM模型間數據傳遞和共享，實現全生命周期參建各方系統工作的重要基礎。國際BIM標準體系包含三大類標準：IFC （Industry Foundation Classes）標準、IDM （Information Delivery Manual） 標準和IFD（Information Framework for Dictionaries）標準。

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

IFC標準規定了信息交換的格式，但要傳遞哪些信息并不涉及。通過IDM標準的制定，定義信息需求，將所需要的信息進行標準化后，應用于項目的不同階段、不同軟件系統，起到類似于橋梁的作用，保證各軟件系統之間信息交換的完整性和協調性。

IFD標準是BIM詞典，包含了BIM標準中每個概念定義的唯一標識碼。不同國家、地區有不同的文化和語言，對同一事物有不同的表達，通過IFD標準，每個人能在信息交換中準確地得到所需的信息。

2.2 國內標準

國家住宅工程中心、清華大學、中建國際設計顧問有限公司、歐特克等單位共同開展了中國BIM標準課題的研究，并在2010年參考美國國家BIM標準體系，提出了中國建筑信息模型標準框架 （China Building Information Model Standards，簡稱CBIMS）[1]，見圖2。目前正在或已完成制定的BIM國家標準包括：《建筑信息模型應用統一標準》《建筑信息模型分類和編碼標準》《建筑信息模型施工應用標準》《建筑信息模型工程設計交付標準》和《建筑工程信息模型存儲標準》，其中前三個標準已經發布實施。很多地方也紛紛制定自己的BIM應用標準。

《建筑信息模型應用統一標準》GB/T 51212-2016[2]是我國第一部建筑信息模型應用的工程建設標準，提出了建筑信息模型應用的基本和原則性要求，是建筑信息模型應用的基礎標準。2017年6月，中國工程建設標準化協會與國家建筑信息模型（BIM）產業技術創新戰略聯盟（中國BIM發展聯盟）聯合批準發布了13項P-BIM （基于工程實踐的建筑信息模型應用方式）協會標準，是GB/T 51212-2016國家標準的配套標準，為GB/T 51212-2016中提出的P-BIM實施方式提供技術支撐。

圖2 中國國家標準CBIMS標準框架體系結構

《建筑信息模型分類和編碼標準》GB/T 51269-2017[3]依據ISO 12006-2[4]標準，在對建筑工程中所涉及的建設資源（建筑產品、組織角色、工具、信息）、建設進程（項目階段、行為、專業領域）、建設成果（按功能分建筑物、按形態分建筑物、按功能分建筑空間、按形態分建筑空間、元素、工作成果）、建設屬性（材質、屬性）等對象進行全面、系統梳理的基礎上，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一分類和編碼，并規定了編碼的邏輯運算和應用規則。該標準是工程建設領域信息分類的標準原則，也是實現建筑工程全生命周期信息交換和共享的基礎。需要注意的是，建筑信息模型中的信息分類，是針對工程建設領域制定，但是將在圖書館資料管理、產品說明、項目信息等多個領域廣泛應用。

《建筑信息模型工程設計交付標準》國家標準尚未發布，但已形成初稿并對外公開征求意見。從征求意見稿內容來看，該標準規定了設計BIM模型的精細度等級以及不同階段、不同需求條件下的模型精細度要求，并給出了建筑工程信息模型及其交付物文件的命名（項目、分區或系統、專業、類型、標高和補充的描述信息）格式和規則，與建筑信息模型分類和編碼相結合，為工程設計信息模型的交付提供一個兼容性強、可操作的統一基準。對項目規劃、設計階段中BIM模型的命名規則、模型精細度，交付物等做了詳細的要求。

《建筑信息模型施工應用標準》GB/T 51235-2017[5]施工階段BIM模型的不同應用（深化設計、施工模擬、預制加工、進度管理、預算與成本管理、質量與安全管理、施工監理、竣工驗收），規定了BIM應用的內容、BIM應用的模型元素和信息（模型精細度的展開規定）以及交付成果和軟件要求。

除了國家標準，各地也根據本地推進BIM應用需要，積極搭建BIM標準體系。以重慶為例，BIM標準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域的設計、交付標準和實施指南，與建設工程建筑信息模型技術深度規定和設計審查要點等技術規定配套使用，目前計劃的標準制定已基本完成。但對比中國國家標準CBIMS標準框架體系來看，國內BIM標準體系還遠不完善，而從住建部到各地，又都在大力推進BIM應用，這也在一定程度上導致目前的BIM模型難以保證不同階段、不同專業、不同軟件之間的信息傳遞和共享。

