中国BIM发展三阶段

我将 BIM 发展历程分为以下三阶段(图1),即 1974年 到 2002年 的第一阶段(BIM 理念创新阶段),2002年 至 2020年 的第二阶段(三维 BIM 模型实践阶段),从 2020年 开始的第三阶段(BIM 三维模型和 BIM 属性模型并行实践阶段)。

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▲ 图1 中国 BIM 发展三阶段

1、第一阶段(BIM理念创新阶段)

BIM 的概念最早诞生于 Charles Eastman 在 1974年 发表的一篇论文(图2),也就是  An Outline of the BuildingDescription System. Institute of Physical Planning. Carnegie-Mellon University,September 1974。

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▲ 图2 An Outline of the Building Description System.Institute of Physical Planning

18年 后也就是 1992年,才第一次出现了与“BIM”一词有关的 building informationmodel 一词:

“building information model”一词最早出现在 G.A. van Nederveen 和 F.P. Tolman 在 1992年 发表的论文中(图3),也就是 Modellingmultiple views on buildings. Automation in Construction, 1992, 1(3): 215–24. doi:10.1016/0926-5805(92)90014-B

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▲ 图3 Modelling multiple views on buildings. Automation inConstruction

这篇文章的摘要开头为“The building practice is characterized byits loose organization of the different participants, that each perform aspecific role in a building project and have a specific view on the buildingproject data. When modelling building information, it is useful to base thestructure of a building model on these views.”简而言之,建筑工程中的参与方对建筑数据各有所需,建筑信息建模有助于形成满足这些需求的建筑模型结构。

现在看来,文章提出的 BIM 概念就是数据共享性和协同性。

随后,1994年 开始,多家软件商共同商讨一种数据共享方法,认为可以制定一种不依赖于任何具体系统的中间实践标准,即后来的 IFC 标准(图4),并在 1997年 公布了 IFC1.0 版本。

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▲ 图4 IFC 进程

我把 1974年 至 2002年 定义为 BIM 发展的第一阶段的依据是,在这一阶段,主要是学者的 BIM 理念创新和 IFC 标准研究工作,由学者主导 BIM,没有任何的商业行为。2、第二阶段(三维BIM模型实践阶段)

到 2002年,CAD 行业龙头公司 Autodesk 收购了创立于 1996年 的 Revit,发布了 BIM 白皮书(图5)将 BIM 定义为:Building Information Modeling。

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▲ 图5 BIM 白皮书

白皮书直言了 CAD 系统植根于图形,难以充分创建和管理建筑信息的问题。如这份白皮书开篇说道:建筑信息建模是 Autodesk 将信息技术应用于建筑行业的策略。由此可见,Modeling 这个词原来只是 Autodesk 公司针对建筑产业信息技术应用的战略用词,但不知后面怎么演变成了 BIM 的代名词了。

从 图4 可见,2006年 IFC 发布了 IFC2×3,尽管 IFC 标准近年来有较大发展,但目前为止绝大部分 BIM 软件还是 IFC2×3 版本。软件商为配合 IFC 标准做了很大努力。

再过了 5年,到 2007年,美国发布了 NBIMS(V1),图6,明确 BIM 是首字缩略词:

Building Information Model

Building Information Modeling

Building Information Management

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▲ 图6 NBIMS 第一版第一部分

这时 BIM 才开始风靡全球。

BIM 论文也快速增长(图7):

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▲ 图7 各国不同年份 BIM 论文数量图

各国在国家层面也制定了 BIM 发展目标(图8)

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▲ 图8 国外政府推广 BIM 计划

又过了近 10年,到 2016年,美国 BIM 标准委员会承认 NBIMS 发展前景黯淡,美国 NBIMS 标准委员会在 2016年 1月 创新会议中指出(图9):

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▲ 图9 美国 NBIMS 面临的挑战

而我国,正是在美国 NBIMS 委员会认识到 BIM 标准难以落地的时间点(2016年1月)开始大面积推广 BIM,我国中央到地方政府主管部门,从 2014年 相继确定了 2020 BIM 发展目标(图10):

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▲ 图10 中国政府主管部门 BIM 发展目标

2020年 就在眼前,回头认真看看国内外制定文件的具体 BIM 目标,我们该如何评价目标是否实现?

