劉興昊　張建平

[摘 要]目前BIM技術應用對數(shù)據(jù)管理框架體系的建立較為模糊，一個數(shù)據(jù)集成的框架管理體系對于BIM技術的功能實現(xiàn)尤為重要，文章對框架體系組成進行理論分析，并結合典型案例經(jīng)驗，優(yōu)化BIM數(shù)據(jù)框架組成及數(shù)據(jù)交互方式，以實現(xiàn)BIM技術的各項功能。

[關鍵詞]BIM 數(shù)據(jù)框架；信息集成；交互方式

[DOI]10-13939/j-cnki-zgsc-2015-27-050

1 引 言

國際建筑行業(yè)對于BIM技術的應用已趨成熟，BIM技術的發(fā)展主要依托于信息的集中化處理，建筑行業(yè)中，建筑信息模型依托于大量的信息，信息的收集與處理以及交互方式尤為重要，將信息的存儲管理形成一個框架必不可少，龐大的建筑信息為建筑過程中各個參建方提供了各種便利，從建筑信息中各取所需，實現(xiàn)信息的高度集成，避免出現(xiàn)信息孤島。基于BIM數(shù)據(jù)管理分散的不足，因而需要建立一個集存儲和管理于一體的數(shù)據(jù)框架體系。

2 BIM管理框架

BIM的發(fā)展日益完善，對BIM管理框架的需求也就更加的豐富，不僅需要提供單純的數(shù)字信息，同樣需要有多維的空間、時間、屬性信息，要建立BIM數(shù)據(jù)管理的框架，應該先分析采用BIM技術應滿足哪些需求，根據(jù)需求來建立框架。結合國內外BIM應用實際經(jīng)驗，BIM的數(shù)據(jù)框架可以稱之為一種集成管理系統(tǒng)[1]，BIM數(shù)據(jù)管理框架需要包含數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)的集成管理與協(xié)同工作等幾大內容，該框架主要的幾個組成模塊分別是：數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)交互共享、數(shù)據(jù)安全保證、數(shù)據(jù)技術支持、數(shù)據(jù)框架的操作界面等。

2-1 數(shù)據(jù)存儲

BIM技術依賴于大量的建筑有關信息集成，這些大量信息的存儲是BIM管理框架的重要組成部分，為了滿足多專業(yè)、多用戶之間的信息溝通時能夠統(tǒng)一、有序，信息的存儲就需要使用一個共通標準，國際上通用的IFC（Industry Foundation Classes）標準是BIM目前比較成熟的數(shù)據(jù)標準[2]，數(shù)據(jù)存儲作為整個框架的信息庫，數(shù)據(jù)存儲對IFC標準的支持是整個管理框架的基礎。

2-2 數(shù)據(jù)管理

有了數(shù)據(jù)后需要對數(shù)據(jù)進行管理，海量的信息的分類、瀏覽查詢、更新及轉換是該部分框架內容需要具備的功能。[3]在建立好圖形模型的基礎上將建筑信息進行匹配，按照類型和應用專業(yè)分類，同時在數(shù)據(jù)錄入后，所有數(shù)據(jù)可通過圖形模型瀏覽查詢，可以根據(jù)具體需求分層次、分建筑部位、分建筑專業(yè)、分構件等方式進行查詢匹配，為數(shù)據(jù)管理帶來方便。

數(shù)據(jù)的管理還存在時間有效性，為保證建筑信息模型的真實和時效性，部分數(shù)據(jù)是需要及時更新的，必須根據(jù)實際建筑工程項目的進展，對這類數(shù)據(jù)管理進行更新和補充。

2-3 數(shù)據(jù)交互共享

BIM技術的核心部分就是數(shù)據(jù)的交互與共享，這也是整個BIM數(shù)據(jù)框架的核心部分，數(shù)據(jù)反映的是建筑物的虛擬化信息，參數(shù)化的建筑模型，通過這些信息可對建筑物進行分析、計算和修改。[4]做到事前控制，建筑工程最為重要的就是實現(xiàn)多專業(yè)之間的信息溝通和共享，實現(xiàn)多專業(yè)之間協(xié)同作業(yè)，這是BIM技術的價值所在，要滿足這一點，就需要保證數(shù)據(jù)交互與共享渠道能夠暢通、準確、便捷，通過數(shù)據(jù)交互共享極大地節(jié)約各個BIM參與方之間信息溝通交流的成本。

