建筑信息模型的概念框架

0引言

近年来，建筑信息模型（bim）的发展和应用引起了工程建设业界的广泛关注。各方一致的观点是其引领建筑信息化未来的发展方向，必将引起整个建筑业及相关行业革命性的变化。但是，如果对林林总总的研究成果、应用案例等进行深入的分析，却不难发现其中存在着一个基础性的问题：即如何认识建筑信息模型（BIM），建筑信息模型本身有着怎样的内涵、特点及外延，如何去界定其概念范围。

对于以上问题如不能通过深入的分析来有效解决，必将会影响到建筑信息模型的发展，进而会给整个建筑业的发展来负面影响。本文通过对较为流行的建筑信息模型概念的分析，试图建立建筑信息模型的概念结构体系，并对在建筑信息模型中所包含的研究问题及方向进行分析。

1建筑信息模型的发展及概念综述

建筑信息模型（BIM）的概念最早可以追溯到1970年代，时任卡内基梅隆大学建筑和计算机科学专业教授ChuckEastman于1975年提出了“BuildingDescriptionSystem（BDS）”的概念，可以被视为最早提出的与之相关的概念。建筑信息模型的概念是伴随着信息技术在建筑业的深入运用而产生和发展的，由于其历经的时间较长，且概念的提出者往往又从多个方面来理解与之相关的问题，因此，其又常以不同的名称出现，如单一建筑模型（SingleBuildingModel/SBM）、集成建筑模型（IntegratedBuildingModel/IBM）、通用建筑模型（GenericBuildingModel/GBM）及虚拟建筑模型（VirtualBuildingModel/VBM，Graphisoft）等。近年来，随着各方的看法逐渐趋于一致，建筑信息模型（BIM）的说法得到了广泛的认同。

通过分析有关资料可以发现，与中文名词“建筑信息模型”相对应的英文名词有两个：BuildingInformationModeling和BuildingInformationModel。这两个名词的缩写均为BIM，其中文对应都可以翻译为建筑信息模型。对于这两个专业名词，BuildingInformationModel在以前使用较多，而现在一般用到BIM的地方如果没有特别指出，一般都是使用BuildingInformationModeling一词。

对建筑信息模型有着多种不同的定义，汇总分析一些较为权威的关于建筑信息模型的定义有：（1）建筑信息模型是出于可视化、工程分析、冲突分析、规范标准检查、成本分析、竣工验收、预算及其他多种目的而建立一个设施电子化模型的行动。（NIBS，美国国家建筑科学研究院）（2）一种与数据库相联系基于模型的项目信息技术。（AIA，美国建筑师协会）（3）BIM作为一个动词或形容词用来描述关于工具、过程和技术，其通过数字化的、机器可读的文档对一个建筑物的性能、规划及其运营维护来实现。因此，BIM用来描述一种活动，而不是一个对象，为了描述建模活动的结果，我们使用建筑信息模型或建筑模型。（CharlesEastman，GeorgiaInstituteofTechnology）（4）建筑信息模型是开发和使用一个多方面的计算机软件数据模型，该模型不止用来存储新建或改扩建项目的设计文档，还可以用来对其的建设和运营进行模拟。由此产生的建筑信息模型是一个数据丰富，对象化，智能化和参数化的设施数字表现，来自不同用户的适当的需要，可以提取和分析，以产生反馈并对设施的设计进行改进。（GSA，美国总务管理局）（5）为了项目的设计、建造和运营等需要而创建和使用数字化模型的过程。（McGraw-Hill）（6）是一种建筑设计和文档化的方法，其主要特征是在建设项目的设计、建设阶段创建和使用协调的、内部一致性的、可计算的信息。（Autodesk）（7）一个在分布化的数据库管理系统中建立的包含整个建设项目生命周期的图形化和非图形化方面信息的模型的过程。（Bentley）（8）是一个包含了图形文件（图纸）及非图形文件（合同、进度计划和其他数据）的单一知识库。（Graphisoft）（9）是一个在建筑物结构在细节方面进行建模和沟通的过程，以有利于建设项目的整个生命周期。

以上所汇总的关于建筑信息模型定义的来源涵盖了研究结构、政府部门及商业机构。通过对上对建筑信息模型定义的分析可以发现，由于不同的定义主体所处的地位不同，其对建筑信息模型的认识存在着一定的差异，主要可以划分为三个类型：实体论，即认为建筑信息模型是一个模型或知识库，在其中包含了涉及整个建设工程生命周期的信息；技术论，即建筑信息模型是一种实现建设工程信息管理的技术或者方法；过程论，即建筑信息模型是一种信息管理的过程。不过，一般而言不论基于哪种观点，建筑信息模型都表现出了以下几个方面的特征：①模型中包含的信息涉及整个项目生命周期；②为项目协同建设提供支持；③其中涉及的信息是可计算的，强调信息的完全数字化；④由参数定义的、互动的建筑物构件构成，且构件中包含了丰富的信息；⑤建筑信息模型中信息的表现可以通过图形化及非图形化的方式实现。

2建筑信息模型的概念框架

通过对上述的建筑信息模型概念的分析可以看出，建筑信息模型不只是一个简单的技术、模型实体或者实现的过程，其应该是一个综合多种维度不同因素的集合体。其主要的内涵包括以下几个方面：

2.1建筑信息模型的基础、核心和对象是模型在建筑信息模型中模型是基础、核心和工作对象。从本质上来看，作为实体的建筑信息模型是存储了项目集成化信息的数据库，并以数据库为核心实现多种不同程度的应用。同时，这样的一个或多个包含了建设工程全生命周期数字化信息模型实体，也为建设项目的各个参与方提供了一个信息交互的平台。

