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漫谈BIM: 信息的结构化V2

发布于:2022-12-27 11:54:09
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1980

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本文来源:微信公众号crefm001  更多文章请关注公众号!

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在《BIM 软件比手工和CAD发生了什么变化?》一文中,我们就可以看到手工时代、CAD时代到BIM时代,建筑信息的发展历程,其中描述了“图形、数据和文档”三类信息形式的演变过程。今天我们从信息结构化的角度,重新去看看这个过程,可以发现:上述演变过程,实际上就是建筑信息的结构化程度不断加深的过程,尤其是随着BIM技术的提高,信息结构化的程度被大幅度的提高,带来了效益上的飞跃



一个生活中的信息化结构化案例:


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在房地产市场信息领域,网上早期的信息都是非结构化的,难以搜索,在网页结构化的标准诞生之后,又有大厂家推动市场信息整合(Google房产信息搜寻等等),于是房产信息搜索就能够抽取出出:类型、地域、地址、房型、面积、装修情况、租金、联系人、联系电话等等信息。这就是房产信息结构化的典型实例,参考网站:Google看图找房。进一步,Google的地理信息技术还把房产信息标记在地图上,这一融合也带来了价值的飞跃:用户可以很方便的“在公司附近一带”找房子。


这个案例中的“市场信息”,恰恰就是BIM应用在造价管理这一环节上的巨大难点:海量的分散的市场信息,如何才能结构化起来,为BIM技术调用,从而进行建筑项目的造价分析,不仅是时候决赛,还能在建造之前就能方便的预测(准确的能够控制的预算)。我国现在是以国家提供基础定额服务为主要方式,而定额价格就像统计局的数据一样难以胜任市场的变化,大量的造价师实际上是在做简单的计算,而非造价分析。就像财务管理里面大部分干的是数钱accouting,而非财务finance(CFO的F)。



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现在市场上很热门的BIM技术,可能带给大家的还是设计里面的三维图形技术,而忽视数据和文档方面的结构化问题,这是一个非常大的误区。
那么我们回到传统建筑业的设计专业,从最早的图文混排时代(手工和CAD),到现在图形、数据库融合在BIM模型中,文档挂链接于管理系统之中,很多设施管理和项目管理软件尽可能的将其中的信息结构化出来,并且与BIM模型挂钩,让基于客户需求的管理能力大大提高,这就是一个信息结构化不断加深的过程。
在结构化的理论之中,图纸却是非结构化的信息。这一点可能让设计专业的朋友们大跌眼镜。这个内在的原因不仅仅是图纸中的线条,只是线条,而不是墙体这么简单,还跟建筑业的作业方式有关,尤其是从设计环节交付图纸(现在是CAD光盘,将来是BIM模型),信息转移到施工环节,以及之后转移到运营环节,图纸所代表的信息无法与施工/运营的其他信息关联,而必须借助其他工具(管理软件/大脑)。即便是现在用BIM建模设计,在交付给施工单位时,仍然需要出图。
在施工放样方面,我们群里面昨天大谈了一段,到最后的结论还是得出图:不仅是施工图交付给施工队,而且还得按照规范给审图公司审核呢。联想到工业制造行业,CAM辅助制造系统,已经可以做到全过程的自动化,从最初电脑建模,到最后电脑直接操作数控机床加工产品,并且跟工厂的ERP系统关联,调配资源(原材料、人力和时间),有一个科幻电影《钢铁侠》可以参考。
建筑业与一般制造业之不同,很大原因在于:流程漫长、现场作业。BIM最大的价值在于漫长的过程之中(建筑物寿命周期)发挥作用,而不仅仅限于建筑设计到工程设计再到室内设计,只是交付BIM光盘而结束。
我们也科幻一下未来的施工现场:BIM模型设计好之后,直接关联全激光放样的工地辅助施工系统,施工过程在4D的BIM之中已经详细模拟过,资源的调配已 近完善才开工,另外尽可能的将构建在工厂里面按BIM模型直接加工,再关联管理系统(生产/物流)送至工地装配。



