鲁班研究院:国际BIM标准系列之各国BIM标准体系

2022-05-30

随着BIM技术在全球的迅猛发展,各国为了推进本国的BIM技术应用,各类研究机构对BIM标准的研究也在不断深化,各国也推出了适合本国的BIM标准。美国是最早开始BIM技术研究的国家,发展到目前为止,BIM应用技术的环境相对较为成熟,英国BIM标准则是基于目前的BIM平台软件制定,具有很强的操作性,新加坡作为BIM应用方面的先驱,其标准的制定大量参考欧美国家的成熟体系,更多的偏向于实施操作的层面,在亚洲范围具有很强代表性。


01

BIM标准的分类


按照标准行政主体的角度,可以分为四类标准:国家标准、行业标准、地方标准及企业标准,按照标准法律效力的角度,可分为强制性标准和推荐性标准[1];BIM需要哪些标准取决于BIM要实现的目标,从目标针对的人群来说,可以分为两类:软件制造商和软件用户[2];目前国内外上发布的BIM标准中也主要分为两个类型:一类是由针对软件制造商的技术标准,另一类是针对项目实施及建造情况而制定的实施标准。美国BIM国家标准主要包含了BIM引用标准、信息交换标准与BIM实践指南三大部分。其中BIM引用标准和信息交换标准主要面向的是软件开发人员或软件供应商,而BIM实践指南则是面向工程项目的各参与方。


NBIMS体系架构图


美国最新出版的BIM国家标准第三版(National Building Information Model Standard-United States Version 3,NBIMS-US)在第二版的基础上进一步做了扩展和深化,在标准引用部分增加了BEC、LOD、NCS等标准;在信息交换标准部分增加了新的业务流程,包括建筑方案信息交换、电气设备信息交换、HAVC信息交换、给排水系统信息交换等。


在中国,清华大学BIM课题组,联合住建部、欧特克等多家单位共同开展了中国建筑信息模型标准的研究,并于在2010年11月发布了第一版的《中国建筑信息模型标准框架研究》[3],提出了中国BIM标准框架体系(Chinese Building Information Model Standard,简称CBIMS),该框架体系的设计一定程度地参考了美国NBIMS的结构体系,标准框架可以分为两大类:一是针对BIM软件开发人员和供应商提出的CBIMS技术标准,二是针对建筑工程项目参与者提出的CBIMS实施标准。CBIMS的技术标准中包含了:数据存储标准、信息语义标准、信息传递标准,而CBIMS实施标准则是在技术标准的基础上落实到了实施层面,从建筑设计、施工、运营三个阶段的信息传递的需求提出了资源标准、行为标准和交付标准三方面的规范。


CBIMS体系架构图


02

BIM技术标准研究现状


在目前的BIM技术标准中,最具影响力的是国际组织认定的三大基础类标准,主要包括为工业基础类IFC(Industry Foundation Class)、信息交付手册IDM(Information Delivery Manual)、数据字典IFD(International Framework for Dictionaries)三类。


国际协同工作联盟IAI于1997年发布了第一版IFC1.0,经过十余年的修订,最终在2002年的ISO国际会议上被ISO标准化组织收纳并认定为国际标准。现在,IFC已经相继推出了IFC1.0~IFC4x3多个版本,IFC5版本也正在推进中,成为目前建筑业发展最全面的国际化BIM数据标准。在目前的IFC中,总体框架由四个层级构成,依次从资源层、核心层、共享层和领域层自下而上排列。


IFC4的技术架构图


IDM是定义了项目不同阶段内部的信息交换。与IFC标准不同的是,IFC标准描述的是工程项目全生命周期的所有信息,而对于不同的项目阶段、不同的项目角色和软件之间的信息需求并未给出定义。

IFC标准与IDM标准


IDM标准针对指定过程中的信息需求提供了一套合适的方法使得其变得清晰,明确了所需信息的原因和目的。IDM主要由五部分组成:流程图(PM),交换需求(ER)、功能部件(FP)、商业规则(BR)和有效性测试(VT),其中流程图和交换需求是IDM的核心。

IDM的组成架构


IFD是指在信息进行交换或共享时,规范了所描述对象的相关概念语义;由于自然语言在表述过程中的多样性,在通常的沟通过程中,不同国家、不同地区以及不同人对同一事物可能会有不同的表达方式,容易产生对描述对象的误解,IFD针对这类问题规范了建筑行业中的概念含义,如完整的名称、简称、细节描述、关联概念等。IFD对BIM标准中每个概念和术语都给出了唯一的标识码,引用类似人类身份证号码的GUID(Global Unique Identifier全球唯一识别码)[4],通过GUID的对应,实现不同软件之间的信息转换与共享,通过IFD标准对信息的约束,任何工程参与方都能在信息传递的过程中准确地得到信息。


截止到目前,我国本土的BIM标准研究也已经取得阶段性的成果,2005年IAI组织在中国北京设立分部。2007年,标准研究院根据我国情况对IFC标准进行本土化改编,基于IFC标准发布了《建筑对象数字化定义》标准,次年国家标准研究机构正式发布了《GB/T25507-2010工业基础类平台规范》。2016年,住房城乡建设部发布《建筑信息模型应用统一标准》(GB/T51212-2016),可以认作BIM应用标准的基本原则。2016年发布的《建筑信息模型分类和编码标准》(GB/T 51269-2017)和2021年发布的《建筑信息模型存储标准》可作为BIM应用的基础数据标准,2018年发布的《建筑信息模型设计交付标准》(GB/T51301-2018)可作为BIM实施的执行标准。


