基于内容分析法的中、美、英三国BIM标准的研究

(长沙理工大学 交通运输工程学院，长沙 410114)

1 引言

在我国，BIM技术经过多年的探索，其应用已经初见成效，但是推广和应用过程中出现了很多亟需解决的问题，其中受到国内外专家广泛关注的是国内外规范的差异和国内 BIM相关标准的缺乏[1，2]。

在美国，BIM的应用较为广泛，成立各种BIM协会，编制基于IFC标准的NBIMS，建立了较为完善的BIM标准体系；英国发布目前最具实用性的AEC(UK)BIM标准，并取得了阶段性成果。这些标准包括与BIM实施、项目交付和团队协作有关的重要知识和内容体系。然而，其中包含的BIM知识很少从整体的角度进行归类，难以体现其预期用途和益处。在许多标准中，专业术语可以互换，也可以不加限制；有些标准的知识内容常被标题所掩盖，难以直接识别。鉴于这种模糊性，需要对知识内容进行分类和分析，一方面，便于将注意力从潜在的无信息标题转移到其实际的知识成果上，另一方面，促进BIM知识内容分析、比较和进一步发展。

2 基于内容分析法的BIM标准研究流程

2.1 BIM标准的分类——BKC分类法

为便于获取各种BIM标准的知识内容并进行比较和分析，本文引入BIM知识内容(BIM Knowledge Content，简称BKC)分类[5]。BKC分类标准来源于Succar B构建的BIM框架，将BIM知识内容分类为三个知识内容集群——指南，协议和要求：

(1)指南：描述性和可选的文件。阐明目标，调查报告或简化复杂的主题；没有提供详细的步骤来达到目标或完成一项活动。

(2)协议：规定性和可选的文件。提供详细的步骤或条件以达到目标或提供可测量的结果。

(3)要求：由授权机构规定和指定的文件。确定应该交付什么，在某些情况下，如何、何时以及由谁交付[6，7]。

每个知识内容集群都包括许多标签来识别和界定特定的知识类型。BKC分类法包括三个内容集群和18个内容标签[6]，本文在表1列出与选取的BIM标准相关的11个标签，并给出了BIM特定定义的概述。这些集群和标签可以帮助读者“将阅读和探讨的焦点从潜在的无意义的文件标题、句子片断等转移到实际的文件内容，并使用这些内容来推动信息搜索过程[8]”。另外，通过定义一个通用的词汇来识别知识内容[9]，BKC分类法能够将一个大范围的不连贯的领域知识组织成有用、准确和可信的结构[10]。

表1 BKC分类法：三个内容集群中的11个内容标签

2.2 BIM标准的选取

BIM标准是由国家及地方政府机构、学术组织和行业协会编制发布的公开文件，面向广泛的读者，BIM标准包含广泛的BIM知识，是BIM领域的一项重大努力。目前，全球范围内的BIM相关标准数量庞大，无法统计。本文受篇幅限制，为了进行有针对性的分析，只选取具有代表性和影响力的标准。

作者对中、美、英三国正式发布的公开可用的BIM相关标准进行检索和查阅，并对这近100部标准进行系统地学习和分析，从而对BIM标准有了大致了解。为了提高检索结果的主题契合度，并保证标准中各数据的完整性与有效性，对上述标准进行逐一选择，去除适用范围受限、研究主题不符的部分标准，最终选取有效标准61部，详见表2。

2.3 BIM标准的分析——内容分析法

内容分析法以知识的内容特征为对象，通过严谨的方法分析知识内容，不仅获得显性知识内容，更重要的去挖掘和归纳潜在的或隐含的知识[11]。内容分析法的应用建立在趋势推理、共变推理、因果推理、趋势比较、不同内容群比较、内容内比较、有标准的内容比较等[12]。

