■ 顧明 劉玉身 高歌

基于領(lǐng)域信息模型標(biāo)準(zhǔn)的信息化實(shí)施方法

■ 顧明 劉玉身 高歌

隨著各行業(yè)信息化水平的不斷提升，領(lǐng)域信息技術(shù)的應(yīng)用正在從簡(jiǎn)單向復(fù)雜、從單主體向多主體、從封閉向協(xié)作發(fā)展，為解決領(lǐng)域信息化中不同主體、不同生命周期、不同系統(tǒng)之間的信息互操作性問(wèn)題，提出一個(gè)基于領(lǐng)域信息模型標(biāo)準(zhǔn)（DIMS）的實(shí)施方法，介紹該方法的基本思路、組成結(jié)構(gòu)、以及涉及的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。并通過(guò)建筑領(lǐng)域BIM標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐進(jìn)一步闡述該方法的具體細(xì)節(jié)與實(shí)現(xiàn)方式。最后，對(duì)如何建立具有可信性的領(lǐng)域信息模型標(biāo)準(zhǔn)提出一些思考與建議。研究工作可為鐵路領(lǐng)域的信息模型標(biāo)準(zhǔn)建立和信息化實(shí)施提供參考。

工業(yè)信息化；領(lǐng)域信息模型；BIM；標(biāo)準(zhǔn)化

0 引言

信息技術(shù)作為新興生產(chǎn)力的突出代表，正在改變著人們的工作方式、生活方式和價(jià)值觀。信息化已成為先進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展方式，引發(fā)并在推進(jìn)全球性的產(chǎn)業(yè)革命，世界經(jīng)濟(jì)已經(jīng)從企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)演變成了產(chǎn)業(yè)鏈間的競(jìng)爭(zhēng)，期間產(chǎn)業(yè)形態(tài)正在發(fā)生如下兩個(gè)形式的轉(zhuǎn)變：

第一是生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變。實(shí)物產(chǎn)品生產(chǎn)從傳統(tǒng)的局限在一個(gè)物理空間的集中式生產(chǎn)向異地分布式協(xié)同生產(chǎn)發(fā)展，越來(lái)越多的標(biāo)準(zhǔn)化零部件采用服務(wù)外包模式生產(chǎn)或采購(gòu)，參與實(shí)物產(chǎn)品生產(chǎn)活動(dòng)的主體也從單一責(zé)任主體轉(zhuǎn)向多個(gè)責(zé)任主體，即全球化協(xié)作生產(chǎn)方式。

第二是產(chǎn)品生命周期的轉(zhuǎn)變。實(shí)物產(chǎn)品的生命周期從單一的物料制造過(guò)程向兩端延伸，即以用戶(hù)需求為起點(diǎn)到用戶(hù)停止使用為終點(diǎn)，經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研、實(shí)物產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和改進(jìn)、生產(chǎn)制造、銷(xiāo)售、售后服務(wù)、實(shí)物產(chǎn)品的報(bào)廢和回收等多個(gè)階段，形成了以用戶(hù)為中心的全生命周期服務(wù)模式。

各種應(yīng)用（如電子商務(wù)、產(chǎn)品建模、項(xiàng)目管理）對(duì)特定專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的信息有效共享與利用的需求越來(lái)越強(qiáng)， 另一方面，領(lǐng)域內(nèi)不斷積累的大量的信息也是研究開(kāi)發(fā)、知識(shí)決策的重要根據(jù)，它的利用對(duì)于提高行業(yè)的創(chuàng)新能力、減少重復(fù)建設(shè)、促進(jìn)領(lǐng)域發(fā)展也具有重要意義。然而，領(lǐng)域信息與通用信息相比，具有復(fù)雜、專(zhuān)業(yè)、海量等特點(diǎn)，使得這些信息的共享與利用較為困難。如何有效地提高領(lǐng)域內(nèi)信息的交互性，已經(jīng)成為當(dāng)前領(lǐng)域信息化的核心問(wèn)題之一。

1 領(lǐng)域信息與交互性

當(dāng)前在建筑、鐵路等領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)在處理領(lǐng)域信息時(shí)仍是將其作為通用數(shù)據(jù)（圖紙、文檔、圖像）為主，并未充分發(fā)揮領(lǐng)域信息深化利用與共享的潛力， 導(dǎo)致不能進(jìn)一步滿(mǎn)足領(lǐng)域信息技術(shù)的發(fā)展要求。主要表現(xiàn)在三個(gè)方面。