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看完这个案例,我们就可以理解到:BIM不是一个模型交付那么简单,在整个建筑过程中,存在不止一个BIM。当前的基于绘图和基于专业的BIM,尚未在数据库方面完善的顾及所有管理领域,于是必须和基于管理的BIM关联起来,这就有了两个BIM,再加上施工现场用的激光放样系统(基于BIM的施工系统),就是三个。如果将建筑视角的管理上升到企业视角的企业地产管理CRE,那就还要跟FM系统、ERP、HR等等管理系统关联起来,这BIM的个数就更多了。
指出一点:为什么需要这么多BIM,一方面是现在我们理解的BIM多半是指三维建模,这是擅长图形结构化的软件,而另一方面,在数据库方面,文档结构化方面,还有很多软件,以及将这些图形、数据和文档信息结合起来的软件以及中间件。相信未来不可能有一家公司有能力生产出涵盖全部领域的软件系统,必然是一个产业链:绘图、数据库、文档、管理、一大堆中间件。
我们回到结构化的理论层面,看看到底什么是结构化(MBAlib):结构化信息是指信息经过分析后可分解成多个互相关联的组成部分,各组成部分间有明确的层次结构,其使用和维护通过数据库进行管理, 并有一定的操作规范。我们通常接触的数据库所管理的信息,包括生产、 业务、交易、客户信息等方面的记录都属于结构化信息。
在这个定义下,我们简单理解为:能够用数据库管理的信息,都是结构化的;其他都是非结构化的。暂时不考虑半结构化的这一部分。而且,我们定义:结构化的信息有利于管理,能创造更大价值

结合这几个近似等同的概念展开解析一下:
图形+数据+文档  =  

图形设计+专业设计和管理+管理


  1. 先看看图形部分

 

CAD及之前的时代,线条就只是尺寸信息,都需要通过人脑转译为墙体信息(这是人脑非常发达的结构化功能),在软件之中也带有小型的数据表,差不多就只有图形、尺寸方面的信息;进入BIM时代,增强的是数据库功能,而不仅仅是3D制图。这时候所有的图形都带有自己的数据库属性,在某个图形尺寸范围内是什么构件,这个属性是记录在数据库中的。
基于专业的BIM,其实早在3D的图形引擎诞生之前,就已经在将自己专业内的数据与图形结合,加以专业公式的计算得出分析结果;同时,也有基于数据库的专业管理系统,在完全没有图形支持的情况下,将大量的文档结构化(合同管理、项目管理、设施管理)。只有在这种背景下,才能理解什么是”2D的BIM“。
如果BIM是CAD走向结构化的一大进步,那么BIM增强的三维功能,就与结构化是无关的,因为那只是Z向量上的绘图而已,其实在CAD里面就有了(CAD的3D功能其实也是很强大的,大家却经常说她是2D的,这是一大误区,估计是跟BIM对比而得出的结论,估计多半也是被忽悠的),BIM增强的是数据库能力,并且这个数据库是跟图形关联的。
现在的图形引擎技术已经相当发达,我们的观点是:图形引擎技术发展的水平,远远超出数据库和文档管理。图形引擎更多的是靠软件技术可以解决的,而数据库和文档,则需要管理才能将他们的价值发挥到最大化。因此我们一直不断强调管理的重要性。
即使是在设计院,单兵作战的CAD时代,连图纸的共享管理都没有做好,为什么——管理出不了效益。而在BIM时代,是必须要协同作战了,必须要管理了,标准模型图库必须要规划和管理起来,否则无法让BIM设计出效益。 设计管理是比较独特的管理领域,她几乎完全不与其他环节发生关联,只面向设计院内部。
一个典型的设计院BIM应用分析:原先100个设计师,现在还是一样,但是用了BIM工具,提高了效率和能力,甚至于设计费增加了。BIM设计管理的价值在于:识别BIM的发展趋势,计算投资回报率,决策采购软件和培训(人员和新工具的结合产生附加值),再造设计流程,增强协同设计能力,碰撞检测的时间点和方式策划实施,标准模型图库的管理,模型管理标准化,数据库定义,重新包装设计能力推向市场,考虑全生命周期企业建筑空间管理的业务发展方向。



2. BIM的信息结构化思想

 


