面向建筑全生命期的集成bim技術(shù)研究-清華大學(xué)-200

第三屆工程建設(shè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新論壇論文集上海·2011面向建筑全生命期的集成BIM建模技術(shù)研究張建平，余芳強(qiáng)，李丁清華大學(xué)土木工程系（北京100084）勒【綿摘皂要孕】暫建鵝筑班信惰息賊模億型撿技或術(shù)涂的購快嗚速頃發(fā)縣展兵和杰應(yīng)欲用儀，脂為傘解坦決棉建滲筑逗生覺命卸期忙各蔥階家段亡的換信湯息倦“提斷悠層繼”點(diǎn)問咸題貝提燈供完了耐有曾效鼻的碧途兄徑匪和瞎方膚法礙。尋但即目跟前念B瓦I溫M臨應(yīng)庫用不主愚要輩通尿過片文肌件真進(jìn)迎行柜數(shù)暮據(jù)奸交部換級和磁管魚理食，姻無虎法倒形抓成碰完匪整帖的磨建目筑輔信米息伍模磚型踩，推難遭以頂實(shí)陷現(xiàn)舍B陜I菜M強(qiáng)的堡全薦部蟲價(jià)散值涉。鮮本竭文耐針頑對往完相整畫B棗I符M慣的悲創(chuàng)醋建油，即提哈出蟲了勤面倦向臉建鳳筑繁全屢生存命必期煮的君集隙成隔B煎I甘M季構(gòu)億建懲框贈(zèng)架賓，研通報(bào)過絨研鎖究簡集餃成撒B炸I鳳M線基墊本理結(jié)條構(gòu)恰、獸建毀模御流竹程柴、頌應(yīng)原用底架黃構(gòu)共以州及礦建擺模泛關(guān)呀鍵賭技抖術(shù)凈，四開捉發(fā)開了傻B漸I趙M鍵數(shù)煩據(jù)筍集毒成潔與跌服煌務(wù)哪平講臺虛(并B武I各M杠搶D幻a求t哪a加阿I吵n提t(yī)仿e絡(luò)g顏r桂a嚴(yán)t廁i伙o砍n堅(jiān)算a媽n蹲d肢筋S萌e裝r錫v賭e線r紹出P飛l緩a拒t腫f帶o獸r嗚m見,住筒B撒I珍M含D砍I忍S皂P澤蚊)擇的遭原張型您系止統(tǒng)首，驕并排通黎過奉實(shí)免際淡工僚程聽的掏應(yīng)午用爹，零驗(yàn)杠證顫了道B弱I電M搭D黎I鎮(zhèn)S夠P嬌的去可聯(lián)行大性處和愛適餡用捧性刑，嗎為瓶面袋向拴全命生冶命學(xué)期范的帽B扭I攪M娛創(chuàng)鞭建槍、步管紛理羅與仁應(yīng)茄用川探牛索帶了購新慘的薯方嫩法德和佩技拳術(shù)滅。晚【含關(guān)趴鍵酒字在】扁建物筑演全油生斗命諒期蹤；董建器筑浙信真息插模兄型陶（顆B番I委M建）映；建集再成庸B騾I架M寺；曲信分息次集拍成冠；歸B趁I圓M馳服產(chǎn)務(wù)盤器壯A杰M暮o吼d鬼e死l窩i完n牌g夕手T頑e丙c己h壇n尤o速l鳥o早g彈y澆鑼o流f舍按i葬n朗t肉e魔g堤r籍a(chǎn)安t換e債d銅B儀I質(zhì)M護(hù)突f振o姑r州灣B吉u食i喝l碗d狗i裙n離g稈球L糞i痰f風(fēng)e躲c駕y窮c啞l反e待Z項(xiàng)H處A懸N抹G耍異J飯i迷a紛n距p橡i瞧n肉g億,扁桶Y罩U斬槳F挺a承n誼g海q震i牽a耳n尚g(shù)代,脫菌L站I鴨描D離i拔n駐g急D抱e世p犯a賊r劈t日m悲e漏n田t筆劑o吧f計(jì)舟C叨i劃v蕩i枕l盒子E臣n扶g芽i墓n滿e耽e攻r筒i畢n節(jié)g禾,撓步T量s耕i瀉n呼g稿h益u扎a需U桿n姻i困v吸e家r乓s答i媽t徑y(tǒng)瘦,煩械B鋼e紗i傻j蟻i柏n頑g值,孔銅1創(chuàng)0脊0槐0襖8截4批,燃泛C疫h(yuǎn)朋i螺n衫a【Abstract】BIMtechnologiesandtoolsare脈鳴d你e念v辜e就l情o糟p決e挺d擱粥v咱e聞r鼻y榨邀f嘩a趴s概t斯哄t脊h俘e榆s為e豬怎y薄e乒a歇r橡s捧,尼唯w撒h憑i伙c至h催柔p鈔r則o因v憲i懷d矛e慈a同n控伸e退f績f壤e反c投t妨i脊v說e顆移a努n趴d范礎(chǔ)e責(zé)f夸f黨i該c平i啊e辰n巨t麗蓄m街e萍t熊h死o波d鏡挑t喊o某拜s牽o希l箏v唱e協(xié)鄉(xiāng)t磨h鬧e肌掃“衫s努e謙g白m捧e雪n斥t雨”縮p夸r悼o尸b太l稀e密m肯幸i筍n聰斥b割u悉i椅l莊d掉i瓣n滋g菜綿i叉n蓋d蹈u父s皂t劇r損y爪.岔密H鳴o甘w判e聞v杜e祥r吸,住酒s鄭i痰n升c悠e肥赤d服a仙t錯(cuò)a像詠e紹x勸c份h拿a輕n垂g房e伙快i厚s遷園s圖t枝i松l納l蒼箏m請o巧s爪t參l煤y搏周b骨a禮s炎e戒d姨夸o猜n沈衰f付i副l征e貿(mào)s杰,糧麻a農(nóng)n萄i既n我t間e送g饞r輝a孟t翠e劫d特莊B耀I(xiàn)閣M婚c覺o邪n鏈t伴a回i昆n激i亡n泳g逆騰a傷l過l康肌t化h卵e縣什i醉n燙f京o總r牢m委a姻t艷i洲o吸n劃牌o迷f吹就m召u推l彼t眾i籃-杏d羞i壽s燒c稀i集p陣l轟i糠n螞a側(cè)r悼y蹲c閥a攪n樣’涂t釋州b駐e亞逗c愛o投n隊(duì)s或t累r昂u胃c鴿t濤e定d專,勵(lì)耕s脖o縣倉t齒h貴a賠t捷朱m偽u乖c奸h傳兩v鉛a陳l惰u茅e晶訪o走f喇供a巷桶B仰I補(bǔ)M于尤i劣s旁添h聰a豈r嬸d爸腥t適o乒燃a拿c雨h膚i露e剝v屠e追.