1.1 表示的標(biāo)準(zhǔn)化

定義不統(tǒng)一。領(lǐng)域內(nèi)的不同組織間大量存在同樣數(shù)據(jù)表達(dá)不同含義、同樣含義的數(shù)據(jù)用不同的數(shù)據(jù)表達(dá)的情況，在含義上可能造成一些沖突現(xiàn)象，導(dǎo)致其不能很好的被共享和訪問(wèn)。

格式不統(tǒng)一。領(lǐng)域信息一般由領(lǐng)域內(nèi)的不同企業(yè)、單位產(chǎn)生，而各個(gè)企業(yè)信息化的發(fā)展?fàn)顩r不一、技術(shù)手段不同，導(dǎo)致信息的表示格式不同。

缺乏專(zhuān)業(yè)性。大部分?jǐn)?shù)據(jù)的建設(shè)都沒(méi)有相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)做參照，從而造成數(shù)據(jù)的深度異構(gòu)性，使信息的融合與映射難以實(shí)現(xiàn)。

1.2 訪問(wèn)的標(biāo)準(zhǔn)化

服務(wù)接口不統(tǒng)一。領(lǐng)域數(shù)據(jù)生成后的深化應(yīng)用中，通常需要與各種其它軟件、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)進(jìn)行集成，而這些軟件與數(shù)據(jù)目前還沒(méi)有統(tǒng)一的訪問(wèn)接口。

協(xié)同性較差。涉及領(lǐng)域內(nèi)多單位、部門(mén)的綜合性數(shù)據(jù)通常業(yè)務(wù)復(fù)雜、修改頻繁、版本龐雜，需要多專(zhuān)業(yè)協(xié)同操作和處理，傳統(tǒng)的信息存儲(chǔ)方式難以滿(mǎn)足訪問(wèn)要求。

查詢(xún)效率低。同一領(lǐng)域內(nèi)的信息一般具有較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)性與針對(duì)性，而目前檢索與查詢(xún)方法普遍存在查詢(xún)手段簡(jiǎn)單、查全、準(zhǔn)率不高的問(wèn)題，很少能針對(duì)領(lǐng)域信息的特點(diǎn)進(jìn)行復(fù)雜、精準(zhǔn)的語(yǔ)義查詢(xún)。

1.3 數(shù)據(jù)質(zhì)量與性能

一致性問(wèn)題。缺乏對(duì)交換、共享的信息在多大程度上符合領(lǐng)域信息模型規(guī)范進(jìn)行測(cè)試和度量。

冗余性問(wèn)題。同一個(gè)數(shù)據(jù)可能在領(lǐng)域內(nèi)多個(gè)組織內(nèi)都存在，目前的數(shù)據(jù)共享方式難以處理信息共享中的冗余問(wèn)題。

性能問(wèn)題。缺乏對(duì)領(lǐng)域信息服務(wù)接口的性能，如時(shí)間響應(yīng)、查全率、查準(zhǔn)率等進(jìn)行測(cè)試和度量機(jī)制。

針對(duì)以上問(wèn)題，提出利用構(gòu)建DIMS的方式，改善領(lǐng)域內(nèi)不同主體在生命周期內(nèi)信息系統(tǒng)間的交互性，從而提升領(lǐng)域信息化應(yīng)用水平的方法。

2 面向領(lǐng)域的信息建模

2.1 信息建模

信息模型是一種用來(lái)定義信息常規(guī)表示方式的方法。通過(guò)使用信息模型，可以描述對(duì)象間的相關(guān)性，從而可以使用不同的應(yīng)用程序?qū)λ芾淼臄?shù)據(jù)進(jìn)行重用、變更以及分享。信息建模就是根據(jù)信息的基本含義，利用抽象方法對(duì)信息進(jìn)行有效組織和度量，從而可以描述系統(tǒng)中不同的實(shí)體和它們的行為以及實(shí)體之間（系統(tǒng)間）數(shù)據(jù)流動(dòng)的方式，可以提供通用表達(dá)方式來(lái)表示事物的特性以及一些功能，以便進(jìn)行更有效地交流。

