对BIM模型信息有效管理的探讨

2018-12-21 05:58涂焕霄
中国工程咨询 2018年5期
关键词:信息管理管控建模

文/涂焕霄

引言

现今BIM技术凭借其集成化、数字化和可视化的优势,解决工程技术问题,优化建设工期,降低投资成本,逐渐被行业认可,越来越多的工程项目使用BIM技术辅助工程建设。BIM技术在我国政府政策支持下和工程从业人员地积极研究和实践中实现了蓬勃发展。BIM的概念也经历了几次讨论,从最初的Building Information Modeling到Building Information Model再变化到如今被广泛讨论的Building Information Management,反映出BIM技术应用的重点变化从最初的BIM建模到BIM模型应用再到如今对BIM模型信息利用和传递的管理。这也反映出经过几年的发展,大家对BIM核心价值——依托模型使信息在建筑物全生命周期内不断产生、传递和使用,有了清晰地认识。BIM技术应用的基础是BIM模型的创建,模型创建的目的就是以模型为载体,添加、传递和利用各类建筑信息。本文针对BIM技术在项目各阶段的BIM模型信息管理进行研究探讨。

一、三个基本概念

在叙述本文前,需明确几类概念。一是BIM技术不等同于BIM模型;二是两种类别的BIM模型信息;三是BIM模型的产生是真正意义上的信息建模,它不同于CAD等二维图学技术,在管理上并不适宜简化为数据建模来管理。

(一)BIM模型和BIM技术

BIM模型是指在虚拟环境下,通过最小信息单元载体(构件模型或族)的搭建,最终形成与工程实体一致的建筑信息化模型。

BIM技术是指利用创建的数字化建筑信息模型对工程项目设计、施工和运营维护全过程进行管理、优化的方法和工具。

(二)几何信息和非几何信息

几何信息是指建模过程中在虚拟环境下创建的空间实体产生的三维坐标信息。

非几何信息是构成空间实体的各类构件(族)在建置、更新等过程中产生的技术参数、时间刻度、成本信息和编码等非几何信息。

(三)信息建模和数据建模

数据建模的本质是记录数据,关键节点是模型的输入和输出,定义好数据结构,过程按规则映射即可。

信息建模是从整个系统的逻辑数据模型开始的,由一个整体来体现其中各个组成数据与实体及其相互的关系。它的过程映射是多维度的动态映射,需基于本领域或本项目来建立,需要进行全过程的信息管理。

虽然CAD和BIM都是信息建模,但CAD等图学技术只有几何信息在信息系统中的映射,可以简化为数据建模来进行管理。而BIM技术包含了非几何信息涉及多维度映射,所以BIM需要从信息建模的角度来进行模型信息管理。

二、BIM模型信息的管理

各阶段应用BIM技术的基本逻辑是利用BIM技术能提前发现、提前预判的特点,把这阶段的问题解决好,进而展开各项具体应用工作。各项BIM技术应用工作开展的基础是BIM模型,BIM模型信息的准确和信息深度与相应工作的匹配度是BIM技术有效应用的前提。本部分通过BIM模型从建立至完成的整个过程来进行BIM模型信息管理研究,探讨对整个过程的几个重要节点的管控,达到管理好BIM模型信息的目的。模型建立之前要建立建模标准和模型验收标准。BIM建模标准主要是明确建模信息表达和模型内容信息表达的标准,BIM模型验收标准最主要的是明确模型的信息深度表达的要求。

(一)统一建模标准

在BIM建模工作开展前,需制定BIM模型建模标准。虽然目前国家、地方和行业出台了相关的BIM模型建置标准,但还需依据BIM技术数字化和集成化的特点和项目BIM技术应用的目标计划,在相关标准基础上细化和拓展,形成切合项目的BIM模型标准体系。该体系的标准语义和信息交换逻辑能够为建筑全寿命周期内各阶段、各专业的信息资源共享和业务协作提供有效保障,保证各参建方所提供和添加的信息都在同一套规则内进行表达,以形成统一的、可传递的BIM成果。同时满足BIM模型所承载的各类信息在最小构件单元的信息交互中不产生歧义。

项目的标准体系主要是两大块的内容:一是BIM模型架构,涉及到信息的分类需全面,分类方法和分类项设置上要向工作习惯和相关规范标准上靠拢,使其能够满足实际的专业分工,有利于专业间的协同开展和建设信息在模型上的传递。二是模型内容的要求,包括模型和族(构件)的命名、颜色等信息要求。使不同参与方的同一工程内容在计算机环境中能够一致表达。

(二)明确成果要求

在BIM技术应用过程中会产生各阶段成果和过程成果。各项BIM应用工作对相应的BIM模型成果有要求,同时BIM模型成果顺利传递到下一阶段正常使用也有要求,明确各阶段BIM模型成果标准显得尤为重要。对BIM模型成果的要求主要是模型信息的要求。主要涉及以下两个方面:

1.BIM模型成果信息深度要求。一是阶段性成果交付深度要求,二是过程成果中的各专业交互深度要求。目前国内和行业对BIM模型信息深度有相关标准,常见的如模型精度LOD100—500,大多都只是规定了各阶段开展BIM技术应用,BIM模型需达到整体模型精度,属于普适性的标准,对具体细小项的应用指导性不是很强,如应用BIM项目常见的绿建评星机电系统提升项目,大型公建中的特有设备项目等。项目级的BIM技术应用,对于BIM模型信息深度(模型精度)还需针对项目BIM技术应用的整体策划在国标、地标等基础上进行拓展、细化和调整。

