來源：號 工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化 建領(lǐng)

在BIM難以落地、懸而未決時(shí)，軟件商又不失時(shí)機(jī)地提出了基于BIM的城市信息模型（CIM）概念，且有CIM取代或包含BIM的發(fā)展勢頭，這不得不引起業(yè)界重視。數(shù)字化的世界是盲人摸象的世界，我們需要厘清五彩繽紛的三維可視化模型、BIM模型、CIM模型的本質(zhì)及其對我國建筑業(yè)信息化發(fā)展的影響。

一、文件格式與可視化模型

　　文件格式（或文件類型）是指電腦為了存儲(chǔ)信息而使用的對信息的特殊編碼方式，是用于內(nèi)部儲(chǔ)存的資料。比如有的儲(chǔ)存圖片，有的儲(chǔ)存程序，有的儲(chǔ)存文字信息。每一類信息，都可以一種或多種文件格式保存在電腦存儲(chǔ)中。每一種文件格式通常會(huì)有一種或多種擴(kuò)展名可以用來，但也可能沒有擴(kuò)展名。擴(kuò)展名是可以幫助應(yīng)用程序的文件格式。

　　數(shù)字化的數(shù)據(jù)通常是二進(jìn)制的以便于計(jì)算機(jī)的處理。嚴(yán)格來說，任何把模擬源轉(zhuǎn)換為任何類型的數(shù)字格式的過程都可以叫做數(shù)字化。

　　對于硬盤機(jī)或任何電腦存儲(chǔ)來說，有效的信息只有0和1兩種。所以電腦必須設(shè)計(jì)有相應(yīng)的方式進(jìn)行信息-位元的轉(zhuǎn)換。對于不同的信息有不同的存儲(chǔ)格式。

　　從程序的角度來看，文件是數(shù)據(jù)流，文件系統(tǒng)為每一種文件格式規(guī)定了訪問的方法。例如：元數(shù)據(jù)。不同的操作系統(tǒng)都習(xí)慣性的采用各自的方式解決這個(gè)問題，每種方式都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

　　即使是某個(gè)有形的三維形體，在軟件中也是以數(shù)據(jù)的形式表達(dá)。當(dāng)我們把電腦（硬件）關(guān)閉，軟件會(huì)把所有的三維模型疊放到相應(yīng)空間里面去，即將數(shù)據(jù)保存到某個(gè)數(shù)據(jù)庫中。

　　不同軟件以不同的專有文件格式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，可視化模型是數(shù)據(jù)的展示。

　　不同軟件間聯(lián)通的對象只能是數(shù)據(jù)。

二、BIM模型及其誤區(qū)

　　在工程項(xiàng)目中, 需要多個(gè)軟件協(xié)同完成任務(wù)，而不同軟件以不同的專有文件格式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，協(xié)同工作的解決方案是每個(gè)軟件都用中性文件格式數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，基本原理如圖1所示。我們所熟知的IFC就是一個(gè)公開的、基于對象的信息交換標(biāo)準(zhǔn)格式，IFC數(shù)據(jù)模型是一個(gè)不受某一個(gè)或某一組軟件供應(yīng)商專有文件格式控制的中性和公開標(biāo)準(zhǔn)，是由buildingSMART國際組織開發(fā)用來幫助工程建設(shè)行業(yè)數(shù)據(jù)互用的基于數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο蟮奈募袷健?/p>

