靳 金 安景合 黃錳鋼

(廣聯(lián)達軟件股份有限公司，北京 100193)

近年來，雖然BIM技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用越來越普及，但由于沒有統(tǒng)一應(yīng)用和實施標準，BIM技術(shù)產(chǎn)生的價值相對較低。目前由中國建筑科學(xué)研究院主持的中國BIM標準制定工作正在進行中，而作者所在的單位承接了標準制定中的一部分內(nèi)容，這篇文章中將會介紹作者在BIM流程標準制定過程中的方法研究和探索。

作為BIM技術(shù)的發(fā)源地，美國在BIM技術(shù)的研究和應(yīng)用上一直處于世界領(lǐng)先地位，在今年發(fā)布的美國國家 BIM 標準“NBIMS-US v2”［1］中，包含了BIM的參考標準、信息交換標準和最佳實踐標準。目前為止，包括加拿大在內(nèi)的多個國家已在研究和借鑒NBIMS-US標準的基礎(chǔ)上，制定了本國BIM標準［2］。而本文中將要介紹的BIM流程標準制定方法也是借鑒了NBIMS-US V2中標準制定的部分方法和內(nèi)容。

1 支撐BIM信息互用的三類標準

支撐完整的BIM信息互用，需要三類標準的支撐，即存儲標準、流程標準和分類標準，如圖1所示。

其中，存儲標準的出現(xiàn)是由于一個建設(shè)項目生命周期內(nèi)的參與方和需要使用的軟件產(chǎn)品數(shù)量從數(shù)十、數(shù)百到甚至更多，要支持這么多參與方、這么多應(yīng)用軟件在項目整個生命周期內(nèi)的信息交換，使用專用數(shù)據(jù)格式肯定無法滿足需求，必須依靠標準數(shù)據(jù)格式。目前，BIM還處于其發(fā)展初期階段，還未形成一個行業(yè)公認的實施標準格式(類似二維CAD時代的dwg格式)，但卻出現(xiàn)了一個中立的、公開的標準數(shù)據(jù)格式——IFC標準(Industry Foundation Classes，工業(yè)基礎(chǔ)類)。

圖1 支撐BIM信息互用的三類標準

IFC標準是由buildingSMART International開發(fā)并維護，被注冊為ISO16739的國際標準［3］，是目前最受建筑行業(yè)廣泛認可的國際性公共產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型格式標準。各大建筑軟件商均宣布了旗下產(chǎn)品對IFC格式文件的支持，許多國家也已開始致力于基于IFC標準的BIM實施規(guī)范的制訂工作，而分類標準是為了實現(xiàn)BIM環(huán)境下的高效信息互用離不開的一個完整的、標準化的建筑業(yè)信息分類和編碼體系。統(tǒng)一的建筑信息分類和編碼體系可以使來自不同國家、地區(qū)和團體的建筑相關(guān)單位之間的信息交流和互用成為可能。

隨著行業(yè)的發(fā)展，各國已經(jīng)建立起各種建筑信息分類和編碼方法，分別滿足工程計價、建筑規(guī)范、項目管理、進度控制等需要，如美國的Masterformat，UNIFORMAT，歐洲的Ci/SfB，CAWS，CESMM，EPIC等等。由于文化背景和法律環(huán)境的差異，各個國家的分類體系不盡相同。它們的分類方法、分類結(jié)構(gòu)乃至應(yīng)用范圍都存在很大不同，甚至在一個國家內(nèi)部也可能存在幾種不同的分類。這些給充分發(fā)揮BIM的信息互用優(yōu)勢及在建筑領(lǐng)域應(yīng)用其他IT技術(shù)造成了巨大的障礙，也不利于建筑業(yè)的國際化。

流程標準定義了建設(shè)項目生命周期某一階段某一專業(yè)需要從整體BIM中獲取和提交信息的規(guī)則，以及階段和階段之間、專業(yè)和專業(yè)之間的信息交換需求。流程標準明確了具體業(yè)務(wù)場景下交換什么信息的問題。

目前，國際上一般采用IDM(Information Delivery Manual，信息交付手冊)方法進行流程標準的定義。IDM是buildingSMART協(xié)會對于描述流程的ISO標準方法(ISO 29481-1)，是對項目建設(shè)以及運維過程中某些特定信息類型需求的標準定義的方法［4］。它如同一個交換契約一樣，規(guī)定著各個項目參與方所需提供BIM數(shù)據(jù)的內(nèi)容和時間。

