何關(guān)培 黃錳鋼

(1.香港優(yōu)比創(chuàng)新科技有限公司;2.韓國延世大學(xué)土木環(huán)境工程學(xué)院)

1 前言

BIM相關(guān)資料中常常出現(xiàn)的用英語縮寫表示的專業(yè)名詞和術(shù)語,是同行之間經(jīng)常詢問的問題,作者認(rèn)為有必要做一點這方面的工作,或許能對目前來說為數(shù)還不是很多但數(shù)量正在急劇增加的 BIM同道中人有所裨益。

事實上,要理解和掌握一種新技術(shù)或者新方法,首當(dāng)其沖的一定是要了解與之相關(guān)的一系列名詞和術(shù)語的含義。BIM也不例外,跟 BIM相關(guān)的常見名詞和術(shù)語也有數(shù)十個之多,對這些名詞和術(shù)語的把握是進(jìn)入 BIM研究和應(yīng)用的第一道門檻。

BIM的發(fā)源地在美國,因此大部分與 BIM相關(guān)的名詞和術(shù)語是英文單詞首字母的縮寫(俗稱“三字經(jīng)”,因為這樣的縮寫以三個字母的居多)。因此,本文將按照下列模式作為標(biāo)題來對與 BIM相關(guān)且已經(jīng)成型和常用的名詞及術(shù)語進(jìn)行分類解釋:

● 標(biāo)題模式:英語縮寫 -英語全文 -漢語翻譯

● 標(biāo)題舉例:BIM-Building Information Modeling-建筑信息模型

從漢語科技資料的習(xí)慣和實際使用情況來看,常用的名詞和術(shù)語基本上都會使用英語縮寫,漢語翻譯通常只在英語縮寫第一次出現(xiàn)的時候加以說明或解釋。

例如,對“計算機(jī)輔助設(shè)計”這個專業(yè)名詞或術(shù)語來說,今天不管是口語還是書寫大家真正使用的都是 CAD,除了第一次出現(xiàn)的時候在括號里面加以說明外,還有多少機(jī)會使用“計算機(jī)輔助設(shè)計”或“計算機(jī)輔助繪圖”這個漢語名詞(或者說漢語翻譯、漢語解釋、漢語術(shù)語)呢?這樣的例子還有很多,CAE/CFD/CAFM/ERP/PDM/VR就是業(yè)內(nèi)經(jīng)常使用的其中另外一些英文縮寫名詞和術(shù)語。

本文對各種 BIM文獻(xiàn)和產(chǎn)品資料上出現(xiàn)頻率最高的十個相關(guān)名詞和術(shù)語分為四類進(jìn)行了歸納解釋。

2 BIM/BIM模型/BIM建模軟件

名詞1:BIM-Building Information Modeling-建筑信息模型

這個標(biāo)題的內(nèi)容大家都不陌生,對于其中的中文名詞或者術(shù)語而言,準(zhǔn)確一點說應(yīng)該叫做“建筑信息建?！?、“建筑信息模型方法”或者“建筑信息模型過程”更為貼切,但約定成俗,就叫“建筑信息模型”吧,只是大家在交流的時候應(yīng)該記住 BIM或“建筑信息模型”是指“Building Information Modeling”,而不是“Building Information Model”。

BIM的定義或解釋有多種版本,作者認(rèn)為McGraw Hill(麥克格勞.希爾)在 2009年發(fā)布的名為“The Business Value of BIM”的市場調(diào)研報告中對BIM的定義比較簡練、清晰、易記,也容易傳播:“BIM是利用數(shù)字模型對項目進(jìn)行設(shè)計、施工和運(yùn)營的過程”。

美國國家 BIM標(biāo)準(zhǔn)對 BIM的含義進(jìn)行了如下四個層面的解釋,內(nèi)容頗為完整(因此語言也免不了有些許艱深):

