文章来源：建筑技艺杂志
关于建筑信息模型（BIM）交付的几个关键问题辨析
|魏来|
中国建筑标准设计研究院有限公司
建筑信息模型（BIM）是当前建筑行业一股不可阻挡的洪流，其原动力是信息产业的发展。在著名的摩尔定律的推动下，信息产业技术日新月异，影响了人类生产、生活的方方面面。信息技术首次大规模进入中国建筑业，就是将近三十年前解始的电子绘图，俗称“甩图板”，此后便是持续的局部的技术革新，直至建筑信息模型概念的成型。然而这一次，不可同日而语，这是影响到每一个工程参与方，每一个工程阶段的全局性新理念、新方法、新技术。可以说，BIM是工程建设和信息产业全面结合而诞生的明珠，具体阐述如下。
首先，BIM是BuildingInformationModeling的简称，但为什么是modeling而不是model？因为model指模型本身，而modeling包含了模型的形成、交付以及依托其进行的应用和管理，是体系和方法。
其次，整个工程建设领域都在发生信息化转型，包括铁路工程、公路水运工程、市政工程、管道工程、水电工程等几乎全部基础设施建设。那么是否还能称为building？其实工程信息模型（EngineeringInformationModeling，EIM）更为贴切，只不过BIM这个词更深入人心，也就基本上沿用了这个说法。
再者，既然整个工程建设领域都在搞信息化，城市级别的数字化也逐渐浮出水面，没有数字城市，就没有智慧城市，而数字城市很大程度上依托各个工程领域的BIM实施，因此现在还有一个经常提到的词：CityInformationModeling，即城市信息模型。
上述是对BIM基本概念的辨析，而BIM交付过程的辨析更加繁复和重要，因为信息的交付是BIM的关键环节，信息的建立、整理、传递等都属于交付范畴。只有规范的交付，才能发挥出BIM的应用效益。以下对交付的几个关键问题试做辨析。
01、什么是设计
在工程领域，对设计的理解莫衷一是。有的说设计院干的活就是设计，有的说设计阶段那点事就是设计，其实这类说法已经无法适应BIM时代的需求。国家标准《民用建筑设计术语标准》（GB/T50504-2009）中是这样定义的：“广义的建筑设计是指设计一个建筑物（群）要做的全部工作……”。虽然这个术语中存在循环定义之嫌，但也指明了设计的范畴，即“全部工作”。继续延伸思考下去，不难发现，全部关于建筑物定义的工作，从空间布局到细小的安装附件，共同组成了建筑物本体，也形成了建筑物的定义。
BIM时代，建筑本体的信息显得更加重要，包含了全生命周期内对建筑物（包括构筑物）自身全部特征的描述，而且是全局性信息，亦即竣工移交之后，建筑物或构筑物进入长期的使用过程，此时使用者关注的也往往是建筑物自身的描述信息。站在光亮的写字楼里，不会有人关心脚手架当初是如何搭建的，塔吊是如何布置的。现在可以明确了，BIM的设计信息，不关乎谁做，不关乎在哪个阶段做，只关乎行为，是建筑工程设计工作所形成的描述建筑（物理实体）本体特征的信息集合。
深化设计，这个带着“设计”二字，而且还需要设计师签字认可的事情，终于可以回到“设计”的怀抱了，尽管可能发生在施工阶段，是由分包单位具体操作。随之也解决了一个普遍问题：很多施工单位都说设计院提供的BIM模型没法用。其中重要原因就是人为地把设计行为根据参与方和阶段而割裂，从而混淆了设计信息和施工措施信息。设计院不掌握施工措施，而施工措施也不应该直接在设计信息上进行修改。
要想让信息能够顺畅流转，需要把设计信息，即关于建筑自身的描述信息，按照单独通道进行流转，一直到竣工交付；而施工信息，即为了把设计思维变成物理存在所采取的措施信息，按照另一个通道进行传递。当然二者绝不可失去关联性（图1）。