按照不同的分类体系，模型又可以划分为多种不同的类型。如按照模型中所集成的信息的特征，可以分为3D模型、4D模型、5D模型乃至nD模型等；按照专业和项目建设阶段划分，可以划分为设计模型（又可以细分为建筑模型、结构模型、MEP模型、综合模型、各种分析模型等），施工模型（又可以细分为总包模型、专业分包模型等）、制造模型、设施运营管理模型等；按照模型中的信息集中化程度，可以划分为集中式模型和分布式模型等。对于不同类型的建筑信息模型，其中所包含的信息的集成化程度、内容等各个方面存在着较大的差异，在建筑信息模型的应用过程中，必须要针对不同的需求，选择具有针对性的模型。

在运用建筑信息模型的建设项目中，项目各个参与方首先需要的是建立模型，并以各种不同的方式和程度将项目信息集成于其中；其次，要将部分或全部的项目工作与模型联系起来，以模型作为项目工作开展的辅助手段，并尽可能地将模型与其他的信息系统和信息手段相交互，以最大程度地实现信息共享；最后，要将各个阶段的工作成果在模型中体现出来。在这个过程里，我们可以发现在建设项目物质流动的过程中，还存在着一个以模型为核心的信息流动过程。建筑信息模型成为了项目团队之间的工作平台、交互工具和沟通渠道，成为了工作的基础、对象，同时，也是整个与建筑信息模型相关的工作的核心。

2.2技术是实现和应用建筑信息模型的基础要有效地建立和运用建筑信息模型，相关的技术条件必须要达到一定的水平。如果追溯建筑信息模型的发展历程，不难发现：虽然相关的理念提出已经有差不多40余年的时间，但建筑信息模型真正得到普及和应用是进入21世纪以后的事情，产生这种现象的一个最重要的原因便是早期相关的软硬件等技术条件无法满足现实的需要。因此，只有具备了坚实的技术基础，才能使建筑信息模型真正发挥其效能，而在技术条件不具备的条件下奢谈建筑信息模型的应用只能是构建一座“空中楼阁”。与建筑信息模型相关的技术可以分为以下几个方面：（1）信息交互标准；（2）nD模型建模技术；（3）与建筑信息模型相关的分析方法及应用工具开发技术；（4）应用建筑信息模型的建设项目项目全寿命周期项目管理技术；（5）建筑信息模型与其他信息系统（如ERP、GIS）等的集成技术；（6）符合建筑信息模型需要的高效、快捷、低成本的软硬件平台应用开发技术。

2.3合同、管理措施是建筑信息模型的保障建筑信息模型的运用绝对不只是一个单纯的技术过程。由于建设工程项目多阶段、多参与方的特点，使得在建筑信息模型的运用中往往需要多方参与其间，而各方在建设项目中所处的地位及利益关系之间往往又存在一定的矛盾性；同时，项目的各个参与方对建筑信息模型的认知程度和应用能力之间存在差异；此外，由于建筑信息模型的影响，会出现一些新的工程项目建设模式（如IPD）等，也随时会对原有的建设模式的组织构成、工作流程、工作方法、工作内容等产生新的影响，因此，会使得建筑信息模型的应用中会增加新的风险，需要严密的合同和高效地的项目组织管理工作来调整。

总体而言，建筑信息模型应用中的合同和管理措施主要有以下几个方面：①合同的拟定，风险的分担、争议的解决机制的建立；②对项目管理组织及对项目各个参与方的内部组织机构、工作流程、工作内容等的影响；③基础的管理体系及制度的建立；④对既有项目管理模式的影响，新的项目管理模式的建立；⑤对项目管理人员的影响。

2.4建筑信息模型是一个集成化、综合性的过程建筑信息模型的集成化强调的是对整个建设项目生命周期中来自各个阶段、各个专业、各个参与方的信息的集成，信息的集成化程度越高，其效能的发挥也就越加显著。综合则是强调对建筑信息模型要从技术、合同、管理等多角度入手，而不应孤立的将建筑信息模型视为一个单纯的技术过程，就技术而论技术，忽略了其中更为复杂的法律和管理问题，这可能会导致建筑信息模型应用产生适得其反的效果。分析国内外建筑信息模型应用的案例，特别是一些建筑信息模型应用失败的情况中，是不难发现这一点的。同时，由于建筑信息模型及其应用中所涉及的问题是处在一个不断发展演化的过程中，所以要以动态发展的眼光来看待其中的问题。

3结语

综合以上分析，可以得到如下的结论：①建筑信息模型是一个综合多种不同维度的综合体，单纯的从某一个方面入手不能收到事半功倍的效果；②模型是建筑信息模型的基础、核心和对象，但是，在实际的工作中，模型的应用必须辅以相关的合同、管理手段，才能真正发挥其作用，并有效规避风险；③技术是建筑信息模型的基础，只有在坚实的技术支持下，才能使建筑信息模型发挥其作用。因此，相关的技术研发工作必须要得到加强。

随着信息时代的到来，社会发展对建筑业的信息化提出了更新、更高的要求。作为业界所公认的建筑业信息化未来的重要发展方向，人们对建筑信息模型给予了更多的关注。在住建部所公布的“2011-2015年建筑业信息化发展纲要”中建筑信息模型占有重要地地位。但是，在建筑信息模型的研究和应用中只有做到多角度入手，以综合措施作为保障，才能使建筑信息模型充分地发挥其效能。