中国建筑信息模型标准发展研究

1、第三届工程建设计算机应用创新论坛论文集 上海2011中国建筑信息模型标准发展研究刘曲文上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司【摘要】建筑信息模型（Building Information Modeling，简称BIM）概念的提出是建筑行业信息化历程中里程碑意义的技术理念。它将引领建筑行业各个环节的数据集成与协作。自从2003年起，BIM概念引入中国以来，BIM在中国已经有一定的人员与技术基础，各大设计院以及高校也纷纷成立BIM研究中心、BIM团队。住建部十二五规划也将BIM作为建筑行业信息化的核心技术进行发展。因此，制定符合我国建筑行业特点的BIM标准迫在眉睫。本文对中国建筑信息模型发展历程

2、以及今后发展趋势及内容进行了介绍。【关键词】建筑信息模型（BIM）行业信息化 BIM标准1 概述目前，全球土木建筑业存在两个亟待解决的问题：一是各种生产环节之间缺乏协同工作，以至于生产效率较低，资源浪费严重；二是重复工作不断，特别是项目初期建筑和结构设计之间的反复修改工作，造成生产成本上升。研究数据表明，由于缺乏相互协作，建筑业每年约有158亿美元的损失（2004年统计数据），在4.8万亿美元总投资中约30%资金浪费（2008年初统计数据）（Dianne Davis，2007）。我国建筑业在这方面的情况也不容乐观，研究统计，2006年全球建筑业总产量达到4.6万亿，而东亚（主要是中国）就占了1

3、万亿，其中因缺乏协作与重复工作造成的损失在25%以上（武涌等，2007）。土木建筑业的增长在很大程度上是靠投资拉动和规模扩张实现的，因此，在保持建筑业高速发展的同时，必须形成对环境友好的绿色建筑市场。绿色建筑倡导高效合理地利用能源、土地资源、水资源、建筑材料等，最低限度地影响环境。而建筑信息模型（Building Information Modeling，以下简称BIM）正是在新世纪全球土木建筑业可持续发展的关键时期应运而生的新事物。在BIM标准制定方面，早在20世纪末，国际上一些发达国家和地区就开始对其展开研究，并制定了IFC（Industrial Foundation Classes）标准

4、（IAI，2008）；美国（NBIMS，2007）、澳大利亚和英国等国家也分别于2006年、2009年、2010年相继颁布了适应本国发展需求的BIM行业标准。在中国，BIM的标准制定则起步较晚。2007年，中国建筑标准设计研究院提出了JG/T198-2007标准，采用了国际上的IFC标准（建设部标准定额研究所，2007）；清华大学软件学院也开始着手研究适用于中国的建筑模型标准框架（清华大学软件学院BIM课题组，2010）。但是，对于地下空间这一具有特殊性的实体建筑类型，目前国内尚无相关BIM标准可供设计借鉴。在使用BIM平台进行设计和施工的研究方面，国外已经进行了大量的尝试，美国Autodes

5、k公司就是代表之一。BIM是创建并利用数字化模型对建设项目进行设计、建造、运营管理的过程和方法，它贯穿于建筑的全生命周期。21世纪，中国城市化进程的力度将不断加大，在城市化进程中合理、有效地使用BIM平台，将为工程建设行业的发展带来巨大的效益，可显著提高设计乃至整个工程的质量和效率。2 建筑信息模型标准的概念和研究方向清华大学软件学院BIM课题组提出了CBIMS（Chinese Building Information Modeling Standard）概念，并在中国建筑信息模型标准框架研究中对CBIMS的组成及各部分相关内容进行了详细的介绍。12.1 中国建筑信息化发展的历程要谈中国建筑信

6、息化发展历程，不能不先提及一下世界建筑信息化发展的简要历程。1946年2月世界上第一台计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生，标志着人类全新的“E”时代的到来。1958年美国Ellerbe Associates建筑师事务所安装了一台名为Bendix G15的计算机用于机构计算，标志着建筑设计学科与计算计学科相结合的第一次尝试。上个世纪七十年代初，Autotrol软件公司首先打入了建筑工程设计领域，当时的主要功能是建筑制图与建筑表现。1982年，Autodesk公司推出AutoCAD通用绘图软件一直沿用至今。4我国也与上个世纪七十年代末开始研究计算机图形学。八五期（1991-1995）间的甩图