丈固F劍o碌r證伐c融o脅n抵s永t頁r舉u勝c柱t線i云n恢g伙升a影n悅堅(jiān)i糊n鵝t啦e翁g瞎r行a喚t動(dòng)e咱d格醫(yī)B懇I謀M組,方t捷h鍋i棋s福剩p于a叔p輔e陰r棚熄p敞r撒o須p嘩o利s攀e負(fù)s隱暫a絨晝f市r蜜a遣m奸e拘w樹o渡r望k災(zāi)廟o扭f慰斤t羞h(yuǎn)評e蕉渣m露o蛋d稈e私l豬i塑n爪g帽括t譜e建c默h德n歲o流l元o彩g荒y占擺f旁o三r必本i藥n餃t溫e憤g惜r增a刷t預(yù)e慰d成纏B墊I框M系,娃刃w毫h裕i拘c栽h辟尋e鋒n勞a允b償l蹦e甘s薯磁i燕n縫t買e橡g洞r間a暮t惹i拳n趁g獨(dú)坡i爺n援f彼o籠r清m袋a音t倉i揉o秘n縫紋g天e繁n踐e惜r稱a享t籠e竭d下邁i墻n沒傷d垃i蹲f軋f撲e膽r棟e材n錯(cuò)c貌e問賊p雕h娘a召s略e寸s贈(zèng)d辦y錫n陣a敗m凍i首c典a激l灶l半y霸.忽禿T虜h征e典兔f搖r限a姜m專e滑w竿o穴r難k層獎(jiǎng)i傳n館c滿l順u笨d拌e伸s秒a沈r料c孩h決i建t鴨e仙c雨t醋u(yù)槍r盈e芳,戚m綿o唯d捐e乘l屈i取n束g險(xiǎn)爺f謝l榴o柏w聰s墨,厲拿d計(jì)e松p增l炭o烏y貞m甘e德n鴉t緣擺f何r朋a襪m聰e逐w隨o耐r對k賠a姜n院d文島k渠e客y線籠t獎(jiǎng)e煩c狂h南n到o豬l倒o汽g歲i霜e伙s蜂蝕n冬e自e趴d啊e辨d句鴨t絨o終寫b抗e怕錄s國o陪l息v處e省d抄.豐A檔f玉t狼e坡r柳還t哪h返a勝t支,概a培爛p劫r鑼o芬t難o例t抄y婚p帶e靈恭s這y曬s摔t速e批m愁暑o壯f緣編B泡I粗M辯備d年a籃t迅a搬烏i勤n么t脹e懲g披r久a載t絨i衫o迎n拍未a駕n拘d僅云s雖e奏r駐v喪e攏r釣毛p吼l劍a蒜t麗f草o逼r用m兼(洋B脾I罩M射D射I阻S旦P輪,開院a觀任B走I閃M國返S邀e組r齊v男e徐r猛)理裹i品s漿菜d源e預(yù)v比e執(zhí)l繩o恭p缸e刷d詳.梅局T冒h歡e脫n辦自a叉員r疏e陵a熊l法活w含o損r墾d陪列p鎮(zhèn)r園o換j蜘e冊c膽t鍋i泡s汗捉a茶p山p催l從i騎e蜓d呀萬i脫n顆騎t萌h鍬e盆炎B湊I奸M晚D叫I扮S梅P扯根t的o點(diǎn)問t便e誤s雖t饅煙p艇e擺r騾f(xié)屠o嗚r淺m尖a奶n倡c鈔e岔綿o伶f蝕始t姑h左e省恐m封o棟d蘇e片l哀i戒n估g窮興t盟e該c毫h迎n怎o闖l飲o刑g虎y恭.暗紗A病s伙表a何壞c隸o屬n談c涌l心u榴s冷i謊o錄n湖,匆嘴t社h析e場梨m辜o(jì)系d精e液l嘩i州n討g并叨t炭e繁c惕h苗n蒙o懷l披o弓g等y語乳p巾r懂o歲p昌o蟻s敢e難d沉欄i紀(jì)s溉匪f航e資a侮s蕩i旅b島l扎e毅嚴(yán)t桑o拿麥s刪u婚p狡p外o考r賀t交有i譽(yù)n慘t果e冷g猜r蓮a豐t劍i網(wǎng)o枝n蒙,鏟萄m傭a狹n褲a墨g波e稠m迅e撒n某t夸岸a員n置d歉儉s住h闊a徒r拐i酷n炸g羨奪o咳f柏概a逆l點(diǎn)l劈宗t凱h氣e跳嘆b違u體i攪l管d淘i路n外g窄癢i鼠n愉f旋o殊r訓(xùn)m缸a胃t撈i聾o濾n配,葡省s提o借簡a乒s續(xù)窮t鐵o閉天g她e螺n哄e(cuò)爪r辮a蓋t劑e拘墳a膽n驅(qū)尾i塞n饑t奔e開g懷r騎a耽t緊e脹d連樓B繞I財(cái)M男.【Keywords】Buildinglifecycle；Buildinginformationmodeling(BIM)；IntegratedBIM；Informationintegration；Datasharing；BIMserver引言作為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，建筑行業(yè)正面臨著效率低下，管理落后等問題。研究表明，40多年來，非農(nóng)產(chǎn)業(yè)的平均效率增長100%以上，建筑行業(yè)反而下降了20%左右ADDINNE.Ref.{22147CAB-B53C-42DF-9C5F-DDDE8A8DB862}[1]。其主要原因在于建筑行業(yè)的“割裂”特性，使得建筑行業(yè)各階段之間、各參與方之間交流不暢，信息扭曲和缺失，容易造成返工和浪費(fèi)等問題，缺乏針對全生命期的建筑性能分析ADDINNE.Ref.{B211C502-845E-421F-8EFA-26196A467085}[2]。面向建筑全生命期的BIM技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，為實(shí)現(xiàn)建筑各階段和各參與方之間信息集成和共享提供技術(shù)支持，可解決“信息斷層”和“信息孤島”等問題，實(shí)現(xiàn)全生命期的建筑性能分析，提高建筑產(chǎn)業(yè)效率和建筑產(chǎn)品質(zhì)量ADDINNE.Ref.{A1B9FF85-F3FE-40B1-8110-6352931D13A2}[3]。近十年來，BIM技術(shù)得到了較快發(fā)展。國際上，IAI發(fā)布了BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IFC，為BIM數(shù)據(jù)交換提供了開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)和格式ADDINNE.Ref.{DCF4FBF5-88D7-49A7-9E66-4E0180F43634}[4]；buildingSMART發(fā)布了IDM標(biāo)準(zhǔn)用于描述和規(guī)范BIM交換過程ADDINNE.Ref.{711472B2-DF5F-49DC-935F-CB419A20A99F}[5]；美國發(fā)布了國家BIM標(biāo)準(zhǔn)NBIMS用于指導(dǎo)BIM的實(shí)際應(yīng)用ADDINNE.Ref.