基于BIM的建筑信息集成管理系统概念模型

李明瑞　李希胜　沈琳

摘要：针对我国建筑工程项目“信息传递效率低、信息协同和共享性差、信息利用价值低”的现状，基于BIM技術，结合工程项目的过程管理、多要素管理、参与方管理以及知识管理，构建在分布式网络环境下以数据层、信息模型层和功能应用层为核心的信息集成管理的概念模型，并依据平台管理和信息集成管理两大模块，进行BIM信息集成管理系统平台的功能设计。新型的信息集成管理系统充分挖掘了建设各个阶段的信息，实现了建筑项目信息的高效传递、交换和共享，为信息管理系统的后续开发提供参考借鉴，促进建筑业信息化的发展。

关键词：BIM；信息集成管理；知识集成

中图分类号：S 772文献标识码：A文章编号：1001-005X（2015）01-0143-06

Conceptual Model of BIMbased Integrated

Information Management System

Li Mingrui，Li Xisheng*，Shen Lin

（College of Civil Engineering，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037）

Abstract：According to the status of construction projects such as low efficiency of information transfer，bad information cooperation and sharing，and low value of information utilization，this paper based on BIM technology and combines process management，multifactor management，participant management and knowledge management in engineering projects together to build a conceptual model of integrated information management which includes the three modules such as the data layer，the information model layer and functional application layer in the distributed network environment.The functional design of the integrated information management system is carried out on the two modules such as platform management and information integrated management.The system can fully explores the information in all stages of the construction and realize highly efficient information transfer，exchange and sharing，which has provided references for the later development of information management system and promoted the development of information in the construction industry.

Keywords： BIM；integrated information management；knowledge integration

收稿日期：2014-08-11

基金项目：江苏省住房与城乡建设厅资助项目（js2011jh9）；南京林业大学优势学科基金（森林工程）

第一作者简介：李明瑞，硕士研究生。研究方向：工程管理与信息化。

*通讯作者：李希胜，博士，教授。研究方向：工程管理与信息化。Email：Xishengli@163.com

引文格式：李明瑞，李希胜，沈琳.基于BIM的建筑信息集成管理系统概念模型[J].森林工程，2015，31（1）：143-148.建筑业作为我国国民经济中一大支柱产业，在国民经济总产值中占有很大的比重，其低效的生产效率造成了资源的巨大浪费和环境的日益恶化[1]。究其原因，主要是由于建设项目生产过程过于分散，建设管理模式集成化程度不高，建筑信息之间的传递不畅而造成信息缺失。目前，我国建筑业信息化率仅约0.027%，与国际建筑业信息化率0.3%的平均水平相比，差距高达11倍，低效的信息化率成为生产效率严重滞后的症结之一[2]。

随着对环境的日益关注及绿色建筑的大力推广，人们对于建筑性能的关注除了常规的功能使用、布局美观、经济性能外，更加关注建筑本体的环境性能项目。项目实施阶段，对传统的质量、成本、进度的管理更侧重于多目标多方案的总体集成优化[3]。对建筑项目的评价总体上是基于全寿命周期理论，将项目的建设、运营、拆除等各阶段综合集成考虑，因而附加在项目主体上的信息量越来越大。针对我国建筑工程项目“信息传递效率低，信息协同和共享性差，信息利用价值低”的现状，如何充分挖掘建设各个阶段的信息，实现信息的高效传递和科学运用，是促进建筑业技术升级的关键手段之一。在信息化技术成为21世纪重要经济增长点的大背景下，BIM技术和计算机模拟辅助设计应运而生[4]，使建筑信息化集成管理成为可能。本文即是依托于BIM技术，以建筑项目管理理论为基础，建立了建筑数据采集、信息传递、信息应用的概念模型，以期为后续信息管理系统的开发提供借鉴。

2.2信息模型层

信息模型层是建筑信息管理系统中的核心部分，连接着数据层和功能应用层，主要是利用从BIM数据库中提取的数据，进行建筑信息模型的创建，并利用扩展的数据进行信息模型的更新完善，为工程项目各参与方提供各自需要的模型信息。如图2所示。

图2信息模型层示意图

Fig.2 The schematic diagram of information model layer

模型图元定义了所有构配件对象及其属性和操作，因此创建BIM建筑信息模型，首先要从BIM数据库中进行模型图元数据的提取。其中，提取的模型图元基本数据（如几何数据、物理数据、功能数据等）是描述模型构件的自身特征和属性，用于创建BIM几何模型。其扩展数据是项目管理过程中所产生的与模型图元关联的信息或资料，如成本数据、技术数据、进度数据等。通过将大量的、非直接的与模型元素相关联的各种扩展数据不断整合到信息模型中，逐步完善建筑信息模型[15]。针对建筑工程全生命周期不同阶段，还可生成相应的建筑信息各阶段的子模型，各阶段子模型又可生成面向应用主体的子模型，如项目设计子阶段又可生成建筑设计子模型、结构设计子模型以及MEP設计子模型等。