而IDM方法同樣是“NBIMS-USv2”中對于流程標準制定所采用的方法。作者參考其方法對我國的BIM流程標準制定進行了學(xué)習(xí)和研究。

2 IDM方法介紹

IDM的技術(shù)架構(gòu)如圖2所示［4］:

其中流程圖(Process Map)描述了某個特定主題邊界下的活動流程，其目的是理解構(gòu)成流程圖的活動配置，參與的角色，需要的、使用的以及產(chǎn)生的信息，以幫助使用者清楚地理解為達到某個特定的目標應(yīng)該怎樣去開展相關(guān)工作。

交換需求(Exchange Requirements)是一個特定的子集，通過過程中的信息交換來支持某個特定項目階段下特定的業(yè)務(wù)需求。

業(yè)務(wù)規(guī)則(Business Rules)中提供了一些針對其中某個過程的限制條件。

而驗證測試(Verification Tests)則用來驗證每項交換需求是否正確以及得到滿足。

如果完整的實現(xiàn)IDM中定義的信息需求內(nèi)容還需要有MVD(Model View Definition，模型視圖定義)，MVD是信息模型中可以被某種軟件支持的信息子集，是通過功能組件(Functional Parts)而給軟件開發(fā)人員將業(yè)務(wù)人員的語言轉(zhuǎn)化為計算機語言的實現(xiàn)手段［4］。

實現(xiàn)IDM/MVD方法的一般步驟［5］包括:

1．List-up:定義需要開發(fā)哪些東西，然后信息目錄化。

2．PM(Process Map):使用業(yè)務(wù)流程建模符號BPMN(Business Process Modeling Notation)定義開發(fā)對象，定義并判斷項目過程中各階段，各領(lǐng)域需要交換的信息。

3．ER(Exchange Requirement):基于 PM 中定義的過程，由使用者定義需求事項。

4．MVD:這個階段是為了讓ER可以在BIM軟件中得到具體應(yīng)用和體現(xiàn)，而定義基于IFC的需求事項的階段。

5．SI(Software Implementation):這是開發(fā)者利用上階段的MVD開發(fā)實際軟件的階段。

本文主要針對信息交換流程IDM的標準制定方法進行介紹的，因此重點在上面五個步驟的前三項，而跟MVD相關(guān)的后兩部分不做過多描述。

綜上，我們在制定IDM流程標準時，首先分析定義并目錄化了該業(yè)務(wù)流程的內(nèi)容，接著采用BPMN建立流程圖，然后結(jié)合各方需求一起定義交換需求。需要注意的是我們建議采用BPMN進行流程圖繪制，因為它具有諸如可以直接轉(zhuǎn)換為業(yè)務(wù)流程執(zhí)行語言(BPEL:Business Process Execution Language)，可以基于XML方法進行流程控制等的一些優(yōu)點，但是其它方法，比如IDEF0，也可以用來繪制流程圖。而信息交換需求必須是在項目各相關(guān)方共同參與下來制定的，因為涉及到各方今后需要做的具體工作內(nèi)容，如錄入的信息工作量等。

本文將重點對圖中紅色標注的應(yīng)用，也就是設(shè)計模型到工程量計算(本文中只針對土建工程量的計算，以下簡稱“算量”)為案例對信息交換流程進行介紹。

3 設(shè)計到工程量計算的IDM流程標準

工程量是以自然計量單位或物理計量單位表示的各分項工程或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的工程數(shù)量。而正確的工程量計算結(jié)果是工程計價的主要依據(jù)。當(dāng)前，將設(shè)計階段的BIM模型直接用于算量和造價已成為業(yè)界關(guān)注的熱點，但由于沒有統(tǒng)一的標準來進行數(shù)據(jù)傳遞和規(guī)范各方錄入的信息數(shù)據(jù)，以及各家軟件廠商對模型和數(shù)據(jù)支持程度的不統(tǒng)一，導(dǎo)致了業(yè)界還鮮有這方面成功的案例。

本文中談及的設(shè)計到算量的IDM流程標準制定的目的，主要是規(guī)范設(shè)計方和工程量計算方的信息錄入內(nèi)容，規(guī)定信息錄入范圍，從而保證設(shè)計階段的BIM模型能夠直接正確地進行算量和計價，提高工作效率。對于設(shè)計和算量的工作內(nèi)容現(xiàn)況，我們進行了大量的調(diào)研，而標準內(nèi)容尤其是信息交換需求的依據(jù)主要來源于我們的相關(guān)調(diào)研。