● 一個設(shè)施(建設(shè)項目)物理和功能特性的數(shù)字表達(dá)

● 一個共享的知識資源

● 一個分享有關(guān)這個設(shè)施的信息,為該設(shè)施從概念開始的全生命周期的所有決策提供可靠依據(jù)的過程

● 在項目不同階段不同利益相關(guān)方通過在 BIM中插入、提取、更新和修改信息以支持和反應(yīng)其各自職責(zé)的協(xié)同作業(yè)

名詞2:BIM Model-Building Information Model-BIM模型

由于約定成俗把 BIM和建筑信息模型用在了Building Information Modeling身上,我們就又一次約定成俗把 Building Information Model叫做 BIM模型。

BIM模型是 BIM這個過程的工作成果,或者說是上一節(jié) BIM定義中那個為建設(shè)項目全生命周期設(shè)計、施工、運(yùn)營服務(wù)的“數(shù)字模型”。

目前在實際工作中,一個建設(shè)項目的 BIM模型通常不是一個,而是多個在不同程度上互相關(guān)聯(lián)的用于不同目的的數(shù)字模型,雖然在邏輯上,我們可以把跟這個設(shè)施有關(guān)的所有信息都放在一個模型里面。一個項目常用的 BIM模型有以下幾個類型:

● 設(shè)計和施工圖模型

● 設(shè)計協(xié)調(diào)模型

● 特定系統(tǒng)的分析模型

● 成本和計劃模型

● 施工協(xié)調(diào)模型

● 特定系統(tǒng)的加工詳圖和預(yù)制模型

● 竣工模型

名詞3:BIM Authoring Software-BIM建模軟件

通常業(yè)界同行說的 BIM軟件大多數(shù)情況下是指“BIM建模軟件”,而真正意義上的 BIM軟件所包含的范圍應(yīng)該更廣一些,包括 BIM模型檢查軟件、BIM數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件等。為防止可能出現(xiàn)的混淆,在我們把 BIM定義為利用數(shù)字模型服務(wù)于建設(shè)項目全生命周期各項工作的過程的前提下,還是使用BIM建模軟件比較穩(wěn)妥一些。

下面是目前具備一定市場影響力的幾個主要用于工業(yè)與民用建筑類項目的 BIM建模軟件:

● Autodesk公司的 Revit系列

● Bentley公司的 Bentley Architecture系列

● Gehry Technologies公司的 Digital Project

● Graphisoft公司的 ArchiCAD

● Nemetschek公司的 AllPLAN(Vectorworks)

3 NIBS/b Sa

名詞4:NIBS-National Institute of Building Sciences-美國建筑科學(xué)研究院

美國建筑科學(xué)研究院是美國國家 BIM標(biāo)準(zhǔn)(NBIMS)的研究和發(fā)布機(jī)構(gòu),大量的 BIM及其關(guān)聯(lián)概念、技術(shù)、方法、流程、資料都跟這個機(jī)構(gòu)有關(guān)。

美國國家建筑科學(xué)研究院是根據(jù) 1974年的住房和社區(qū)發(fā)展法案(the Housing and Community Development Act of 1974)由美國國會批準(zhǔn)成立的非營利、非政府組織,作為建筑科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域溝通政府和私營機(jī)構(gòu)之間的橋梁。

NIBS的使命是通過支持建筑科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步改善建成環(huán)境(built environment,與自然環(huán)境-natural environment對應(yīng))來為國家和公眾利益服務(wù)。NIBS集合政府、專家、行業(yè)、勞工和消費者的利益,專注于發(fā)現(xiàn)和解決影響既安全又支付得起的居住、商業(yè)和工業(yè)設(shè)施建設(shè)的問題和潛在問題。NIBIS同時為私營和公眾機(jī)構(gòu)就建筑科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用提供權(quán)威性的建議。

NIBS奉命每年為美國總統(tǒng)提供一份建筑科學(xué)技術(shù)方面的年度報告。美國建筑科學(xué)研究院包括下列專業(yè)委員會和專項計劃:

● 咨詢委員會(Consulatative Council)

● 安全和災(zāi)害預(yù)防(Secuity and Disaster Preparedness)

■ 建筑抗震安全委員會(Building Seicmic Safety Council)

■ 多重災(zāi)害減緩委員會(Multihazard Mitigation Council)

■ 多重災(zāi)害風(fēng)險評估(Multihazard Risk Assessment)

● 設(shè)施性能和可持續(xù)(Facility Performance and Sustainability)

■ 建筑圍護(hù)技術(shù)和環(huán)境委員會(Building Enclosure Technology and Environment Council)

■ 高性能建筑委員會(High Performance Building Council)

■ 國家設(shè)備絕緣保溫委員會(National Mechanical Insulation Committee)

● 信息資源和技術(shù)(Information Resources and Technologies)

■ buildingSMART聯(lián)盟(buildingSMART Alliance)

■ 整體建筑設(shè)計指南和施工準(zhǔn)則基礎(chǔ)(Whole Building Design Guide and Construction Criteria Base)

■ ProjNet-在線項目設(shè)計、招標(biāo)、施工協(xié)同管理系統(tǒng)

■ 設(shè)施維護(hù)和運(yùn)營委員會(Facility Maintenance and Operation Committee)

■ 整體建筑試運(yùn)行(Total Building Commissioning)

■ 國家教育設(shè)施信息情報交換所(National Clearinghouse for Educational Facilities)

名詞5:bSa-buildingSMART alliance-buildingSMART聯(lián)盟

從上面對 NIBS的介紹我們可以了解到,buildingSMART聯(lián)盟是美國建筑科學(xué)研究院在信息資源和技術(shù)領(lǐng)域的一個專業(yè)委員會。

buildingSMART聯(lián)盟成立于 2007年,是在原有的國際數(shù)據(jù)互用聯(lián)盟(IAI-International Alliance of Interoperability)的基礎(chǔ)上建立起來的。2008年底,原有的美國 CAD標(biāo)準(zhǔn)和美國 BIM標(biāo)準(zhǔn)成員正式成為 buildingSMART聯(lián)盟的成員。

據(jù)統(tǒng)計,建筑業(yè)設(shè)計、施工的無用功和浪費高達(dá) 57%,而制造業(yè)只有 26%,buildingSMART聯(lián)盟認(rèn)為通過改善我們提交、使用和維護(hù)建筑信息的流程,建筑行業(yè)完全有可能在 2020年消除高出制造業(yè)的那部分浪費(31%),按照美國 2008年大約 1.2萬億美元的設(shè)計施工投入計算,這個數(shù)字就是每年將近 4000億美元。buildingSMART聯(lián)盟的目標(biāo)就是建立一種方法抓住這個每年 4000億美元的機(jī)會,以及幫助應(yīng)用這種方法通往一個更可持續(xù)的生活標(biāo)準(zhǔn)和更具生產(chǎn)力及環(huán)境友好的工作場所。

buildingSMART聯(lián)盟愿景:A global environment where all participants can readily and transparently share,apply and maintain information about facilities and infrastructure to enhance quality and economy of design,construction,operation and maintenance.(一個所有參與方可以方便和透明地進(jìn)行建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施信息交換、應(yīng)用和維護(hù)以加強(qiáng)設(shè)計、施工、運(yùn)營和維護(hù)質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益的全球環(huán)境。)

buildingSMART聯(lián)盟使命:Improve all aspects of the facility and infrastructure lifecycle by promoting collaboration,technology,integrated practices and open standards.(通過推動協(xié)同、技術(shù)、一體化實務(wù)和公開標(biāo)準(zhǔn)改善建設(shè)項目生命周期的方方面面。)

buildingSMART聯(lián)盟目前的主要產(chǎn)品包括:

