■機(jī)械工業(yè)第九設(shè)計(jì)研究院有限公司 李豐 柳林 范宏艷
BIM概念進(jìn)入國(guó)內(nèi)已10余年,近年來(lái),國(guó)家大力推行BIM技術(shù)在建筑工程行業(yè)中的應(yīng)用,住建部也相繼發(fā)布了7部針對(duì)BIM技術(shù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),其中包括《建筑信息模型分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 51269-2017,以下簡(jiǎn)稱(chēng)《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》)。行業(yè)各企業(yè)也針對(duì)《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》制定了適合本企業(yè)自身需求的分類(lèi)編碼標(biāo)準(zhǔn)。有完全基于OmniClass標(biāo)準(zhǔn)的,也有完全基于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的;有將OmniClass和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行融合的,有重新擬定思路進(jìn)行開(kāi)發(fā)的思路太多、太廣,根本無(wú)法進(jìn)行統(tǒng)一??紤]到汽車(chē)工業(yè)具有自身的復(fù)雜性和獨(dú)特性,制定一套適用于汽車(chē)工業(yè)的《建筑構(gòu)建信息模型分類(lèi)編碼標(biāo)準(zhǔn)》迫在眉睫。本文對(duì)國(guó)外的OmniClass分類(lèi)編碼技術(shù)進(jìn)行研究,在此技術(shù)之上對(duì)《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行分析和對(duì)比,并闡述了如何利用OmniClass標(biāo)準(zhǔn)作為指導(dǎo),早日實(shí)現(xiàn)將適用于我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》成功落地并應(yīng)用。
建筑信息模型BIM(Building Information Modeling,簡(jiǎn)稱(chēng)BIM技術(shù))的概念由美國(guó)人查克·伊斯曼于1975年在佐治亞理工學(xué)院發(fā)表的論文中提出。它以三維數(shù)字技術(shù)作為基礎(chǔ),并集成建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模型,是對(duì)工程項(xiàng)目相關(guān)信息詳盡的數(shù)字化表達(dá)。BIM技術(shù)的應(yīng)用,旨在從根本上解決建筑工程在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)各個(gè)階段信息斷層問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)工程信息在建筑物全生命周期內(nèi)的有效利用與管理,是謀求從根本改變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式、消除信息孤島的重要手段之一。
美國(guó)是最早使用BIM技術(shù)的國(guó)家之一。美國(guó)建筑師協(xié)會(huì)(AIA)于2008年提出全面以BIM技術(shù)為主,整合建筑工程行業(yè)各項(xiàng)作業(yè)流程,徹底改變傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)思維;2009年,英國(guó)倫敦地鐵系統(tǒng)以BIM技術(shù)作為設(shè)計(jì)手段,并制定了BIM建模標(biāo)準(zhǔn)“AEC(UK)BIMStandard”;新加坡是最早將BIM技術(shù)納入法規(guī)的國(guó)家,2010年新加坡的公共工程要求全面使用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工,2015年開(kāi)始要求必須以BIM技術(shù)興建所有建筑工程項(xiàng)目。
BIM概念2002年由Autodesk公司引入國(guó)內(nèi),2007年BIM概念在行業(yè)中逐漸興起。2010年,清華大學(xué)參考美國(guó)BIM標(biāo)準(zhǔn)(NBIMS)并結(jié)合調(diào)研提出了中國(guó)建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)框架(Chinese Building Information Modeling Standard,簡(jiǎn)稱(chēng)CBIMS)。2011年1月,住建部發(fā)布《2011~2015建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》,其中明確指出在施工階段開(kāi)展BIM技術(shù)的研究與應(yīng)用。2012年1月,住建部《關(guān)于印發(fā)2012年工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制訂、修訂計(jì)劃的通知》宣告中國(guó)BIM標(biāo)準(zhǔn)制定工作的正式啟動(dòng),由此,中國(guó)工程建設(shè)行業(yè)的BIM熱度日益高漲。
