BIM二十年：模式思維與構(gòu)件思維

自我革新與升級(jí)，向互聯(lián)網(wǎng)和IT產(chǎn)業(yè)學(xué)習(xí)軟件服務(wù)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(lái)新的生機(jī);放棄對(duì)建模軟件及構(gòu)件思維的二十年執(zhí)著與固守，才能在新的時(shí)代破繭成蝶，重拾【BIM】理想。

一、構(gòu)件思維

由于建筑工程的復(fù)雜性，不可能建立一個(gè)完全覆蓋建筑物全生命周期的應(yīng)用系統(tǒng)，這個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)是由上百款不同軟件組成，每一款工程應(yīng)用軟件都只是基于特定目的，支持特定階段的業(yè)務(wù)工作。而要以BIM為中心數(shù)據(jù)模型，實(shí)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(biāo)準(zhǔn)。在建筑業(yè)，IFC(Industry Foundation Classes，工業(yè)基礎(chǔ)類)架構(gòu)是最為全面的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型，涵蓋了工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域各個(gè)階段滿足全部商業(yè)需求的數(shù)據(jù)定義。

【IFC標(biāo)準(zhǔn)】的第一個(gè)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(shí)際的應(yīng)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I(xiàn)FC標(biāo)準(zhǔn)并未定義不同的項(xiàng)目階段，不同的項(xiàng)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(wú)法保證交互數(shù)據(jù)的完整性與協(xié)調(diào)性。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)BIM解決方案，就是制定一套標(biāo)準(zhǔn)，將實(shí)際的工作流程和所需交互的信息定義清晰，而這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是IDM標(biāo)準(zhǔn)(Information delivery Manual，信息交付手冊(cè))。顯然，這個(gè)IDM是針對(duì)“完全覆蓋建筑物全生命周期的應(yīng)用系統(tǒng)中實(shí)際工作流程單一軟件所需的交互信息”，它的目標(biāo)在于使得針對(duì)全生命周期某一特定階段的信息需求標(biāo)準(zhǔn)化，并將需求提供給軟件商，與公開(kāi)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)(IFC)映射，最終形成解決方案。2007年發(fā)布的美國(guó)BIM標(biāo)準(zhǔn)第一版及openBIM方法均以IFC+IFD+IDM為實(shí)現(xiàn)BIM的基本標(biāo)準(zhǔn)。

在這種以IFC為標(biāo)準(zhǔn)的中間數(shù)據(jù)格式實(shí)際實(shí)施BIM過(guò)程中，以構(gòu)件為對(duì)象建模并在不同軟件間傳遞信息，形成了以IFC標(biāo)準(zhǔn)為主要交互標(biāo)準(zhǔn)的“構(gòu)件思維”。這種“構(gòu)件思維”一直主導(dǎo)著B(niǎo)IM理論，然而，至今二十年，IFC的“構(gòu)件思維”理論并未在實(shí)際工程應(yīng)用中得到真正應(yīng)用。IFC作為開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)的一部分，與所有其他標(biāo)準(zhǔn)一樣，經(jīng)歷不斷發(fā)展直至成熟的過(guò)程。之后，它會(huì)被替代，或者被包含在下一代方法之中。

二、MIS，GIS對(duì)BIM的啟示

1999年美國(guó)副總統(tǒng)戈?duì)柼岢?ldquo;數(shù)字地球”的構(gòu)想，國(guó)內(nèi)的數(shù)字xx開(kāi)始成為熱潮。作為核心技術(shù)的GIS野蠻生長(zhǎng)，每年都有幾十個(gè)軟件參加科技部的國(guó)產(chǎn)GIS測(cè)評(píng)，熱鬧程度堪比今天的人工智能。當(dāng)時(shí)常被拿來(lái)與GIS對(duì)比的，是被稱為管理信息系統(tǒng)的MIS，以數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為核心，建設(shè)設(shè)施管理、檔案管理等業(yè)務(wù)系統(tǒng)。在GIS人眼中，MIS是被鄙視的，因?yàn)槠涮?ldquo;簡(jiǎn)單”，僅是“各種表格查來(lái)查去”，而GIS才是前沿，不僅囊括了數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，更有地理學(xué)和各種復(fù)雜的術(shù)語(yǔ)被拉來(lái)?yè)窝?。時(shí)常有人討論：GIS是技術(shù)還是科學(xué)?

從Google Earth開(kāi)始，空間信息應(yīng)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(jìn)，陣營(yíng)不斷壯大;地圖之路仍在原地踏步。尤其在我國(guó)，GIS應(yīng)用帶著較深的測(cè)繪烙印，“空間化=地圖化=測(cè)繪化”的傳統(tǒng)思維將GIS應(yīng)用的天花板拉低。在數(shù)字化時(shí)代，GIS混的風(fēng)生水起;互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，GIS基本缺席;而大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，讓GIS陷入困境。

MIS這個(gè)名詞很快就“消亡”了，“各種表格”成為信息化的基本方法，以“無(wú)處不在”的方式“消亡”，正是其強(qiáng)大生命力所在。GIS的發(fā)展也是其“消亡”的過(guò)程，當(dāng)初暢想的“大眾GIS”如期而至，用了當(dāng)年意想不到的姿勢(shì)，“徹底融入IT”也將是GIS最終的歸宿。使GIS實(shí)現(xiàn)“無(wú)所不在”的理想之日，也是其“消亡”之時(shí)。

BIM何嘗不應(yīng)該如此?

