BIM 数据管理框架体系分析

BIM 数据管理框架体系分析

作者：刘兴昊 张建平

来源：《中国市场》2015年第27期

[摘 要]目前BIM技术应用对数据管理框架体系的建立较为模糊，一个数据集成的框架管理体系对于BIM技术的功能实现尤为重要，文章对框架体系组成进行理论分析，并结合典型案例经验，优化BIM数据框架组成及数据交互方式，以实现BIM技术的各项功能。 [关键词]BIM 数据框架；信息集成；交互方式 [DOI]10-13939/j-cnki-zgsc-2015-27-050 1 引 言

国际建筑行业对于BIM技术的应用已趋成熟，BIM技术的发展主要依托于信息的集中化处理，建筑行业中，建筑信息模型依托于大量的信息，信息的收集与处理以及交互方式尤为重要，将信息的存储管理形成一个框架必不可少，庞大的建筑信息为建筑过程中各个参建方提供了各种便利，从建筑信息中各取所需，实现信息的高度集成，避免出现信息孤岛。基于BIM数据管理分散的不足，因而需要建立一个集存储和管理于一体的数据框架体系。 2 BIM管理框架

BIM的发展日益完善，对BIM管理框架的需求也就更加的丰富，不仅需要提供单纯的数字信息，同样需要有多维的空间、时间、属性信息，要建立BIM数据管理的框架，应该先分析采用BIM技术应满足哪些需求，根据需求来建立框架。结合国内外BIM应用实际经验，BIM的数据框架可以称之为一种集成管理系统[1]，BIM数据管理框架需要包含数据的存储、数据的集成管理与协同工作等几大内容，该框架主要的几个组成模块分别是：数据存储、数据管理、数据交互共享、数据安全保证、数据技术支持、数据框架的操作界面等。 2-1 数据存储

BIM技术依赖于大量的建筑有关信息集成，这些大量信息的存储是BIM管理框架的重要组成部分，为了满足多专业、多用户之间的信息沟通时能够统一、有序，信息的存储就需要使用一个共通标准，国际上通用的IFC（Industry Foundation Classes）标准是BIM目前比较成熟的数据标准[2]，数据存储作为整个框架的信息库，数据存储对IFC标准的支持是整个管理框架的基础。 2-2 数据管理

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有了数据后需要对数据进行管理，海量的信息的分类、浏览查询、更新及转换是该部分框架内容需要具备的功能。[3]在建立好图形模型的基础上将建筑信息进行匹配，按照类型和应用专业分类，同时在数据录入后，所有数据可通过图形模型浏览查询，可以根据具体需求分层次、分建筑部位、分建筑专业、分构件等方式进行查询匹配，为数据管理带来方便。 数据的管理还存在时间有效性，为保证建筑信息模型的真实和时效性，部分数据是需要及时更新的，必须根据实际建筑工程项目的进展，对这类数据管理进行更新和补充。 2-3 数据交互共享

BIM技术的核心部分就是数据的交互与共享，这也是整个BIM数据框架的核心部分，数据反映的是建筑物的虚拟化信息，参数化的建筑模型，通过这些信息可对建筑物进行分析、计算和修改。[4]做到事前控制，建筑工程最为重要的就是实现多专业之间的信息沟通和共享，实现多专业之间协同作业，这是BIM技术的价值所在，要满足这一点，就需要保证数据交互与共享渠道能够畅通、准确、便捷，通过数据交互共享极大地节约各个BIM参与方之间信息沟通交流的成本。 2-4 数据安全

数据库的稳定运行是提供上述框架正常工作的基础，所以数据安全不仅是要保证所有存储数据无遗失、错乱和混淆，也要保证数据存储和提取过程中能够稳定有效[5]。

数据安全要有保障，需要建立至少一个备用数据库，使用一个常用数据中心，同时一个备用数据库，两个数据库信息是同步更新，在进行访问、查询、修改等操作时只针对常用数据中心。数据安全的保证模块是BIM数据管理框架中必不可缺的。 2-5 数据技术支持

在任何建筑工程项目中多少会出现技术人员之间对接问题的情况，诸如设计变更、技术交底、编制方案等[6]，在建筑信息模型的基础上通过信息沟通交互渠道，各专业技术人员在以信息为基础的模型载体上做出技术支持，为建筑工程提供技术服务，这是数据框架的现实意义内容。

2-6 数据框架操作平台

BIM应用是以模型和数据为基础，所有信息集成于图形模型之中，对于建模人员来说也许操作比较方便，但是对于管理者来说，复杂的模型要如何直观表达所需要的信息，那就需要有一个数据框架的操作平台、操作界面，通过一个直观的操作平台将建筑信息展示出来，比如查

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看工期，选择技术方案、查看项目部署情况，准备材料供货计划等。让数据的利用效率更高效，为不同的BIM技术参与者提供良好的操作平台。

根据以上对数据管理框架各部分的分析，数据管理框架大致可由六个模块组成，不同模块实现不同的功能，具体如图1所示。 图1 BIM数据框架组成 3 BIM 数据管理框架案例分析 3-1 芬兰IFC 数据模型框架