● IFC標(biāo)準(zhǔn)(Industry Foundation Classes,IFC2x4 beta 3 Version)

● 美國國家 BIM標(biāo)準(zhǔn)第一版第一部分 (National Building Informational Modeling Standard Version 1 Part 1)

● 美國國家 CAD標(biāo)準(zhǔn) 第 4版(United States National CAD Standard Version 4.0)

● BIM雜志(JBIM-Journal of Building Information Modeling)

同時,我們還需避免 buildingSAMRT聯(lián)盟與另一個名詞術(shù)語的混淆——buildingSMART International(buildingSMART國際)。buildingSMART國際是一個致力于 IFC標(biāo)準(zhǔn)的制定、應(yīng)用和推廣的,由業(yè)主、建筑師、工程師、工程承包商、制造商、設(shè)施管理人員以及相關(guān)軟件商組成的國際性會員組織,在北美、歐洲、亞洲和澳大利亞等地區(qū)設(shè)有分支機(jī)構(gòu)。我們可以從 buildingSMART國際和 buildingSMART聯(lián)盟二者的不同職能將二者區(qū)別如下:

● buildingSMART國際 (buildingSMART International)的職能為組織協(xié)調(diào)各國專家學(xué)者共同制定 IFC標(biāo)準(zhǔn),并負(fù)責(zé) IFC標(biāo)準(zhǔn)在全世界范圍內(nèi)的應(yīng)用和推廣。

● buildingSMART聯(lián)盟(bSa)的職能為 BIM技術(shù)和 IFC標(biāo)準(zhǔn)在北美范圍內(nèi)的實施和推廣。美國國家 BIM標(biāo)準(zhǔn)(NBIMS)和美國國家 CAD標(biāo)準(zhǔn)(NCS)是該組織負(fù)責(zé)的兩項主要工作。

圖1 美國國家 BIM標(biāo)準(zhǔn)封面信息

4 NBIMS/NCS

名詞6:NBIMS-United States National Building Information Modeling Standard-美國國家 BIM標(biāo)準(zhǔn)(簡稱美國 BIM標(biāo)準(zhǔn))

美國國家 BIM標(biāo)準(zhǔn)(NBIMS)和美國國家 CAD標(biāo)準(zhǔn)(NCS)是 buildingSMART聯(lián)盟負(fù)責(zé)的兩項主要工作。圖1是2007年發(fā)布的美國國家 BIM標(biāo)準(zhǔn)封面的一部分:

封面?zhèn)鬟f了有關(guān)美國國家 BIM標(biāo)準(zhǔn)的如下信息:

● 目前的 BIM標(biāo)準(zhǔn)是“第一版 -第一部分”,包括“概論、原理和方法”,這個標(biāo)準(zhǔn)尚處于發(fā)展的初期

● BIM標(biāo)準(zhǔn)的目的是“通過開放和互通的信息交換來改造建筑供應(yīng)鏈”

美國 BIM標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在這個版本的主要內(nèi)容包括美國 BIM標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)論、序言、信息交換概念、信息交換內(nèi)容和美國 BIM標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)過程等。

美國 BIM標(biāo)準(zhǔn)將由為使用 BIM過程和工具的各方定義相互之間數(shù)據(jù)交換要求的明細(xì)和編碼組成,計劃中將完成的工作包括[1]:

a)出版交換明細(xì)用于建設(shè)項目生命周期整體框架內(nèi)的各個專門業(yè)務(wù)場合

b)出版全球范圍接受的公開標(biāo)準(zhǔn)下使用的交換明細(xì)編碼作為參考標(biāo)準(zhǔn)

c)促進(jìn)軟件廠商在軟件中實施上述編碼

d)促進(jìn)最終用戶使用經(jīng)過認(rèn)證的軟件來創(chuàng)建和使用可以互通的 BIM模型交換

名詞7:NCS-United States National CAD Standard-美國國家 CAD標(biāo)準(zhǔn)(簡稱美國 CAD標(biāo)準(zhǔn))

