顧欣，易豪，徐淑珍，樂亮

（1.工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣州511300；2.天訊瑞達(dá)通信技術(shù)有限公司，廣州510623）

1 BIM技術(shù)

1.1 背景

BIM的全稱是building information modeling，意思是建筑信息模型，最早BIM一詞來源于美國歐特克公司的虛擬建筑概念，2002年，美國奔特利公司提出了Signal Building Information。隨著BIM技術(shù)逐漸在我國發(fā)展起來，我國在《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)中也給出了相應(yīng)的定義，總結(jié)起來即，BIM是建筑全生命周期過程中對物理信息、地理信息、建筑屬性、功能特性以及工料等信息的數(shù)字化模型，其中，建筑全生命周期包括規(guī)劃、設(shè)計、施工、運營以及維護(hù)等階段。

隨著BIM技術(shù)在我國越來越得到廣泛應(yīng)用，逐步出臺了不少關(guān)于BIM的政策和標(biāo)準(zhǔn)，在這樣的大背景下，為了推動建筑行業(yè)發(fā)展，全國多個省市已經(jīng)開展BIM技術(shù)試點工作，如：上海迪士尼和中心大廈、北京大興機(jī)場等多個大型項目都在工程設(shè)計和實施階段采用了BIM技術(shù)[1]。實際過程中應(yīng)用了BIM技術(shù)的建筑項目為我國BIM技術(shù)的深入發(fā)展提供了強(qiáng)有力的經(jīng)驗支持。

1.2 BIM技術(shù)特性

BIM技術(shù)有力地幫助工程建設(shè)項目從粗放式、低技術(shù)含量向精細(xì)化、現(xiàn)代化方向改進(jìn)，BIM具有許多技術(shù)特性，它具有操作可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性共5個優(yōu)勢[2-5]。

（1）操作可視化。設(shè)計人員根據(jù)想象和經(jīng)驗繪制圖紙，圖紙或多或少與實際存在差異，而實施人員只能按圖索驥，難免有差錯，在這種情況下，工程質(zhì)量和安全都會受到影響，已不能滿足現(xiàn)代社會發(fā)展對建筑業(yè)的要求。而與之相反，BIM技術(shù)卻能將建筑工程中的各種信息進(jìn)行參數(shù)化，并通過三維數(shù)字化技術(shù)將建筑模型顯現(xiàn)出來，通過模擬現(xiàn)實、可視化方式展示，使實施人員更清晰明了。

（2）協(xié)調(diào)性。建筑工程管理中涉及多個重要環(huán)節(jié)、重要節(jié)點、關(guān)鍵路徑等，而需要高效的協(xié)調(diào)性才會使得建筑工程順利完成，出現(xiàn)問題能及時發(fā)現(xiàn)并有效解決。但是，在傳統(tǒng)管理模式下設(shè)計工程圖紙時，由于各專業(yè)設(shè)計師之間信息不對稱，會出現(xiàn)各種各樣的碰撞問題，而通過BIM技術(shù)，可在建造建筑物之前，預(yù)見碰撞問題，并根據(jù)碰撞圖紙得出協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)以解決相關(guān)問題。

（3）模擬性。在傳統(tǒng)模式下，圖紙只能在紙面考慮，但是不能進(jìn)行實際操作，如節(jié)能模擬、日照模擬、碰撞試驗、緊急疏散等，這就可能會造成施工過程中出現(xiàn)碰撞，進(jìn)而造成返工、二次搬運等問題，但是通過采用BIM技術(shù)，不僅可以開展碰撞、節(jié)能、日照等模擬實驗，而且利用模擬結(jié)果修改完善設(shè)計圖紙和施工方案。

（4）優(yōu)化性。BIM模型是利用BIM技術(shù)對幾何信息、設(shè)計信息、施工信息、維護(hù)信息等建筑信息的應(yīng)用。設(shè)計信息一般包括建筑材料名、結(jié)構(gòu)屬性、工料、拓?fù)潢P(guān)系等，施工信息一般包括工作時序、進(jìn)度控制、質(zhì)量控制及材料消耗等，維護(hù)信息包括了安全參數(shù)、材料屬性等，而BIM技術(shù)提供了各種優(yōu)化工具為復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，模型中的對象是能被標(biāo)記，能被識別，且屬性之間可以相互關(guān)聯(lián)，模型中的信息能被統(tǒng)計和分析，并形成對應(yīng)圖紙和文檔。當(dāng)模型中某對象的屬性發(fā)生改變，與其關(guān)聯(lián)的所有數(shù)據(jù)都會統(tǒng)一更新。