本文将11个内容标签应用于所选取的BIM标准中，这些标签的分布见表2。表中分析的标准包括大量的专业BIM知识，覆盖面和分布差异很大。

3 分析与启示

3.1 中、美、英三国BIM知识内容的简要分析

3.1.1 英国

英国的BIM标准几乎包含了所有的知识内容标签。为了识别BIM长期发展的战略目标，英国建筑业BIM标准委员会 ( AEC ( UK) BIM Standard Committee)在特定BIM产品应用中解释和扩展了通用标准中的一些概念，制定了AEC(UK)BIM标准(参见表2 UK03)，该标准作为指南文件下的G5标签，为英国的AEC企业从CAD过渡到BIM提供切实可行的战略方案，例如，该如何命名模型、如何命名对象、单个组件的建模、与其他应用程序或专业的数据交换等[13]。根据政府建设战略2011-2015(参见表2 UK01)确定的三个主要里程碑(称为成熟度水平)，英国标准协会(British Standards Institution，BSI)制定了BIM标准路线图，并定义了0-3级的BIM成熟度水平：0级(基于2D CAD而没有统一管理)，1级(基于2D /3D CAD文件的协作)，2级(基于BIM文件的协作)和3级(完全开放和集成的互联网服务环境)。为了支持2级成熟度水平的实施，英国标准协会(BSI)发布了“BS 1192”(参见表2 UK10-UK16)，该系列标准规范建立了管理施工信息的生产、分配和质量的方法。由P4标签的定义可以看出，这是一组用于定义或判断产品质量和服务的标准，随着时间的推移，可能成为服务或交付标准。然而，尽管这些标准中的大多数都是近几年发布实行，但有许多类似的可交付成果和很多重复的工作(参见表2)。

表2 来自中、英、美三个国家的重要BIM标准及对应标签

编号名称发布机构及时间对应内容标签US16北美BIM的商业价值:多年趋势分析和用户评级(2007-2012)McGraw-Hill Construction 2012G1、G4US17BIM指南NYCDDC 2012P1;M1、M2US18设施业主规划指南-版本1.0宾州州立大学2012G3;M2US19USACE BIM最小建模矩阵(M3)V1.0USACE 2012P1US20国家BIM标准-美国TM版本2NIBS 2013G3、G5;P1、P3、P4US21信息交流项目USACE 2013US22COBie指南:对NBIMSUS COBie标准的评论East, B.,& Carrasquillo-Man-gual,M. 2013US23国家BIM标准-美国TM版本3NIBS 2016G3、G5;P1、P3、P4US24美国国家BIM指南———业主篇-NIBS 2017G3CN01中国建筑信息模型标准CBIMS框架清华大学BIM课题组2010G2CN02建筑工程信息模型应用统一标准住房和城乡建设部2017G3CN03建筑信息模型分类和编码标准住房和城乡建设部2018P1、P3、P4CN04建筑工程信息模型存储标准住房和城乡建设部 审批中P1、P3、P4CN05建筑工程设计信息模型交付标准住房和城乡建设部 审批中P1、P3、P4;M2CN06制造工业工程设计信息模型应用标准住房和城乡建设部 审批中P1、P3、P4;M2CN07建筑信息模型施工应用标准住房和城乡建设部2018P1、P3、P4;M2CN08中国市政行业BIM实施指南中国勘察设计协会市政工程设计分会2015P1、P3、P4;M2CN09建筑机电工程BIM构件库技术标准中国安装协会标准工作委员会2015P1、P3、P4;M2CN10建筑装饰装修工程BIM实施标准中国建筑装饰协会2016P1、P3、P4;M2备注:UK指英国;US指美国;CN指中国

3.1.2 美国

美国的BIM标准在三个内容集群均匀分布。其中，美国国家BIM标准NBIMS已更新发布了三个版本(参见表2 US06、US20、US23)，覆盖了与BIM实施和协作相关的大多数主题，并且包括用于性能评估的BIM能力成熟度模型，其知识内容涵盖了指南集群下的G3、G5以及协议集群下的P1、P3、P4标签等，具有更全面的观点，是一部完整的BIM指导性和规范性的标准[14]，可以作为其他机构的参考文件。第二版以经 ISO认证的IFC、XML、Omniclass、IFD等技术标准为参考，对第二部分的规定进行重新编撰，进行大幅的修改与补充材料以及架构重组而成。其中的信息交换标准包含了COBie、空间规划复核、能耗分析、工程量和成本分析等[4]；指南和应用指的是最小BIM、BIM项目实施规划与内容指南等，大部分国家目前也是处于指南和应用层面[15]。2016年发布的第三版扩展内容包括信息交换、参考标准、标准实践案例和词汇表/术语表[3]。纵观表2可以发现，美国的标准中一些知识内容非常类似，例如行业机构(参见表2 US02、US07和US08)和地方政府(参见表2US08和US17)的部分重复。其另一个重要特征是涵盖所有项目生命周期阶段(参见表2 US10和US11)的工作流程和程序的可用性。此外，美国的标准包含了由政府机构和大型企业发布的大量要求(如合同模板和采购要求等)。这些要求清楚地表明这些机构在推动全行业应用BIM方面发挥的主导作用，例如，为制定一套覆盖所有领域的信息交换规范(例如表2 US21)，有利于整个项目生命周期的数据采集。