NCS也是同行在研究實施 BIM時經(jīng)常會碰到的一個名詞,這就是美國 CAD標(biāo)準(zhǔn)的簡寫。美國CAD標(biāo)準(zhǔn)是惟一一個在設(shè)計、施工和設(shè)施管理行業(yè)使用的全面完整的 CAD標(biāo)準(zhǔn),其目的是實現(xiàn)建筑業(yè)設(shè)計、施工、運(yùn)營領(lǐng)域?qū)?CAD標(biāo)準(zhǔn)的廣泛使用,從而建立起一套服務(wù)于設(shè)計和制圖過程的共同語言[2]。

美國 CAD標(biāo)準(zhǔn)的使用將幫助各類機(jī)構(gòu)去除目前正在承擔(dān)的多余費用,包括維護(hù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、培訓(xùn)新員工、協(xié)調(diào)團(tuán)隊成員之間的實施等。同時,2D標(biāo)準(zhǔn)將在朝 BIM軟件系統(tǒng)和基于對象的 3D標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換中承擔(dān)關(guān)鍵角色。

目前的美國 CAD標(biāo)準(zhǔn)是第四版(Version 4.0),主要內(nèi)容包括導(dǎo)論、圖形文件組織、圖形概念、圖層分配和標(biāo)準(zhǔn)符號等。

5 IFC/STEP/EXPRESS

名詞8:IFC-Industry Foundational Classes-工業(yè)基礎(chǔ)類(IFC標(biāo)準(zhǔn))

談 BIM必談數(shù)據(jù)共享和交換,談數(shù)據(jù)共享和交換就不得不談?wù)剶?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的建立是解決信息交換與共享問題的關(guān)鍵。在眾多相關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中,最被行業(yè)廣泛接受的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是 buildingSMART國際發(fā)布的 Industry Foundation Classes(IFC),中文譯名為“工業(yè)基礎(chǔ)類”,但業(yè)者更習(xí)慣于稱之為“IFC標(biāo)準(zhǔn)”。

圖2 IFC Schema的內(nèi)容層次劃分

IFC標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo):IFC標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是為建筑行業(yè)提供一個不依賴于任何具體系統(tǒng)的,適合于描述貫穿整個建筑項目生命周期內(nèi)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的中間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)(neutral and open specification),應(yīng)用于建筑物生命周期中各個階段內(nèi)以及各階段之間的信息交換和共享。

IFC標(biāo)準(zhǔn)的定義和內(nèi)容:IFC標(biāo)準(zhǔn)是一個計算機(jī)可以處理的建筑數(shù)據(jù)表示和交換標(biāo)準(zhǔn)(我們傳統(tǒng)的CAD圖紙上所表達(dá)的信息只有人可以看懂,計算機(jī)無法識別一張圖紙所表達(dá)的信息)。IFC Schema(IFC大綱)是 IFC標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容。IFC Schema提供了建筑工程實施過程所處理的各種信息描述和定義的規(guī)范,這里的信息既可以描述一個真實的物體,如建筑物的構(gòu)件,也可以表示一個抽象的概念,如空間、組織、關(guān)系和過程等[3]。IFC Schema(由下至上)整體由資源層、核心層、共享層和領(lǐng)域?qū)?4個層次構(gòu)建,如圖2所示。

● 資源層(Resource layer):包含了一些獨立于具體建筑的通用信息的實體(entities),如材料、計量單位、尺寸、時間、價格等信息。這些實體可與其上層(核心層、共享層和領(lǐng)域?qū)?的實體連接,用于定義上層實體的特性。

● 核心層 (Core Layer):提煉定義了一些適用于整個建筑行業(yè)的抽象概念,如 actor,group,process,product,control,relationship等等。比如說,一個建筑項目的空間、場地、建筑物、建筑構(gòu)件等都被定義為Product實體的子實體,而建筑項目的作業(yè)任務(wù)、工期、工序等則被定義為 Process和 Control的子實體。

