1 引言
随着各级政府把BIM技术纳入建筑发展规划中，BIM技术在国内应用的日渐成熟和广泛，对BIM技术应用的需求和深度也越来越高。大量的案例已经把BIM技术的各个应用点落实到建筑项目中。美国的buildingSMART组织在总结美国的多个案例后，发布了《BIM实施指南》。指南总结了BIM应用常规的25个最佳应用点，这些应用基本覆盖了建筑项目的规划、设计、施工和运维的全部阶段。集合各类BIM软件的应用基本已经没有太多的技术难点，但是随着应用的深入，BIM倡导的全生命应用缺始终无法有效实施，追究原因，主要在于BIM信息的传递或者说BIM的信息集成及交付的应用还有待提高。
基于笔者从事的工作领域主要是民用建筑项目，故本文涉及的应用场景以民建为主，市政工业等其他领域不在本次研究范围内。
2 BIM信息管理存在的问题
2.1 轻量化的三维展示
在2017年的多个BIM技术论坛中，涌现了诸多基于Web的轻量化三维引擎。不管从业主的汇报的角度，还是从BIM服务商自身管理的角度，大体量的模型文件带来展示问题已经显而易见：客户硬件的不支持；客户软件的更新不及时；超大容量模型操作的不便捷。利用互联网技术，实现模型轻量化的三维展示已经成了业内的共识。
在测试了国内多家三维引擎产品后，笔者发现，这块业务的发展已经越来越成熟，技术性能也越来越强大。唯一需要注意的是服务器问题，从国家安全的角度，必须使用国内的服务器来存储模型，如果应用Autodesk的三维引擎技术，很可能会发生模型上传到国外服务器的情况，要格外注意。相关内容，笔者在另外一文中详细叙述。
2.2 完善的信息分类编码体系
BIM标准的缺乏是目前无法回避的实事。特别是几个基础标准，包括信息分类编码。目前国家的编码标准已经有了意见稿，基本是沿用国际的Omniclass体系。上海的BIM应用标准，也基本和国家标准保持一致，沿用Omniclass的14号表。此表预留了大量的空白字段，可以方便应用方扩展。但是最大的问题是没有实际应用的案例可以查询。从以往的经验看，任何国外的技术到中国，都需要经历本地化的工作。可喜的是，上海建委已经意识到了这个问题，也进行了课题立项，启动了基于本地可实施的编码体系。
2.3 信息存储方式
在美国的国家标准NBIMS中，对BIM的定义就包括了几何信息和属性信息。国内一般翻译为几何信息和非几何信息，将一切和非几何的都归到一起，也不失为一个好方法。三维模型的天然功能就基本解决了几何信息的存储问题，那么剩下就是非几何信息的存储问题了。目前，国际上对非几何信息的存储也有比较统一的认识，基本就是两种方法：其一，信息存储于基于某一协议的数据格式中。例如rvt、IFC等。存储在rvt格式中，就可以在Revit软件中进行信息交付。存储在IFC格式中，就可以在各种支持IFC的BIM软件中进行信息交付。这也是国内大量机构高校等在研究的方向之一。其二，信息存储在传统的数据库中，再通过API把数据和模型进行关联，从而实现模型和数据的互动。这种管理方式在国内的研究和应用都较少。本文将分享BIM和传统数据库结合来进行信息管理的应用路径，并通过案例来说明实施的可行性。
3 BIM信息集成及交付的几种方式
3.1 基于几何信息的三维模型交付
现阶段来说，BIM应用的交付成果，基本都是基于几何信息的三维模型。即使是全过程应用BIM的案例，也很少会涉及非几何信息。但是即使仅仅针对几何信息的三维模型的交付，也存在不少问题。
3.1.1 模型交付的标准
在诸多国内项目的合约中，无法对交付的成果做出清晰的要求，经常是一句话“和施工图保持一致”。而国内施工图的深度，又因为多种原因，在实际的设计图中并未严格执行，只是保证强规强条等部分。因而各个设计院的出图质量也是参差不齐。
3.1.2 模型交付的审核
在BIM实施过程中，有一个问题十分突出。不仅是业主方，也包括BIM服务商的管理者，都面临着交付成果审核的问题。目前常规的方法，依然是人工通过抽查的方式进行，不仅效率低下，且质量不高。一种基于软件的高效审核方式已经迫在眉睫了。
3.2 基于单一数据格式的交付
这种交付方式主要是将所有的信息集中在一个模型格式中，在交付模型的同时，也携带了相关的非几何信息。最典型的应用就是基于IFC标准以及P-BIM标准技术路径。
3.2.1 IFC标准的应用