在近40年的信息化實(shí)施過(guò)程中，學(xué)術(shù)界與工業(yè)界合作已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了多種信息建模的方法，并付諸使用。如IDEF（Integrated computer aided manufacturing DEFinition）[1]、UML（Unified Modeling Language）[2]、BPMN（Business Process Model Notation）[3]、STEP（Standard Exchange of Product data model）[4-5]等。這些方法具有較高的普適性，但在面向一個(gè)具體領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)，缺乏個(gè)性化的方法，實(shí)施難度高。因此，需要建立面向領(lǐng)域的信息建模方法。

2.2 領(lǐng)域信息模型標(biāo)準(zhǔn)（DIMS）

信息在動(dòng)態(tài)性、共享性、時(shí)效性、傳遞性等方面有其自身的特殊性，因此在對(duì)信息建模過(guò)程中，首先要考慮如下三個(gè)問(wèn)題：

（1）信息的最小粒度。信息的動(dòng)態(tài)性使得針對(duì)每一類(lèi)業(yè)務(wù)活動(dòng)，必須要明確業(yè)務(wù)活動(dòng)中信息交換與共享的最小單元，即信息的本體單元。

（2）信息的屬性。信息具有語(yǔ)義的特征，因此就有多個(gè)屬性。對(duì)于每個(gè)本體信息，應(yīng)有明確的屬性定義，以保證信息交換中不產(chǎn)生歧義。

（3）信息傳遞的流程。信息的多義性，決定了信息在不同的階段、不同上下文中含有不同的屬性。因此，對(duì)每個(gè)業(yè)務(wù)活動(dòng)，其信息傳遞流程也必須是確定的。

要解決上述問(wèn)題，就必須給信息一個(gè)明確的使用邊界，即以領(lǐng)域知識(shí)和規(guī)范為約束的基線(xiàn)。通過(guò)領(lǐng)域基線(xiàn)的約束，將提高信息模型在某一個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的完備性、可信性，形成產(chǎn)品全生命周期中不同主體、不同專(zhuān)業(yè)間信息溝通的“標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言”，實(shí)現(xiàn)信息共享與交換。同時(shí)，借助領(lǐng)域基線(xiàn)，將簡(jiǎn)化信息模型的復(fù)雜度，提高信息模型用戶(hù)的友好性和復(fù)用性。因此，構(gòu)建領(lǐng)域信息模型，即是建立基于領(lǐng)域基線(xiàn)的信息模型標(biāo)準(zhǔn)體系。為了實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域信息模型的共享與互操作性，需對(duì)其信息語(yǔ)法、語(yǔ)義和語(yǔ)用進(jìn)行規(guī)范（見(jiàn)圖1）。相應(yīng)的，領(lǐng)域信息模型包括的內(nèi)容應(yīng)涵蓋三個(gè)方面的標(biāo)準(zhǔn)：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式和相關(guān)機(jī)制；信息語(yǔ)義標(biāo)準(zhǔn)，是對(duì)信息涵義與關(guān)系的規(guī)范；信息傳遞標(biāo)準(zhǔn)，是領(lǐng)域活動(dòng)之間的信息交換流程和規(guī)則。

圖1 領(lǐng)域信息模型組成部分

2.2.1 信息語(yǔ)法

信息的語(yǔ)法即組織信息的方式，以及承載信息的容器要能夠互相兼容，是對(duì)信息標(biāo)準(zhǔn)化地描述。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)領(lǐng)域信息的語(yǔ)法進(jìn)行規(guī)范。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式以及讀寫(xiě)規(guī)范，其目的是解決如何共享信息的問(wèn)題。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式是領(lǐng)域信息的載體，從信息的組織方式來(lái)看，可以分為非結(jié)構(gòu)化形式和結(jié)構(gòu)化形式兩種。非結(jié)構(gòu)化形式：不能由計(jì)算機(jī)直接解釋的信息格式，需要使用者解釋內(nèi)容或檢查質(zhì)量；結(jié)構(gòu)化形式：計(jì)算機(jī)可以直接解釋的信息格式，具有較高的傳輸與處理效率，以及較低的錯(cuò)誤率。從格式的開(kāi)發(fā)與支持方式來(lái)看，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式可以分為專(zhuān)有格式與標(biāo)準(zhǔn)格式兩種。專(zhuān)有格式是特定軟件開(kāi)發(fā)商的自有文件格式，在同一軟件商的不同產(chǎn)品間有較高的效率；標(biāo)準(zhǔn)格式是由標(biāo)準(zhǔn)制定組織制定或多個(gè)廠商支持的文件格式。結(jié)構(gòu)化的形式利于信息的復(fù)用，即容易被不同的軟件系統(tǒng)、不同的參與方所共用。標(biāo)準(zhǔn)化的格式利于信息的持久保存與維護(hù)。領(lǐng)域信息存儲(chǔ)可采用的結(jié)構(gòu)化的形式有XML、Notation3、Turtle、STEP等。