▲图1设计信息与施工信息的关联性
02、什么是交付
交付不是一个动作那么简单，其包含交付准备、交付物和交付过程。交付必然涉及不只一个工程参与方，为了简化起见，假定两方之间进行交付，一个是信息需求方A，一个是信息提供方B。此时必然存在4个问题需要明确：1）A需要什么？2）B需要做哪些准备？3）B给A提供什么？4）A能否正确理解B交付的东西？
第一个问题的答案是需求定义，这是交付过程的解始。所有基于BIM信息的工程应用均应进行需求定义，说明完成应用所需要的必要条件是什么，具体需要哪些信息等。比如A为了计算容积率，就需要两条必要信息：地上建筑面积和用地面积。对于B来说，只有双方都明确了这个需求，才不会盲目地把地下建筑面积交出来而忘记了地上建筑面积。
第二个问题有关B的应对之策，即交付准备，也就是在A的需求定义指引下，B需要进行一系列技术处理，确保信息能够建立、存储起来，并建立足够的逻辑关系（可以理解为BIM建模），以应对A的各种需求。在同一个项目内，A的需求肯定是相互关联的，所以B也不应把信息离散化。
第三个问题指向交付物。B根据A的需求提供了“地上建筑面积和用地面积”两条信息后，需要将这两条信息通知A，换言之就是信息的承载和表达。承载的可以是模型、属性信息表、工程图等，称为交付物（表1）；表达可以使用视图、表格、文档、视频、点云（一种激光扫描成果）、网页等，称为交付物表达方式。
注：工程图纸包含电子工程图纸文件。
第四个问题牵涉到交付过程，简单地说就是A和B要建立共同数据环境（CommonDataEnvironment，CDE），在共同数据环境中具有相同的语义、数据描述、软硬件环境、共享有效性协议等。比如A的需求为“地上建筑面积”，但若B理解成“地下建筑面积”，其后果可想而知。所以CDE就是确保“地上建筑面积”在A、B的思维和行动中保持同一概念，且信息传递过程中不会出现偏差。信息化系统依托软硬件体系，贯彻《建筑信息模型分类和编玛标准》（GB/T51269-2017）和《建筑信息模型存储标准》（也可称为信息交换标准）便可使计算机系统完成编玛和数据架构，保障信息传递的可靠性，从而让设计回归设计。
此外，一个特殊但不罕见的情况是无特定需求的信息准备。在此情况下，交付准备中的很多信息并不面向明确的需求，而致力于完整地定义建筑物或建造措施。这是合理的，因为我们无法预测若干年后，这些信息会有什么样的应用，所以当下要做好的就是尽可能完善地、高质量地把数字化工作做好，而不带有太多的目的性。
03、什么是模型
BIM既然是“模型”，交付过程也就主要围绕模型来完成。“模型”在本质上是指按照建筑构成逻辑有机组合在一起的数据集，不能单纯地理解为三维，也包括二维图示、信息条目等。杂乱无章的模型只能变成数据垃圾桶而失去使用价值，要想让模型有逻辑，就需要辨析一下模型的组织。
一个建筑项目可分为建筑系统、水系统、暖通空调系统等，每个系统由各种构件组成，构件又由零件组成，这就是模型应该体现的逻辑（即系统性）。如果说建筑由工程对象组成，那么模型就是由模型单元组成，而模型单元又分为项目级、功能级（包括系统）、构件级以及零件级（表2）。零件级可以组成构件级，构件级可以组成功能级，功能级可以组成项目级，层层嵌套，层次分明，且所有模型单元均应具备与上下游单元的逻辑关系（即关联关系）。
BIM中有一个概念叫“LOD”，用来粗略表述一个模型的精细程度，也就是出现的最小级别的模型单元。因此“最小模型单元”代表交付过程中模型单元的精细和丰富程度（表3）。
尽管各国专家仍然在争论，但还是达成了几个基本共识：1）几何表达精度和信息深度是两个并行的概念，并不是同向发展；2）上述两个维度指标仅面向构件级和零件级模型单元。第二点容易理解，一个系统（例如房间）当然不存在几何表达精度，只有构成房间的墙体、门窗（均为构件）才存在这个概念。而第一点的辨析稍微复杂，可参见图2。