沿着增强数据库能力的思路看数据部分的信息,就很容易理解BIM的信息结构化思想。我们早期用excel辅助cad做结构计算等等专业工作,就是因为cad缺乏数据库功能。从数据角度去看,图形变得不是那么重要了——图形很重要,但不是在所有方面。只有在需要图形的方面,图形才重要,数据也一样。
当我们只是从建筑设计的角度去看BIM,无疑,图形是最重要的。而在其他领域,特别是管理领域,还有很多专业设计领域,图形不是最重要的,最重要的是数据库。1980年代BIM的定义里面,并没有说是基于一个图形模型的,但是,在以建筑物作为对象时(建筑及各工程设计,到施工到运营),三维模型的确是一个最佳载体,此时,我们说图形也很重要,它在这里面居于基础性的地位。
BIM思想发展的历程,就是以一个建模思想起始,找到三维图形模型作为基础,在不断改进图形引擎的同时,将更多的数据(数据就是已经结构化了的信息)加之到这个图形模型上。所以,CAD到REVIT不是一个图形引擎的飞跃,而是数据库与图形结合的飞跃。在CAD中,数据只是不得不附带的小表格,而BIM中,数据库是与图形并重的部分,甚至于随着应用越深入,数据的信息越超过图形。
在这个基础上,我才说:天正建筑也是BIM,是基于cad的BIM。即便是二维的天正建筑软件,那些方便调用的标准模型图库,参数化的轴线网格,带有墙体属性的线条,都是彻底的BIM。甚至于微软的制图软件VISIO,里面也有建筑空间布局模块,是完全BIM化的工具,可以自动统计构件表。我在这说彻底BIM化,就是指以数据库为主要信息(核心),以图形作为表达形式(基础)
谈到这里,我们再看看图形,于是就很容易区分出来数据与图形的区别:图形之中是无法带那么多数据的,因为图形本身就是非结构化的信息,她只是直观而已;线条是图形模型中的元素,而线条所代表的墙体信息,全都在数据库中,是数据库让CAD的模型成为BIM。为什么是数据库呢,因为只有数据才是结构化的信息。说到这里,我们应该能够很容易接受:基于绘图的BIM,包括CAD和Revit等等,他们只是绘图工具,而不是数据库。而oracle为代表的数据库工具,也可以通过二次开发与图形关联,这就是FM设施管理软件所具备的功能了。



3. 文档:非结构化的信息

 

但是,最早出现的BIM应用却是在文档方面产生的。
先举一个例子:建筑运营过程中的报修单。
在电子化之前,报修单都是以纸张方式存放的,对于大型建筑来说,这些单据都堆成山一样,有点像财务凭证——这几乎是无法管理的。设施管理的深度则很深,她不仅仅是当灯泡坏了才使用报修单,我们先看看全面的设施管理服务:房间太热、太闷、装修两个月之内孕妇不愿上班(环境管理),想调换座位(搬迁管理),柜子不够用,会议室预订请求,外地来出差的同事需要办公座位的申请(旅馆式办公),叫外卖、印名片,空调宕机要临时买风扇,部门座位不够用,有人辞职走了桌子上还有一堆东西,外窗渗水,车位被人占了。。。。
所有这些服务,都在FM服务范畴内,现在都已work request(工单)代替报修单的名称了。这些工单管理也早早已经实现数据库管理了,最早的应该是IBM在70年代内部使用的系统,那时候BIM的名字还没有问世。在80年代初Autodesk成立时,设施管理软件公司巨头ARCHIBUS也诞生了,她是Autodesk第三个合作伙伴,这个合作确保能够在FM软件中融入CAD图形(待会专门聊这个图形与数据库融合的历史意义)。
现在的物业管理软件很多,但囿于国内对物业管理的理解,而只能做做水电费计算、安保监控、巡更路径、人员排班计划等工作,其中文档部分,除了报修工单录入进入结构化的系统,其余都以附件挂在软件里面。物业管理软件的价值较小,而且谈到这里好像BIM也消失了,好像进入到了另外一个世界。这背后是国内建筑业对管理模式理解的缺失,和各专业割裂已久的中国特色历史。
好,我们具体一点看看工单。来看一个BIM在物业设施管理中的典型案例:
在2003年时,静安寺某大写字楼,物业公司经常接到员工报”房间太闷“,其实这个信息不在物业报修的范围内(这是物业一直上不到设施管理层面的专业局限),这是人事部去反映的,因为这个物业公司是写字楼业主自己下属的公司。查来查去,不知道怎么回事。
几个月后,人事部又反映一些特异的现象:有些员工午休之后感觉醒不过来。这个信息立即调动了一个老杆子工程师的神经:这是缺氧。他马上查图纸(BIM好像要出来了),看看事情都发生在哪些地方(这是与空间管理结合的设施管理技术,在他大脑中直觉的产生了作用;其实物业管理工单里面都没有写地点,是他自己去调研出来的),发现都是在大楼深处的房间。于是,赶紧去请同济专家来测CO2浓度,一举查明原因。而且,复查图纸,又追溯到设计院(BIM的信息传递作用比图纸多,但若设计院把这信息写到图纸上交付也是一样的,或者说换成BIM没有被交付,那也是白费),才了解到这个信息:原设计新风系统的容量不足以支持现在增加了几倍的人数,是导致缺氧的最终原因。