當(dāng)前,國(guó)際上主要開(kāi)發(fā)研究BIM標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)構(gòu)是BuildingSMART。BIM標(biāo)準(zhǔn)主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容:數(shù)據(jù)模型IFC標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)字典IFD標(biāo)準(zhǔn)、過(guò)程信息分發(fā)手冊(cè)IDM。IFC標(biāo)準(zhǔn)于1995年由國(guó)際協(xié)同聯(lián)盟 IAI(Industry AIliance for Interoperability)提出,是面向三維建筑產(chǎn)品數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn),1997年IAI發(fā)布了IFC信息模型標(biāo)準(zhǔn)的第一個(gè)完整版,經(jīng)過(guò)10余年的努力,IFC標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)展到2X4版本。
2004年,美國(guó)編制了基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的《國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)》—NBIMS(National Building Information ModelStandard,簡(jiǎn)稱(chēng)“NBIMS”),NBIMS是一個(gè)完整的BIM指導(dǎo)性和規(guī)范性的標(biāo)準(zhǔn)。目前,美國(guó)所使用的BIM標(biāo)準(zhǔn)包括NBIMS標(biāo)準(zhǔn)、COBIE標(biāo)準(zhǔn)、IFC標(biāo)準(zhǔn)。
2010年4月,英國(guó)多家設(shè)計(jì)和施工企業(yè)共同成立了標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目委員會(huì),并制定了“AEC(UK)BIM Standard”作為行業(yè)BIM標(biāo)準(zhǔn);日本的BIM標(biāo)準(zhǔn)主要是由三部分組成:BIM技術(shù)規(guī)范、國(guó)家BIM導(dǎo)則、BIM應(yīng)用指南。2014年日本國(guó)土交通省發(fā)布了公共項(xiàng)目中BIM的應(yīng)用規(guī)范《國(guó)土交通省BIM導(dǎo)則》,該導(dǎo)則成為日本政府唯一承認(rèn)的BIM指導(dǎo)規(guī)范。
OmniClass建筑分類(lèi)系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)“OCCS”,是美國(guó)《國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)》的重要組成部分,提供了一種在整個(gè)建筑工程項(xiàng)目全生命周期中對(duì)完整構(gòu)建環(huán)境進(jìn)行分類(lèi)的方法,可用于多種設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維軟件管理系統(tǒng),如項(xiàng)目信息歸檔、人員組織歸檔、設(shè)計(jì)信息歸檔、物料統(tǒng)計(jì)等,但其更主要的應(yīng)用理念是為電子數(shù)據(jù)庫(kù)和軟件提供分類(lèi)結(jié)構(gòu),豐富和管理這些資源中的信息。
同時(shí),OmniClass也是一種專(zhuān)門(mén)為BIM設(shè)計(jì)工作進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建和高效檢索信息的方法。從數(shù)據(jù)的組織到對(duì)象,提供一種分類(lèi)匯總和深入調(diào)取特定數(shù)據(jù),以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需要的手段。OmniClass不是單一的線性分類(lèi)表,它是線性分類(lèi)和面分類(lèi)的綜合分類(lèi)方法,可以將不同分類(lèi)表單中的條目進(jìn)行穿插組合,用來(lái)表達(dá)更為復(fù)雜的建筑工程信息。
OmniClass由15個(gè)表單組成,表單的組成并沒(méi)有按照數(shù)字遞進(jìn)順序排列進(jìn)行編制,中間數(shù)字有空缺,其目的是為了今后能夠更好地進(jìn)行內(nèi)容擴(kuò)展(圖1)。
圖1 OmniClass組成表
