對BIM模型信息有效管理的探討

文/涂煥霄

引言

現今BIM技術憑借其集成化、數字化和可視化的優勢，解決工程技術問題，優化建設工期，降低投資成本，逐漸被行業認可，越來越多的工程項目使用BIM技術輔助工程建設。BIM技術在我國政府政策支持下和工程從業人員地積極研究和實踐中實現了蓬勃發展。BIM的概念也經歷了幾次討論，從最初的Building Information Modeling到Building Information Model再變化到如今被廣泛討論的Building Information Management，反映出BIM技術應用的重點變化從最初的BIM建模到BIM模型應用再到如今對BIM模型信息利用和傳遞的管理。這也反映出經過幾年的發展，大家對BIM核心價值——依托模型使信息在建筑物全生命周期內不斷產生、傳遞和使用，有了清晰地認識。BIM技術應用的基礎是BIM模型的創建，模型創建的目的就是以模型為載體，添加、傳遞和利用各類建筑信息。本文針對BIM技術在項目各階段的BIM模型信息管理進行研究探討。

一、三個基本概念

在敘述本文前，需明確幾類概念。一是BIM技術不等同于BIM模型；二是兩種類別的BIM模型信息；三是BIM模型的產生是真正意義上的信息建模，它不同于CAD等二維圖學技術，在管理上并不適宜簡化為數據建模來管理。

（一）BIM模型和BIM技術

BIM模型是指在虛擬環境下，通過最小信息單元載體（構件模型或族）的搭建，最終形成與工程實體一致的建筑信息化模型。

BIM技術是指利用創建的數字化建筑信息模型對工程項目設計、施工和運營維護全過程進行管理、優化的方法和工具。

（二）幾何信息和非幾何信息

幾何信息是指建模過程中在虛擬環境下創建的空間實體產生的三維坐標信息。

非幾何信息是構成空間實體的各類構件（族）在建置、更新等過程中產生的技術參數、時間刻度、成本信息和編碼等非幾何信息。

（三）信息建模和數據建模

數據建模的本質是記錄數據，關鍵節點是模型的輸入和輸出，定義好數據結構，過程按規則映射即可。

信息建模是從整個系統的邏輯數據模型開始的，由一個整體來體現其中各個組成數據與實體及其相互的關系。它的過程映射是多維度的動態映射，需基于本領域或本項目來建立，需要進行全過程的信息管理。

雖然CAD和BIM都是信息建模，但CAD等圖學技術只有幾何信息在信息系統中的映射，可以簡化為數據建模來進行管理。而BIM技術包含了非幾何信息涉及多維度映射，所以BIM需要從信息建模的角度來進行模型信息管理。

二、BIM模型信息的管理

各階段應用BIM技術的基本邏輯是利用BIM技術能提前發現、提前預判的特點，把這階段的問題解決好，進而展開各項具體應用工作。各項BIM技術應用工作開展的基礎是BIM模型，BIM模型信息的準確和信息深度與相應工作的匹配度是BIM技術有效應用的前提。本部分通過BIM模型從建立至完成的整個過程來進行BIM模型信息管理研究，探討對整個過程的幾個重要節點的管控，達到管理好BIM模型信息的目的。模型建立之前要建立建模標準和模型驗收標準。BIM建模標準主要是明確建模信息表達和模型內容信息表達的標準，BIM模型驗收標準最主要的是明確模型的信息深度表達的要求。

（一）統一建模標準

在BIM建模工作開展前，需制定BIM模型建模標準。雖然目前國家、地方和行業出臺了相關的BIM模型建置標準，但還需依據BIM技術數字化和集成化的特點和項目BIM技術應用的目標計劃，在相關標準基礎上細化和拓展，形成切合項目的BIM模型標準體系。該體系的標準語義和信息交換邏輯能夠為建筑全壽命周期內各階段、各專業的信息資源共享和業務協作提供有效保障，保證各參建方所提供和添加的信息都在同一套規則內進行表達，以形成統一的、可傳遞的BIM成果。同時滿足BIM模型所承載的各類信息在最小構件單元的信息交互中不產生歧義。

項目的標準體系主要是兩大塊的內容：一是BIM模型架構，涉及到信息的分類需全面，分類方法和分類項設置上要向工作習慣和相關規范標準上靠攏，使其能夠滿足實際的專業分工，有利于專業間的協同開展和建設信息在模型上的傳遞。二是模型內容的要求，包括模型和族（構件）的命名、顏色等信息要求。使不同參與方的同一工程內容在計算機環境中能夠一致表達。

（二）明確成果要求

在BIM技術應用過程中會產生各階段成果和過程成果。各項BIM應用工作對相應的BIM模型成果有要求，同時BIM模型成果順利傳遞到下一階段正常使用也有要求，明確各階段BIM模型成果標準顯得尤為重要。對BIM模型成果的要求主要是模型信息的要求。主要涉及以下兩個方面：

1．BIM模型成果信息深度要求。一是階段性成果交付深度要求，二是過程成果中的各專業交互深度要求。目前國內和行業對BIM模型信息深度有相關標準，常見的如模型精度LOD100—500，大多都只是規定了各階段開展BIM技術應用，BIM模型需達到整體模型精度，屬于普適性的標準，對具體細小項的應用指導性不是很強，如應用BIM項目常見的綠建評星機電系統提升項目，大型公建中的特有設備項目等。項目級的BIM技術應用，對于BIM模型信息深度（模型精度）還需針對項目BIM技術應用的整體策劃在國標、地標等基礎上進行拓展、細化和調整。