2-4 數(shù)據(jù)安全

數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定運行是提供上述框架正常工作的基礎，所以數(shù)據(jù)安全不僅是要保證所有存儲數(shù)據(jù)無遺失、錯亂和混淆，也要保證數(shù)據(jù)存儲和提取過程中能夠穩(wěn)定有效[5]。

數(shù)據(jù)安全要有保障，需要建立至少一個備用數(shù)據(jù)庫，使用一個常用數(shù)據(jù)中心，同時一個備用數(shù)據(jù)庫，兩個數(shù)據(jù)庫信息是同步更新，在進行訪問、查詢、修改等操作時只針對常用數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)安全的保證模塊是BIM數(shù)據(jù)管理框架中必不可缺的。

2-5 數(shù)據(jù)技術支持

在任何建筑工程項目中多少會出現(xiàn)技術人員之間對接問題的情況，諸如設計變更、技術交底、編制方案等[6]，在建筑信息模型的基礎上通過信息溝通交互渠道，各專業(yè)技術人員在以信息為基礎的模型載體上做出技術支持，為建筑工程提供技術服務，這是數(shù)據(jù)框架的現(xiàn)實意義內容。

2-6 數(shù)據(jù)框架操作平臺

BIM應用是以模型和數(shù)據(jù)為基礎，所有信息集成于圖形模型之中，對于建模人員來說也許操作比較方便，但是對于管理者來說，復雜的模型要如何直觀表達所需要的信息，那就需要有一個數(shù)據(jù)框架的操作平臺、操作界面，通過一個直觀的操作平臺將建筑信息展示出來，比如查看工期，選擇技術方案、查看項目部署情況，準備材料供貨計劃等。讓數(shù)據(jù)的利用效率更高效，為不同的BIM技術參與者提供良好的操作平臺。

根據(jù)以上對數(shù)據(jù)管理框架各部分的分析，數(shù)據(jù)管理框架大致可由六個模塊組成，不同模塊實現(xiàn)不同的功能，具體如圖1所示。

圖1 BIM數(shù)據(jù)框架組成

3 BIM 數(shù)據(jù)管理框架案例分析

3-1 芬蘭IFC 數(shù)據(jù)模型框架

IFC 標準是建筑行業(yè)的通行標準，芬蘭使用IFC標準為構架數(shù)據(jù)基礎格式[7]，建立了IFC Model Server（IFC的構架模型服務器），由于其采用IFC標準，使其具有較好的擴展性，為信息傳輸交互的統(tǒng)一性做好了第一步，該IFC Model Server主要包含三大模塊：數(shù)據(jù)表達轉換模塊（IFC標準數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)模型表達、數(shù)據(jù)識別轉換）、數(shù)據(jù)訪問模塊（客戶遠程訪問、用戶本地編輯）、數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡交互模塊（網(wǎng)絡服務器、數(shù)據(jù)交換通道、數(shù)據(jù)處理中心）。具體框架如圖2所示。

圖2 IFC Model Server框架

從圖2中可看出該IFC Model Server整體框架是按照數(shù)據(jù)訪問、傳輸?shù)倪^程來建立的，將IFC標準的數(shù)據(jù)進行匯編，與網(wǎng)絡服務器聯(lián)通后，發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的傳播途徑優(yōu)勢，將用戶及客戶需求信息進行傳遞，該框架簡易明了，但是也存在不足：①基于IFC標準的數(shù)據(jù)庫與非IFC標準的文件數(shù)據(jù)管理、兼容難以統(tǒng)一；②數(shù)據(jù)庫更新管理欠缺有效方法；③數(shù)據(jù)信息交換流程與行業(yè)的數(shù)據(jù)交換流程存在較大差異；④建筑行業(yè)存在多用戶多角色的交互協(xié)同，單一的數(shù)據(jù)訪問框架無法滿足需求。

