論述BIM應用的軟件集成研究

王大方 柳長春

摘要：軟件集成是一個浩大的工程，涉及多個層面，基于BIM目的軟件集成更是如此。BIM軟件涉及面廣，無論利用何種技術，其目的是最好地利用現有資源，最大程度地適應BIM技術應用的需求。

關鍵詞：BIM技術;軟件集成;數據集成

1 BIM技術分析

以BIM為技術前提的信息管理的主要任務是圍繞數據的存儲和分發共享數據。它的主要工作在進行的過程中最主要的特點就是分階段進行，BIM數據的創建從項目規劃到設計建設和使用，不同的子信息模型構建不同的應用。每個子信息模型實現自我進化，換句話說，就是在前一個部分模型上提取所需要的數據，并且對數據進行整理與分析，構建一個可以在下一個階段使用的信息模型，或者還可以形成一個獨立的應用程序模型。模型層、數據層、應用層和網絡層共同構成了BIM的數據集成框架，具體描述如下：

1.1 模型層

基于BIM的信息集成，數據模型層專門用于保存、讀取、提取、集成和驗證IFC模型的數據。信息模型根據生命周期的階段和工作內容生成。這些子信息模型的類型完全不同，從設計子信息模型，構建子信息模型，規劃子信息模型和每個階段級別的操作子信息模型，到那些子信息具有不同主題特征的模型。如施工安全信息模型，管理信息模型和成本信息模型。

1.2 數據層

結構化BIM數據和非結構化文檔數據一起構成整個生命周期的工程數據內容。前者主要用于數據庫的數據管理和存儲。企業級系統更復雜，具有大量數據和高性能要求。二維表用于記錄和存儲數據結構。基于對象數據模型與關系數據模型之間的對應關系，本文的研究致力于將對象模型轉換為關系數據表，從而管理和存儲BIM數據。后者是一個文件數據庫和文件庫作為基礎。

1.3 應用程序層

不同施工周期階段的應用軟件構成了應用層，軟件種類繁多，主要包括設計軟件，規劃設計軟件，管理軟件。

1.4 網絡層

在互聯網和通信協議的共同作用下，網絡通信層得以完成局域網和廣域網之間在數據使用和關聯之間切換，使得各個項目參與方的分布式工作方式得以實現。

在BIM的數據框架下，BIM數據可以通過生命周期產生的數據的積累，擴展，集成和應用來構建。BIM的實現需要針對不同階段的不同應用實施子信息模型構建，從而可以完成BIM信息集成平臺和數據庫以及相應的數據存儲，跟蹤和擴展機制，并且數據完全存儲和分散式。

2 軟件集成方案

基于BIM目的的軟件集成方案可以分為兩大類，一種是對于不同軟件模塊或者系統進行接口集成達到某種信息的傳遞（下稱接口集成），初級的做到單向的信息傳遞交流，高級的做到互相的信息傳遞交流：另外一種為實現某一個BIM信息系統將原為多個獨立軟件的集成（下稱系統集成），初級可也做到單一實現目的的集成，高級的做到可擴展性極強的平臺集成，以不同的目的需求取舍相關功能系統。

2.1 系統集成

系統集成在軟件行業中算是個比較復雜的工程。多數能實現此種集成方案的軟件很大程度上是基于軟件開發初期的架構合理。但是，現階段多數軟件在架構之初由于各種原因未曾考慮過集成架構，在此基礎上發展出的軟件只是適用于某一需求方面為目的的單獨軟件。而如需適用于目前出于BIM軟件為目的的，必須考慮各種方法達到集成。

2.2 接口集成

這里說的接口集成是指軟件本身的狹義“接口”集成，也就是通常軟件開發中常要提及的應用程序編程接口。某一BIM軟件的未來其實在很大程度上要指望其軟件接口的前景如何。但在我國軟件業，開發人員在軟件架構之初只是遵循為軟件的最終使用者來設計軟件，但是對于如何實現合理的軟件API卻只為少數人所重視，這也是我國軟件業所要面臨及需要解決的問題。目前，國內基于不同領域與層面的軟件都已基本成型，多個軟件分支共同為軟件使用者提供服務，多個軟件需要互相之間的數據傳遞，提供合理的API來進行相關集成將是必不可少的，這也是軟件開發者所需要面對的問題。API的存在與公開，意味著軟件可擴展性是否能夠得到提升，對于擴展的深度需參照API對于軟件模塊本身控制的操作接口是否達到一定的深度來界定。

2.3 數據集成

異構數據庫集成技術是數據庫技術從完全集中到邏輯集中、物理分布（傳統分布式數據庫）乃至邏輯分布、物理分布（異構數據庫）這一發展過程的結果，也是兼顧已有系統自治性并實現新的數據共享這一現實需求的有效手段。

以BIM技術應用為目的的前提下，要達到異構數據庫的集成效果，需要弄清楚兩個層面，一是所要達到的BIM軟件系統的數據需求，這是異構數據集成的目標，二是對現有各系統DBMS的分析對比，這樣才能對于不同的數據集成對象，異構數據集成在技術上可以考慮DBMS本身的遷移和轉換、數據庫網（信）關技術、公共協議/數據轉換協議技術、公共編程接口技術以及中間件技術：在數據結構體現形式上可以考慮分布式數據庫、構造數據倉庫、多數據庫以及聯邦數據庫。當然，上述的技術和數據結構體現形式，都有各自的優勢和劣勢，筆者僅從所了解到的國內軟件現狀，對利用現有軟件達到BIM類軟件集成為目的，從下面幾點進行討論。

（1）中間件技術，是處于應用程序及應用程序所在系統的內部工作方式之間的軟件技術，它的基本思想是在各后端數據層和前端應用程序層之間建立一個抽象層。從而，對每個不同數據層的相關操作變成對單一的中間件的操作，使得使用其對異構數據庫進行集成時，可以做到用戶層對數據層的實現達到透明，并保證了訪問接口的開放性和后期的擴展性。

（2）聯邦式數據庫系統，具有分布性、自治性、異構性三大特性。它對于各個異構的局部數據庫之間存在著一種較為松散的聯邦式耦合關系，不需要像分布式數據庫需要有統一的數據模型及全局數據模式，各局部庫通過定義輸入、輸出模式進行彼此之間的數據訪問。聯邦式數據庫系統由在不同結點上松散耦合分布的異構成員數據庫構成，各聯邦成員間的一種松散結合，可以使集成對象即聯邦成員是集中式數據庫，也可以是分布式數據庫。由于沒有全局模式，此種數據庫系統可以依據不同需求將不同的數據庫系統加入聯邦或者退出聯邦，其表現為擴展性強。

3 結語

當前BIM應用推進過程中不可避免會出現信息孤島問題，要解決這一問題，真正實現參建各方工作協同，實現BIM對行業效率提升的巨大潛力，一方面要完善BIM標準體系建設，另一方面要積極探索建設組織模式的變革，根據實際情況，最大程度發揮BIM技術的優勢。

參考文獻：

[1]何關培.BIM和BIM相關軟件[J].土木工程信息技術，2017，（2）.

（作者單位：沈陽新松機器人自動化股份有限公司）