{60FC825C-E344-4928-A374-2F864C997232}[6]。國內(nèi)，“十五”和“十一五”期間，多個(gè)國家科技支撐項(xiàng)目對BIM的理論、方法、工具和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究。針對建設(shè)各階段BIM的相關(guān)研究和應(yīng)用也越來越多ADDINNE.Ref.{5C18B3C4-61C9-4898-B602-E720DA48EB71}[7,8]。其中，設(shè)計(jì)階段BIM的相關(guān)技術(shù)和軟件最為成熟，譬如美國Autodesk的Revit系列，美國Bentley公司的MicroStation系列，Graphsoft系列ArchiCAD。施工階段BIM技術(shù)應(yīng)用主要體現(xiàn)在4D施工管理和可視化模擬，譬如清華大學(xué)研發(fā)的4D-GCPSU系列ADDINNE.Ref.{2AC8B16F-A6D3-4575-A520-5771DFBC473B}[9]和Autodesk的Naviswork等。然而，目前的BIM應(yīng)用并不能實(shí)現(xiàn)全生命期的信息交換，BIM的潛在價(jià)值未能得到充分發(fā)揮，其主要原因是BIM應(yīng)用主要以文件形式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和管理，難以形成完整的集成的建筑信息模型，無法支持面向建筑全生命期的各種工程分析和管理，并且存在信息丟失等問題ADDINNE.Ref.{2B306FBE-9796-4BC3-B0E8-DFD688C12618}[10-12]。目前用于BIM信息交換的文件包括軟件供應(yīng)商的內(nèi)部格式文件和IFC格式文件?；谖募腂IM信息交換和管理具有以下不足：1）無法形成完整的BIM模型；2）變更傳播困難；3）無法實(shí)現(xiàn)對象級別（Objectlevel）的數(shù)據(jù)控制；4）不支持協(xié)同工作和同步修改；5）無法進(jìn)行子模型提取和集成；6）信息交換速度和效率是瓶頸問題；7）用戶訪問權(quán)限管理困難?；贐IM服務(wù)器(BIMModelServer/BIMRepository)進(jìn)行數(shù)據(jù)集成與交換可以解決上述問題。它采用安裝在服務(wù)器端的中央數(shù)據(jù)庫進(jìn)行BIM數(shù)據(jù)存儲與管理，用戶可從BIM服務(wù)器提取所需的信息，進(jìn)行相關(guān)應(yīng)用的同時(shí)擴(kuò)展模型信息，然后將擴(kuò)展的模型信息重新提交到服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)BIM數(shù)據(jù)的存儲、管理、交換和應(yīng)用，如REF_Ref306180571\h圖1所示。BIM服務(wù)器以集成BIM為基礎(chǔ)ADDINNE.Ref.{1A73DE40-9A72-43CB-8235-D8286B127A32}[13]，實(shí)現(xiàn)對象級別的數(shù)據(jù)管理、權(quán)限配置，能支持多用戶協(xié)作和同步修改。但需要建立BIM服務(wù)器和相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，解決基于BIM服務(wù)器的數(shù)據(jù)存儲、管理、集成和訪問等技術(shù)難題。圖SEQ圖\*ARABIC1基于BIM服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換方式BIM服務(wù)器研究現(xiàn)狀當(dāng)前，國外發(fā)布的基于BIM服務(wù)器的數(shù)據(jù)集成和管理平臺主要有VTTBuildingandTransportandSECOMCo.開發(fā)的IFCModelServer，JotneEPMTechnology開發(fā)的EDMModelServer,TNONetherlands和TUofEindoven開發(fā)的BIMServer（開源）和Eurostep開發(fā)的EurostepModelServerADDINNE.Ref.{8D108FB8-8A87-4856-875B-6A2FE94A4096}[10]。IFCModelServerIFCModelServer是VTTBuildingandTransportandSECOMCo.開發(fā)的一個(gè)基于SqlServer數(shù)據(jù)庫的BIM服務(wù)器ADDINNE.Ref.{F8DF9B47-2657-4806-AF8D-706E33EE701B}[10,14-16]?；贐/S架構(gòu)，它讓各種用戶能夠通過瀏覽器與服務(wù)器進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)IFC數(shù)據(jù)的存儲、提取和管理。VTT定義了子模型查詢語言PMQLADDINNE.Ref.{0C6A466B-1EB4-47EF-965F-B5C5B36C8D0E}[17]，用于子模型提取和集成。