（5）可出圖性。設(shè)計人員繪制傳統(tǒng)圖紙時，僅繪制設(shè)計圖和構(gòu)件圖，而BIM技術(shù)不僅能繪制傳統(tǒng)圖紙，還能模擬和優(yōu)化建筑物，并進(jìn)行可視化展示，然后再根據(jù)調(diào)整結(jié)果繪制各類圖紙及優(yōu)化圖紙，使得工程項目更加準(zhǔn)確和詳盡。

BIM技術(shù)的系統(tǒng)性思維方式和信息化管理模式，有力地幫助工程建設(shè)項目從粗放式、低技術(shù)含量向精細(xì)化、現(xiàn)代化方向改進(jìn)，其應(yīng)用推廣的意義不僅僅是在高端、大型項目中解決難點、重點問題，更在于常規(guī)項目中普及使用，進(jìn)而提升整個行業(yè)的技術(shù)水平。

2 BIM數(shù)據(jù)安全需求

建筑行業(yè)包羅萬象，具有如下特點：

（1）建筑過程具有多階段特點。一般情況，建筑過程階段主要包括規(guī)劃、設(shè)計、實施、運維等階段，各階段仍可以細(xì)分各個子階段，設(shè)計階段可能有規(guī)劃設(shè)計、方案設(shè)計、前期設(shè)計、實施設(shè)計等，實施階段可能有灌注施工、裝潢施工等，子階段劃分與項目實際實施情況有關(guān)。

（2）涉及相關(guān)方眾多。建筑全生命周期涉及到業(yè)主方、實施方、設(shè)計方、監(jiān)理方、運維方、運營方等相關(guān)方，而且同一類相關(guān)方可能有多個具體單位參與，而各個參與方所掌握的信息數(shù)據(jù)要進(jìn)行信息傳遞、數(shù)據(jù)交換共享等。

（3）具有專業(yè)廣的特點。建筑全生命周期中可能涉及的縱向?qū)I(yè)有結(jié)構(gòu)、力學(xué)、給排水、電路、暖通、燃?xì)?、空調(diào)等，橫向?qū)I(yè)有項目管理、監(jiān)理、運維管理等。而各專業(yè)間工作不是獨立的，是相互制約和互相配合的，這就意味著建筑數(shù)據(jù)要能進(jìn)行共享。

基于建筑行業(yè)的特點，BIM數(shù)據(jù)在傳遞、共享、交換、處理等過程中要得到安全保障。所以，數(shù)據(jù)是BIM技術(shù)的核心，而安全是數(shù)據(jù)的核心。

3 BIM數(shù)據(jù)安全評估體系

3.1 評估指標(biāo)

建立BIM數(shù)據(jù)安全評估指標(biāo)十分重要，一般評估指標(biāo)需要遵循科學(xué)性、可行性、準(zhǔn)確性、全面性等原則，因此評估過程中，每個評估指標(biāo)都需要客觀公正評估?；趯IM技術(shù)特性和數(shù)據(jù)安全效果的結(jié)合，建立了適用于BIM數(shù)據(jù)安全評估指標(biāo)體系。

BIM數(shù)據(jù)安全評估指標(biāo)體系從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)銷毀共6個方面進(jìn)行評價，包含6個一級指標(biāo)，14個二級指標(biāo)，三級指標(biāo)為具體評估要點，共34項。前兩級指標(biāo)體系如圖1所示。

圖1 BIM數(shù)據(jù)安全評估指標(biāo)體系

整個評估體系分為3個層次，第1層次為最終的評估結(jié)果，第2層次為6個主要的影響安全層面：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)銷毀，第3層次又將不同的安全層面細(xì)分為安全控制點來進(jìn)一步分析。

3.1.1 數(shù)據(jù)采集安全

BIM數(shù)據(jù)采集是BIM系統(tǒng)中新產(chǎn)生數(shù)據(jù)，以及從外部關(guān)聯(lián)系統(tǒng)收集匯總的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集安全包括數(shù)據(jù)分類分級、安全管理、數(shù)據(jù)源記錄。具體指標(biāo)內(nèi)容如表1所示。

表1數(shù)據(jù)采集安全指標(biāo)

3.1.2 數(shù)據(jù)傳輸安全

BIM數(shù)據(jù)傳輸是數(shù)據(jù)從一端傳輸?shù)搅硪欢说碾A段，要采用強(qiáng)加密（非弱加密算法）保護(hù)措施，保證傳輸鏈路和傳輸數(shù)據(jù)安全，避免數(shù)據(jù)泄露帶來的風(fēng)險。BIM數(shù)據(jù)傳輸安全包括傳輸加密性、傳輸完整性。具體指標(biāo)內(nèi)容如表2所示。

