鄭國勤 邱奎寧

(中國建筑科學(xué)研究院建筑工程軟件研究所，北京 100013)

1 引言

建筑信息模型BIM(Building Information Modeling)的概念是由美國喬治亞技術(shù)學(xué)院的查克·伊斯曼教授于30多年前提出的［1］，它以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)并集成建筑工程項目各種相關(guān)信息的工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模型，是對工程項目相關(guān)信息詳盡的數(shù)字化表達(dá)。BIM的實現(xiàn)將從根本上解決規(guī)劃、設(shè)計、施工、運(yùn)營各階段的信息斷層問題［2］，實現(xiàn)工程信息在全壽命期內(nèi)的有效利用與管理，是謀求根本改變傳統(tǒng)設(shè)計方式、消除“信息孤島”的重要手段之一。在歐美國家，BIM項目的數(shù)量已超過傳統(tǒng)項目，而且我國BIM項目的數(shù)量也在逐年增長。BIM需要在建筑整個壽命周期內(nèi)的各種軟件間交換信息，如CAD軟件、性能分析軟件、施工管理軟件、運(yùn)營管理軟件以及審核WEB平臺。這些軟件可能由不同的軟件商開發(fā)，并建立在不同的技術(shù)平臺上。要使這些軟件能相互提取有關(guān)數(shù)據(jù)，必須形成和采用統(tǒng)一的BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。下面分別介紹國際和國內(nèi)的BIM標(biāo)準(zhǔn)研究進(jìn)展。

2 國際BIM標(biāo)準(zhǔn)研究

國際上已經(jīng)發(fā)布的BIM標(biāo)準(zhǔn)主要可以分為兩類:第一類是行業(yè)推薦性標(biāo)準(zhǔn):由行業(yè)性協(xié)會或機(jī)構(gòu)提出的推薦做法，通常不具有強(qiáng)制性，第二類為針對具體軟件的使用指南，是針對BIM軟件應(yīng)用的指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)。

2．1 行業(yè)推薦性標(biāo)準(zhǔn)

國際上主要開發(fā)研究BIM標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)構(gòu)是BuildingSMART［3］，BIM標(biāo)準(zhǔn)主要包括三個方面的內(nèi)容:數(shù)據(jù)模型IFC(Industry Foundation Classes)標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO(International Organization for Standardization)采納為 ISO/PAS 16739，即將成為 ISO/IS 16739標(biāo)準(zhǔn);數(shù)據(jù)字典IFD(International Framework for Dictionaries)，基于 ISO 12006－3:2007(Building construction:Organization of information about construction works，Part 3:Framework for object－oriented information)標(biāo)準(zhǔn);過程信息分發(fā)手冊IDM(Information Delivery Manual)，已經(jīng)成為國際標(biāo)準(zhǔn)的一部分ISO 29481－1:2010 Building information modeling－Information delivery manual－Part 1:Methodology and format。

IFC標(biāo)準(zhǔn)首先由國際協(xié)同聯(lián)盟IAI(Industry Alliance for Interoperability)于1995年提出，是面向?qū)ο蟮娜S建筑產(chǎn)品數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。其在規(guī)劃、工程設(shè)計、工程施工、電子政務(wù)等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，目的是促成建筑業(yè)中不同專業(yè)以及不同軟件可以共享數(shù)據(jù)源的有效途徑。1997年1月，IAI發(fā)布了 IFC信息模型的第一個完整版本。經(jīng)過十余年的努力，IFC標(biāo)準(zhǔn)已發(fā)展到2×4版本，信息模型的覆蓋范圍、應(yīng)用領(lǐng)域、模型框架都有了很大的改進(jìn)(現(xiàn)已由BuildingSMART國際接手開發(fā)和維護(hù))。

2004年美國編制了基于IFC的《國家BIM標(biāo)準(zhǔn)》——NBIMS(National Building Information Model Standard)［4］。NBIMS是一個完整的 BIM 指導(dǎo)性和規(guī)范性的標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了基于IFC數(shù)據(jù)格式的建筑信息模型在不同行業(yè)之間信息交互的要求，實現(xiàn)信息化促進(jìn)商業(yè)進(jìn)程的目的。在美國，BIM的普及率與應(yīng)用程度較高，政府或業(yè)主會主動要求項目運(yùn)用統(tǒng)一的BIM標(biāo)準(zhǔn)，甚至有的州已經(jīng)立法，強(qiáng)制要求州內(nèi)的所有大型公共建筑項目必須使用BIM。目前，美國所使用的 BIM標(biāo)準(zhǔn)包括 NBIMS、COBIE(Construction Operations Building Information Exchange)標(biāo)準(zhǔn)、IFC(Industry Foundation Class)標(biāo)準(zhǔn)等，不同的州政府或項目業(yè)主會選用不同的標(biāo)準(zhǔn)，但是他們的使用前提都是要求通過統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)為利益相關(guān)方帶來最大的價值。