把这个案例植入到刚才说的FM管理系统,再看看会是什么效果:由于FM涉及工作空间所有的元素,并且现代FM是结合了空间管理的所谓工作空间整合管理(传统的设施管理只是可以直译facility的设备管理),因此,所有请求的地点都在申请的时候被带进数据库,FM工程师在统计分析的时候,”一下子“就发现那些大楼深处房间的请求数量很多。
上述物业案例中的情况其实由来已久,只是随着办公室人数的增多才逐渐显露出来,这种(结构化之后的)信息,只有在直观的图形上,才容易察觉,这也是可视化(空间管理,毋宁说是空间图形整合进设施管理领域)的好处。而且在管理角度,原先得是老杆子很厉害的工程师才有这种专业直觉,现在普通工程师在系统中也能”发现“这种规律。这就是基于需求的管理带动技术,创造更多的附加值,但这价值主要是管理带来的,而非仅仅是技术。
插入一段”空间管理space management“史话:
在1980年之前,FM也直译为设施管理,但内容差不多就相当于现在的设备管理,主要内容是设备的运作维护(maintenance & operation),而在1980年脱胎于设备工程师协会的国际设施管理协会IFMA成立,并且将空间管理的概念引入设施管理,从此设施管理变为现代意义上的”整合工作空间管理“,尽管名字没有改。那是北美的历史渊源。现在可以知道这个词在中国错译成“设备管理”,会多么的有特色吧。
1980年代前后的美国真是一个新思想辈出的时代,其背后跟IT技术的发展、石油危机、后工业化等等密切相关。空间管理本来是建筑空间设计的一个分支,是建筑设计完了之后,建筑师继续给业主提供再设计、空间优化等服务,这个在这个还很少。随着美国新建建筑物数量继续减少,建筑设计的市场萎缩,以Gensler为代表的全生命周期的建筑空间设计和管理公司诞生,推动了空间管理技术和管理的发展。我们国内误以为Gensler在美国是做室内设计的,殊不知美国的室内设计在融入了空间管理之后,就和国内的装饰设计完全不同了。我所说的建筑设计公司应该向全生命周期的空间管理方向迈进,在当今中国大建造时代可能还不会被重视,但是,这是迟早的趋势,不发展,就灭亡。

回到设施管理话题。融入了空间管理的设施管理,从此将人员(需要空间和设施的人)、流程(请求)和空间地点结合起来了,这一次的结合,是BIM思想在建筑业应用的一次巨大进步,这也是我们国内完全不知道的所谓基于管理的BIM。在技术的表现形式上,是基于CAD图形的设施管理:基于空间的设备维保、基于空间的资产人员管理和定位、空间优化、资产管理优化、搬迁管理等等一系列的具体应用都诞生了,(参考:设施管理到底包括哪些内容?),借助于CAD的技术,FM获得了长足的发展;另外一方面,把尽可能多的信息进行结构化,这个靠的是设施管理理论的发展,靠的管理实践总结归纳出来的一整套方法。上述的空间图形,和管理数据库,通过类似于ARCHIBUS为代表的FM软件相关联,产生了巨大的应用价值。


小结


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至此,管理之于BIM的重要性已经显山露水了。BIM是建筑信息的结构化建模思想和工具,BIM的发展趋势是越来越多的数据附加于模型上,也就是越来越多的信息被结构化,而这个结构化过程是由管理而非技术完成的。无论在细节案例上,还是理论层面上,BIM都不是被忽悠起来的玩具,而是真正实用有价值的思想和工具。而现在中国,BIM被赋予粘帖了很多虚虚实实的标签,让我们很难搞清楚她的真正内涵。
最后来一句大白话:你知道怎么做BIM模型,能做的很漂亮,但是你还得知道怎么样才能让她发挥作用,这就是管理的价值所在

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