圖1 不同系統(tǒng)軟件間的信息交換解決方案

　　2012年一篇關(guān)于《探索 National BIM Standard 》文章描述NBIMS和IFC關(guān)系文章指出：雖然IFC文件格式用于BIM軟件之間的數(shù)據(jù)交互，但這并不排除有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的方式來定義建筑要素和指定其表現(xiàn)形式。簡而言之，這就是IFC標(biāo)準(zhǔn)和NBIMS之間的區(qū)別。IFC是很多年前開始的，而NBIMS是最近才有的，這也就是為什么IFC比此時(shí)NBIMS更加成熟、更加著名的原因。另一點(diǎn)不同的是，IFC的開發(fā)早于BIM，而NBIMS則是專門圍繞著BIM開發(fā)。當(dāng)然，IFC在之后也進(jìn)行了修改，用于獲取BIM數(shù)據(jù)（而不是CAD數(shù)據(jù)）。而現(xiàn)在，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)則都是BIM的代名詞。因此，IFC代表“螺母和螺栓”似的AEC（即建筑師、工程師、承包商）軟件之間的協(xié)同數(shù)據(jù)交互，而NBIMS更關(guān)心的是在建筑全生命期內(nèi)由業(yè)主、設(shè)計(jì)師、工程師、原型商、評估商、承包商、分包商、制造商、標(biāo)準(zhǔn)官員、運(yùn)營商、改造商、拆遷商等在獲取、組織、分配和挖掘建筑信息過程中所涉及的許多過程和業(yè)務(wù)。IFC在由NBIMS執(zhí)行的數(shù)據(jù)表達(dá)的實(shí)際規(guī)定上起著重要作用，所以在某種意義上，它是NBIMS的一個(gè)重要的子集。

　　IFC的起因是不同系統(tǒng)軟件之間的信息交互問題，軟件間的數(shù)據(jù)交換不僅僅是上述概念（整體）模型數(shù)據(jù)庫的交換，而是根據(jù)對方需求內(nèi)容的數(shù)據(jù)庫外模式進(jìn)行交換，美國BIM標(biāo)準(zhǔn)制定的IDM/MVD就是基于IFC+IFD模型的對方軟件需求IDM內(nèi)容進(jìn)行交換。但由于IFC本身存在的問題以及美國BIM標(biāo)準(zhǔn)的IDM難以落地，使得軟件公司有機(jī)會(huì)以強(qiáng)大商業(yè)宣傳活動(dòng)及三維模型的可視性特點(diǎn)，成功地將IFC+IFD中性文件格式數(shù)據(jù)BIM模型置換為Autodesk、Bentley、Tekla、Graphisoft、達(dá)索等軟件公司專有文件格式數(shù)據(jù)的BIM模型，目前我國的大部分BIM應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入將Autodesk、Bentley等的專有文件格式數(shù)據(jù)庫模型當(dāng)作BIM模型誤區(qū)（圖2），如某市《政府公共工程房建類項(xiàng)目BIM實(shí)施指引》（征求意見稿）中明確要求的建模、模擬分析軟件和數(shù)據(jù)交付格式表1所示。

圖2  軟件公司成功置換BIM模型概念

表1 BIM實(shí)施軟件配置表

　　BIM模型是中性文件格式（如IFC）數(shù)據(jù)庫而不是軟件公司專有公司數(shù)據(jù)庫（如RVT），BIM模型交換重點(diǎn)在于工程建設(shè)項(xiàng)目過程和業(yè)務(wù)軟件需求的信息交換（MVD）而不是整個(gè)模型交換。

三、CIM

　　CIM，有人認(rèn)為CIM技術(shù)是讓一座城市擁有了自己的“智能中樞”，輸入現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)和空間模型，輸出的是城市建模、城市計(jì)算和城市預(yù)測，它可以形成智慧城市建設(shè)的數(shù)字底板，構(gòu)建出完整和足夠細(xì)度的城市空間數(shù)據(jù)庫，一座通過CIM搭建的城市可以在電腦中一下“站起來”，這種觀點(diǎn)認(rèn)為BIM中的Model是CIM組成細(xì)胞，不涉及細(xì)胞的生長過程；也有人認(rèn)為CIM是圍繞城市建筑和市政基礎(chǔ)設(shè)施全生命周期，以“數(shù)字孿生”城市為載體，為城市建設(shè)、園區(qū)開發(fā)等提供規(guī)劃、建設(shè)和管理全過程一體化解決方案和運(yùn)營服務(wù)。打通城市規(guī)劃、建設(shè)、管理的數(shù)據(jù)壁壘，高效建設(shè)和優(yōu)質(zhì)運(yùn)營的智慧城市。這種觀點(diǎn)比前者更進(jìn)一步，即BIM技術(shù)（Model、Modeling、Management）完全包含于CIM技術(shù)中。