2．BIM模型成果內容格式要求。一是BIM模型中信息表達的長度和格式，二是BIM模型的文件格式和對后續信息添加的數據空間預留。在項目涉及多個階段和多個BIM軟件時，這部分內容決定了數據在交互過程中的傳遞質量。若只是設計或施工階段的基本BIM應用，這部分內容的要求不大。

（三）強化過程管控

過程管控是保證構成整個工程模型的各個構件和族的模型信息質量。過程模型信息管控是BIM模型信息管理中比較難的一點，因為傳統建筑信息管理中，如：CAD等一般比較注重前期規則制定和最終成果產生的信息管理，過程管控不是重點環節。但是BIM模型信息的質量管控相當于在計算機環境下把實體建設的工程質量管控工作重復一遍。不同于實體工程中的質量管控已有一套成熟的制度和法規體系，而BIM模型信息過程管控的困難在于這是一個全新的工作體系，沒有管控體系和過程管理流程。要保證好BIM模型信息的過程管控，需要在過程中建立完善的制度體系，來保障過程中BIM模型信息的產生和更新的準確性和完整度。

三、各階段模型信息管控要點

BIM在項目全生命周期的應用能夠體現BIM技術的最大價值。在規劃階段的應用需要積累類型項目BIM模型的大數據和建立完備的構件資源庫，較多企業還達不到這個標準，所以本文不作探討。在設計階段、施工階段和運維階段BIM應用的范圍和廣度與模型信息是相互緊密關聯的，下面探討各階段主要的BIM應用點和對下一階段有效傳遞所需的BIM模型信息管控要點。

（一）設計階段

設計階段主要是將項目的結果在虛擬環境下提前可視化實現，使設計意圖能被各方理解和評價。針對不同的BIM應用深度對BIM模型錄入的信息深度要求也不同。

基于BIM模型的碰撞檢查：BIM模型的幾何參數是管控要點，尤其是標準構件的幾何尺寸邊界信息是提高檢查效率，提升碰撞檢測率的關鍵點。

基于BIM的協同設計：BIM模型中的幾何信息中的標高是管控要點，主要是解決好設計的空間凈空要求，優化空間利用率，減少沖突，提升設計質量，縮短設計周期。

基于BIM的性能分析：BIM模型的坐標信息和相關技術參數信息的準確性是有效優化的先決條件。

基于BIM的參數化設計：BIM模型的幾何信息和力學信息的管理是關鍵。一是建筑形式創新實施方案的基礎，二是在后續深化和加工過程中不走樣實現的關鍵。

（二）施工階段

施工階段的BIM應用主要是三個方面，技術方面、現場管理方面和商務方面，對BIM模型信息的深度要求是LOD300（施工圖模型精度），針對具體應用的深度和廣度部分系統模型的深度需要達到LOD400（竣工圖模型精度）。同時若要使BIM模型在運維階段有效應用，主體結構外的模型的施工信息的及時準確錄入是這一階段管理的關鍵。

下面主要針對常見的一些應用進行簡要說明。而結合其它信息化技術的創新性應用則需依據具體情況在施工階段BIM應用頂層設計時做好充分考量。

基于BIM的圖紙管理：這項應用的信息管理主要有兩點，一是對設計BIM成果接收時BIM模型信息的檢驗，二是后續模型更新時幾何信息的管理。

基于BIM的深化設計：這項應用主要是兩方面信息，一是幾何信息的管理決定深化設計最優化空間利用是否能夠實現；二是相關技術參數信息，決定深化設計能否與前期設計進行有效對接。

基于BIM的施工技術指導：對模型信息的主要管控是模型的編號信息和模型的時間參數，對于有施工指導的模擬可能涉及到坐標信息和幾何參數。

基于BIM的產品預制加工：對BIM模型的幾何信息、物理信息、型號或族分類編號信息的管理是關鍵，決定了工廠到現場的流水化管理的實現程度。

基于BIM的商務管理：對BIM模型的造價信息，分類編碼信息的管理直接影響與清單的匹配度和造價工作的智能化程度。

基于BIM的現場管理：對BIM模型的時間參數信息和位置坐標信息是兩項關鍵點，直接影響進度計劃管理的有效度和現場質量、安全等管理的便捷度和有效性。

（三）運維階段

要在運維階段實現有效應用，實現建筑的增值，對BIM模型的信息深度要求比較高。尤其是裝飾裝修階段和機電安裝階段的BIM模型深度更是關鍵，模型精度在LOD400至LOD500之間。在非幾何信息中的安裝信息、廠家信息、技術參數、編碼信息和建筑物移交后的二次分類信息等都是建筑物安全運行、高效維護、資產管理優化的基礎。同時這些信息的二次分類和模型數據的輕量化結構需根據項目的運維作業習慣和工作界面劃分進行再次優化。

四、結語

BIM不同于CAD的建筑信息化，BIM是面向信息的建模，需要有全局的信息需求和系統的邏輯架構。只有把BIM模型的信息管理好，才能進行BIM技術的有效應用，進行促進工作方式的升級，從而實現建筑技術與核心業務的信息化。在信息化時代，人類以前所未有的速度制造信息，這既是數據增值的結果也是生產知識的基礎。而信息的動態、共享和傳遞等特性使得科學的信息表述成為信息變為資產的前置條件。通過BIM技術在項目各階段的信息資源的重新整合和配置，以BIM模型為載體形成的行業新的資產形態——信息資產，引發行業產業鏈的重新組合，最終達成建筑業態的轉型升級。