新加坡2009年基于IFC建立了政府網(wǎng)絡(luò)審批電子政務(wù)系統(tǒng)［5］。

在英國，多家設(shè)計/施工企業(yè)共同成立了“AEC(UK)BIM標(biāo)準(zhǔn)”項目委員會，并制定了“AEC(UK)BIM Standard”，作為推薦性的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

日本建設(shè)領(lǐng)域信息化的標(biāo)準(zhǔn)為CALS/EC(Continuous Acquisition and Lifecycle Support/Electronic Commerce)標(biāo)準(zhǔn)，主要內(nèi)容包括工程項目信息的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布、電子招投標(biāo)、電子簽約、設(shè)計和施工信息的電子提交、工程信息在使用和維護(hù)階段的再利用、工程項目業(yè)績數(shù)據(jù)庫應(yīng)用等。

進(jìn)入上世紀(jì)90年代，為滿足信息技術(shù)在建筑業(yè)的應(yīng)用要求，以及推動建筑管理的集成化，ISO和一些國家開始制定集成化的建筑信息體系，如ISO/12006 －2，英國的 UNICLASS、瑞典的 NBSA96、美國的OmniClass。這些體系可以稱為現(xiàn)代建筑信息分類體系。它們旨在代替原有的分類體系，滿足建設(shè)項目全壽命期階段內(nèi)各方對建筑信息各項的要求，一些新版本的BIM建筑軟件已經(jīng)實現(xiàn)OCCS或UNICLASS分類體系編碼。

ISO/DIS12006－2是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織為各國建立自己的建筑信息分類體系所制定的框架，它對建筑信息分類體系的基本概念、術(shù)語進(jìn)行了定義，并描述了這些概念之間的關(guān)系，然后提出分類體系的框架，即分類表的組成和結(jié)構(gòu)，但不提供具體的分類表，此標(biāo)準(zhǔn)是對多年以來已有的各種建筑信息分類系統(tǒng)的提煉。

挪威在2010年提出《SN/TS 3489:2010 Implementation of support for IFD Library in an IFC model》標(biāo)準(zhǔn)，給出了基于 IFC模型交換的數(shù)據(jù)字典標(biāo)準(zhǔn)，而且正在進(jìn)行信息傳遞手冊(Information Delivery Manual－IDM)標(biāo)準(zhǔn)項目研究，該研究主要解決建筑項目中各個任務(wù)之間的信息交換需求。

2．2 使用指南

美國2009年8月發(fā)布《BIM項目實施計劃指南》第一版。主要包括以下四個步驟:1)確定使用BIM在項目計劃、設(shè)計、建造和運(yùn)營各階段中的目標(biāo)和價值;2)設(shè)計BIM執(zhí)行步驟;3)明確規(guī)定項目各階段需交付的BIM信息和信息交換形式;4)制訂BIM實施過程中的法律法規(guī)、技術(shù)和質(zhì)量檢查等細(xì)節(jié)。2010年4月，《BIM項目實施計劃指南》第二版發(fā)布［6］。澳大利亞為了促進(jìn)全國范圍內(nèi)的BIM標(biāo)準(zhǔn)的制訂和實施給出了《國家數(shù)字模擬指南》。該指南并未對BIM技術(shù)在建筑項目協(xié)同合作中的技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行深入介紹，而是側(cè)重于探討如何制定出可以充分發(fā)揮BIM優(yōu)越性能的實施過程及行業(yè)規(guī)范等問題。該指南包括《National Guidelines for Digital Modeling》及《Case Studies》兩部分。

其他如英國、加拿大等國家或行業(yè)給出了BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)(指南)。日本則給出了《Revit User Group Japan Modeling Guideline》。香港房屋署制訂了建筑信息模擬的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，包括有關(guān)的使用指南、組件庫設(shè)計指南和參考資料，2009年發(fā)布《Building Information Modelling(BIM)User Guide》。

韓國有多家政府機(jī)關(guān)致力于BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的制訂，如韓國國土海洋部、韓國教育科學(xué)技術(shù)部、韓國公共采購服務(wù)中心(Public Procurement Service)等。其中，韓國公共采購服務(wù)中心下屬的建設(shè)事業(yè)局制定了BIM實施指南和路線圖。韓國國土海洋部分別在建筑領(lǐng)域和土木領(lǐng)域制訂BIM應(yīng)用指南。《建筑領(lǐng)域BIM應(yīng)用指南》于2010年1月完成發(fā)布。土木領(lǐng)域的BIM應(yīng)用指南也已立項，暫定名為《土木領(lǐng)域3D設(shè)計指南》。