設(shè)計階段主要分為方案設(shè)計階段，擴初設(shè)計階段以及施工圖設(shè)計階段，我國一般是在施工圖基礎(chǔ)上進行招投標階段的工作，所以要想用設(shè)計階段的BIM模型直接應(yīng)用于招投標算量的話必須達到施工圖規(guī)定的細度。本文中的BIM設(shè)計模型就是指能達到招投標應(yīng)用細度的BIM模型，我們這里稱為詳細模型。

定義該IDM流程標準時，考慮到該業(yè)務(wù)流程圖會有很多類型，如從業(yè)主視角出發(fā)，以造價控制為目的，過程中需要招投標制價和工程量清單的;以投標方視角出發(fā)，為中標為目的，過程中需要編制投標報價等。這里我們主要介紹的是以業(yè)主方為視角的流程圖。

在繪制流程圖時我們首先整理了過程中需要涉及的信息內(nèi)容和參與方情況，經(jīng)過定義并判斷項目過程中各階段、各領(lǐng)域需要交換的信息后，使用“MS Visio Premium 2010”繪制了設(shè)計到算量的BPMN流程圖(圖4)。

該BPMN流程圖主要定義了經(jīng)過項目概念設(shè)計分析后，從詳細設(shè)計階段的BIM模型到用于招投標階段的算量模型的過程以及各領(lǐng)域信息交換的內(nèi)容，每個步驟都配有對應(yīng)的說明，圖4中各步驟的說明為:

圖4 設(shè)計到算量的BPMN流程圖

·完成方案設(shè)計BIM模型

類型任務(wù)說明 設(shè)計者在設(shè)計任務(wù)書以及場地信息基礎(chǔ)上建立方案設(shè)計階段的BIM模型，或稱為體量模型，該模型將作為接下來進行詳細模型搭建的基礎(chǔ)。

·創(chuàng)建詳細模型［1．1］

類型任務(wù)說明在方案設(shè)計BIM模型的基礎(chǔ)上，進行詳細設(shè)計BIM模型的建立，該模型需要包含:·場地及建筑方位信息·建筑標高信息·建筑樓層信息·毗鄰建筑的三維幾何體信息·建筑的三維幾何模型包括墻(內(nèi)、外)，幕墻，房頂，地板、樓板，天花板，窗、天窗，門以及遮陽裝置信息此外，下文中“ER_設(shè)計到算量”信息交換需求表中提到的有關(guān)設(shè)計方應(yīng)提供的信息應(yīng)該得到滿足。此任務(wù)中還包括模型創(chuàng)建過程的子任務(wù)。

·輸出BIM模型［1．2］

類型任務(wù)說明 輸出前一階段完成的BIM模型。此時，所有“ER_設(shè)計到算量”中的信息交換需求得到滿足。

·算量＆計價［1．3］

類型任務(wù)說明 在專業(yè)工程量計算軟件(如廣聯(lián)達、魯班軟件)中進行工程量計算，并結(jié)合工程量清單和定額、取費文件、材價等數(shù)據(jù)進行計價工作。

·自檢算量＆計價結(jié)果［1．4］

類型任務(wù)說明此時，所有“ER_設(shè)計到算量”中規(guī)定的交換需求應(yīng)該得到滿足。結(jié)果可以直接由相關(guān)人員或者模型檢查軟件來進行審查。當(dāng)結(jié)果滿足造價控制目標時，設(shè)計者可以繼續(xù)進行任務(wù)1．5，當(dāng)不滿足造價控制目標時，需要返回任務(wù)1．1進行相關(guān)建筑幾何體的修改。此外，如果設(shè)計滿足造價控制目標但是不滿足其它一些建筑性能需求，比如能耗目標時，或者其它專業(yè)模型和該模型共同進行管線綜合出現(xiàn)問題時，同樣需要返回任務(wù)1．1進行修改。

·準備提交等待檢查［1．5］

類型任務(wù)說明 當(dāng)設(shè)計者對設(shè)計結(jié)果感到滿意時，此時準備提交給業(yè)主進行審查提交的內(nèi)容包括BIM幾何模型和“ER_設(shè)計到算量”中規(guī)定的交換需求內(nèi)容。

·驗證BIM是否可以做算量［1．6］

類型任務(wù)說明 當(dāng)業(yè)主驗收模型后需要基本驗證提交的資料是否符合“ER_設(shè)計到算量”中規(guī)定的交換需求內(nèi)容。

·算量＆計價［1．7］

類型任務(wù)說明 業(yè)主可能使用自己的技術(shù)人員或者雇傭外部咨詢公司，基于設(shè)計者提交的BIM模型和交換需求內(nèi)容進行重新算量和計價。