2.BIM模型成果内容格式要求。一是BIM模型中信息表达的长度和格式,二是BIM模型的文件格式和对后续信息添加的数据空间预留。在项目涉及多个阶段和多个BIM软件时,这部分内容决定了数据在交互过程中的传递质量。若只是设计或施工阶段的基本BIM应用,这部分内容的要求不大。

(三)强化过程管控

过程管控是保证构成整个工程模型的各个构件和族的模型信息质量。过程模型信息管控是BIM模型信息管理中比较难的一点,因为传统建筑信息管理中,如:CAD等一般比较注重前期规则制定和最终成果产生的信息管理,过程管控不是重点环节。但是BIM模型信息的质量管控相当于在计算机环境下把实体建设的工程质量管控工作重复一遍。不同于实体工程中的质量管控已有一套成熟的制度和法规体系,而BIM模型信息过程管控的困难在于这是一个全新的工作体系,没有管控体系和过程管理流程。要保证好BIM模型信息的过程管控,需要在过程中建立完善的制度体系,来保障过程中BIM模型信息的产生和更新的准确性和完整度。

三、各阶段模型信息管控要点

BIM在项目全生命周期的应用能够体现BIM技术的最大价值。在规划阶段的应用需要积累类型项目BIM模型的大数据和建立完备的构件资源库,较多企业还达不到这个标准,所以本文不作探讨。在设计阶段、施工阶段和运维阶段BIM应用的范围和广度与模型信息是相互紧密关联的,下面探讨各阶段主要的BIM应用点和对下一阶段有效传递所需的BIM模型信息管控要点。

(一)设计阶段

设计阶段主要是将项目的结果在虚拟环境下提前可视化实现,使设计意图能被各方理解和评价。针对不同的BIM应用深度对BIM模型录入的信息深度要求也不同。

基于BIM模型的碰撞检查:BIM模型的几何参数是管控要点,尤其是标准构件的几何尺寸边界信息是提高检查效率,提升碰撞检测率的关键点。

基于BIM的协同设计:BIM模型中的几何信息中的标高是管控要点,主要是解决好设计的空间净空要求,优化空间利用率,减少冲突,提升设计质量,缩短设计周期。

基于BIM的性能分析:BIM模型的坐标信息和相关技术参数信息的准确性是有效优化的先决条件。

基于BIM的参数化设计:BIM模型的几何信息和力学信息的管理是关键。一是建筑形式创新实施方案的基础,二是在后续深化和加工过程中不走样实现的关键。

(二)施工阶段

施工阶段的BIM应用主要是三个方面,技术方面、现场管理方面和商务方面,对BIM模型信息的深度要求是LOD300(施工图模型精度),针对具体应用的深度和广度部分系统模型的深度需要达到LOD400(竣工图模型精度)。同时若要使BIM模型在运维阶段有效应用,主体结构外的模型的施工信息的及时准确录入是这一阶段管理的关键。

下面主要针对常见的一些应用进行简要说明。而结合其它信息化技术的创新性应用则需依据具体情况在施工阶段BIM应用顶层设计时做好充分考量。

基于BIM的图纸管理:这项应用的信息管理主要有两点,一是对设计BIM成果接收时BIM模型信息的检验,二是后续模型更新时几何信息的管理。

基于BIM的深化设计:这项应用主要是两方面信息,一是几何信息的管理决定深化设计最优化空间利用是否能够实现;二是相关技术参数信息,决定深化设计能否与前期设计进行有效对接。

基于BIM的施工技术指导:对模型信息的主要管控是模型的编号信息和模型的时间参数,对于有施工指导的模拟可能涉及到坐标信息和几何参数。

基于BIM的产品预制加工:对BIM模型的几何信息、物理信息、型号或族分类编号信息的管理是关键,决定了工厂到现场的流水化管理的实现程度。

基于BIM的商务管理:对BIM模型的造价信息,分类编码信息的管理直接影响与清单的匹配度和造价工作的智能化程度。

基于BIM的现场管理:对BIM模型的时间参数信息和位置坐标信息是两项关键点,直接影响进度计划管理的有效度和现场质量、安全等管理的便捷度和有效性。

(三)运维阶段

要在运维阶段实现有效应用,实现建筑的增值,对BIM模型的信息深度要求比较高。尤其是装饰装修阶段和机电安装阶段的BIM模型深度更是关键,模型精度在LOD400至LOD500之间。在非几何信息中的安装信息、厂家信息、技术参数、编码信息和建筑物移交后的二次分类信息等都是建筑物安全运行、高效维护、资产管理优化的基础。同时这些信息的二次分类和模型数据的轻量化结构需根据项目的运维作业习惯和工作界面划分进行再次优化。

四、结语

BIM不同于CAD的建筑信息化,BIM是面向信息的建模,需要有全局的信息需求和系统的逻辑架构。只有把BIM模型的信息管理好,才能进行BIM技术的有效应用,进行促进工作方式的升级,从而实现建筑技术与核心业务的信息化。在信息化时代,人类以前所未有的速度制造信息,这既是数据增值的结果也是生产知识的基础。而信息的动态、共享和传递等特性使得科学的信息表述成为信息变为资产的前置条件。通过BIM技术在项目各阶段的信息资源的重新整合和配置,以BIM模型为载体形成的行业新的资产形态——信息资产,引发行业产业链的重新组合,最终达成建筑业态的转型升级。

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