OmniClass中的表單分為7個(gè)層級(jí),每個(gè)層級(jí)代表不同的類(lèi)型信息,每個(gè)層級(jí)又包含多個(gè)條目,條目可以用于對(duì)特定類(lèi)型的信息進(jìn)行分類(lèi)排序,或者可以將表單中的條目與其他表格中的條目結(jié)合起來(lái),對(duì)更復(fù)雜的主題進(jìn)行分類(lèi)。
在OmniClass V3版本里,輕質(zhì)混凝土的代碼是23-13 15 11 17,這串?dāng)?shù)字的意思是:在表單23的第13條、第13條里的第15條、第15條里的第11條、第11條里的第17條是輕質(zhì)混凝土。將這串代碼添加到建筑信息模型構(gòu)件中,軟件就可以辨別出這個(gè)構(gòu)件是輕質(zhì)混凝土。
2017年10月25日,住建部發(fā)布《建筑信息模型分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 51269-2017),標(biāo)志著我國(guó)建筑信息模型應(yīng)用技術(shù)進(jìn)入到更高技術(shù)領(lǐng)域,在建筑工程行業(yè)中掀起了新浪潮。
《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》的表單組成與OmniClass表單內(nèi)容相同,都是15個(gè),但是表單的排序不同,表單的代碼組合也不同(圖2),《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》將OmniClass進(jìn)行了本土化,在分類(lèi)細(xì)節(jié)上針對(duì)國(guó)內(nèi)建筑工程行業(yè)的情況作了補(bǔ)充和調(diào)整。
圖2 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與OmniClass分類(lèi)對(duì)比
OmniClass的編碼組成分為7個(gè)層級(jí),《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》的編碼組成分為4個(gè)層級(jí)。OmniClass對(duì)工程信息的延展性規(guī)劃要高于《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》。
在《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》中,“建筑產(chǎn)品”的分類(lèi)方式多以“產(chǎn)品類(lèi)型”(表1)和“系統(tǒng)類(lèi)型”(表2)的方式進(jìn)行分類(lèi)。
表1 以產(chǎn)品類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)
表2 以系統(tǒng)類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)
表單30(建筑產(chǎn)品)的延展性還有待擴(kuò)展,它以建筑產(chǎn)品的全面性作為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi),但對(duì)于設(shè)計(jì)單位則更需要以具體的、詳細(xì)的構(gòu)建作為設(shè)計(jì)元素,對(duì)建筑信息模型進(jìn)行選型操作,例如,表3中(電動(dòng)離心式消防泵)為第四類(lèi)(細(xì)類(lèi)),也是《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》的最后一個(gè)層級(jí),但是對(duì)于給排水的設(shè)計(jì)人員而言,其四、五、六、七、八層級(jí)的信息則更為重要(圖3)。
圖3 “電動(dòng)離心式消防泵”八級(jí)信息結(jié)構(gòu)
表3 國(guó)標(biāo)“電動(dòng)離心式消防泵”分類(lèi)圖
如果按照的結(jié)構(gòu)對(duì)信息模型進(jìn)行編碼,編碼的數(shù)位為兩位的形式,其結(jié)果見(jiàn)(圖4),信息模型的代碼過(guò)長(zhǎng),編碼系統(tǒng)的信息量過(guò)于龐大,分類(lèi)層級(jí)過(guò)深,不利于設(shè)計(jì)過(guò)程中的快速選型和檢索,且分類(lèi)方式?jīng)]有與設(shè)計(jì)院的專(zhuān)業(yè)構(gòu)成形式相關(guān)聯(lián),使得各專(zhuān)業(yè)在信息模型選型上出現(xiàn)混亂、效率低(圖5)。
圖4 八級(jí)信息結(jié)構(gòu)編碼示例
圖5 建筑模型專(zhuān)業(yè)劃分
按系統(tǒng)分類(lèi)宜建立在自動(dòng)分類(lèi)編碼功能實(shí)現(xiàn)的前提(圖6)。當(dāng)下,Revit軟件自身的構(gòu)架和二次開(kāi)發(fā)的能力,還達(dá)不到依據(jù)系統(tǒng)分類(lèi)在建模過(guò)程中自動(dòng)編碼、動(dòng)態(tài)錄碼、組合碼的技術(shù)能力。按系統(tǒng)分類(lèi)必然以建筑構(gòu)件信息模型的重復(fù)疊加為代價(jià),直接導(dǎo)致企業(yè)族庫(kù)體積成倍的膨脹,信息模型每修改一次需替換若干個(gè)層級(jí)內(nèi)的相同模型,后期維護(hù)的工作量也是不可想象(圖7)。