IFC 标准是建筑行业的通行标准，芬兰使用IFC标准为构架数据基础格式[7]，建立了IFC Model Server（IFC的构架模型服务器），由于其采用IFC标准，使其具有较好的扩展性，为信息传输交互的统一性做好了第一步，该IFC Model Server主要包含三大模块：数据表达转换模块（IFC标准数据、数据模型表达、数据识别转换）、数据访问模块（客户远程访问、用户本地编辑）、数据的网络交互模块（网络服务器、数据交换通道、数据处理中心）。具体框架如图2所示。

图2 IFC Model Server框架

从图2中可看出该IFC Model Server整体框架是按照数据访问、传输的过程来建立的，将IFC标准的数据进行汇编，与网络服务器联通后，发挥互联网的传播途径优势，将用户及客户需求信息进行传递，该框架简易明了，但是也存在不足：①基于IFC标准的数据库与非IFC标准的文件数据管理、兼容难以统一；②数据库更新管理欠缺有效方法；③数据信息交换流程与行业的数据交换流程存在较大差异；④建筑行业存在多用户多角色的交互协同，单一的数据访问框架无法满足需求。

3-2 挪威EDM数据模型框架

挪威建筑行业对于BIM数据管理框架的建立，基于Express 数据管理技术（Express Data Manage technology，EDM），称为EDM Model Server。[8]该框架同样是用户通过远程访问服务器系统的交互方式实现BIM应用的各项功能（专业角色模块、数据模块、流程模块），同样支持IFC 文件导入导出、建筑模型浏览（模型图形显示、数据图表显示、模型目录树等）、子模型导入导出、模型版本管理（模型更新记录）、模型认证权、模型检查等。相比于 IFC Model Server，EDM Model Server对模型版本的更新管理就更容易，数据交换也更符合工程流程化，对不同专业用户之间的数据交互更为准确，更符合工程应用需求。EDM模型框架分为各专业客户端及远程网络服务器两大块，本地用户端数据有自己的标准转化存储功能，同时通

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过网络固定数据格式与远端服务器对接，进行数据交换通信操作，这样对不同用户来说界面更容易区分和使用。EDM模型框架体系如图3所示。 图3 EDM Model Server框架

虽然EDM Model Server框架对比IFC Model Server框架有优势，但同样也存在一些不足之处：①针对非IFC标准的文件数据管理和兼容性差；②基于流程的信息交换模型提取不完全，不能较好地配合工程需求；③对数据现实对象的需求级别不明显，导致无法从宏观到微观实现统一管理。

4 BIM 数据管理框架优化

根据前面对目前行业中较为常用的IFC 模型框架以及EDM模型框架的案例分析，BIM数据管理框架体系基本包含的模块已确定，在前期提出的BIM数据管理框架体系的基础上可以考虑从以下几点进行优化：

（1）加强数据服务器的整体性，包括操作界面，模块之间的联系；

（2）提高数据存储模块中文件格式的支持能力，使之不仅对IFC标准文件以及非IFC标准文件之间转换的支持；

（3）根据工程流程和专业用户之间的协调情况，优化信息传输交换流程渠道，同时增强信息沟通的稳定性和运行效率；

（4）增强数据信息与模型图形之间的关联，优化操作界面，使操作界面中获取数据的有效率得到提高，完善数据和模型的同步性，帮助用户实现BIM的综合管理功能。

结合BIM数据管理框架的组成体系以及总结IFC模型框架与EDM模型框架的优缺点，再考虑到

数据框架的优化内容，可以对之前提出的BIM数据管理框架体系进行一个整体优化，具体优化后的框架体系如图4所示。 图4 优化后的BIM数据管理框架体系 5 结 论

本文对BIM数据管理框架体系进行了分析，找到BIM数据管理框架体系具有的模块组成内容应包括：数据存储、数据管理、数据交互共享、数据安全保证、数据技术支持、数据框架的操作界面，并分析了具有代表性的IFC数据模型框架与EDM数据模型框架两个案例，得出

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BIM数据管理框架应具备的功能模块，发现两个案例中存在的缺点，并针对BIM数据管理框架的模块组成进行优化，增强了数据集成管理的整体性、有效性、稳定性，增强对不同标准格式下数据的转换兼容能力，提高信息交互流程与工程实际流程的匹配程度。经过优化的BIM数据管理框架体系更加适应工程发展的需求。 参考文献：

[1]丰亮，陆惠民-基于BIM的工程项目管理信息系统设计构想[J].建筑管理现代，2010（8）.

[2]Kiviniemi A-Driver and trend of integrated BIM[R].University of Salford，2012- [3]张文彬，韦文国-建筑信息模型在工程项目管理中的研究和应用[J].山西建筑，2012（28）.

[4]Froese T-Future Directions for IFC-Based Interoperability[J].ITcon-Journal of Information Technology in Construction，2003（8）.

[5]张泳，王全凤-基于BIM的建设项目文档集成管理系统开发[J].武汉理工大学学报（信息与管理工程版），2008（4）.

[6]何关培-BIM第二维度——项目不同参与方的BIM应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2011-

[7]Kiviniemi A，Fischer M，Bazjanac V-Integration of Multiple Product Models ：IFC Model Servers as a Potential Solution[C].In 22nd Conference on Information Technology in Construction Edited by： Scherer R-J Katranuschkov P and Schapke S‐E，2012，37-40-Institute for Construction Informatics，Technische Universitt，Dresden--

[8]Chen P-H，Cui Lu，Wan Caiyun，et al-Implementation of IFC-based web server for collaborative building design between architects and structural engineers[J].Automation in Construction，2013（1）.

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