2.2.2 信息語(yǔ)義

信息語(yǔ)義即用沒(méi)有歧義的方式理解傳遞的信息，是對(duì)信息標(biāo)準(zhǔn)化地理解。信息語(yǔ)義標(biāo)準(zhǔn)即領(lǐng)域所涉及的領(lǐng)域信息的分類(lèi)編碼（Sinolib）以及參考引用體系，其目的是解決語(yǔ)義的共享問(wèn)題。只有對(duì)信息的語(yǔ)義進(jìn)行一致的定義與分類(lèi)，才能將符合數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)映射為信息。信息語(yǔ)義的規(guī)范與Sinolib是領(lǐng)域信息標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)工作，其不僅可用于結(jié)構(gòu)化的信息語(yǔ)法表示，同樣也可用于基于文檔、圖形等形式的信息交換過(guò)程，使得人們可以一致、無(wú)歧義地理解所傳遞的信息。領(lǐng)域語(yǔ)義通?？捎梢粋€(gè)通用描述的框架與接口，與各個(gè)領(lǐng)域的語(yǔ)義內(nèi)容相結(jié)合。領(lǐng)域語(yǔ)義標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與國(guó)際現(xiàn)有語(yǔ)義表示標(biāo)準(zhǔn)相兼容，并繼承現(xiàn)有各個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)與成果，以促進(jìn)領(lǐng)域信息在不同軟件、不同語(yǔ)言、不同場(chǎng)合間進(jìn)行映射和轉(zhuǎn)換。

2.2.3 信息語(yǔ)用

信息語(yǔ)用即統(tǒng)一規(guī)范信息輸入輸出的角色、方式與流程，是對(duì)信息標(biāo)準(zhǔn)化地傳遞。信息傳遞標(biāo)準(zhǔn)是在不同領(lǐng)域業(yè)務(wù)活動(dòng)之間的信息交換過(guò)程的規(guī)范，其目的是規(guī)范如何交換領(lǐng)域中的各種信息。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)與信息語(yǔ)義標(biāo)準(zhǔn)建立了領(lǐng)域信息交換的數(shù)據(jù)模型，它用來(lái)描述一個(gè)建設(shè)項(xiàng)目所涉及的全部信息。然而交換項(xiàng)目信息通常是在特定階段中傳遞特定主題、特定細(xì)節(jié)程度的信息。語(yǔ)用的目的是建立相應(yīng)的業(yè)務(wù)模型，并根據(jù)業(yè)務(wù)模型將數(shù)據(jù)模型進(jìn)行分解，使其成為用戶(hù)和軟件開(kāi)發(fā)商可直接利用的部分。

在這三個(gè)方面中，語(yǔ)法規(guī)范了領(lǐng)域信息描述與存儲(chǔ)的語(yǔ)言，以結(jié)構(gòu)化方式定義領(lǐng)域?qū)嶓w與幾何、物理等屬性。然而其對(duì)如何理解這些信息，以及如何使用這些信息未作說(shuō)明。語(yǔ)義是對(duì)信息涵義及其之間關(guān)系的規(guī)范，以實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)對(duì)信息的一致性理解。語(yǔ)用是對(duì)如何使用領(lǐng)域信息給予說(shuō)明與規(guī)范，它將建設(shè)項(xiàng)目信息進(jìn)行分割與封裝，在特定的活動(dòng)之間進(jìn)行交換，從而使得信息標(biāo)準(zhǔn)化傳遞。

3 標(biāo)準(zhǔn)框架——CBIMS的實(shí)踐

BIM是信息模型在建筑行業(yè)的具體應(yīng)用，是創(chuàng)建并利用數(shù)字化模型對(duì)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)全過(guò)程進(jìn)行管理和優(yōu)化的過(guò)程、方法和技術(shù)。BIM經(jīng)過(guò)基于幾何的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、面向?qū)ο蟮腃AD、面向的模型的CAD三個(gè)階段演進(jìn)而來(lái)。結(jié)合中國(guó)建筑行業(yè)的實(shí)際以及中國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的現(xiàn)實(shí)需求，提出了中國(guó)BIM標(biāo)準(zhǔn)體系——CBIMS（Chinese BIM Standard）[6]，將一般概念上的BIM標(biāo)準(zhǔn)從其應(yīng)用角度分為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)兩個(gè)部分（見(jiàn)圖2）。CBIMS一方面提供了建立標(biāo)準(zhǔn)化的建筑信息模型工具的要求，如軟件開(kāi)發(fā)商可根據(jù)建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)一致性（符合性）測(cè)試。另一方面，建筑企業(yè)可根據(jù)CBIMS實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)對(duì)自身的工作程序、管理模式、資源搭建、環(huán)境配置以及成果交付物進(jìn)行規(guī)范化[7]。