但它沒有提供嚴(yán)格的子模型驗(yàn)證、模型一致性保證和協(xié)同工作、并發(fā)訪問控制、版本管理等功能。并且IFCModelServer只能處理IFC格式建筑信息，無法融合大量的非結(jié)構(gòu)化建筑信息。IFCModelServer在2002年底完成，但到目前為止，主要應(yīng)用在學(xué)術(shù)研究中。EDMModelServerEDMModelServer是JotneEPMTechnology基于Express數(shù)據(jù)管理技術(shù)（ExpressDataManagertechnology，EDM）開發(fā)的IFC模型服務(wù)器。EDMModelServer是C/S架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)IFC模型的導(dǎo)入和導(dǎo)出，提取、修改和導(dǎo)入部分IFC模型，IFC文件的版本控制等功能ADDINNE.Ref.{0122D0CA-1DFB-495F-B610-2505D241BE53}[10,18]。但EDMModelServer具有以下不足：集成時(shí)會(huì)替換原有模型，不能實(shí)現(xiàn)與原有數(shù)據(jù)的融合，無法保存原有數(shù)據(jù)；沒有嚴(yán)格的子模型定義方法，子模型提取和集成技術(shù)不完善；不支持對象級別的版本管理不支持將IFC模型導(dǎo)出為各種方便用戶查看和應(yīng)用的報(bào)表和文件；不支持非結(jié)構(gòu)化工程信息的存儲和管理；通過網(wǎng)絡(luò)上傳和下載大模型有效率問題。BIMServer（開源）BIMServer是TNONetherlands和TUofEindoven開發(fā)的BIM服務(wù)器，即可通過瀏覽器進(jìn)行訪問，也可通過客戶端IFCViewer進(jìn)行訪問ADDINNE.Ref.{5B44F127-D194-49AA-9DE3-377C3C394A0C}[10,19]。BIMServer包括IFC模型導(dǎo)入、導(dǎo)出，修改記錄和追蹤，模型過濾和查詢等功能，正在開發(fā)碰撞檢測，3D渲染，gbXml導(dǎo)入接口等功能。BIMServer仍處于初級階段，子模型提取與集成、模型并發(fā)訪問控制、模型一致性約束等功能尚未完成。EurostepShare-A-SpaceModelServerEuroStepModelServer是從航空領(lǐng)域引入的產(chǎn)品服務(wù)器，采用Oracle數(shù)據(jù)庫，用IFC標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)數(shù)據(jù)。它可支持對象級別變更管理，版本控制，基于VRML進(jìn)行3D可視化ADDINNE.Ref.{DF7E272D-4C64-47AB-9A01-A14887D6E713}[10,11]。但EuroStepModelServer不具備子模型的提取與集成功能，難以支持集成BIM建模。BIM協(xié)同設(shè)計(jì)服務(wù)器為支持協(xié)同設(shè)計(jì)，各BIM設(shè)計(jì)軟件開發(fā)商都先后開發(fā)了與其設(shè)計(jì)軟件配套的協(xié)同設(shè)計(jì)服務(wù)器，譬如Autodesk的協(xié)同設(shè)計(jì)項(xiàng)目管理平臺（AutodeskCollaborativeProjectManagement）,Bentley的ProjectWise集成服務(wù)平臺（BentleyProjectWiseIntegrationServer），Graphisoft的BIMServer（GraphisoftArchiCADBIMServer），其中ArchiCADBIMServer在對象級別數(shù)據(jù)管理、并發(fā)訪問和協(xié)同工作支持等方面最為完善ADDINNE.Ref.{DA9E7DA8-1E43-4E67-AFA5-ED6BB6892E38}[10,20]。但這些協(xié)同設(shè)計(jì)平臺以自身格式的數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，只能處理自身格式的文件和數(shù)據(jù)，因此支持面向設(shè)計(jì)階段的數(shù)據(jù)集成，無法支持面向全生命期的各種工程信息的集成與管理。綜上所述，當(dāng)前國內(nèi)外發(fā)布的BIM服務(wù)器仍在發(fā)展過程中，具有以下不足，難以滿足用戶的需求ADDINNE.Ref.{83AE8E0D-3145-49FC-AC4D-831699617F7B}[21]：沒有結(jié)合建筑全生命期管理的組織和過程，實(shí)現(xiàn)面向全生命期的BIM數(shù)據(jù)提取、集成與管理。沒有考慮非結(jié)構(gòu)化信息的管理以及與結(jié)構(gòu)化信息的融合沒有完善的并發(fā)訪問控制機(jī)制、一致性約束機(jī)制，難以保證BIM數(shù)據(jù)的正確性，難以支持多參與方協(xié)同工作。子模型視圖定義不規(guī)范，子模型提取與集成功能不完善，不能較好地支持面向用戶需求的子模型提取與集成，實(shí)現(xiàn)基于集成BIM模型的工程信息創(chuàng)建、管理和應(yīng)用。