3 國內(nèi)BIM標(biāo)準(zhǔn)研究

我國也針對BIM標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行了一些基礎(chǔ)性的研究工作。2007年，中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院提出了JG/T198－2007標(biāo)準(zhǔn)［7］，其非等效采用了國際上的IFC標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)基礎(chǔ)類IFC平臺規(guī)范》，只是對IFC進(jìn)行了一定簡化。2008年，由中國建筑科學(xué)研究院、中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院等單位共同起草了《GB/T 25507－2010 工業(yè)基礎(chǔ)類平臺規(guī)范》［8］，等同采用IFC(ISO/PAS 16739:2005)，在技術(shù)內(nèi)容上與其完全保持一致，僅為了將其轉(zhuǎn)化為國家標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)我國國家標(biāo)準(zhǔn)的制定要求，在編寫格式上作了一些改動。2010年清華大學(xué)軟件學(xué)院BIM課題組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)，框架中技術(shù)規(guī)范主要包括三個方面的內(nèi)容:數(shù)據(jù)交格式標(biāo)準(zhǔn)IFC、信息分類及數(shù)據(jù)字典IFD和流程規(guī)則 IDM，BIM標(biāo)準(zhǔn)框架主要應(yīng)包括標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、使用指南和標(biāo)準(zhǔn)資源三大部分［9］。

國內(nèi)對BIM技術(shù)的研究剛剛起步，“十一五”期間部分高校和科研院所已開始研究和應(yīng)用BIM技術(shù)，特別是數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的研究。部分大型設(shè)計院已開始嘗試在實際工程項目中使用BIM技術(shù)，如上海現(xiàn)代集團(tuán)、中國建筑設(shè)計研究院、廣東省院、機(jī)械部六院等。典型工程包括世博文化中心、世博國家電力館、杭州奧體中心等。在國內(nèi)，基于IFC的信息模型在國內(nèi)的開發(fā)應(yīng)用才剛剛起步。中國建筑科學(xué)研究院開發(fā)完成了PKPM軟件的IFC接口，并在十五期間完成了建筑業(yè)信息化關(guān)鍵技術(shù)研究與示范項目——《基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的集成化建筑設(shè)計支撐平臺研究》;上海現(xiàn)代設(shè)計集團(tuán)開發(fā)了基于IFC標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)建筑軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計轉(zhuǎn)換系統(tǒng)以及建筑CAD數(shù)據(jù)資源共享應(yīng)用系統(tǒng)。此外，還有一些中小軟件企業(yè)也進(jìn)行了基于IFC的軟件開發(fā)工作，例如:北京子路時代高科技有限公司開發(fā)了基于Internet的建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)交互格式就采用了IFC標(biāo)準(zhǔn)。

4 小結(jié)

目前作為BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，IFC標(biāo)準(zhǔn)在國際上已日趨成熟。在美國主要采用大型軟件開發(fā)商提供的系列解決方案進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，但BIM數(shù)據(jù)應(yīng)用于建筑工程的全壽命期，時間跨度較大，因此，依靠某一個廠商支持的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)并不可取。對于我國，因為沒有國際化的大型軟件開發(fā)商，所以需要鼓勵更多的軟件參與到基于BIM的應(yīng)用軟件開發(fā)中，為此頒布數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可以保證應(yīng)用軟件的數(shù)據(jù)互通。我國同時需要跟蹤BuildingSMART的另外兩方面的標(biāo)準(zhǔn)IFD、IDM的進(jìn)展，結(jié)合我國建設(shè)行業(yè)的顯示需求，實現(xiàn)我國BIM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究和開發(fā)的協(xié)調(diào)發(fā)展，提升我國建筑行業(yè)的整體信息共享和交換水平。

［1］趙昂．BIM技術(shù)在計算機(jī)輔助建筑設(shè)計中的應(yīng)用初探，碩士學(xué)位論文，重慶大學(xué)，2006．

［2］Eastman C．，Teicholz P，Sacks R，Liston K．BIM Handbook．New Jersey，USA:John Wiley ＆ Sons，Inc．，2008．

［3］http://buildingsmart．com/standards

［4］The National Building Information Modeling Standard(NBIMS)Committee(2007)，The National Building Information Model Standard Part1:Overview Principles and Methodologies．

［5］http://www．corenet．gov．sg/

［6］Computer Integrated Construction Research Group，Building Information Modeling Execution Planning Guide Version 2，2010．04．

［7］建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額研究所，建筑對象數(shù)字化定義(JG/T198－2007)．中國標(biāo)準(zhǔn)出版社．

［8］建筑科學(xué)研究院，工業(yè)基礎(chǔ)類平臺規(guī)范(GB/T 25507)，中國標(biāo)準(zhǔn)出版社．2010，12．

［9］清華大學(xué)軟件學(xué)院BIM課題組．中國建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)框架研究［J］．土木建筑工程信息技術(shù)，2010，2(2):1-5．