圖6 自動(dòng)分類(lèi)編碼下的系統(tǒng)劃分
圖7 構(gòu)件信息模型重復(fù)疊加
企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編制應(yīng)以《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》為基礎(chǔ),才能發(fā)揮企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通用性,才能立足于激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。同時(shí),要站在企業(yè)專(zhuān)業(yè)構(gòu)架和設(shè)計(jì)習(xí)慣的角度,進(jìn)行優(yōu)化、調(diào)整和延展。
《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》存在于整個(gè)汽車(chē)工業(yè)建筑物的全生命周期過(guò)程中,對(duì)于設(shè)計(jì)單位而言,其作用主要集中在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工階段,具體應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的因素。
①總圖專(zhuān)業(yè)工程量提取與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算,例如,道路面積、綠化面積、停車(chē)位數(shù)量等。
②建筑專(zhuān)業(yè)工程量提取,例如,墻的面積、門(mén)窗數(shù)量、衛(wèi)浴設(shè)備數(shù)量等。
③結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)工程量提取,例如,基礎(chǔ)梁、獨(dú)立基礎(chǔ)、現(xiàn)澆砼鋼筋數(shù)量等。
④水、暖、動(dòng)專(zhuān)業(yè)工程量提取,例如,管道長(zhǎng)度、管件數(shù)量、風(fēng)管展開(kāi)面積等。
⑤電氣專(zhuān)業(yè)工程量提取,例如,電纜橋架長(zhǎng)度、母線長(zhǎng)度、線管長(zhǎng)度、燈具數(shù)量等。
⑥設(shè)計(jì)過(guò)程中的信息檢索與過(guò)濾能力。
⑦造價(jià)專(zhuān)業(yè)如何運(yùn)用《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)工程量進(jìn)行提取。
⑧施工人員如何運(yùn)用《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)工程量進(jìn)行提取。
建筑信息模型的分類(lèi)編碼與企業(yè)族庫(kù)的構(gòu)建息息相關(guān),也可以說(shuō),兩者本身就是一體化的。企業(yè)族庫(kù)又與企業(yè)的專(zhuān)業(yè)構(gòu)架相關(guān)聯(lián),只有專(zhuān)業(yè)構(gòu)架與分類(lèi)相關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)人員才能清楚地知道去哪個(gè)分類(lèi)選擇適合的信息模型(圖8)。
圖8 企業(yè)族庫(kù)按專(zhuān)業(yè)屬性劃分
以專(zhuān)業(yè)構(gòu)建進(jìn)行分類(lèi)也會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題,那就是建筑信息模型的數(shù)量劇增,同時(shí)信息模型存在大量的重復(fù),使得信息模型的維護(hù)和管理工作量巨大。例如,給排水專(zhuān)業(yè)會(huì)使用到壓力表,那么同樣暖通專(zhuān)業(yè)和動(dòng)力專(zhuān)業(yè)也會(huì)使用到壓力表,這樣在不同的分類(lèi)中就會(huì)出現(xiàn)三次相同的信息模型(圖9)。針對(duì)線性分類(lèi)法唯一性的原則,我們只能為這些模型增加不同的前綴,例如,給排水壓力表、暖通壓力表、動(dòng)力壓力表。但是,該做法依然會(huì)給建筑信息模型的升級(jí)和維護(hù)帶來(lái)巨大的負(fù)擔(dān)。
圖9 “壓力表”族在各專(zhuān)業(yè)重復(fù)引用
行業(yè)中也有使用管道系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行分類(lèi)的(表4),在給排水專(zhuān)業(yè)中管道系統(tǒng)的分類(lèi)就多達(dá)30多種,以當(dāng)前行業(yè)中的開(kāi)發(fā)技術(shù)而言,實(shí)現(xiàn)建筑信息模型自動(dòng)編碼遙遙無(wú)期。同樣是以壓力表為例,如果按照管道系統(tǒng)的方式進(jìn)行分類(lèi),那么壓力表的信息模型就要重復(fù)出現(xiàn)30多次,族庫(kù)的體積進(jìn)而增加30倍。由此可見(jiàn),編碼分類(lèi)應(yīng)充分考慮建筑信息模型構(gòu)建庫(kù)的體積、檢索效率、傳遞效率、維護(hù)效率。