2.3功能应用层

功能应用层主要由工程项目各参与方对信息模型层获取的各类共享模型信息（如设计信息、成本信息、进度信息等），运用相应BIM软件进行分析应用，并将各自应用分析得到的信息进行相互交流和共享。例如，在设计阶段，将Revit Architecture建立的3D建筑信息模型导入到Navisworks中进行建筑信息模型的碰撞检查；3D建筑信息模型导入到Ecotect Analysis中进行光照、热能等建筑综合性能分析；在施工阶段，3D建筑信息模型结合Project创建的施工进度信息进行项目4D进度管理等。但由于目前各软件公司开发的数据存储格式标准不同，出现了各专业软件之间信息无法共享的问题。IFC作为一个公开的数据表达和存储标准，使得工程类软件能够以其作为数据交换的中转站，完成数据的无缝链接，实现建筑项目各专业之间高效的信息交换。利用网络协作平台创建的虚拟网络环境，来实现工程项目各参与方各专业之间远程的信息交流和协同工作，完成全生命周期内模型信息的传递和共享。PIP（Project Information Portal项目信息门户）技术作为网络协作平台的核心技术，通过为建设项目各参与方提供一个基于网络的信息获取的单一入口，个性化的用户权限和用户界面设置，创造了项目各参与方各专业间安全、高效地信息交流和共享环境。

2.4BIM信息集成管理系统概念模型

全面的建筑工程项目BIM信息集成管理是运用BIM技术，进行项目全过程、多要素以及各参与方的综合集成管理。其中，BIM技术提供集成管理的技术支撑；过程集成管理将项目的全寿命周期，通过虚拟化组织模式和集成化的项目管理系统串联成一个整体；多要素集成管理将成本、质量、工期、安全、风险等多要素进行综合性管理；参与方集成管理通过信息集成管理系统加强了各参与方之间的信息共享、交流和协同工作[16]。此外，BIM信息集成的过程还应是一个知识集成的过程，通过知识的获取、积累、传递、运用、交流和共享实现知识的循环。

因此，基于已构建的数据层、信息模型层和功能应用层三大模块，结合工程项目的过程管理、多要素管理、参与方管理以及知识管理，搭建了分布式网络环境下基于BIM技术的信息集成管理系统概念模型，如图3所示。

图3基于BIM的建筑信息集成管理系统概念模型示意图

Fig.3 The schematic diagram of Conceptual model of BIMbased integrated information management system

2.5BIM信息集成管理系统平台功能设计

BIM信息集成管理系统平台由平台管理和信息集成管理两大模块组成。其中，平台管理模块主要是针对于系统平台的管理人员，它们主要对平台的用户进行管理以及系统的更新维护。信息集成管理模块主要针对项目各参与方的用户，用户进行注册登录后，可以通过数据存储与访问、BIM模型应用等功能模块对工程项目信息实施管理与应用。该模块是信息集成管理系统平台的核心。BIM信息集成管理系统平台的功能模块如图4所示。图4BIM信息集成管理系统平台示意图

Fig.4 The platform schematic diagram of BIMbased integrated information management system

其中数据存储与访问功能在设计时，宜选用Oracle和SQL Server等大型关系型数据库，满足多项目多专业对海量数据的存储与使用需求，支持多用户的并行数据访问。采用基于角色的访问控制[17]，根据人员的不同角色设置相应的权限，如结构专业人员一般情况下只能对本专业有读写权限，而对其他专业数据没有读写的权限，来对数据的读、写、修改、删除或提取进行控制，保证数据访问与使用的安全性。

软件开发功能设计时通过提供统一的API（Application Programming Interface，应用程序编程接口），使用户能直接对IFC 数据进行编程扩展，免于处理IFC标准复杂的实体之间的关系，而根据专业应用需求进行程序开发[18]。

BIM模型应用功能提供的模型视图展示以及BIM软件应用功能，使得用户可以直接对信息模型进行浏览，选择不同的信息模型显示选项，查看组成信息模型的构件并获取构件的相关属性，再通过各专业软件对建筑信息模型进行各种性能模拟分析，完成各专业间数据的交换和共享，实现项目各参与方之间的协同工作。

4结论与展望

论文基于BIM技术和知识集成理论，构建了分布式网络环境下以数据层、信息模型层和功能应用层为核心的信息集成管理的概念模型，并依据平台管理和信息集成管理两大模块，进行了BIM信息集成管理系统平台的功能设计。通过知识库和网络协作平台实现了建设项目全寿命期的信息获取、存储、使用、共享、交流与循环，提高了信息的利用效率，促进了项目各参与方各专业之间的协同工作。尽管本文构建的基于BIM的建筑信息集成管理系统概念模型在系统功能结构方面已经比较完善，但要更好地实现信息的协同和实时共享传递，后期仍需要进行基于BIM的二次开发，这也是今后研究的重点和方向。

【参考文献】

[1]光辉，赵尘.我国建筑业可持续发展研究综述[J].森林工程，2013，29（6）：149-152.