表2數(shù)據(jù)傳輸安全指標(biāo)

3.1.3 數(shù)據(jù)存儲安全

BIM數(shù)據(jù)存儲是BIM數(shù)據(jù)以任何數(shù)字格式進(jìn)行存儲的情況，BIM數(shù)據(jù)存儲安全包括存儲介質(zhì)安全、邏輯存儲安全、數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)。具體指標(biāo)內(nèi)容如表3所示。

表3數(shù)據(jù)存儲安全指標(biāo)

3.1.4 數(shù)據(jù)處理安全

BIM數(shù)據(jù)處理是對內(nèi)部建筑數(shù)據(jù)進(jìn)行計算、分析、可視化等操作階段。BIM數(shù)據(jù)處理安全包括數(shù)據(jù)環(huán)境安全、輸入輸出安全。具體指標(biāo)內(nèi)容如表4所示。

表4數(shù)據(jù)處理安全指標(biāo)

3.1.5 數(shù)據(jù)交換安全

BIM數(shù)據(jù)共享是通過對外部系統(tǒng)、相關(guān)產(chǎn)品或合作單位等相關(guān)方提供BIM數(shù)據(jù)或交換數(shù)據(jù)執(zhí)行數(shù)據(jù)共享過程中的風(fēng)險控制。一般BIM數(shù)據(jù)需要業(yè)主單位、設(shè)計單位、監(jiān)理單位、施工單位等多方互相共享。具體指標(biāo)內(nèi)容見如表5所示。

表5數(shù)據(jù)交換安全指標(biāo)

3.1.6 數(shù)據(jù)銷毀安全

數(shù)據(jù)銷毀是采用安全措施及手段對數(shù)據(jù)及存儲載體進(jìn)行徹底刪除，并確保不能利用其他手段恢復(fù)。BIM數(shù)據(jù)銷毀安全包括數(shù)據(jù)銷毀、存儲載體銷毀。具體指標(biāo)內(nèi)容如表6所示。

表6數(shù)據(jù)銷毀安全指標(biāo)

3.2 評估模型

本節(jié)在考慮上述建立的BIM數(shù)據(jù)的安全評估指標(biāo)的基礎(chǔ)上，建立BIM數(shù)據(jù)安全評估模型[8]。

（1）參數(shù)集合

pi：安全層面集合

uj：安全控制點集合

wj：指標(biāo)權(quán)重集合

xj：指標(biāo)得分集合

dj：問題嚴(yán)重程度值

（2）各層面得分

（3）條件約束

代表某一安全層面分值情況，S代表BIM數(shù)據(jù)安全指標(biāo)體系得分。

3.3 結(jié)果判定

結(jié)合評估模型，根據(jù)符合性判別依據(jù)給出綜合評判結(jié)論。

當(dāng)所有測評指標(biāo)得分均為滿分5分時，BIM數(shù)據(jù)的安全評估得分為100分。當(dāng)指標(biāo)得分為0分的個數(shù)不多于20個時，BIM數(shù)據(jù)的安全評估得分根據(jù)公式（1）計算，當(dāng)指標(biāo)得分為0分的個數(shù)多于20個時，BIM數(shù)據(jù)的安全評估得分根據(jù)公式（2）計算。最終，計算指標(biāo)體系得分不低于60分，則評估結(jié)果為通過，計算指標(biāo)體系得分少于60分，則評估結(jié)果為不通過。

4 結(jié)語

BIM數(shù)據(jù)安全防范仍處于初步階段，并且較多地停留在理論與傳統(tǒng)信息安全之上，而且BIM數(shù)據(jù)的安全性從設(shè)計研究到實施涉及到多方面，本文針對BIM數(shù)據(jù)安全提出了數(shù)據(jù)安全需求、指標(biāo)體系和評估模型、評估結(jié)果判斷等內(nèi)容，后續(xù)還有待進(jìn)一步深入研究，可以從以下兩個方面展開：

（1）針對BIM技術(shù)特性，擴(kuò)充針對BIM技術(shù)特性的數(shù)據(jù)安全指標(biāo)體系。

（2）數(shù)據(jù)安全僅僅是BIM技術(shù)安全中的一部分，BIM技術(shù)安全不是一個孤立的部分，應(yīng)該與BIM企業(yè)，BIM質(zhì)量特性等相結(jié)合，BIM技術(shù)安全在BIM系統(tǒng)中如何與其他質(zhì)量特性相互補(bǔ)充，同樣需要進(jìn)一步研究。