从BIM技术引入我国开始，大量的专家学者就对IFC开始了深入的研究。其中，清华大学的张建平教授等人开发了基于IFC标准和工程信息模型的4D管理系统，系统可以将三维模型和施工过程结合，建立信息模型以及利用IFC标准在不同系统进行数据交换和信息共享；清华大学的马智亮教授等人研究基于IFC标准和我国工程预算软件的基础框架的结合；上海交通大学的邓雪原教授等人完成了基于IFC标准建筑结构模型自动生成和结构模型转换的研究。更有商业公司开发了基于IFC标准的建筑数据库。
基于IFC的单一数据格式的交付，已经形成了大量的实践成果。而且目前主流的BIM软件几乎都支持IFC格式。但是，也不能忽视可能会存在的三个安全隐患。其一，数据传递过程中的安全隐患。可以设想，如若一个信息应用平台是基于IFC格式开发的。那么就要求所有的数据需要先转换为IFC再进去数据库。而IFC作为一个还在发展中的格式，一旦转换技术上出现语义理解的错误，就会出现最终导入数据库的数据是错误的。而从应用平台自身来说，是无法识别出这个错误了。就算识别出这个错误，也无法控制或者进行改善，因为数据的转换是基于原文件或者BIM软件对IFC的支持力度决定的。其二，模型丢失带来的数据遗失的安全隐患。一旦所有的信息都加载在一个模型上，就需要对这个模型的安全进行加密或者进行权限控制，否则一旦出现人为的恶意泄露，会出现大量信息的遗失。后果远远大于一张二维图纸或者一个单一几何模型的丢失。其三，IFC作为国际通用的三维数据格式，其根本还是美国人设计的，如果被设置了有恶意的后门。所有通过IFC传递的数据都有泄露的危险。
3.2.2 P-BIM标准的应用
由黄强院长带领的团队研究并实施P-BIM作为我国的BIM数据标准。目前基于P-BIM标准的各类基础工作已经基本完成，各个软件厂商已经基于P-BIM开发了针对性的功能，可以直接导出满足P-BIM的数据，并以mdb的数据库文件格式进行传递。某一软件导出的mdb文件包含了模型的几何和非几何等所有信息，并根据传递方的需要进行有选择的信息交付。
P-BIM制定描述建筑全生命期各个环节具体任务的过程和交换要求的“技术和信息交换标准”，为建筑工程设计行业的信息传递，带来一条顺畅的通路。初始由数据信息传递给方案设计，作为方案设计的依据，在由方案设计得到的软件模型统一传递为BIM设计模型，设计完成后将BIM模型用于虚拟建造以及施工管理，最终将信息传递给运维管理，同时归回至数据信息，每一个过程都带有数据的分离以及筛选，保证了数据的利用效率。
P-BIM选择了更加成熟的数据库方式进行信息交换，既保证了信息传递的完整性，又满足了国家对信息安全的要求。同时，也解决了国内各大软件厂商之间的数据传递的问题，为软件商提供了一个可行的方向，绕开了国外数据格式可能带来的安全隐患。
3.3 基于数模分离的交付
所谓“数模分离”就是将模型和数据分开管理，模型只存储几何信息，所有的非几何信息存放在传统数据库中，通过API等技术进行链接管理的一种应用理念。从技术层面讲，数模分离比单一数据格式的技术门槛要低。传统数据库管理技术已经十分成熟了。从实施层面讲，数模分离也比单一数据格式的实施难度低。从安全层面讲，数模分离可以实现更安全的数据管理。
基于数据分离实现BIM信息管理的典型案例有瑞典IDES公司的MC系统以及COBie。虽然台湾国立中央大学的朱峻平等人将COBie归类为单一数据格式交付形式。但是，笔者以为COBie依然满足数模分离的定义。
IDES公司是一家集专业工程设计与工程数据管理为一体的全生命周期数据管理平台供应商。IDES从20世纪80年代初起为业界提供一体化的2D机、电、仪设计平台和智能化的设计解决方案。现在全球的海运、造纸、传动等企业均统一使用IDES的设计平台和解决方案。IDES的MasterConcept管理系统通过自身携带的编码体系，将二维或三维的模型和Oracle数据库连接起来。各类数据全部存储在数据库中，在模型中的各种信息修改可以及时同步到数据库，反之亦可。目前，MasterConcept已经实现了基于Revit软件的扩展。
图1 MasterConcept拓扑图
COBie作为一种国际标准，将获取的建筑设施的相关信息加以整合、存储和共享。其可以提供三种数据格式：IFC、ifcXML、SpreadsheetML。并利用IFC等格式，在不同的建筑利益相关方之间交互。COBie数据的形成过程中，建筑项目各方参与者都可以输入各阶段的信息，以供后续相关人员应用。
在COBie中包含3种类型的建筑信息：设计师创建的信息，承包商创建的信息和支持设计施工需要的信息。