用戶權(quán)限配置和功能不完善，不能很便捷地針對不同角色設(shè)置數(shù)據(jù)訪問權(quán)限，支持面向全生命期的多參與方協(xié)同工作。存在數(shù)據(jù)傳輸和訪問效率問題。另外，目前的BIM研究和應(yīng)用以及BIM服務(wù)器的研究主要關(guān)注于建筑信息模型本體，而對建筑信息模型的創(chuàng)建過程及其信息很少關(guān)注。但建筑信息模型是在建設(shè)過程中動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的，并在應(yīng)用中不斷修改和完善，因此BIM的創(chuàng)建過程也十分的重要，是對建設(shè)過程的體現(xiàn)和描述。本文旨在針對當(dāng)前BIM服務(wù)器及其應(yīng)用的不足，研究面向建筑全生命期的集成BIM建模技術(shù)，開發(fā)相應(yīng)的BIM數(shù)據(jù)集成和服務(wù)平臺（BIMDataIntegrationandServerPlatform,BIMDISP），為面向全生命期的集成BIM創(chuàng)建、管理與應(yīng)用提供技術(shù)和平臺支持。面向建筑全生命期的集成BIM構(gòu)建框架集成BIM基本結(jié)構(gòu)建筑信息模型包括建筑全生命期的各種產(chǎn)品和過程信息，在建設(shè)過程的不同階段動(dòng)態(tài)地形成，因此面向全生命期的集成BIM需要在建設(shè)過程中動(dòng)態(tài)集成和創(chuàng)建。集成BIM基本結(jié)構(gòu)如圖2所示，其基本思路是隨著工程項(xiàng)目的進(jìn)展和需要分階段創(chuàng)建BIM子模型，即從項(xiàng)目規(guī)劃到設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營不同階段，針對不同的應(yīng)用建立相應(yīng)的BIM子集。各子信息模型能夠自動(dòng)演化，可以通過對上一階段模型進(jìn)行數(shù)據(jù)提取、擴(kuò)展和集成，形成本階段信息模型，也可針對某一應(yīng)用集成模型數(shù)據(jù)，生成應(yīng)用子信息模型，隨著工程進(jìn)展最終形成面向建筑生命期的完整的建筑信息模型。圖SEQ圖\*ARABIC2集成BIM基本架構(gòu)集成BIM建模流程針對某一業(yè)務(wù)的集成BIM建模流程如圖3所示。首先，根據(jù)業(yè)務(wù)流程，選擇或確定子模型視圖（子模型視圖，modelview，是指BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的子集，如IFC大綱的子集，是某一特定交換需求的所有子模型的抽象表達(dá)）；對于沒有已建立的子模型視圖的業(yè)務(wù)流程，需要根據(jù)IDM或其他子模型視圖生成方法等建立子模型視圖。然后，應(yīng)用子模型視圖和子模型提取技術(shù)從BIM數(shù)據(jù)庫中提取所需的BIM子模型，導(dǎo)出為IFC文件，供相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)使用。接著，應(yīng)用系統(tǒng)導(dǎo)入該IFC文件，實(shí)現(xiàn)工程信息的共享，并在此基礎(chǔ)上完成相關(guān)業(yè)務(wù)流程，添加新的工程信息，將新增的信息和原有信息導(dǎo)出為IFC文件。最后，應(yīng)用子模型視圖和子模型集成技術(shù)將新導(dǎo)出的IFC文件集成到BIM數(shù)據(jù)庫，將該業(yè)務(wù)中新添加信息融合到BIM數(shù)據(jù)庫中。圖SEQ圖\*ARABIC3集成BIM建模流程集成BIM應(yīng)用架構(gòu)面向建筑全生命期的BIM信息管理和建模需要考慮組織、過程、信息和系統(tǒng)四要素以及它們之間的關(guān)聯(lián)。組織是指建設(shè)過程的各種參與角色、管理模式、合作方式以及權(quán)責(zé)分配等。建設(shè)過程中的組織具有多參與方、基于項(xiàng)目的一次性合作、空間和時(shí)間上的離散等特性。過程是指從規(guī)劃、設(shè)計(jì)到施工、運(yùn)營的整個(gè)流程，以及各個(gè)流程所包含的工作、資源投入等。建設(shè)過程具有“割裂”等特性。信息是指建筑過程中產(chǎn)生的各種工程信息以及其表達(dá)方式、組織結(jié)構(gòu)等。建筑工程信息具有異構(gòu)、離散、海量、復(fù)雜、專業(yè)和文檔化等特性。系統(tǒng)是指負(fù)責(zé)工程以及創(chuàng)建和使用信息的計(jì)算機(jī)軟件和系統(tǒng)。結(jié)合集成BIM建模的流程，面向全生命期的集成BIM應(yīng)用架構(gòu)如圖4所示。該架構(gòu)是一個(gè)包括應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和數(shù)據(jù)層的結(jié)構(gòu)體系。數(shù)據(jù)層建筑生命期的工程數(shù)據(jù)可以分為由結(jié)構(gòu)化的BIM數(shù)據(jù)，非結(jié)構(gòu)化的文檔數(shù)據(jù)以及用于表達(dá)工程信息創(chuàng)建過程的過程和組織信息。