• 联系我们
  • 加入收藏
  • English

建筑信息模型分解结构及其编码体系标准思考


黄 强
(2018年7月17日)

前 言


  建立编码体系的目的在于对建设项目全过程进行科学有效的管理,规范工程参与者的行为。具体而言,它有利于项目建设单位对项目各个阶段工作内容的控制,如有助于对工程总造价进行管理控制、有助于实行价值工程研究、为项目各成员提供信息交流工具,尤其是为建设单位、设计单位、施工单位之间信息沟通提供一种共同语言,在有效传达信息的同时,消除误解、另外,工程编码为工程项目数据收集和整理提供了标准化手段,为未来项目使用准确的,有价值的信息提供了保证。

  很多发达国家,如美国、英国、欧洲、加拿大、新加坡等都建立了本国建筑业需要的统一建设工程项目编码体系,编码在工程管理中的应用,对建筑业发展起到了极大的促进作用。在使用编码实践方面,美国建立了UniformatⅡ和Masterformat等一些比较完善的工程项目编码体系。UniformatⅡ应用于建筑工程前期策划、图纸设计、建筑施工到建筑物拆除等的全过程;Masterformat用于已有详细设计图纸的项目,在工程造价控制等方面,它与前者交叉使用。OmniClass是建筑信息分类编码体系,来自美国OmniClass官方网站的“Home”网页介绍说明:OmniClass是一个建筑行业的分类系统,它合并了目前正在使用的分类系统作为其许多表格的基础,包括MasterFormat作为work results表格的基础,UniFormat作为Elements表格的基础,EPIC(Electronic Product Information Cooperation)作为structuring products的基础。
  OmniClass是美国BIM标准第三版的主要组成部分,Revit默认采用OmniClass表23-product,所以开头都是23(图1)。  

图1

  我国《建筑信息模型分类和编码标准》(GB/T51269-2017)针对我国建筑工程实际,基于OmniClass进行了修改和补充,其表3.1.2建筑信息模型分类表非等效采用了OmniClass分类体系(图2)。

图2

  建筑信息模型分类表各分类名称的类目内容实例如图3,从中可见,按这种分类方法较适合于B/S结构(Browser/Server,浏览器/服务器)而难以适应C/S结构(Client/Server,客户机/服务器)。

图3

  然而,照搬OmniClass作为建筑工程的信息分类编码应用于BIM系统并不成功。如美国BIM标准委员会2016年一月召开的创新会议所言,美国BIM标缺乏层次的框架结构,没有被软件商实施(图4)。因此,依靠OmniClass建筑信息分类编码体系实施BIM还存在许多问题,这也是目前BIM技术难以落地的主要原因。

图4

  随着建筑产业信息技术的广泛应用,建立全国统一的编码体系促进建筑行业的信息交流及BIM实施至关重要。一套完整、合理的编码是贯穿于项目的前期策划、设计、施工、运维的主线,不仅能使建筑项目各个阶段和不同的工作面有机的结合起来,而且加强了对项目的成本、质量、进度的有效控制和管理。没有一套独立的适合于BIM实施的统一编码体系,不仅严重阻碍了BIM技术向规范化、科学化发展,也使建筑业工程管理水平低下,生产率提高受到约束。因此,一套合理的建筑信息分类编码的建立已经迫在眉睫。

一、 建筑信息模型分解结构及其编码

  建筑信息是在人工作时自然产生的,BIM技术是与WBS工作节点任务完成者不可分离的统一体,因此,建筑信息模型的信息分类应该与WBS可交付物相对应,这就是P-BIM的基本思想。按此P-BIM思路,我国建设行业(建筑业)体系工程应按构筑物功能、阶段、专业及产品分层次进行划分和分类,建筑业的WBS分解及依据及结果如图5所示:

图5  建筑业WBS分解及依据

  建筑信息模型分解结构(Building Information Model Breakdown Structure,MBS)是建筑信息模型的分布式数据库分解方法,是WBS三级分解结构,即对图5的第二级和第四级进行工程(非具体项目)全生命期工作分解(图6),图6中第三级为可交付物,是可编程的包含商务(business)管理的各项活动(Action)产生的数据库。第二级中各阶段是不同细度“LOD”的完整实体,第三级“可交付物”按照“建物”原则确定,分类依据如图5。如在设计阶段各活动包括建筑设计、各专业设计;在施工实施阶段各活动是将工程项目按检验批组合体和工程量清单为蓝本作为可交付物进行拆分。
  建筑业可交付物应包含建设行业特定子行业(如建筑工程、铁路工程、公路工程等)工程实体对象的所有活动,对于具体工程项目,如某建筑工程,则可按图4中编制“建筑工程全生命期”,并从中选择具体项目需要的活动组成建筑工程项目WBS第三层,活动是BIM分布式数据库“不可分割”的最小单元。