设计供应商Autodesk设计了COBie Toolkit for Revit，这款软件能为设计师提供资料互通性，该版本的发布延续在2014年1月buildingSMART联盟COBie设计挑战赛中欧特克取得100%的认可，无须额外的处理或编辑作业便能产生完整的COBie工作交付内容，为建筑师、工程师和承包商提供共享和建置智能建筑设计资料的强大流程。同时资料交换标准能协助专案团队将模型和信息在不同的三维模型软件应用程序间传送，以促进更有效率的协作工作流程。
其实，COBie是一种能以标准化方式将有关建筑的非几何信息予以组织、建档和共享的工具。信息可在数据库中进行维护，并能在建筑物从概念到拆除的整个生命周期中轻松地存取与更新。buildingSMART联盟所指出的，Autodesk提交的结果完全正确。那么，这意味着，使用者无需耗费多余的时间来编辑COBie档案，以填补漏失资料，或是修正供应商软件输出的格式错误。
4 基于数模分离的应用案例
4.1 项目情况
本试点项目位于上海长宁区，建筑类型是办公，建筑面积约3万㎡。本项目的特点是投资、设计、施工和运维都是同一家集团公司下属的分子公司进行。所以项目各个阶段的信息都相对容易获取，也符合BIM全生命周期信息传递的应用策划。
本项目的目标是：遵循数模分离的理念，开发一套完整的技术路径来实施全生命过程的BIM信息集成及交付。最后的成果是参照COBie的逻辑，完成企业级的信息管理标准（本地化的企业级COBie）及信息传递插件。工作分两个阶段：
（1）研发信息管理标准中包括编码标准及信息交付标准两块内容。
（2）开发插件，实现传统数据库和模型的信息传递。
本项目以Autodesk的Revit作为开发基础。
图2 项目模型样例
4.2 项目实施流程
4.2.1 确定信息编码标准
本项目参照了上海BIM应用标准的编码体系，也就是沿用了Omniclass的14号表，针对各个构件进行编码的。原标准中，不足的部分，在使用中根据项目进行增加。编码最大还是以10位数字组成。
图3 编码体系样例
4.2.2 信息交付标准
这部分是工作难度不大，但是工作量相对最大。需要协调项目的各个参与方，收集数据，进行整理和汇总，并需要进行多次确定。目前，本次项目的交付标准满足以下：信息分为5个模块，分别是基本信息、产品信息、设计信息、施工信息和运维信息。基本信息包含构件编码、主要用途和项目名称等，原则上从项目立项开始不会产生变化的关键信息。产品信息包含选型确定后的商业产品所具备的属性信息，这些信息是厂商提供的，也是跟随商品基本不会发生变化。设计信息包括设计阶段产生的各类信息，主要由设计院进行填写。施工信息包括施工阶段产生的各类信息，主要由施工单位负责填写。运维信息主要包括设计和施工需要向运维传递的各类信息，由设计院、施工单位和业主单位共同填写，有些是已有的信息进行汇总。
图4 交付标准样例
4.2.3 开发信息传递插件
为了减少开发的难度，第一阶段先进行Revit软件和xlsx文件的联动。通过读取构件的软件赋予的编码和xlsx实现一一对接。将交付标准中的每个字段和模型中的实例参数对应。
图5 交付标准样例
第二阶段，将完成xlsx文件导入MySQL数据库中，实现所有交付标准以数据的形式固化下来。第三阶段，将插件和数据库连接起来，开发出类似Autodesk支持COBie的工具。
4.3 经验与教训
截至目前，本项目已经完成了编码和交付标准的部分编制，也从技术路径上完成了通过插件实现模型和信息的传递，并能保证模型的修改可以及时反馈到xlsx文件中，xlsx中的修改也可以反馈到模型中，且几何数据可以驱动模型中的构件进行相应的更新。
本项目的尝试基本实现了数模分离的理念，且使用的都是当前非常成熟的IT技术，应用门槛远远比IFC的开发要简单也容易。另外，开发的机动性非常好，非常灵活，如微软的.NET或VBA都可以做类似开发。
5 结语
BIM作为建筑行业的发展方向，基于BIM的信息管理已是必然的发展趋势。本项目从民建常用软件Revit的应用，尝试了一条技术路径。以此类推，将信息交付和编码标准也可以复用到其他软件，只是需要了解对应软件开放API的相关信息。如果各类软件都能开通，那么所有的建筑非几何信息可以全部汇总在一个数据库中，为后续的数据再利用将带来极大的便利。
参考文献
[1]朱峻平，等．扩展BIM至空间资料库之做法与应用[J]．营建知讯，2015，（2）.
[2]李犁，邓雪原.基于IFC标准BIM数据库的构建与应用[J]．四川建筑科学研究，2013，（6）.
收稿日期：2018-08-02
作者简介：金戈（1980-），男，上海人，舜元建设（集团）有限公司工程研究院VDC应用中心经理，中级工程师，研究方向：建筑数字化技术。