这些年,我们紧跟国外 BIM,用的都是国外软件,尤其是美国公司软件,我们在给他们无偿补“族”,但始终解决不了中国的建筑业信息化问题。这种与 3DCAD 为核心(图11)驱动 BIM 实施方式是否就是 BIM 的惟一方式?

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▲ 图11 三维模型驱动 BIM

我把 2002年 至 2020年 定义为 BIM 发展的第二阶段的依据是,在这一阶段,主要是国内外软件商对 BIM 的落地制造工具,同时,各国政府强力推广,在这一阶段,既有政府支持,又有软件商的商业行为,这是任何一项新技术推广所没有的环境。尽管如此,对于广大工程技术和管理人员而言,目前 BIM 还处于叫好不叫座的尴尬局面。3、第三阶段(BIM三维模型和BIM数学模型并行实践阶段)

显然,我们需要探讨实现BIM的新路径。

习近平 2018年 5月 28日 在中国科学院第十九次院士大会,中国工程院第十四次院士大会开幕会上的讲话中指出:要矢志不移自主创新,坚定创新信心,着力增强自主创新能力。只有自信的国家和民族,才能在通往未来的道路上行稳致远。树高叶茂,系于根深。自力更生是中华民族自立于世界民族之林的奋斗基点,自主创新是我们攀登世界科技高峰的必由之路。我国广大科技工作者要有强烈的创新信心和决心,既不妄自菲薄,也不妄自尊大,勇于攻坚克难,追求卓越,赢得胜利,积极抢占科技竞争和未来发展制高点。要以关键共性技术,前沿引领技术,现代工程技术,颠覆性技术创新为突破口,敢于走前人没走过的路,努力实现关键核心技术自主可控,把创新主动权,发展主动权牢牢掌握在自己手中。

我们需要明确 BIM 的“关键共性技术”是什么?“颠覆性技术创新”从何下手。BIM 的关键共性技术是 BIM 标准而不是三维图形引擎,只有从根本上转变 NBIMS 的编制方式,从为建筑业现有技术和管理服务方面着力,颠覆以三维模型为 BIM 之本,使广大工程和管理人员能够参与 BIM 全过程,才有中国 BIM 领跑世界的可能。

因此,我们要从“三维模型驱动 BIM”转入“数据驱动 BIM”,利用 BIM 数学模型探索实现 BIM 的另一路径(图12)

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▲ 12 BIM 三维模型与 BIM 数学模型

CDM 路线是从工程应用层创新工程数据库;三维图形软件路线是从图形包、图形包关联算法创建模型,生成模型数据库,工程数据含在模型库中。我们只有按工程应用要求将数学模型与三维模型各司其职,完全分离,BIM 才容易被工程使用,这也解决了 IT 与工程的一道屏障。

CDM 是建筑工程全息共享数据库。

我们通过对装配式构件和现浇混凝土结构 IFC 与 CDM 标准、BIM 建模软件与 CDM 建模软件、BIM 算量与 CDM 算量对比分析结果表明,工程和管理人员会很容易理解和掌握 CDM 技术,从而成为今后我国 BIM 发展的主导力量,引领中国BIM发展。

将 2020年 起定义为 BIM 发展的第三阶段的依据是,CDM 在理论上已经成熟、技术路径可行且可实现全生命期数据共享。因此,在这一阶段,除了继续实践 BIM 三维模型外,我们将创新 BIM 数学模型并实践。

综上所述,中国 BIM 发展三阶段主导者、特征如 图13 所示:

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▲ 图13 中国 BIM 发展三阶段

我国是个建设大国,在工程建设技术方面已经取得了万众瞩目的成就,然而,建筑业信息技术却顾影惭形。因此,无论是 CDM 还是别的,自主创新已经刻不容缓,这也是定义中国 BIM 发展三阶段的目的。

本文来源:黄强 构件数据化模型 CDM,版权归原作者所有,如有侵权请联系。

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