7、板运动标志着我国建筑设计行业岗位信息化时代的到来，但当时的信息化仅仅基于几何的CAD方式，以点、线、面为数据粒度。直到上个世纪九十年代出现天正、理正、鸿业等基于Autodesk CAD和Bentley MicroStation二次开发的产品问世标志着我国建筑设计行业进入了部门信息化时代。部门信息化是面向建筑对象的CAD方式，还没有协同，仅仅减少了绘图人员的工作量。岗位信息化与部门信息化过程中都会随之产生建筑数据信息，但是并没有很好的对这些产生的数据信息加以利用。时间推移到新世纪的十年，我国建筑设计行业也只是部分进入了企业信息化得行列，大多数的企业还是粗放式的管理，没有基于CAD的二维标准，没有

8、协同设计。也是这十年，我们也了解到了建筑信息模型这一理念。建筑信息模型是面向模型的CAD方式，是以建筑对象以及建筑对象之间的关系为数据粒度，并以数学建模为基础。它的最显著的特征就是各个环节的业务协作、产业链条的资源共享与数据集成。这些特征和行业信息化的特征高度一致。可以说建筑信息模型时代的到来就是行业信息化时代的到来，并且是工程设计行业一次巨大的技术革新，这样的革新不亚于甩图板运动给行业带来的变化。2011年住房和城乡建设部印发2011-2015年建筑业信息化发展纲要，其中目标摘录如下：“十二五”期间，基本实现建筑企业信息系统的普及应用，加快建筑信息模型（BIM）、基于网络的协同工作等新技术在

9、工程中的应用，推动信息化标准建设，促进具有自主知识产权软件的产业化，形成一批信息技术应用达到国际先进水平的建筑企业。” 5产生数据（没有的利用这些产生的数据）产生数据并利用这些数据岗位信息化 部门信息化 企业信息化 行业信息化面向对象CAD方式：以建筑对象为数据粒度（没有协同，仅仅减少了一些人员的工作量）基于几何CAD方式：以点、线、面为数据粒度，它是没有任何语义的面向模型的CAD方式：以建筑对象及对象关系为数据粒度。（运用数学模型进行设计BIM）面向协同CAD方式：以建筑对象为数据粒度，结合协同设计平台，实现二维协同设计图4 建筑行业信息化历程2.2 建筑信息模型标准的研究内容中国工程建设行

10、业需要利用TT技术，实现业主与设计、施工、运维各个环节的无缝集成，完成从粗放式管理向系统化管理的过渡，从各自为战转向产业协调的转变。通过调研和研究，我们认为BIM在中国的应用和推广，依赖于三个层次的标准化搭建，分别是：BIM信息交互标准在信息交互方面主要还是围绕国际协同联盟的面向建筑对象的工业基础类（IFC）作为数据模型的标准。主要应该解决数据交换格式、信息分类方法以及流程规则三个方面的内容。BIM协同作业标准协同作业是设计之外的各种设计文件与办公文档管理、人员权限管理、设计校审流程、计划任务、项目状态查询统计等的设计相关的管理功能，以及设计方与业主、施工方、监理方、材料供用商、物业运营方等相

11、关各方，进行文件交互、沟通交流等的协同管理手段。它是提升全产业链各环节效率的重要手段。2如下图所示：BIM协同设计标准BIM设计是在三维设计平台实现的，组成模型的基本单位是建筑对象，每一个对象都代表建设项目中的一个具体的物理存在建筑构件、结构构件、机电设备、管道管路、场地构件等等，每一个对象都对应相应物理存在的各类信息，这样的信息可以被系统自动处理，在项目不同参与方之间自动流转。而现行的二维设计的组成图形的基本单位是几何图块，图块是非结构化信息，核心是几何数据，没法被上下游重复利用，本质上仍然不能把信息有效存储起来在项目不同参与方之间进行交流，因为对某个图块定义为属性A而不是属性B是由用户控制而不是由系统控制的，具有不确定性和不可检查性。3协同设计主要包括以下几个方面的研究： 1）BIM项目信息收集与记录方法、文档编制原则与BIM数据共享流程； 2）BIM模型交换、拆分方法和建模深度规定； 3）文件夹命名规范、文件夹架构原则编制与出图样式方法研究。3 结论 中国建筑需要利用IT技术，实现业主与设计、施工、运维各个环节的无缝集成，完成从粗放式管理向精细化管理的过渡，从各自为战向产业协调的转变。建筑信息化是降低建造成本，提高建筑质量和运行效率，延长建筑物生命周期的最佳途径，也是中国建筑工业化的必由之路。中国未来建筑信息化发展将形成以BIM为核心的产业革命