● 共享層(Interoperability layer):分類定義了一些適用于建筑項目各領(lǐng)域(如建筑設(shè)計、施工管理、設(shè)備管理等)的通用概念,以實現(xiàn)不同領(lǐng)域間的信息交換。比如說,在 Shared Building Elements schema中定義了梁、柱、門、墻等構(gòu)成一個建筑結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件;而在 Shared Services Element schema中定義了采暖、通風(fēng)、空調(diào)、機(jī)電、管道、防火等領(lǐng)域的通用概念。

● 領(lǐng)域?qū)?Domain Layer):分別定義了一個建筑項目不同領(lǐng)域(如建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、設(shè)備管理等)特有的概念和信息實體。比如說,施工管理領(lǐng)域中的工人、施工設(shè)備、承包商等,結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域中的樁、基礎(chǔ)、支座等,暖通工程領(lǐng)域中的鍋爐、冷卻器等。

以上是作者理解和總結(jié)的 IFC相關(guān)概念和 IFC Schema中各層所包含的內(nèi)容。IFC標(biāo)準(zhǔn)已被接收成為了 ISO標(biāo)準(zhǔn)(ISO/PAS 16739)。各大 BIM軟件商如 Autodesk、Bentley、Graphisoft、Gehry Technologies、Tekla等均宣布了各自旗下軟件產(chǎn)品對 IFC標(biāo)準(zhǔn)的支持,但實現(xiàn)真正基于 IFC標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)共享和交換還有很長一段路要走。IFC標(biāo)準(zhǔn)使用形式化的數(shù)據(jù)規(guī)范語言 EXPRESS來描述建筑產(chǎn)品數(shù)據(jù)。EXPRESS語言定義在 STEP國際標(biāo)準(zhǔn)中。下面,我們簡單介紹 STEP標(biāo)準(zhǔn)和 EXPRESS語言。

名詞9:STEP-Standard for the Exchange of Product Model Data-產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)(STEP標(biāo)準(zhǔn))

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)工業(yè)自動化與集成技術(shù)委員會(TC184)下屬的第四分委會(SC4)開發(fā)的Standard for the Exchange of Product Model Data(STEP),中文譯為“產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)”,也稱“STEP標(biāo)準(zhǔn)”。STEP標(biāo)準(zhǔn)是一個計算機(jī)可讀的關(guān)于產(chǎn)品數(shù)據(jù)的描述和交換標(biāo)準(zhǔn)。它提供了一種獨立于任何一個 CAX系統(tǒng)的中性機(jī)制來描述經(jīng)歷整個產(chǎn)品生命周期的產(chǎn)品數(shù)據(jù)[4]。STEP標(biāo)準(zhǔn)已成為ISO國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO 10303)。

名詞10:EXPRESS/EXPRESS-G-EXPRESS語言/EXPRESS-G語言

EXPRESS是一種表達(dá)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)建模語言 (data modeling language),定義在 ISO 10303-11中[4]。 EXPRESS-G是 EXPRESS語言的圖形表達(dá)形式。EXPRESS和EXPRESS-G是IFCSchema使用的數(shù)據(jù)建模語言。

[1]National Institute of Building Sciences,United States National Building Information Modeling Standard,Version 1-Part 1[R].[2010-02-30].http://www.buildingsmartalliance.org

[2]National Institute of Building Sciences,United States National CAD Standard,Version 4.0.[R].[2010-03-01].http://www.buildingsmartalliance.org/index.php/ncs

[3]buildingSMART International Modeling Support Group,IFC 2x Edition3 Model Implementation Guide Version 2.0[R].[2010-01-05].http://www.iai-tech.org/

[4]ISO TC184/SC4,EXPRESS Language Reference Manual,ISO 10303Part 11[P].1997-06-07.