基于大數(shù)據(jù)的BIM技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展策略研究

1、基于大數(shù)據(jù)的基于大數(shù)據(jù)的 bimbim 技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展策略技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展策略研究研究李井竹王仲英【摘要】隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，建筑業(yè)大數(shù)據(jù)海量產(chǎn)生，bim 技術(shù)與信息技術(shù)的深度集成應(yīng)用日趨廣泛。文章研究了大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)與建筑業(yè)數(shù)據(jù)信息標(biāo)。準(zhǔn)通過分析 bim 技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀與存在的問題，提出了在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，為加強(qiáng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量、構(gòu)建 bim 協(xié)同平臺(tái)等方面的發(fā)展策略?！娟P(guān)鍵字】大數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)分析 bim 技術(shù) 應(yīng)用策略1 1 引言引言bim 技術(shù)是建筑業(yè)信息化的基礎(chǔ)，是建筑工程項(xiàng)目可視化、數(shù)字化的表達(dá)，是集成建筑工程全生命周期中的數(shù)據(jù)，能夠在項(xiàng)目的創(chuàng)建、管理、應(yīng)用與共享等方面，

2、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的信息交流與共享。2 2 大數(shù)據(jù)與建筑業(yè)數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)與建筑業(yè)數(shù)據(jù)2.1 大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)根據(jù) idc 國際數(shù)據(jù)公司檢測(cè)，各行業(yè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量大約每?jī)赡攴环?，呈指?shù)級(jí)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，2020 年全球數(shù)量將達(dá)到 35zb，人類社會(huì)已經(jīng)邁進(jìn)大數(shù)據(jù)時(shí)代。大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)可用 4 個(gè) v 表達(dá)，既總量大（volume）、多樣性（variety）、時(shí)效性（velocity）和價(jià)值大（value）。前三個(gè)特征是從數(shù)據(jù)本身和數(shù)據(jù)處理要求來對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行描述的，但數(shù)據(jù)積累和應(yīng)用的最終目的是要產(chǎn)生價(jià)值。通過數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘，將數(shù)據(jù)中反映出來的規(guī)律進(jìn)行歸納總結(jié)，形成知識(shí)，進(jìn)而從大數(shù)據(jù)中識(shí)別有用的信息，從而創(chuàng)造價(jià)值。數(shù)

3、據(jù)的生成和收集是大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)挖掘得到的信息與知識(shí)是大數(shù)據(jù)的價(jià)值所在。2.2 建筑業(yè)數(shù)據(jù)建筑業(yè)是一項(xiàng)復(fù)雜科學(xué)管理，管理過程中將產(chǎn)生巨大的信息量。建筑業(yè)包括普通民用建筑、工業(yè)建筑、道路、橋梁等設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)。建筑設(shè)計(jì)階段的分析、建模、計(jì)算和繪圖;施工階段的進(jìn)度控制、造價(jià)控制和質(zhì)量控制;完工運(yùn)營階段對(duì)建筑的監(jiān)控、維護(hù)等都會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。建筑物中也包含著各種各樣的信息，建筑的結(jié)構(gòu)、給排水系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等各種資源供給和環(huán)境營造等產(chǎn)生了復(fù)雜的數(shù)據(jù)。建筑業(yè)數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)類型多、數(shù)據(jù)總量大、數(shù)據(jù)收集難、數(shù)據(jù)交互性強(qiáng)、數(shù)據(jù)時(shí)效性高等特點(diǎn)，提高了數(shù)據(jù)后期處理分析的難度。bim 的發(fā)展離不開大數(shù)

4、據(jù)的支持，將建筑業(yè)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全生命周期的建模、項(xiàng)目管理和數(shù)據(jù)集成，進(jìn)行建筑業(yè)大數(shù)據(jù)挖掘，形成以軟件為載體的建筑信息的共享和協(xié)作平臺(tái)。推進(jìn)基于 bim 的數(shù)值模擬、空間分析和可視化表達(dá)，研究構(gòu)建工程信息數(shù)據(jù)庫，最終實(shí)現(xiàn)工程信息的有效傳遞和共享。2.3 建筑信息模型 bim 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)bim 模型采用 ifc 體系作為共同的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，采用參數(shù)化建模技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的一致性、關(guān)聯(lián)性、及時(shí)性和共享性。ifc 是由國際組織 iai（international aliance for interoperability 國際互用聯(lián)盟）制定的開放性國際標(biāo)準(zhǔn)，是面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型。定義了建筑業(yè)項(xiàng)目全生命周期中