依照CBIMS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，軟件開(kāi)發(fā)商可以提供安全、可靠、可驗(yàn)證的信息交換與共享機(jī)制。用戶(hù)可以正確實(shí)施軟件工具所提供的信息交互共享機(jī)制，從而保障基于BIM所承載的信息在建筑全過(guò)程中的有效傳遞和使用。

圖2 CBIMS標(biāo)準(zhǔn)框架體系

3.1 CBIMS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定將為BIM軟件商提供軟件需求與開(kāi)發(fā)規(guī)范，并為BIM實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的制定提供技術(shù)依據(jù)。因此，在CBIMS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系中，必須要對(duì)各業(yè)務(wù)活動(dòng)之間的相互關(guān)系、各種信息的交換與共享給出明確定義和說(shuō)明，以保證建筑信息模型的互操作性，并在正確的時(shí)間、向正確的參與者傳遞正確的信息。依據(jù)上述領(lǐng)域信息交互的三個(gè)部分，CBIMS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)滿(mǎn)足三方面的要求：語(yǔ)義統(tǒng)一，即傳遞的信息在語(yǔ)義上被一致的理解；文件兼容，組織信息的方式以及承載信息的容器要能夠互相兼容；溝通有序，信息輸入輸出的執(zhí)行者、時(shí)機(jī)與質(zhì)量應(yīng)該被統(tǒng)一規(guī)范。

為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，根據(jù)領(lǐng)域信息模型方法論，結(jié)合建筑行業(yè)的實(shí)際情況及特點(diǎn)，參考現(xiàn)有的ISO標(biāo)準(zhǔn)[8-11]、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[12]、地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)[13-15]，對(duì)DIMS的框架分別進(jìn)行了細(xì)化，構(gòu)成BIM的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系（見(jiàn)圖3）。

3.1.1 BIM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)

CBIMS的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)SinoIFC是在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IFC（Industry Foundation Classes）[10]的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充與制定，包括以下部分：

（1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式：數(shù)據(jù)格式是指BIM數(shù)據(jù)的邏輯及物理組織方式。SinoIFC采用STEP[4]與優(yōu)化的ifcXML作為數(shù)據(jù)格式。IFC使用EXPRESS[4]描述數(shù)據(jù)模型，以STEP-21[5]作為文件編碼方式。ifcXML以XML Schema（XSD文件）作為存儲(chǔ)方式，XML作為文件格式。

圖3 CBIMS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)成及關(guān)聯(lián)關(guān)系

（2）語(yǔ)義擴(kuò)展：IFC定義了數(shù)據(jù)模型（Schema，如IFC4.exp），然而在其設(shè)計(jì)的原則中，并未將用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的Schema與語(yǔ)義的規(guī)范清晰的解耦合，對(duì)建筑行業(yè)的語(yǔ)義定義的完善性與理論基礎(chǔ)不足，也未能與我國(guó)實(shí)際情況相結(jié)合。SinoIFC通過(guò)統(tǒng)一資源標(biāo)識(shí)符（URI），將所有實(shí)體、屬性的定義規(guī)范化地與參考語(yǔ)義庫(kù)（SinoLib）進(jìn)行映射，從而使IFC模型的語(yǔ)義更具靈活性、可與我國(guó)建筑行業(yè)情況相協(xié)調(diào)。

（3）數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口：對(duì)BIM數(shù)據(jù)的訪問(wèn)往往需要多個(gè)軟件的并發(fā)操作、版本管理、訪問(wèn)控制等功能，需要通過(guò)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)IFC與ifcXML格式數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。SinoIFC定義了對(duì)IFC信息訪問(wèn)函數(shù)接口的Web服務(wù)規(guī)范。