▲图2几何表达精度和信息深度
图2中坐标显示，不同的几何表达精度（表4）和信息深度（表5）组合，可以应对不同的交付场景。一般来说，几何表达精度的水平与工程阶段的发展不存在正相关关系，而信息深度往往存在。
在BIM模型中，要完成一个构件的描述，需要分别说明几何表达精度和信息深度。在某些情况下，二者存在冲突，如一个混凝土构件的体积，当几何表达精度不足时，软件自动计算结果可能是1.8m?，而设计人员也可能在属性表中直接输入1.79m?作为精确数值，此时，属性信息应被优先采用并作为可信数值。由此推导出一个建模原则：对于厂家成品（如灯具），在满足需求的情况下，可采用较低几何表达精度，主要靠信息深度来进行定义，以降低系统负担；对于需要浇筑或者加工的构件（如混凝土构件），应采用尽可能高的几何表达精度，使几何数据能够充分指导塑形操作。
在完整的建筑生命周期中，构件级模型单元是最基本的交付单位，也是基本工作对象。在传统模式下，设计表达、交付的基本对象都是项目，如平面图、立面图、剖面图、详图大样等。而在BIM模式下，制造业的模式更具有参考意义，所谓“单元化表达”，即一个建筑可看作一个大型产品，由很多构件组成，可以先把组合关系表达清楚，然后分系统分别表达构件。这种表达方式比传统的制图更符合BIM的技术特征，也有利于基于构件进行信息传递。
04、什么是信息
信息在此特指用于定义工程对象（数字世界的模型单元）、行为、过程的属性集合。属性集合由一个或多个属性条目组成，而每一条属性又由三个基本要素组成，即模型单元、属性名称和属性值。
首先，信息依附于模型单元存在，也就是信息必然存在描述对象。一个模型单元（如门）可能由数十条属性条目组成，例如名称、型号、宽度、材质、价格等，信息的交付必须随同宿主模型单元共同交付。
其次，属性条目一定要表明属性名称。为应付属性太多的困难，可以使用计算机。因此，属性的分类、分组必不可少，有利于属性条目的迅速定位（表6）。
注：表中未列出的属性组和属性可自定义进行补充。
再次，每个属性名称会对应一个属性值。如果说属性名称是抽象、通用的，那么属性值就是具体的、面向某个模型单元的。属性值的相关要素比较多，需要重点关注计量单位和数据来源。对于可计量的属性，必须要清晰标明计量单位。同一个地块，既可以说是1k㎡，也可以说是100h、1500亩或10000㎡，此时就出现了4个不同的数字，计算时出错的风险不言而喻。因此，应用方（前面的A）在使用数据之前，有责任校核所有计量单位。另外数据来源也十分重要，这意味着数据的使用场景和可靠性。同样是建筑面积，来自于业主的数据代表建设需求，来自于设计方的数据代表设计要求，来自于造价方的数据代表核算成果。因此，在理想状态下，每一个属性值都应标记数据来源，但这需要软硬件的进一步发展才能实现（表7）。
05、结语
上述是BIM交付标准的思想核心和编制基点。理解这些内容，对把握BIM交付的实质、充分理解交付标准大有裨益。BIM的交付是一个复杂的过程，也是一个系统工程，需要辨析的问题还有很多，诸如分布式存储与集中式处理、信息智能提取、交付流程、交付链（信任机制，会涉及区块链的应用）等，需要工程建设和信息技术两种知识的融合，才能理解并创建出更科学的交付机制。但是，受限于当前的软硬件水平、标准化程度、人员素质等，BIM应用仍然处于初级阶段。然而无论如何，积极思考BIM的哲学本质，从点滴步骤做起，一定会有所收获。
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