图6工程全生命期WBS三级分解结构

  实现工程实体数字化是信息化建设的关键环节。工程实体数字化的过程,就是以计算机语言(软件)描述不同活动以及它所处状态,是项目核心层数据。以工程定义的各阶段计划性数据,主要分为两类:第一类是以产品范围分类界面定义的构件为可交付物,数据内容包括:产品样式选择、绘制、尺寸、材料量值、质检标准,是产品的构件属性的表达,此类构件的编码体系代表是OmniClass表23;第二类是以项目范围分类界面定义的数据,如在工程施工实施阶段,将构件检验批的组合体为可交付物,数据内容包括报检项组合体的生产过程、工种信息、用工信息、设备使用信息、材料信息、任务分工、职能分工,安全风险源辨识,技术资料等。第二类数据集包含了第一类数据集。
  图6的第三级由各活动独立工作软件完成,是工程实体的数据创建软件;为保证第三级软件数据库的协调、一致性,第二级应该是各阶段的协同软件,产生阶段协同数据库;第一级则是全生命期活动参与各方的管理软件,产生各方管理数据库。因此各节点名称为an action and business,对于整个系统而言,各节点可简称为A&b。因此,对应于图6的WBS ,MBS分解结构如图7所示:

图7 建筑信息模型分解结构MBS

  BIM是工程项目的信息化管理工具,应采用统一规则进行编码,以方便计算机识别和管理,因此,需要对图7的建筑信息模型分解结构的各个单元建立工程信息分类编码体系,即A&bClass。根据上述可知,A&bClass不仅是图7的MBS编码,也是建筑信息模型各子系统(分布式软件系统)的编码,同时对应图5的WBS编码。

二、建筑信息模型分解结构编码体系标准

  建筑业各子行业(建筑工程、公路工程、铁路工程、市政工程、城轨工程、……)信息相关,因此,建筑业信息分类编码应统一考虑。根据图5及图7得出建设行业信息分类与编码体系标准(图8).

图8 建筑业信息分类与编码体系标准

  A&b单元是工程全生命期不同阶段的最小单元,是WBS节点或MBS中一单元,可执行;第三级A&b单元可纵向再分解但包含于A&b软件中,因此,A&bClass分类法与各国工程管理流程、工程技术标准及工作习惯无关。A&b使流程、组织结构(责任分工和职能分工)、资源分解结构、及造价体系浑然一体,具备了工程建设项目的所有技术与管理要素。
  A&bClass不仅适合我国工程建设信息化,还可以国际化,其原因在于它是业务流的表现和定义,业务流可以根据各个国家不同作业形式补充定义,A&bClass是业务流最小颗粒度可视化划分,和OmniClass表23融合且包容,A&bClass负责过程OmniClass表23负责结果。A&bClass是BIM不依赖于国外软件创新发展的建筑业信息化驱动器。
  基于建筑信息模型分解结构(MBS)的A&bClass分类编码优点在于:
  1、A&bClass抽象描述了建筑业体系工程(系统的系统)的各要素;
  2、A&bClass具象描述了符合工程全生命期管理要求的可交付实体工作内容;
  3、A&bClass与人有关,每个项目参与者工作都能与A&bClass单元对应;
  4、A&b软件内置不同国家可交付实体技术、管理流程、造价和最终构件产品,因此,A&bClass编码与国家无关;
  5、A&bClass只对WBS工作节点单元编码,各国按图4确定第三级工作节点基本相同,如有不同可以单列;
  6、A&bClass只对工作节点软件功能编码,不对程序内容编码,不干涉节点从业者习惯;
  7、A&bClass是BIM系统顶层设计,不影响软件开发者的功能软件创新;
  8、A&bClass目标是数据交换,有利于软件开发者的功能软件增值;
  9、A&bClass为项目参与各方创造了无附加条件的协同工作生态环境。
  在建筑业信息分类编码标准指引下, A&b功能软件信息交换标准体系如图9所示: 
600
图9  A&b功能软件信息交换标准体系
 
三、结束语

  基于WBS和MBS的建筑业信息分类A&bClass与工程实践紧密结合、与项目参与各方从业人员密切相关,使BIM实施与工程任务一体化。通过开发分部分项工程(A&b)现场施工过程软件,以终定始,确定合约及设计阶段数据交换标准,是一种以简单需求为导向的BIM实施方式。为我国BIM创新创业(而不是建模)提供了巨大的发展空间。建筑信息模型分解结构确定的信息分类方法对我国BIM技术创新发展具有重要意义。

 

 

主办单位:中国建筑科学研究院
地址:北京市朝阳区北三环东路30号(100013)
电话:010-64694968  E-mail:chinabimunion@126.com
版权所有:中国建筑科学研究院 京ICP备10045562号-22