（4）一致性測(cè)試規(guī)范：規(guī)范兼容本標(biāo)準(zhǔn)的BIM軟件的測(cè)試環(huán)境、測(cè)試用例和評(píng)價(jià)方式。為了保證IFC數(shù)據(jù)操作得到可信的結(jié)果，BIM軟件或服務(wù)中的IFC數(shù)據(jù)操作都需要遵照標(biāo)準(zhǔn)所闡述的規(guī)則來(lái)設(shè)計(jì)具體的一致性條款；聲明與標(biāo)準(zhǔn)相一致的軟件與服務(wù)都應(yīng)依照本標(biāo)準(zhǔn)所給出的框架和規(guī)程來(lái)執(zhí)行一致性測(cè)試。標(biāo)準(zhǔn)以描述開(kāi)放系統(tǒng)互連（OSI）領(lǐng)域一致性與測(cè)試的ISO/IEC 9646-5[16]與描述工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)與集成領(lǐng)域一致性與測(cè)試的ISO 10303（31、32、34、35部分）[17]內(nèi)容為基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)的目的是描述測(cè)試方法論、定義抽象測(cè)試套件（ATS）框架、描述測(cè)試應(yīng)遵守的規(guī)程與要求。

3.1.2 BIM信息語(yǔ)義標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)CBIMS的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)框架，CBIMS信息語(yǔ)義標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包括SinoClass和SinoLib兩個(gè)部分。SinoClass是指對(duì)領(lǐng)域概念、屬性的層次化結(jié)構(gòu)進(jìn)行梳理與描述的方式；SinoLib是用基于語(yǔ)義網(wǎng)（Semantic Web）的方法，對(duì)領(lǐng)域內(nèi)概念、屬性、關(guān)系的描述，并提供了統(tǒng)一的基語(yǔ)義的接口、訪問(wèn)領(lǐng)域中的概念及其關(guān)系，實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域信息的交換、共享和重用。

（1）SinoClass采用面分法[8]，涵蓋建筑生命周期中的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維三個(gè)階段，是構(gòu)建全局統(tǒng)籌考慮的建筑信息標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)義體系。建筑資源投入到建筑過(guò)程當(dāng)中，最終形成建筑成果，并根據(jù)此過(guò)程模型抽象出相關(guān)的建筑概念與屬性（見(jiàn)圖4）。

（2）SinoLib基于本體（Ontology）[18]技術(shù)，是將領(lǐng)域信息用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的領(lǐng)域概念形式化表示的方法。領(lǐng)域信息中的每一個(gè)概念均具有全球唯一的編碼，并可具有多個(gè)、多種語(yǔ)言的名稱(chēng)，從而可支持同義詞、跨語(yǔ)言等特性。將領(lǐng)域信息通過(guò)唯一的標(biāo)準(zhǔn)模型表示，將信息的狀態(tài)從機(jī)器可讀提高到機(jī)器可理解，是領(lǐng)域信息深度共享的基礎(chǔ)。通過(guò)SinoLib，可使得同一領(lǐng)域內(nèi)不同來(lái)源的專(zhuān)業(yè)文檔、電子表單、數(shù)據(jù)庫(kù)、語(yǔ)義化CAD模型等數(shù)據(jù)中的概念、屬性及關(guān)系具有統(tǒng)一的語(yǔ)義信息，從而支持領(lǐng)域信息之間的共享與互操作。

3.1.3 BIM信息傳遞標(biāo)準(zhǔn)

建設(shè)項(xiàng)目中的信息交換發(fā)生在項(xiàng)目的不同業(yè)務(wù)活動(dòng)之間，CBIMS信息傳遞標(biāo)準(zhǔn)定義了建設(shè)項(xiàng)目不同生命周期、不同參與方之間的信息交換過(guò)程，規(guī)范了交換過(guò)程中的信息內(nèi)容、發(fā)起者及接受者以及服務(wù)操作接口。

圖4 建筑信息分類(lèi)過(guò)程模型

（1）信息交換模板（SinoMVD）。SinoMVD將信息交換過(guò)程可以劃分為兩個(gè)維度、三個(gè)層次。即從業(yè)務(wù)單元上分為生命周期與參與方兩個(gè)維度。而對(duì)信息交換的細(xì)節(jié)程度上由高到低劃分為流程圖、交換需求、功能部件三個(gè)層次。