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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(gè)模式描述了一個(gè)在我們周圍不斷重復(fù)發(fā)生的問(wèn)題，以及該問(wèn)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(fù)勞動(dòng)”。

根據(jù)定義，模式包含兩個(gè)基本的要素，問(wèn)題以及解決方案的核心。我們首先來(lái)看問(wèn)題。模式的目的是為了復(fù)用問(wèn)題的解決方案，以減少解決問(wèn)題的成本，這個(gè)前提是問(wèn)題要能夠不斷的重復(fù)發(fā)生。如果問(wèn)題本身不經(jīng)常發(fā)生，那么問(wèn)題及其解決方案就不能成為模式。再看模式的另外一個(gè)要素，解決方案的核心。為什么要加“核心”兩個(gè)字呢?這是由于同樣一個(gè)問(wèn)題在不同的背景下發(fā)生時(shí)，其解決方案的核心是相同的，但是具體的實(shí)施細(xì)節(jié)上可能會(huì)有差異。然而，如果問(wèn)題的解決方案的核心才是解決問(wèn)題的難點(diǎn)，背景差異帶來(lái)的影響是可以輕易解決的，那么仍然沒(méi)有違背模式的目的。

前以述及，IDM是針對(duì)“完全覆蓋建筑物全生命周期的應(yīng)用系統(tǒng)中實(shí)際工作流程單一軟件所需的交互信息”。愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò)：我們不能在產(chǎn)生問(wèn)題的層次上去尋找解決的辦法，而應(yīng)當(dāng)進(jìn)入更高層次上去思考。我國(guó)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(diǎn)上的任務(wù)軟件。工作流程滿足“模式”的定義，“構(gòu)件”分布于各工作流程任務(wù)軟件中。

“模式思維”就是結(jié)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(kù)及其IDM體系”，以分布式數(shù)據(jù)庫(kù)替代“構(gòu)件思維”的單一(“集中式”)BIM數(shù)據(jù)庫(kù)，以分布式軟件系統(tǒng)替代BIM建模軟件，以端對(duì)端多樣化標(biāo)準(zhǔn)交換需求替代單一的IFC標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)態(tài)BIM系統(tǒng)，是一種化整為零、各個(gè)擊破;零敲碎打、化繁為簡(jiǎn);多方位參與、多角度切入、軟件多元化的BIM實(shí)施方式，蘊(yùn)含著兵法“分而治之”的奧妙。國(guó)家《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》提出的P-BIM本質(zhì)上就是一種模式(PATTERN)思維。

相對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)的一日千里，BIM的“構(gòu)件思維”發(fā)展顯得緩慢而保守，現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供的空間能力并非包羅萬(wàn)象，留給構(gòu)件思維的空間仍然巨大，但如果在思想和技術(shù)上繼續(xù)因循守舊，可能會(huì)再次錯(cuò)過(guò)我國(guó)建筑業(yè)信息化的又以機(jī)遇期。過(guò)去20年，BIM重點(diǎn)在于“構(gòu)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(jì)算無(wú)關(guān)。而在大數(shù)據(jù)時(shí)代，利用數(shù)據(jù)支撐決策才是BIM價(jià)值所在。BIM輔助決策的核心是綜合與高效，構(gòu)件思維有先天缺陷成為無(wú)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(wù)的技術(shù)路線，網(wǎng)格是空間計(jì)算、是信息承載和計(jì)算的基本單元，瓦片地圖、空間搜索、實(shí)時(shí)交通、叫車匹配無(wú)一例外全是網(wǎng)格……為什么用網(wǎng)格?因?yàn)榫W(wǎng)格在計(jì)算機(jī)中記錄為統(tǒng)一規(guī)則的編碼，調(diào)用編碼進(jìn)行各種運(yùn)算，是通用的IT方法，可借由各種IT優(yōu)化手段應(yīng)對(duì)BIM系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)和海量訪問(wèn)。模式思維包含構(gòu)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(gòu)件思維”轉(zhuǎn)向“模式思維”、從“陽(yáng)春白雪BIM”轉(zhuǎn)向“大眾BIM”自我革新的時(shí)候了。業(yè)界常說(shuō)：“軟件定義世界，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)未來(lái)”，BIM也是如此。BIM是由眾多獨(dú)立軟件組成的系統(tǒng)，其中，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)軟件，軟件生產(chǎn)數(shù)據(jù)，如果說(shuō)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(jié)合，才能破繭成蝶，產(chǎn)生BIM產(chǎn)業(yè)的饕餮盛宴。

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