國(guó)家編碼分為4個(gè)層級(jí),可以理解為它有5個(gè)標(biāo)簽來(lái)表達(dá)自己的信息。其中,建筑專(zhuān)業(yè)、門(mén)、提升門(mén)、提升門(mén)—電動(dòng)、提升門(mén)—電動(dòng)—鋼制等信息都可以成為提升門(mén)信息模型的身份標(biāo)簽。通過(guò)對(duì)不同身份標(biāo)簽的篩選,就可以快速統(tǒng)計(jì)特定類(lèi)型的提升門(mén)所包含的工程量信息。如果需要按照材質(zhì)作為標(biāo)簽,對(duì)項(xiàng)目中鋼制的所有構(gòu)建進(jìn)行篩選并統(tǒng)計(jì)工程量,那么就需要對(duì)材質(zhì)進(jìn)行編碼。因此,建筑信息模型不應(yīng)固定使用一套分類(lèi)編碼,應(yīng)按照實(shí)際工程情況錄入多種編碼系統(tǒng),這樣才能靈活應(yīng)對(duì)信息量如此龐大的建筑工程項(xiàng)目。
使用編碼系統(tǒng)進(jìn)行工程量提取,首先要依據(jù)《建筑構(gòu)件信息模型分類(lèi)編碼標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定,把(代碼)添加到Revit族模型中。錄入代碼會(huì)帶來(lái)相應(yīng)的工作量,工作量的大小還與《企業(yè)族庫(kù)》信息模型構(gòu)建的完整度息息相關(guān),因此,項(xiàng)目前期應(yīng)對(duì)使用頻率最高的信息模型構(gòu)建進(jìn)行創(chuàng)建并錄入代碼。
設(shè)計(jì)人員在統(tǒng)計(jì)時(shí),可以“中類(lèi)”對(duì)工程量進(jìn)行提取(圖10),如平開(kāi)門(mén)數(shù)量、旋轉(zhuǎn)門(mén)數(shù)量。采購(gòu)人員在統(tǒng)計(jì)時(shí),可以“材料”的類(lèi)型對(duì)工程量進(jìn)行提取,如不銹鋼水管有多少米、PVC水管有多少米。這就需要開(kāi)發(fā)《建筑構(gòu)建信息模型材質(zhì)分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)》(圖11)。
圖10 通過(guò)“中類(lèi)”提取工程量
圖11 材質(zhì)分類(lèi)編碼標(biāo)準(zhǔn)示例
施工人員在統(tǒng)計(jì)時(shí),看重信息模型的“系統(tǒng)”分類(lèi),如給水系統(tǒng)管道長(zhǎng)度有多少米,排水系統(tǒng)彎頭有多少個(gè);Revit軟件中本身就添加了系統(tǒng)的過(guò)濾功能,因此不需要對(duì)信息模型的系統(tǒng)進(jìn)行編碼。在明細(xì)表當(dāng)中,只需要添加“系統(tǒng)名稱(chēng)”參數(shù),即可對(duì)指定系統(tǒng)中的任何建筑構(gòu)件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
首先,通過(guò)分析OmniClass標(biāo)準(zhǔn)和《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》得知,建筑信息模型編碼技術(shù)能夠提高BIM技術(shù)的使用效率和傳遞效率,但在實(shí)際的應(yīng)用中還存在不少問(wèn)題。例如,如何結(jié)合專(zhuān)業(yè)架構(gòu)將編碼進(jìn)行優(yōu)化分類(lèi)這是一個(gè)值得深入分析的問(wèn)題,并且編碼的層級(jí)到底如何分,分多少類(lèi)別合適,這些類(lèi)別是否能夠準(zhǔn)確表達(dá)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)意圖,能否針對(duì)設(shè)計(jì)、造價(jià)、施工各專(zhuān)業(yè)進(jìn)行有效的利用,需要結(jié)合項(xiàng)目進(jìn)一步探討和實(shí)踐。
其次,編碼的錄入過(guò)程工作量巨大,且與《企業(yè)族庫(kù)》的完整度息息相關(guān),每增加一個(gè)新的族類(lèi)別,編碼體系就必須隨之修改,而且不是所有軟件都支持同一個(gè)編碼系統(tǒng)。這也是國(guó)家推出《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》的原因之一。
最后,建筑信息編碼作為建筑業(yè)信息化轉(zhuǎn)型的重要一環(huán),無(wú)論路程有多么艱難,作為建筑工程行業(yè)的設(shè)計(jì)工作者我們需要堅(jiān)定信心,跟隨國(guó)家的步伐,看準(zhǔn)行業(yè)的變化,將BIM技術(shù)在專(zhuān)業(yè)內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化,使之適應(yīng)本單位的工作習(xí)慣,將BIM技術(shù)在企業(yè)中落地才是重中之重。