·算量＆計價分析結(jié)果［1．8］

類型任務(wù)說明 將自己的算量和計價結(jié)果跟設(shè)計者提交的結(jié)果進行分析和評估。

·準備分析報告［1．9］

類型任務(wù)說明 將結(jié)果分析后得出分析報告。

·評估量和價的分解［1．10］

類型任務(wù)說明 業(yè)主進行量和價的分解分析具體的設(shè)計問題。

·準備設(shè)計的反饋［1．11］

類型任務(wù)說明 業(yè)主將量和價的分析結(jié)果以及對設(shè)計方的建議打包發(fā)回給設(shè)計者，設(shè)計者需要根據(jù)業(yè)主的要求進行修改或相關(guān)調(diào)整。

表1 “ER_設(shè)計到算量”信息交換需求表中關(guān)于“墻”和“梁”的內(nèi)容

需要說明的是計價編制階段還會有反復(fù)或循環(huán)過程，主要是由于材價信息方面引起的，造成業(yè)主的成本目標不符合規(guī)定，但此處主要描述設(shè)計到算量的流程，對于計價階段引起的反復(fù)過程BPMN圖中沒有涉及。

流程圖繪制完成后，根據(jù)調(diào)研結(jié)果，針對算量需要的信息，我們總結(jié)了上圖中綠色部分信息交換需求“ER_設(shè)計到算量”，表1中是該需求內(nèi)容中關(guān)于構(gòu)件“墻”和“梁”的內(nèi)容。

這張“ER_設(shè)計到算量”信息需求交換表中規(guī)定了設(shè)計階段BIM模型到招投標階段的算量應(yīng)用中的“信息類型”，“信息需求”，“數(shù)據(jù)類型”，“數(shù)據(jù)單位”以及“數(shù)據(jù)由哪方提供”等內(nèi)容，從而可以作為設(shè)計方和算量方進行協(xié)同工作的標準，來實現(xiàn)BIM設(shè)計到算量的良好結(jié)合。

此外除了信息錄入和傳遞標準外，目前設(shè)計方建立BIM模型時還需要遵循一定的畫法標準，此部分在IDM中無法表示，本文中也不再過多涉及。

4 總結(jié)與展望

本文中將IDM方法同國內(nèi)設(shè)計到算量的流程做了具體的結(jié)合，通過和設(shè)計院等相關(guān)單位的溝通，我們一致認為這套流程標準制定方法是行之有效的。下一步我們準備和設(shè)計院合作，以具體工程項目為案例應(yīng)用這套流程標準，使其真正能夠指導(dǎo)設(shè)計院以及業(yè)主和算量咨詢單位的工作，解決當(dāng)前BIM技術(shù)下信息傳遞無序、無規(guī)則現(xiàn)況，實現(xiàn)BIM設(shè)計到工程量計算的有序結(jié)合。

目前關(guān)于IDM的研究還有很多有待深入的地方，如通過IDM方法定義的標準內(nèi)容還可以進一步和MVD結(jié)合起來為軟件開發(fā)者提供具體的解決方案，從而更好的滿足項目參與方要求。此外，本文中的信息需求交換只是針對土建和結(jié)構(gòu)專業(yè)的部分，安裝等專業(yè)的構(gòu)件信息需求交換還未涉及。并且信息交換需求只是基于北京市定額規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定進行的描述(如墻材質(zhì)的砼類型等)，今后針對各地不同地域下的規(guī)范需求還需要繼續(xù)完善。

當(dāng)然流程標準只是支撐BIM實現(xiàn)標準的一部分，文章案例中提到的設(shè)計到算量的過程中，要想實現(xiàn)真正的數(shù)據(jù)交換，我們還需要存儲標準，如IFC或者廣聯(lián)達Revit插件GFC等，來實現(xiàn)具體的三維幾何和算量信息等數(shù)據(jù)搭載以實現(xiàn)交換;需要分類標準如美國的 Masterformat，UNIFORMAT來規(guī)范各參與方具體信息錄入內(nèi)容，以實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。

［1］National BIM Standard-United States，www．nationalbimstandard．org

［2］加、美兩國buildingSMART簽訂五年合作備忘錄，http://www．chinabim．com/en/news/2012-12-05/4677．html

［3］buildingSMART，http://www．buildingsmart-tech．org/

［4］buildingSMART ，Information Delivery Manual Guide to Components and Development Methods V1．2

［5］靳金，超高層復(fù)雜建筑物的IDM/MVD開發(fā)方法論介紹，http://www．chinabim．com/standard/bims/2011-06-28/2345_2．html