　　以上兩種CIM技術(shù)觀點(diǎn)的共同點(diǎn)是將下圖真實(shí)的城市建筑和市政基礎(chǔ)設(shè)施（圖3左）用計(jì)算機(jī)搭建一個(gè)虛擬的“數(shù)字孿生城市”（圖3右）。

圖3 城市實(shí)體及數(shù)字孿生城市（示意圖）

　　“數(shù)字孿生城市”實(shí)際上是一個(gè)巨大的數(shù)據(jù)庫，是由已建項(xiàng)目和在建項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫組成，其目的是利用這個(gè)巨大包羅萬象的數(shù)據(jù)庫達(dá)到我們想要的如圖4所示的各種應(yīng)用，需要大量資金投入。

圖4  CIM及其應(yīng)用

　　由圖4可見，BIM模型是CIM的細(xì)胞，BIM模型的細(xì)胞基因決定了CIM性格。當(dāng)沒有CIM時(shí)，細(xì)胞的好壞只影響細(xì)胞本身，這時(shí)BIM究竟是什么并不重要；而談及CIM，則不可不重視BIM模型細(xì)胞的基因，如果BIM模型走入誤區(qū)，則CIM前景堪憂。

四、CIM模型灰犀牛

　　由BIM模型誤區(qū)產(chǎn)生的CIM模型灰犀牛如圖5所示：

圖5  CIM模型灰犀牛

　　住建部（原建設(shè)部）從2001年開始研究推廣《城市規(guī)劃、建設(shè)、管理與服務(wù)的數(shù)字化工程》至今近20個(gè)年頭，我國工程建設(shè)行業(yè)在項(xiàng)目過程中應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)取得了巨大成就。

　　近年來許多領(lǐng)導(dǎo)深刻認(rèn)識數(shù)字化的重要性，但對數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理的認(rèn)識還停留在傳統(tǒng)的設(shè)施資產(chǎn)管理階段，認(rèn)為只要把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來今后總有用武之地。殊不知數(shù)據(jù)資產(chǎn)的文件格式屬性決定了其管理與利用特性，創(chuàng)建和利用CIM需要投資者（業(yè)主）大量投入，而BIM模型誤區(qū)必然導(dǎo)致業(yè)主投資的CIM模型——囊中之“錐”屬于軟件公司，而“錐”處（業(yè)主）囊中（圖6）。

圖6  CIM之錐與囊

　　習(xí)近平總書記曾多次發(fā)表重要講話，闡述了科技與強(qiáng)國關(guān)系，2018年曾深刻指出：具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，是企業(yè)的“命門”所在。企業(yè)必須在核心技術(shù)上不斷實(shí)現(xiàn)突破，掌握更多具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)，掌控產(chǎn)業(yè)發(fā)展主導(dǎo)權(quán)。而表1所示BIM模型誤區(qū)將導(dǎo)致我國設(shè)計(jì)施工應(yīng)用軟件不僅將全面基于國外、尤其是美國公司的“BIM軟件”，而且設(shè)計(jì)施工企業(yè)還需要針對不同業(yè)主（建設(shè)單位）要求而花數(shù)百萬購買及持續(xù)花費(fèi)維護(hù)不同的國外BIM軟件不同版本；住建部推廣中國建設(shè)工程數(shù)字化的20年努力成果將依附于國外BIM軟件，皮之不存毛將焉附，如若“BIM軟件”發(fā)生類似中興事件，中國建筑業(yè)數(shù)字化和信息化發(fā)展情何以堪？

　　BIM模型誤區(qū)的影響僅在于單個(gè)項(xiàng)目本身，而CIM模型涉及整個(gè)建筑業(yè)，無論是政府部門還是房地產(chǎn)企業(yè)，不僅投入巨大，而且影響到我國建筑業(yè)信息安全問題。