對于結(jié)構(gòu)化的BIM數(shù)據(jù)利用基于IFC的數(shù)據(jù)庫存儲和管理；文檔信息使用文檔管理系統(tǒng)進(jìn)行存儲和管理；結(jié)構(gòu)和組織信息也采用相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲。平臺層平臺層即BIMDISP平臺，用于實(shí)現(xiàn)BIM數(shù)據(jù)的讀取、保存、提取、集成、驗(yàn)證，非結(jié)構(gòu)化信息管理以及組織和過程信息管理和控制。BIMDISP平臺實(shí)現(xiàn)分散的AEC/FM應(yīng)用系統(tǒng)和工程信息與集成BIM模型兩者間的融合，一方面支持實(shí)現(xiàn)集成BIM的創(chuàng)建，同時(shí)讓各專業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)和用戶不必關(guān)注實(shí)現(xiàn)BIM集成的具體細(xì)節(jié)，可盡量保持其原有的應(yīng)用模式。網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層通過Internet網(wǎng)絡(luò)將空間上離散的各種工程信息集成起來，同時(shí)也方便分布在各地的用戶共享BIM模型。網(wǎng)絡(luò)層是BIM模型共享和應(yīng)用的基礎(chǔ)，BIM服務(wù)器如同云服務(wù)器一樣給用戶提供服務(wù)，可以節(jié)省用戶在IT上的投入。應(yīng)用程序?qū)討?yīng)用程序?qū)佑蓙碜越ㄔO(shè)不同階段的應(yīng)用軟件組成，這些軟件包括規(guī)劃設(shè)計(jì)軟件、建筑設(shè)計(jì)軟件、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件、施工管理軟件、物業(yè)管理軟件等。圖SEQ圖\*ARABIC4面向建筑全生命期集成BIM的應(yīng)用架構(gòu)在該應(yīng)用架構(gòu)中，集成BIM的建立過程實(shí)際上是對建筑生命期工程數(shù)據(jù)的積累、擴(kuò)展、集成和應(yīng)用的過程。通過集成各階段或各應(yīng)用創(chuàng)建的子信息模型形成完整BIM，為BIM的實(shí)現(xiàn)提供了可行的途徑。BIM服務(wù)器、BIM數(shù)據(jù)庫及其相應(yīng)的數(shù)據(jù)訪問和控制機(jī)制，有效解決了BIM數(shù)據(jù)的存儲和分布異構(gòu)數(shù)據(jù)的一致、協(xié)調(diào)和共享問題。過程與組織管理則為BIM信息的創(chuàng)建、訪問和數(shù)據(jù)維護(hù)等提供支持。集成BIM建模的關(guān)鍵技術(shù)根據(jù)集成BIM的基本結(jié)構(gòu)、建模流程和應(yīng)用架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)面向建筑全生命期的集成BIM建模需要解決以下7項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。面向建筑全生命期的集成BIM建模和服務(wù)技術(shù)架構(gòu)針對建筑全生命期的組織和過程管理，建立集成BIM建模和服務(wù)技術(shù)架構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)建設(shè)過程中動(dòng)態(tài)創(chuàng)建、集成、管理和應(yīng)用建筑工程信息奠定基礎(chǔ)。架構(gòu)中需考慮組織、過程和信息三要素，為解決異構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化與存儲、子模型集成與提取、數(shù)據(jù)一致性控制、并發(fā)訪問管理等問題提供支持?；赪eb的集成BIM應(yīng)用模式引入云計(jì)算和分布式數(shù)據(jù)庫等新興的網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)，研究基于Web的BIM應(yīng)用模式，設(shè)計(jì)基于Web的BIM服務(wù)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)處于不同地理位置的各參與方便捷地訪問集成BIM模型?；贗FC和MVD的BIM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化技術(shù)結(jié)合MVD和IFC標(biāo)準(zhǔn)，研究非IFC格式建筑工程信息轉(zhuǎn)化為IFC模型的通用實(shí)現(xiàn)方法和流程，并基于該方法研究和實(shí)現(xiàn)非IFC格式3D模型以及工程信息的轉(zhuǎn)化技術(shù)，為將非IFC格式結(jié)構(gòu)化信息的集成到BIM模型提供條件。子模型定義和驗(yàn)證方法為實(shí)現(xiàn)針對應(yīng)用或階段的子模型提取與集成，準(zhǔn)確的子模型定義是關(guān)鍵。