5、的相關(guān)的實(shí)體、過程和關(guān)系等，使建筑業(yè)的信息能夠以數(shù)據(jù)的形式存在于基于 ifc 標(biāo)準(zhǔn)的模型中。idm（infornation delivery manual 信息交付手冊(cè)）標(biāo)準(zhǔn)和 mvd（model viewdefinitions 模型視圖定義）是對(duì)信息的交互過程進(jìn)行規(guī)范化定義，將交互的信息內(nèi)容、過程和參與者等進(jìn)行規(guī)定，將所需要的數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行有效的利用。idm 標(biāo)準(zhǔn)是以自然語言定義從 bim 模型中交換出來的信息。mvd 標(biāo)準(zhǔn)則是將此信息交換過程與 ifc 標(biāo)準(zhǔn)相映射，變成計(jì)算機(jī)能夠讀懂的定義。ifd 庫作為 ifc 標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充內(nèi)容，通過給所有概念分配 guid 的方式來使計(jì)算機(jī)能夠準(zhǔn)確地識(shí)別這

6、些人類語言定義的信息。庫中的術(shù)語和屬性都擁有 guid 且與ifc 標(biāo)準(zhǔn)相映射。ifc、idm/mvd 和 ifd 是建筑信息模型的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，這三方面的綜合應(yīng)用給 bim模型提供了最基本的數(shù)據(jù)環(huán)境。建模的數(shù)據(jù)由 ifc 標(biāo)準(zhǔn)格式進(jìn)行儲(chǔ)存，ifd 庫對(duì) ifc 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)充，更加細(xì)致的用 guid 標(biāo)識(shí)建筑業(yè)中的各種概念。idm/mvd對(duì)應(yīng)用 bim 模型的各項(xiàng)目參與方之間不同的信息交換需求進(jìn)行了語義定義，并通過與 ifc 標(biāo)準(zhǔn)的映射來讓計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別并處理這些信息交換需求。3 3 數(shù)據(jù)分析在數(shù)據(jù)分析在 bimbim 應(yīng)用中的現(xiàn)狀與問題應(yīng)用中的現(xiàn)狀與問題3.1bim 應(yīng)用現(xiàn)狀近年來，我國建筑業(yè)

7、bim 技術(shù)發(fā)展迅猛，在建筑工程的設(shè)計(jì)階段、施工階段、運(yùn)維階段等得到廣泛應(yīng)用?！笆濉睍r(shí)期，建筑業(yè)信息化建設(shè)不斷深入，基于 bim 的信息化集成應(yīng)用環(huán)境是發(fā)展趨勢(shì)。建筑設(shè)計(jì)企業(yè)的 bim 技術(shù)主要應(yīng)用于方案設(shè)計(jì)、施工圖、設(shè)計(jì)協(xié)同等。利用bim 技術(shù)建立三維環(huán)境仿真模型，生成 3d 圖紙、配置文件等，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行針對(duì)性分析，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，對(duì)空氣循環(huán)、材料、排水等建材材料模擬產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，對(duì)預(yù)算成本進(jìn)行控制等。施工企業(yè)的 bim 技術(shù)主要應(yīng)用在于碰撞檢查、模擬施工、三維渲染、有效協(xié)同、宣傳展示等方面。在工程建設(shè)進(jìn)度、質(zhì)量及成本管理等應(yīng)用中的也發(fā)揮著作用，提高了工程管理成效，全方

