BIM二十年：模式思維與構件思維
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自我革新與升級，向互聯(lián)網(wǎng)和IT產(chǎn)業(yè)學習軟件服務思想，攜帶建筑業(yè)管理方法及模式思維融入IT，既是BIM的唯一出路，也將為IT帶來新的生機;放棄對建模軟件及構件思維的二十年執(zhí)著與固守，才能在新的時代破繭成蝶，重拾【BIM】理想。
一、構件思維
由于建筑工程的復雜性，不可能建立一個完全覆蓋建筑物全生命周期的應用系統(tǒng)，這個應用系統(tǒng)是由上百款不同軟件組成，每一款工程應用軟件都只是基于特定目的，支持特定階段的業(yè)務工作。而要以BIM為中心數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)不同工程軟件的數(shù)據(jù)交互必須依賴統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準。在建筑業(yè)，IFC(Industry Foundation Classes，工業(yè)基礎類)架構是最為全面的面向對象的數(shù)據(jù)模型，涵蓋了工程設計領域各個階段滿足全部商業(yè)需求的數(shù)據(jù)定義。
【IFC標準】的第一個版本于1997年1月由IAI組織(Industry Alliance for Interoperability，現(xiàn)為BuildingSMART International)發(fā)布。然而，在實際的應用中，基于IFC的信息分享工具需要能夠安全可靠地交互數(shù)據(jù)信息，但IFC標準并未定義不同的項目階段，不同的項目角色和軟件之間特定的信息需求，兼容IFC的軟件解決方案的執(zhí)行因缺乏特定的信息需求定義而遭遇瓶頸，軟件系統(tǒng)無法保證交互數(shù)據(jù)的完整性與協(xié)調(diào)性。針對這個問題的一個BIM解決方案，就是制定一套標準，將實際的工作流程和所需交互的信息定義清晰，而這個標準就是IDM標準(Information delivery Manual，信息交付手冊)。顯然，這個IDM是針對“完全覆蓋建筑物全生命周期的應用系統(tǒng)中實際工作流程單一軟件所需的交互信息”，它的目標在于使得針對全生命周期某一特定階段的信息需求標準化，并將需求提供給軟件商，與公開的數(shù)據(jù)標準(IFC)映射，最終形成解決方案。2007年發(fā)布的美國BIM標準第一版及openBIM方法均以IFC+IFD+IDM為實現(xiàn)BIM的基本標準。
在這種以IFC為標準的中間數(shù)據(jù)格式實際實施BIM過程中，以構件為對象建模并在不同軟件間傳遞信息，形成了以IFC標準為主要交互標準的“構件思維”。這種“構件思維”一直主導著BIM理論，然而，至今二十年，IFC的“構件思維”理論并未在實際工程應用中得到真正應用。IFC作為開放式標準的一部分，與所有其他標準一樣，經(jīng)歷不斷發(fā)展直至成熟的過程。之后，它會被替代，或者被包含在下一代方法之中。
二、MIS，GIS對BIM的啟示
1999年美國副總統(tǒng)戈爾提出“數(shù)字地球”的構想，國內(nèi)的數(shù)字xx開始成為熱潮。作為核心技術的GIS野蠻生長，每年都有幾十個軟件參加科技部的國產(chǎn)GIS測評，熱鬧程度堪比今天的人工智能。當時常被拿來與GIS對比的，是被稱為管理信息系統(tǒng)的MIS，以數(shù)據(jù)庫技術為核心，建設設施管理、檔案管理等業(yè)務系統(tǒng)。在GIS人眼中，MIS是被鄙視的，因為其太“簡單”，僅是“各種表格查來查去”，而GIS才是前沿，不僅囊括了數(shù)據(jù)庫技術，更有地理學和各種復雜的術語被拉來撐腰。時常有人討論：GIS是技術還是科學?
從Google Earth開始，空間信息應用就分化為兩條道路：互聯(lián)網(wǎng)公司的IT路線和傳統(tǒng)GIS的地圖路線。IT之路借助互聯(lián)網(wǎng)突飛猛進，陣營不斷壯大;地圖之路仍在原地踏步。尤其在我國，GIS應用帶著較深的測繪烙印，“空間化=地圖化=測繪化”的傳統(tǒng)思維將GIS應用的天花板拉低。在數(shù)字化時代，GIS混的風生水起;互聯(lián)網(wǎng)時代，GIS基本缺席;而大數(shù)據(jù)時代的到來，讓GIS陷入困境。
MIS這個名詞很快就“消亡”了，“各種表格”成為信息化的基本方法，以“無處不在”的方式“消亡”，正是其強大生命力所在。GIS的發(fā)展也是其“消亡”的過程，當初暢想的“大眾GIS”如期而至，用了當年意想不到的姿勢，“徹底融入IT”也將是GIS最終的歸宿。使GIS實現(xiàn)“無所不在”的理想之日，也是其“消亡”之時。
BIM何嘗不應該如此?