3 關于BIM數據傳遞和共享問題的一些討論

要解決BIM數據傳遞和共享問題，可以從兩個不同的角度來考慮：一種思路是在傳統工程項目實施流程的基礎上，著力解決不同階段、不同參建方、不同專業、不同軟件之間BIM模型的信息和數據傳遞問題；另外一種思路是從項目組織管理的角度，實施全過程咨詢，從項目規劃設計甚至前期研究和決策開始，各相關方就參與進來，整個項目的意圖表達、具體實施、過程管理和驗收移交，都是由統一的渠道來完成，這種情況下BIM更多是支撐（復雜）項目管理和實施的一種技術手段。

在保持傳統工程項目實施方式的條件下，BIM標準體系建設、應用及逐步完善就非常關鍵。《建筑信息模型應用統一標準》GB/T 51212-2016標準規定，“模型應用宜采用基于工程實踐的建筑信息模型應用方式（P-BIM）。協會和地方BIM標準的陸續發布，尤其是P-BIM系列標準的發布實施，是對國家BIM標準的補充完善，也使得國內BIM標準體系日趨完善，但需要注意的是，國內BIM標準體系建設整體處于起步、探索的階段，BIM標準在工程項目中的具體應用和執行還需時間，其在使用過程中能否經得住實踐的驗證、能否達到標準體系建設的初衷和目的、是否需要進一步調整、補充和完善，仍有待時間和實踐的檢驗。另外，現有BIM標準很多都是推薦性標準，其在BIM應用過程中，如何確保、誰來確保相關標準得到了有效的實施，也需要行業在相關管理政策和文件進行明確，如重慶市調整現有文件，增加了對房屋建筑和市政工程初步設計和施工圖設計文件有關建筑信息模型內容的編制和審查的相關內容。

要打破傳統的工程項目組織管理模式，實施全過程咨詢，工程建設項目的前期研究和決策、實施甚至運行過程中，包含規劃、設計、組織、管理、經濟和技術等各方面的工程咨詢服務都由一家單位來統一實施，項目實施的組織構架、人員搭配、相關各方工作協同、項目管理、施工監督以及成本和進度控制等就都成為內部管理的內容，這樣在管理平臺建設、軟件選擇、數據交換和工作協同等方面，相比于傳統的組織管理模式來說，都有無可比擬的優勢，借助于BIM技術，更方便實現全生命周期參建各方的工作協同。全過程咨詢，作為工程建設組織模式改革完善的重要途徑，也是國務院辦公廳《關于促進建筑業持續健康發展的意見》文件中的重點內容。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月發布了《關于征求推進全過程工程咨詢服務發展的指導意見（征求意見稿）》。

以上兩種思路都有利于推進BIM技術的實際落地，而且兩者之間并不互相排斥。根據具體項目的實際情況，科學合理地選擇BIM應用方案，最大程度地發揮BIM技術對提升項目管理水平、提高工程質量和投資效益的優勢，對整個建筑行業BIM應用的推進非常重要。

4 結語

基于BIM技術的三維數字仿真模型，可以實現建筑工程的虛擬化設計、可視化決策、協同化建造、透明化管理，提升工程決策和管理的水平，縮短工期，提高工程質量和投資效益。但要實現參建各方工作協同，實現BIM對建筑行業效率提升的巨大潛力，數據傳遞和共享的問題必須解決。已經出臺的BIM國家標準非常有意義，尤其是分類和編碼標準提供了信息分類的基礎標準，但目前的標準體系建設整體還遠不完善，交付標準和存儲標準尚未出臺，實施標準還不健全，而行業又在積極出臺政策，大力推進BIM應用，這樣就不可避免出現不同模型之間的信息數據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數據傳遞和共享問題分別進行了簡單的探討，指出根據實際項目情況，科學合理地選擇BIM應用方案，最大程度地發揮BIM技術對提升項目管理水平、提高工程質量和投資效益的優勢，對整個建筑行業BIM應用的推進非常重要。

雖然過程中尚存不足，但建筑信息模型應用的整體推進已初見成效，長遠來說，作為建筑業信息化的重要組成部分，應與大數據、智能化、物聯網、3D打印等技術相結合，共同著眼工程建設組織模式的變革、建筑產業現代化的發展和支持國家“一帶一路”戰略發展，促進建筑業轉型升級和持續健康發展。