3.1.3 中国

我国的BIM标准对BIM实施的具体流程以及精细度要求等做了详细说明(参见表2 CN02-CN07)，但在案例研究、合同、分类的数量却惊人地低。在三个内容集群中的分布不平均，是我国行业利益相关者面临的一个根本性挑战。

3.2 BIM知识内容在各国的比较

BKC分类标准允许在不同标准之间以及不同国家之间进行比较。作为分层分类，这三个具有不同特性的标签集群提供了对每个国家BIM领域的深入了解。图1对中、美、英三国的BIM标准中内容标签的数量和分布进行了初步可视化分析，特别强调了与中、英相比，美国制定了大量相关要求。它还突出了美国的均衡分布与中国跨集群的不均衡分布之间的差异，甚至缺乏具体集群内的知识内容。图1初步表示了如何使用BKC分类法来分析和比较不同国家的知识可交付成果。

图1 中、美、英三国指南，协议和要求的分布

3.3 美、英两国BIM标准对我国的启示

尽管我国针对BIM应用推广做了很多努力，国家级BIM标准的数量已达数十部之多，但体系仍不够健全，对于BIM技术的审查、管理等标准迟迟未推出，技术数据的具体应用标准存在大量空白。而且，BIM技术的应用范围已经扩展到工程建设项目的深化设计、虚拟施工、运维管理及全生命周期，应用领域从传统建筑业拓宽到管线综合、城市轨道交通等城市基础建设领域，然而这方面的相关标准并没有跟进。总体来看，BIM标准的体系性存在缺陷，一方面表现在地方行业标准内容重复性严重，目前关于BIM 技术的应用指南就有上海、深圳等多座城市自行编制，且主要集中于BIM技术应用点的介绍，内容重复，造成大量行政及学术研究成本浪费；另一方面，标准体系的研究过于分散，标准制定权责定义不清，地方标准往往不明确应该负责哪块内容，也不了解哪块内容的标准存在缺失。相较而言，美、英两国BIM标准体系更完善，覆盖面更广，内容更细化，政策导向更清晰明确，相关行业机构的支持力度更大，虽然依旧存在一些技术问题及一定程度的实施难度，但仍值得我们学习和借鉴。

目前我国的BIM标准还在不断修订完善中，这是一个循序渐进的过程。虽然我国的BIM标准制定工作落后于美、英两国，但是只要我们把握好国内BIM应用的大好形势，脚踏实地地积累BIM项目实践经验，并虚心研究国外优秀成熟的标准，就能在BIM领域有所收获。制订工作应该自上而下，根据国家、市场、行业、企业内部等的要求制订所有项目参与主体可共同遵循的、贯穿于整个项目全生命周期的BIM标准，既要确保各行业间的统筹性和战略性，又要力求务实、细致。

4 结语

BIM标准包含大量的知识领域。通过组织这些标准的知识内容，可以实现全行业的比较分析和知识缺口识别。我国现有标准与国外发达国家标准仍存在较大差距，需要持续地完善及修正。本文对中、美、英三国的61部BIM标准应用BKC分类法进行分类分析，并深层次地了解其知识内容的可用性及其分布。未来的研究可以通过考虑更加细化的标签来扩展内容分类，还可以开发一个在线数据库，以进一步组织领域知识，并使扩展的研究成果得到有效维护、管理和访问。来自其他国家的BIM标准也可以进行分析和比较，以提供对现有知识内容的更广泛和更加结构化的理解，减少整个行业的重复工作并促进BIM的应用。