3-2 挪威EDM數(shù)據(jù)模型框架

挪威建筑行業(yè)對于BIM數(shù)據(jù)管理框架的建立，基于Express 數(shù)據(jù)管理技術（Express Data Manage technology，EDM），稱為EDM Model Server。[8]該框架同樣是用戶通過遠程訪問服務器系統(tǒng)的交互方式實現(xiàn)BIM應用的各項功能（專業(yè)角色模塊、數(shù)據(jù)模塊、流程模塊），同樣支持IFC 文件導入導出、建筑模型瀏覽（模型圖形顯示、數(shù)據(jù)圖表顯示、模型目錄樹等）、子模型導入導出、模型版本管理（模型更新記錄）、模型認證權、模型檢查等。相比于 IFC Model Server，EDM Model Server對模型版本的更新管理就更容易，數(shù)據(jù)交換也更符合工程流程化，對不同專業(yè)用戶之間的數(shù)據(jù)交互更為準確，更符合工程應用需求。EDM模型框架分為各專業(yè)客戶端及遠程網(wǎng)絡服務器兩大塊，本地用戶端數(shù)據(jù)有自己的標準轉化存儲功能，同時通過網(wǎng)絡固定數(shù)據(jù)格式與遠端服務器對接，進行數(shù)據(jù)交換通信操作，這樣對不同用戶來說界面更容易區(qū)分和使用。EDM模型框架體系如圖3所示。

圖3 EDM Model Server框架

雖然EDM Model Server框架對比IFC Model Server框架有優(yōu)勢，但同樣也存在一些不足之處：①針對非IFC標準的文件數(shù)據(jù)管理和兼容性差；②基于流程的信息交換模型提取不完全，不能較好地配合工程需求；③對數(shù)據(jù)現(xiàn)實對象的需求級別不明顯，導致無法從宏觀到微觀實現(xiàn)統(tǒng)一管理。

4 BIM 數(shù)據(jù)管理框架優(yōu)化

根據(jù)前面對目前行業(yè)中較為常用的IFC 模型框架以及EDM模型框架的案例分析，BIM數(shù)據(jù)管理框架體系基本包含的模塊已確定，在前期提出的BIM數(shù)據(jù)管理框架體系的基礎上可以考慮從以下幾點進行優(yōu)化：

（1）加強數(shù)據(jù)服務器的整體性，包括操作界面，模塊之間的聯(lián)系；

（2）提高數(shù)據(jù)存儲模塊中文件格式的支持能力，使之不僅對IFC標準文件以及非IFC標準文件之間轉換的支持；

（3）根據(jù)工程流程和專業(yè)用戶之間的協(xié)調情況，優(yōu)化信息傳輸交換流程渠道，同時增強信息溝通的穩(wěn)定性和運行效率；

（4）增強數(shù)據(jù)信息與模型圖形之間的關聯(lián)，優(yōu)化操作界面，使操作界面中獲取數(shù)據(jù)的有效率得到提高，完善數(shù)據(jù)和模型的同步性，幫助用戶實現(xiàn)BIM的綜合管理功能。

結合BIM數(shù)據(jù)管理框架的組成體系以及總結IFC模型框架與EDM模型框架的優(yōu)缺點，再考慮到

數(shù)據(jù)框架的優(yōu)化內容，可以對之前提出的BIM數(shù)據(jù)管理框架體系進行一個整體優(yōu)化，具體優(yōu)化后的框架體系如圖4所示。

圖4 優(yōu)化后的BIM數(shù)據(jù)管理框架體系

5 結 論

本文對BIM數(shù)據(jù)管理框架體系進行了分析，找到BIM數(shù)據(jù)管理框架體系具有的模塊組成內容應包括：數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)交互共享、數(shù)據(jù)安全保證、數(shù)據(jù)技術支持、數(shù)據(jù)框架的操作界面，并分析了具有代表性的IFC數(shù)據(jù)模型框架與EDM數(shù)據(jù)模型框架兩個案例，得出BIM數(shù)據(jù)管理框架應具備的功能模塊，發(fā)現(xiàn)兩個案例中存在的缺點，并針對BIM數(shù)據(jù)管理框架的模塊組成進行優(yōu)化，增強了數(shù)據(jù)集成管理的整體性、有效性、穩(wěn)定性，增強對不同標準格式下數(shù)據(jù)的轉換兼容能力，提高信息交互流程與工程實際流程的匹配程度。經(jīng)過優(yōu)化的BIM數(shù)據(jù)管理框架體系更加適應工程發(fā)展的需求。

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