（2）BIM服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)（SinoBWS）。Web服務(wù)是為了解決Internet上異構(gòu)環(huán)境中Web服務(wù)之間進(jìn)行相互調(diào)用、互相集成而設(shè)計(jì)的技術(shù)框架（見(jiàn)圖5）。服務(wù)化是軟件發(fā)展的重要方向。由于建筑全產(chǎn)業(yè)鏈中的信息和應(yīng)用系統(tǒng)具有分布性、自治性和異構(gòu)性等特點(diǎn)，因此如何集成成員間的信息和應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息在互聯(lián)網(wǎng)上的無(wú)障礙傳遞和業(yè)務(wù)的無(wú)縫連接，是產(chǎn)業(yè)鏈高效運(yùn)作的重要基礎(chǔ)。CBIMS采用ifcXML作為主要數(shù)據(jù)格式，以Web服務(wù)為主要技術(shù)支持手段，支持BIM各行業(yè)各生命周期之間的信息傳遞。

3.2 CBIMS實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)

CBIMS實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于建筑行業(yè)中的使用規(guī)范，建筑企業(yè)可根據(jù)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)對(duì)自身的工作程序、管理模式、資源搭建、環(huán)境配置以及成果交付物進(jìn)行規(guī)范化。為了覆蓋建筑全生命周期，并考慮到不同階段BIM實(shí)施方法的差異性，CBIMS提出了BIM實(shí)施過(guò)程模型（見(jiàn)圖6）。

（1）資源及資源標(biāo)準(zhǔn)。資源是指建筑信息化各階段工作中所需要的條件及環(huán)境。資源標(biāo)準(zhǔn)是指資源組織和定義的相關(guān)規(guī)范，如軟硬件設(shè)備要求、系統(tǒng)配置要求、構(gòu)件庫(kù)制作和使用標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)模板等。

（2） 行為及行為標(biāo)準(zhǔn)。行為是指建筑信息化各階段工作中相關(guān)人員的活動(dòng)及過(guò)程。行為標(biāo)準(zhǔn)是指規(guī)范行為的職責(zé)、要求和規(guī)章，如建模、制圖、分析和協(xié)同等規(guī)范。

圖5 CBIMS服務(wù)協(xié)作形式

（3）交付物及交付標(biāo)準(zhǔn)。交付物是指建筑信息化各階段工作中產(chǎn)生的成果。交付標(biāo)準(zhǔn)是指定義、組織和管理交付物的相關(guān)規(guī)范，重要的是它規(guī)范了在建筑全生命周期中的不同階段、不同專(zhuān)業(yè)間的信息交付，如質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、文檔歸檔標(biāo)準(zhǔn)等。

基于CBIMS實(shí)施過(guò)程模型，CBIMS實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)框架（見(jiàn)圖7）。從圖中可以看到，CBIMS實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)框架是可擴(kuò)展的，企業(yè)可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的需要自行定制。擴(kuò)展和定制的指導(dǎo)原則是：依據(jù)CIBIMS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)的各種規(guī)范文件，業(yè)主、設(shè)計(jì)單位、施工企業(yè)及運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)業(yè)已存在的各種標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外各種BIM實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)和指南。

4 結(jié)論與建議

從CBIMS實(shí)踐案例可以看到，基于DIMS開(kāi)展信息化，可以支持現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)模式中的產(chǎn)業(yè)鏈多責(zé)任主體協(xié)作和多目標(biāo)優(yōu)化的問(wèn)題，也包括鐵路領(lǐng)域的BIM標(biāo)準(zhǔn)建立。然而，如何構(gòu)造一個(gè)具有可信性的DIMS，將成為新一輪信息化實(shí)施的前提條件。在此，提出如下建議：

圖6 CBIMS實(shí)施的過(guò)程模型

圖7 CBIMS實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)框架

（1）多方協(xié)商模式。與傳統(tǒng)的國(guó)家、行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同，DIMS構(gòu)造過(guò)程是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，其可信程度是與參與構(gòu)建者在領(lǐng)域中的地位、生命周期中涉及的各責(zé)任主體的數(shù)量有直接關(guān)系，也與使用的時(shí)間成正比?？梢哉f(shuō)，DIMS是一個(gè)領(lǐng)域多方動(dòng)態(tài)協(xié)商的結(jié)果，而在最初建設(shè)階段，政府、行業(yè)協(xié)會(huì)、龍頭企業(yè)的參與將是極其重要的資源。