本課題將基于IDM和MVD標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合“基于規(guī)則集”的子模型驗(yàn)證方法，研究適用于面向全生命期信息提取與集成的子模型定義和有效性驗(yàn)證方法。面向全生命期的BIM子模型提取與集成技術(shù)結(jié)合建筑全生命期的組織管理和過程模型，研究可應(yīng)用于建筑全生命期的BIM子模型提取與集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)針對不同階段或應(yīng)用的子模型提取與集成，并實(shí)現(xiàn)并發(fā)訪問控制和一致性約束。BIM數(shù)據(jù)并發(fā)訪問管理技術(shù)建設(shè)過程往往涉及多個(gè)參與單位，同一個(gè)單位也往往有多個(gè)的部門和人員參與同一項(xiàng)目，因此集成BIM建模技術(shù)必需處理多用戶并發(fā)訪問的問題。為確保BIM數(shù)據(jù)的一致性，BIMDISP平臺將通過遷入遷出機(jī)制實(shí)現(xiàn)“對象級別”的并發(fā)訪問控制，使任意時(shí)刻只有一個(gè)用戶在修改某一對象信息，但可以有多個(gè)用戶在查看該對象信息。但基于IFC的BIM模型存在引用、聚合、反向?qū)傩缘雀鞣N復(fù)雜的對象關(guān)系，同時(shí)各種對象實(shí)例之間存在各種連接和依賴關(guān)系，需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，研究既能滿足并發(fā)訪問需求又能確保數(shù)據(jù)一致性的方法。另外，在子模型提取與集成的流程中，如何管理并發(fā)訪問；以及在模型修改后如何提醒子模型提取者進(jìn)行模型更新。BIM數(shù)據(jù)并發(fā)訪問管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)需要解決一下關(guān)鍵問題：“對象級別”的遷入遷出機(jī)制和并發(fā)訪問控制；在并發(fā)訪問控制中如何處理引用、聚合、反向?qū)傩缘雀鞣N復(fù)雜對象關(guān)系確保數(shù)據(jù)一致性；在并發(fā)訪問控制中如何處理連接和依賴等各種對象實(shí)例關(guān)系確保數(shù)據(jù)一致性；在子模型提取與集成的流程中，進(jìn)行數(shù)據(jù)并發(fā)訪問控制和模型修改提醒。BIM數(shù)據(jù)一致性約束機(jī)制BIM工程數(shù)據(jù)庫確保任意時(shí)刻用戶獲取的數(shù)據(jù)都是正確的，滿足模型約束規(guī)則的。但在模型的修改過程中，譬如長事務(wù)處理的過程中，模型可能暫時(shí)處于不一致狀態(tài)；除非進(jìn)行沖突處理，一般用戶不可訪問該狀態(tài)的BIM數(shù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)BIM數(shù)據(jù)一致性控制，本課題研究以下關(guān)鍵技術(shù)，：BIM服務(wù)器長事務(wù)處理機(jī)制，保證長事務(wù)處理的完整性和BIM數(shù)據(jù)的一致性。BIM數(shù)據(jù)變更自動(dòng)傳播技術(shù)，根據(jù)BIM模型對象的各種連接和關(guān)聯(lián)等關(guān)系，將BIM子模型的數(shù)據(jù)修改自動(dòng)傳播到整個(gè)BIM模型。譬如將對3D模型的修改自動(dòng)傳播到各種平、立、剖面視圖，保證它們與3D模型的一致性?；谝?guī)則集的BIM數(shù)據(jù)一致性驗(yàn)證方法，確保BIM模型滿足預(yù)定義的各種約束規(guī)則（譬如IFC中定義的各種約束規(guī)則）?；诮涣骱蛥f(xié)同的BIM數(shù)據(jù)沖突處理機(jī)制，支持通過多參與方的交流與協(xié)作，對數(shù)據(jù)沖突進(jìn)行集體決策，手動(dòng)解決BIM數(shù)據(jù)沖突問題。BIMDISP系統(tǒng)開發(fā)本課題在面向建筑生命期集成BIM框架及其建模技術(shù)研究基礎(chǔ)上，應(yīng)用C#語言、sql數(shù)據(jù)庫、、和WebService等技術(shù)，開發(fā)了BIM數(shù)據(jù)集成與服務(wù)平臺BIMDISP的原型系統(tǒng)。BIMDISP系統(tǒng)架構(gòu)如圖5所示。圖SEQ圖\*ARABIC5BIDISP系統(tǒng)架構(gòu)BIMDISP平臺的目的在于通過BIM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、子模型集成、BIM數(shù)據(jù)訪問與控制等技術(shù)實(shí)現(xiàn)分散的AEC/FM應(yīng)用系統(tǒng)和工程信息與集成BIM模型兩者間的融合。最終形成的集成BIM模型包括三部分：1）基于IFC的關(guān)系數(shù)據(jù)庫用于存儲結(jié)構(gòu)化的BIM數(shù)據(jù)，形成集成BIM模型的核心信息；2）基于文檔的信息倉庫用于存儲和管理非結(jié)構(gòu)化的工程信息，BIM數(shù)據(jù)庫和文檔之間的關(guān)聯(lián)在BIM數(shù)據(jù)庫中通過基于IFC的各種關(guān)系實(shí)體表示；3）組織和過程信息數(shù)據(jù)庫，用于保存各參與方的權(quán)限配置、訪問記錄等組織信息以及BIM建模的過程信息。