8、位提升工程建設(shè)的綜合效益。運(yùn)維企業(yè)在運(yùn)維階段應(yīng)用主要體現(xiàn)在信息管理、維護(hù)管理、節(jié)能減排管理等方面。2019 年，中國建筑業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)全國 31 個(gè)省市回收到的 868 份 bim 用戶有效問卷進(jìn)行調(diào)研。從 bim 應(yīng)用現(xiàn)狀、應(yīng)用重點(diǎn)、發(fā)展趨勢(shì)、應(yīng)用方法與應(yīng)用價(jià)值等多個(gè)視角分析了 2019 年建筑業(yè)企業(yè) bim 應(yīng)用情況。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，2019 年與2017 年相比，bim 應(yīng)用超過 3 年的企業(yè)從 22.7%大幅提升到 50.12%。項(xiàng)目數(shù)量在 10 個(gè)以上的企業(yè)從 16.9%提高到 33.07%，占比提升了近一倍。調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，企業(yè)層面有清晰 bim 目標(biāo)規(guī)劃的與 bim 技術(shù)應(yīng)用年限、應(yīng)用項(xiàng)目

9、數(shù)量有關(guān)?，F(xiàn)階段，建立 bim 組織的達(dá) 58%，在技術(shù)、商務(wù)、生產(chǎn)等方面的業(yè)務(wù)均有覆蓋。在技術(shù)管理中的方案模擬、碰撞檢查、圖紙會(huì)審和交底等較為成熟的業(yè)務(wù)應(yīng)用率超過 50%。3.2 存在的問題我國建筑業(yè)企業(yè)的 bim 應(yīng)用環(huán)境已初步成熟，為企業(yè)管理和生產(chǎn)方式變革提供了工具和手段。但我國 bim 總體應(yīng)用水平不高，仍面臨著諸多瓶頸。當(dāng)前主要存在著以下三方面問題：標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一：bim 數(shù)據(jù)維度復(fù)雜，要求具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信息標(biāo)準(zhǔn)。但在我國，一是數(shù)據(jù)孤島普遍存在，數(shù)據(jù)交換難，建筑法規(guī)不統(tǒng)一，存在多樣性;二是在不同省市地區(qū)，建筑業(yè)的行業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，存在行業(yè)壁壘;三是大數(shù)據(jù)綜合分析、智能分析等技術(shù)尚未形成

10、較為完整的技術(shù)體系;四是我國建筑工程缺少細(xì)分專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，ifc 體系國際數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)也沒有在我國有效地應(yīng)用和推廣。人才短缺：人是 bim 應(yīng)用的關(guān)鍵。首先是在企業(yè)內(nèi)部，bim 技術(shù)人員具有 bim理念，且掌握 bim 工具的復(fù)合型 bim 人才較為缺乏，不能夠制訂科學(xué)合理的bim 應(yīng)用規(guī)劃和方案，阻礙了 bim 技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的發(fā)展和推廣。其次是高校對(duì) bim 人才的培養(yǎng)滯后。高校人才培養(yǎng)的目標(biāo)、策略、路徑等與市場(chǎng)需求存在差距，師資力量缺乏、相關(guān)課程開設(shè)不足等現(xiàn)實(shí)情況，造成了新生力量掌握bim 技術(shù)的整體水平不高。協(xié)同平臺(tái)應(yīng)用不普及：狹義的 bim 是解決項(xiàng)目施工過程中的技術(shù)問題，是一項(xiàng)工

11、程技術(shù)。廣義的 bim 包括建筑信息模型、通訊、云數(shù)據(jù)等，是一項(xiàng)管理技術(shù)，用于提升管理能力為目標(biāo)，增強(qiáng)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力?，F(xiàn)階段，我國 bim 的專項(xiàng)應(yīng)用多，集成應(yīng)用少，尤其是與項(xiàng)目管理系統(tǒng)相結(jié)合的集成化、協(xié)同化應(yīng)用更少。bim 存在管理不統(tǒng)一、軟件開發(fā)不完備、集成度不高等問題，缺乏面向用戶系統(tǒng)的、協(xié)同的 bim 信息化應(yīng)用平臺(tái)。4 4 大數(shù)據(jù)環(huán)境下大數(shù)據(jù)環(huán)境下 bimbim 的發(fā)展策略的發(fā)展策略4.1 加強(qiáng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定bim 應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)等是規(guī)范行業(yè)信息資源，促進(jìn)信息的共享和整合，實(shí)現(xiàn) bim 技術(shù)與項(xiàng)目管理相融合的保障。近年來，國家非常重視建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定。住建部在 2012 年