（2）運(yùn)行維護(hù)機(jī)制。作為多方協(xié)商的產(chǎn)物，其運(yùn)行維護(hù)也需要多方協(xié)作。對(duì)DIMS而言，其建設(shè)者是使用者，也是維護(hù)者。因此，DIMS運(yùn)行維護(hù)的組織者應(yīng)是具有足夠可信度的機(jī)構(gòu)，如產(chǎn)業(yè)鏈中的龍頭企業(yè)或歸屬于第三方非盈利組織。

（3）社會(huì)資產(chǎn)管理。隨著信息化的深入實(shí)施，DIMS也將逐漸完備，與之配套的領(lǐng)域知識(shí)庫(kù)等信息資源也將形成。這些信息資源將是一個(gè)隸屬于社會(huì)的信息資產(chǎn)，也是未來(lái)信息社會(huì)中的社會(huì)資本，是政府為納稅人服務(wù)的一個(gè)新的載體。

在制定、建設(shè)DIMS的過(guò)程中，為了將DIMS在信息化實(shí)施中落地，還需要從軟件技術(shù)角度出發(fā)，開(kāi)發(fā)出基于DIMS的信息融合平臺(tái)，以及驗(yàn)證DIMS可信度的工具。這些支撐DIMS的新需求的軟件系統(tǒng)，將成為新一代軟件產(chǎn)品。

[1] Knowledge Based Systems，Inc（KBSI）. IDEF Method Report[S/ OL]. http://www.idef.com/pdf/idef0. pdf ，2014-05-22.

[2] Object Management Group（OMG）. Unified Modeling Language: infrastructure：version 2.3[R/OL].http://www.omg.org/spec/UML/2.3/Infrastructure/ PDF，2014-05-22.

[3] Object Management Group（OMG）. Business Process Model and Notation：version 2.0.2[R/OL]. http://www.omg.org/spec/BPMN/2.0/PDF/，/2014-05-22.

[4] ISO 10303-11 Industrial automation systems and integration-Product data representation and exchange-Part 11: Description methods: The EXPRESS language reference manual[S]，994.

[5] ISO 10303-21 Industrial automation systems and integration-Product data representation and exchange-Part 21: Implementation methods：Clear text encoding of the exchange structure[S]，2002.

[6] 清華大學(xué)BIM課題組. 中國(guó)建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)框架研究[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社， 2011．

[7] 清華大學(xué)BIM課題組. 設(shè)計(jì)企業(yè)BIM實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)指南[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013．

[8] ISO/DIS 12006-2. Building Construction Organization of Information about Construction Works-Part2: Framework for Classification of Information[S]，2001.

[9] ISO/PAS 12006-3. Building Construction Organization of Information about Construction Works-Part3: Framework for Object-oriented Information Exchange[S]，2007.

[10] ISO/PAS 16739. Industry Foundation Classes (IFC) for data sharing in the construction and facility management industries[S]，2013.

[11] ISO 29481-1. Buidling Information Modelling-Information Delivery Manual-Part 1: Methodology and format[S]，2010.

[12] Building SMART. IFD API Specification[S/OL]. http:// dev.ifd-library.org/index.php/Ifd:IFD_API，2014-5-22.

[13] National Institute of Building Sciences. NBIMS: National Building Information Modeling Standard Version 1-Part 1: Overview，Principles，and Methodologies[M]，2007.

[14] AEC（UK）BIM Standard for Autodesk Revit-Version 1.0[S/OL]. http://aecuk.files.wordpress.com/2010/06/ aecukbimstandardforrevit-v1-0.pdf，2014-5-22.

[15] Building SMART Norway. Information Delivery Manual Guide to Components and Development Methods[S/OL]. http://idm.buildingsmart.com，2014-5-22.

[16] ISO/IECS 9646-5 Information technology-Open System Interconnection-Conformance testing methodology and framework-Part 5: Requirement on test laboratories and clients for the conformance assessment process[S]，1991.

[17] ISO 10303-31 Industrial automation systems and integration-Product data representation and exchange-Part 31: Conformance testing methodology and framework: General concepts[S]，1994.

[18] GruberT. A Translation Approach to Portable Ontologies[J]. Knowledge Acquisition，1993，5(2)：199-220.

顧明：清華大學(xué)軟件學(xué)院，教授，北京，100084

劉玉身：清華大學(xué)軟件學(xué)院，副研究員，北京，100084

高歌：清華大學(xué)軟件學(xué)院，博士研究生，北京，100084

責(zé)任編輯楊環(huán)

TU203；TP319

A

1672-061X（2014）02-0029-07