三、模式思維
克里斯托佛?亞歷山大(Christopher Alexander)將模式(PATTERN)定義為“每一個模式描述了一個在我們周圍不斷重復發(fā)生的問題，以及該問題的解決方案的核心。這樣，你就能一次又一次地使用該方案而不必做重復勞動”。
根據(jù)定義，模式包含兩個基本的要素，問題以及解決方案的核心。我們首先來看問題。模式的目的是為了復用問題的解決方案，以減少解決問題的成本，這個前提是問題要能夠不斷的重復發(fā)生。如果問題本身不經(jīng)常發(fā)生，那么問題及其解決方案就不能成為模式。再看模式的另外一個要素，解決方案的核心。為什么要加“核心”兩個字呢?這是由于同樣一個問題在不同的背景下發(fā)生時，其解決方案的核心是相同的，但是具體的實施細節(jié)上可能會有差異。然而，如果問題的解決方案的核心才是解決問題的難點，背景差異帶來的影響是可以輕易解決的，那么仍然沒有違背模式的目的。
前以述及，IDM是針對“完全覆蓋建筑物全生命周期的應用系統(tǒng)中實際工作流程單一軟件所需的交互信息”。愛因斯坦說過：我們不能在產(chǎn)生問題的層次上去尋找解決的辦法，而應當進入更高層次上去思考。我國建筑業(yè)不同子行業(yè)有其固定的工作流程，需要不同工作流程節(jié)點上的任務軟件。工作流程滿足“模式”的定義，“構件”分布于各工作流程任務軟件中。
“模式思維”就是結合建筑業(yè)工作流程，統(tǒng)籌策劃完整的“分布式BIM數(shù)據(jù)庫及其IDM體系”，以分布式數(shù)據(jù)庫替代“構件思維”的單一(“集中式”)BIM數(shù)據(jù)庫，以分布式軟件系統(tǒng)替代BIM建模軟件，以端對端多樣化標準交換需求替代單一的IFC標準交換。形成一種全新的BIM“模式思維”，這種由若干不同但互相聯(lián)系的功能部件組成的動態(tài)BIM系統(tǒng)，是一種化整為零、各個擊破;零敲碎打、化繁為簡;多方位參與、多角度切入、軟件多元化的BIM實施方式，蘊含著兵法“分而治之”的奧妙。國家《建筑信息模型應用統(tǒng)一標準》提出的P-BIM本質(zhì)上就是一種模式(PATTERN)思維。
相對于互聯(lián)網(wǎng)的一日千里，BIM的“構件思維”發(fā)展顯得緩慢而保守，現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)服務提供的空間能力并非包羅萬象，留給構件思維的空間仍然巨大，但如果在思想和技術上繼續(xù)因循守舊，可能會再次錯過我國建筑業(yè)信息化的又以機遇期。過去20年，BIM重點在于“構件思維”的數(shù)據(jù)建模，這僅僅是一種可視化手段，與空間計算無關。而在大數(shù)據(jù)時代，利用數(shù)據(jù)支撐決策才是BIM價值所在。BIM輔助決策的核心是綜合與高效，構件思維有先天缺陷成為無解難題。反觀基于模式思維的HIM矩陣網(wǎng)格這種互聯(lián)網(wǎng)服務的技術路線，網(wǎng)格是空間計算、是信息承載和計算的基本單元，瓦片地圖、空間搜索、實時交通、叫車匹配無一例外全是網(wǎng)格……為什么用網(wǎng)格?因為網(wǎng)格在計算機中記錄為統(tǒng)一規(guī)則的編碼，調(diào)用編碼進行各種運算，是通用的IT方法，可借由各種IT優(yōu)化手段應對BIM系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)和海量訪問。模式思維包含構件思維。
四、自我革新破繭成蝶
回顧從IFC第一版發(fā)布至今20年的BIM發(fā)展歷程，【BIM的發(fā)展】是該到了從“構件思維”轉向“模式思維”、從“陽春白雪BIM”轉向“大眾BIM”自我革新的時候了。業(yè)界常說：“軟件定義世界，數(shù)據(jù)驅動未來”，BIM也是如此。BIM是由眾多獨立軟件組成的系統(tǒng)，其中，數(shù)據(jù)驅動軟件，軟件生產(chǎn)數(shù)據(jù)，如果說數(shù)據(jù)是糧食，那么軟件就是利用糧食加工成食品的工具，兩者完美結合，才能破繭成蝶，產(chǎn)生BIM產(chǎn)業(yè)的饕餮盛宴。
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