　　BIM模型誤區(qū)塑造的CIM模型灰犀牛已經(jīng)站在那里了，我們?nèi)绾嗡伎迹?/p>

　　習(xí)近平總書記指出：善于獲取數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、運(yùn)用數(shù)據(jù)，是領(lǐng)導(dǎo)干部做好工作的基本功。各級領(lǐng)導(dǎo)干部要加強(qiáng)學(xué)習(xí)，懂得大數(shù)據(jù)，用好大數(shù)據(jù)，增強(qiáng)利用數(shù)據(jù)推進(jìn)各項(xiàng)工作的本領(lǐng)，不斷提高對大數(shù)據(jù)發(fā)展規(guī)律的把握能力，使大數(shù)據(jù)在各項(xiàng)工作中發(fā)揮更大作用。福州、青島、雄安、陜西等城市的部分地區(qū)已經(jīng)建立了CIM模型，還有不少地區(qū)正準(zhǔn)備投入建設(shè)CIM模型，希望各地區(qū)創(chuàng)建的CIM模型能成為工程建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)干部的囊中之錐。

　　美國歷來強(qiáng)調(diào)開放式平臺與工具模塊化。建筑業(yè)信息化是分布式系統(tǒng)的中性文件格式集成，沒有任何一家軟件公司可以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)。我們不反對應(yīng)用國外好的軟件工具，如三維圖形引擎技術(shù)等，但絕不能把我國的建筑業(yè)信息化及企業(yè)信息化發(fā)展的“命門”交給國內(nèi)外任何一家軟件公司。封閉式集成的“CIM模型”不能也無法實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)信息化。

　　建筑業(yè)正邁向動(dòng)力變革的新階段。新一代信息通信技術(shù)尤其是大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，驅(qū)動(dòng)建筑業(yè)邁向轉(zhuǎn)型升級的新階段——數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的新階段，這可以從三方面來理解。首先，資源優(yōu)化是目標(biāo)。新一代信息通信技術(shù)與建筑業(yè)融合主要?jiǎng)恿秃诵哪繕?biāo)就是不斷優(yōu)化建造資源的配置效率，就是要實(shí)現(xiàn)更好的質(zhì)量、更低的成本、更快的交付、更多的滿意度，就是要提高建筑業(yè)全要素生產(chǎn)率。其次，數(shù)據(jù)流動(dòng)是關(guān)鍵。新一代信息通信技術(shù)是如何優(yōu)化制造資源配置效率？信息流是如何帶動(dòng)技術(shù)流、資金流、人才流、物資流？關(guān)鍵是數(shù)據(jù)流動(dòng)，即能夠把正確的數(shù)據(jù)、在正確的時(shí)間、以正確的方式、傳遞給正確的人和機(jī)器，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息，信息轉(zhuǎn)化為知識，知識轉(zhuǎn)化為決策，以應(yīng)對和解決建造過程的復(fù)雜性和不確定性等問題，提高建造資源的配置效率。第三，建筑業(yè)軟件是核心。數(shù)據(jù)如何轉(zhuǎn)化為信息，信息如何轉(zhuǎn)化為知識，知識如何轉(zhuǎn)化為決策，其背后都有賴于軟件，軟件本質(zhì)上是人類隱性知識顯性化的載體，是一套數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng)的規(guī)則體系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)—信息—知識—決策自動(dòng)化過程，不斷優(yōu)化資源的配置效率，全面提升全要素生產(chǎn)率，激發(fā)經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新活力、發(fā)展?jié)摿娃D(zhuǎn)型動(dòng)力，培育基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的新動(dòng)能。

　　該是厘清三維模型、BIM模型、CIM模型基本概念，認(rèn)真研究中國建筑業(yè)信息化頂層設(shè)計(jì)的時(shí)候了。

黃　強(qiáng)

2019年3月16日

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