BIMDISP平臺通過BIM信息轉(zhuǎn)化器將結(jié)構(gòu)化工程信息轉(zhuǎn)化為IFC實(shí)體，通過IFC解析器讀取IFC文件在IFC實(shí)體庫中重構(gòu)IFC模型?；贗FC實(shí)體庫，BIM子模型集成模塊可將新增工程信息集成到BIM數(shù)據(jù)庫。相對應(yīng)地，BIM子模型提取模塊可根據(jù)子模型視圖從BIM數(shù)據(jù)庫中提取BIM子模型，并基于IFC實(shí)體庫重建BIM模型，以3D視圖、空間結(jié)構(gòu)視圖、WBS視圖等視圖方式顯示模型，同時(shí)各種視圖可導(dǎo)出為文檔和報(bào)表，供決策支持。BIM數(shù)據(jù)訪問與控制模塊則為BIM子模型提取與集成模型提供訪問BIM數(shù)據(jù)庫的底層支持，并判斷用戶權(quán)限和數(shù)據(jù)狀態(tài)，保證數(shù)據(jù)的一致性。非結(jié)構(gòu)化信息管理模塊主要負(fù)責(zé)文檔信息的存儲、訪問與管理。過程控制和組織管理模塊負(fù)責(zé)對各種集成BIM建模技術(shù)的操作流程和操作者信息進(jìn)行管理，支持實(shí)現(xiàn)面向全生命期的多用戶協(xié)同工作和并發(fā)訪問。過程與組織信息管理模塊主要負(fù)責(zé)將各種組織和過程信息存儲到數(shù)據(jù)庫以及相關(guān)數(shù)據(jù)管理。BIMDISP系統(tǒng)應(yīng)用本課題應(yīng)用實(shí)際工程對BIMDISP系統(tǒng)原型進(jìn)行驗(yàn)證。該工程總建筑面積9萬平方米，2010年10月開工。Revit建立的建筑和結(jié)構(gòu)模型大小為116M，導(dǎo)出的IFC文件275M，包括3,852,476個(gè)IFC實(shí)體。應(yīng)用流程如圖6所示：首先將Revit中建立的建筑和結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入到BIMDISP系統(tǒng)中，并存儲到BIM數(shù)據(jù)庫；然后將Project生成的進(jìn)度計(jì)劃通過BIM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化器集成到BIM模型，以及通過IFC接口和BIM子模型集成技術(shù)將BIMMS系統(tǒng)（清華大學(xué)張建平教授課題組開發(fā)的施工階段BIM建模系統(tǒng)）生成的質(zhì)量、安全、成本等工程信息集成到BIM模型；最后，應(yīng)用BIMDISP的子模型提取功能和4D子模型視圖從BIM數(shù)據(jù)庫中提取4D子模型，并通過IFC文件導(dǎo)入到4D建設(shè)管理系4DGCPSUADDINNE.Ref.{259C01E8-C386-4A2A-AC21-8BF697B2441E}[22]統(tǒng)進(jìn)行施工模擬和動(dòng)態(tài)管理。應(yīng)用表明，BIMDISP平臺可解決分布式、異構(gòu)工程數(shù)據(jù)之間的一致性和全局共享問題，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與施工階段的信息集成、存儲、管理、共享與應(yīng)用，通過提供一系列接口及機(jī)制實(shí)現(xiàn)BIM的創(chuàng)建，為基于BIM的工程分析和管理提供底層數(shù)據(jù)支持。從而驗(yàn)證了BIMDISP的可行性和適用性，為面向建筑生命期BIM的創(chuàng)建和管理探索了新的方法和技術(shù)。結(jié)論面向建筑全生命期的BIM建模實(shí)際上是對建筑生命期工程數(shù)據(jù)的積累、擴(kuò)展、集成和應(yīng)用的過程，通過集成各階段或各應(yīng)用創(chuàng)建的子模型而形成完整BIM。本文提出的集成BIM構(gòu)建框架以及BIM基本結(jié)構(gòu)、建模流程、應(yīng)用架構(gòu)和建模關(guān)鍵技術(shù)研究，為面向建筑全生命期BIM的創(chuàng)建、管理與應(yīng)用探索了新的方法和技術(shù)。基于BIM數(shù)據(jù)庫和子模型提取與集成技術(shù)的BIMDISP平臺有效解決了BIM數(shù)據(jù)的集成、存儲、管理以及分布異構(gòu)數(shù)據(jù)的一致、協(xié)調(diào)和共享問題，可為面向全生命期的工程分析和管理提供模型和數(shù)據(jù)支持，為面向建筑全生命期BIM的創(chuàng)建提供平臺支持。圖SEQ圖\*ARABIC6實(shí)際工程的BIMDISP應(yīng)用流程致謝本文研究承蒙“十一五”國家科技支撐計(jì)劃（2006BAJ01B07-03）的資助。ADDINRW.BIBADDINNE.Bib參考文獻(xiàn)[1] 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