12、開始制訂工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，各地方政府相繼出臺(tái)了關(guān)于 bim 應(yīng)用的各類政策推動(dòng)和指導(dǎo)性文件。2016 年住建部發(fā)布建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。2019 年的建筑信息模型設(shè)計(jì)交付標(biāo)準(zhǔn)建筑工程設(shè)計(jì)信息模型制圖標(biāo)準(zhǔn)和建筑信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)三項(xiàng) bim 領(lǐng)域內(nèi)重要國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，有力地推動(dòng)了bim 技術(shù)在我國的應(yīng)用，促進(jìn)了我國智能建筑業(yè)的發(fā)展。bim 標(biāo)準(zhǔn)體系不僅需要國家標(biāo)準(zhǔn)的支持，還需要企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有效地配合。與國家標(biāo)準(zhǔn)相比，bim 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)擔(dān)任著落地實(shí)施的任務(wù)。國內(nèi) bim 標(biāo)準(zhǔn)的制定更要合理地借鑒國外 bim 標(biāo)準(zhǔn)，確保標(biāo)準(zhǔn)體系的完整性，從而提高建筑工程整體水平。4.2 提高人才培養(yǎng)質(zhì)量一是

13、建筑行業(yè)企業(yè)大力投入，按需培養(yǎng)人才。在項(xiàng)目實(shí)踐中不僅要培養(yǎng)掌握bim 技術(shù)的人，更應(yīng)該注重培養(yǎng)具有 bim 理念，掌握 bim 方法熟練操作技術(shù)的bim 復(fù)合型人才。結(jié)合崗位和業(yè)務(wù)領(lǐng)域需求，構(gòu)建合理的 bim 人才結(jié)構(gòu)體系。二是高等院校做到適應(yīng)社會(huì)需要，強(qiáng)化校企協(xié)同，培養(yǎng) bim 人才。充分調(diào)研行業(yè)企業(yè)對(duì) bim 人才的需求，及時(shí)調(diào)整專業(yè)人才培養(yǎng)方案，加大師資培養(yǎng)力度。通過鼓勵(lì)學(xué)生參加專業(yè)認(rèn)證等方式，促進(jìn)學(xué)生系統(tǒng)掌握 bim 技術(shù)，提升能力水平，為社會(huì)培養(yǎng) bim 技術(shù)生力軍。（3）構(gòu)建 bim 協(xié)同平臺(tái)在 bim 協(xié)同平臺(tái)上，橫向收集建設(shè)項(xiàng)目全生命周期的信息，縱向與項(xiàng)目和崗位的 bim 應(yīng)用相集成。運(yùn)用系統(tǒng)的觀點(diǎn)、方法和理論，在統(tǒng)一的平臺(tái)下，開展組織、協(xié)調(diào)、控制等活動(dòng)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)，獲取信息，進(jìn)行經(jīng)營管理與決策，構(gòu)建多方共贏，形成協(xié)同發(fā)展的產(chǎn)業(yè)生態(tài)平臺(tái)。2015 年住建部在關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見中明確提出，到2020 年末，建筑行業(yè)甲級(jí)勘察、設(shè)計(jì)單位以及特級(jí)、一級(jí)房屋建筑工程施工企業(yè)應(yīng)掌握并實(shí)現(xiàn) bim 與企業(yè)管理系統(tǒng)和其他信息技術(shù)的一體化集成應(yīng)用。2019年住建部批準(zhǔn)工程建設(shè)項(xiàng)目業(yè)務(wù)協(xié)同平臺(tái)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為行業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。在政策層面上，為協(xié)同平臺(tái)的應(yīng)用定下了指導(dǎo)性目標(biāo)。在國家對(duì) bim 行業(yè)的大力推動(dòng)下，系統(tǒng)化、協(xié)同化的 bi