03

BIM实施标准研究现状

美国

早在2004年,美国建筑科学研究院就开始基于IFC的国家BIM标准编制工作,并于2007年发布了第一版美国国家BIM标准。随着该标准的发布,标志着美国第一本较为完整的针对BIM技术应用且具有指导性的标准产生。它规定了建筑信息模型电子式数据的分类措施以及在跨专业不同阶段之间信息传递的要求。随后在2012年5月,美国buildingSMART组织正式发布了美国国家BIM标准第二版,2015年发布NBIMS第3版。在美国也有多家研究机构和地方组织也发布了自己的BIM标准或指南,例如,美国总承包商协会发布《The Constructors Guide to BIM》。


英国

1987年,英国主要建筑业机构的代表联合成立了BPIC(建设项目信息委员会)。到1997年,英国的BIM标准Uniclass发布。2007年,英国推出BIM实用指南。英国多家设计与施工企业共同成立“AEC(UK)BIM Standard Committee”英国建筑业BIM标准委员会,并于2009年首次推出了英国建筑业BIM标准(AEC(UK)BIM Standard),该标准成为英国建筑领域第一版推荐性的BIM行业标准。《AEC(UK)BIM Standard》作为一版BIM的通用标准,具有良好的扩展性,而后发行的《BIM Standard for Revit》和《BIM Standard for Bentley》都是以该标准为基础而编制的。2011年发布的《BIM Standard for Bentley》所制订原则与Autodesk Revit的版本基本类似,重点借鉴了《BIM Standard for Revit》。


2013年3月英国推出《PAS 1192-2标准》以加强工程交付管理及财务管理,2015年提出“英国数字建筑战略”(DBB-Digital Built Britain)-BIM3级战略计划。


新加坡

2012年,新加坡建筑管理署(Building and Construction Authority,BCA)正式发布了《新加坡BIM指南1.0》。该指南主要针对BIM应用的两个方面做出的规定。其中在BIM规范部分主要是对项目各成员在各阶段的BIM应用中的角色定位以及其相应的职责提出了相关要求,对各个项目参与方在项目的不同阶段所需提供的BIM可交付物以及所需满足的交付目标进行了规定,同时明确了交付物的责任归属。在BIM建模和协作流程部分提出了不同项目阶段的建模要求和模型深度,规定了BIM模型的创建以及交付成果共享的流程。在最后的附录部分,附录A补充了对各专业BIM基本构件的统一描述,对各常用构件分别进行了详细的解释;附录B补充了建筑信息模型建模指南,主要包含了各专业的建模指南以及模型的质量控制要求,附录C提供了两套BIM项目实施计划模版等实用的参考资料。


中国

2012年,住房和城乡建设部分别批准了《统一标准》及《交付标准》BIM国家标准的立项,标志着我国正式启动了实施标准的制定,2016年,住房城乡建设部发布《建筑信息模型应用统一标准》(GB/T51212-2016)和《建筑信息模型分类和编码标准》(GB/T 51269-2017),2018年发布《建筑信息模型设计交付标准》(GB/T51301-2018)。标准的推行计划从建筑专业标准出发,分成三个阶段来逐步展开,依次为专业的BIM应用、阶段性的BIM应用、项目级别或全寿命周期的BIM应用[5]。从标准的内容来看,除了BIM相关的基本概念及定义之外,主要是对模型体系、数据互用、模型应用、企业实施指引四个方面做出了要求。《交付标准》主要对于BIM的实施过程以及各阶段的交付物做出规定,以统一BIM的操作规范;《编码标准》则是解决了信息交流中的语言问题,通过对信息的有效分类,赋予其数字化的编码,使得信息能够完整地传递[6]。


另外,2013年12月北京市规划委员会发布了国内第一份BIM地方性标准—《民用建筑信息模型设计标准》(DB11T1069-2014),为BIM技术在建筑设计中的应用提供了通用原则和基础标准,包含了建筑全生命期、设计资源共享、多专业三维协同、信息模型数据集成等相关的重要原则。


04

结论与展望


根据我国和各发达国家的BIM标准体系的研究发现,我国和美国的BIM标准框架体系是基本一致的,均包含针对软件开发的技术标准和针对项目实施者的实施标准,为尽快提高我国的BIM应用水平以及尽可能的与国际标准接轨,须从国外成熟的标准建设中吸收经验。通过目前BIM标准的现状研究,可以看出我国BIM标准体系的全面建立还需要靠大量的研究去完善,发布真正中国本土化的标准任重而道远。


其他参考文献:

[1] 王凯.国外BIM标准研究[J].土木建筑工程信息技术,2013(01):6-16.

[2] 何关培.中国BIM标准个人思考(二)[J].土木建筑工程信息

[3] BuildingSMART Korea,National Architectural BIM Guide[S],2010.

[4] 何关培.实现BIM价值的三大支柱-IFC/IDM/IFD[J].土木建筑工程信息技术,2011(01):108-116

[5] 王婷,肖莉萍.国内外BIM标准综述与探讨[J].建筑经济,2014(05):108-111.

[6] 焦玲玲,魏来. BIM国家标准指明行业发展方向[N].中国房地产报.


主要内容节选自《BIM交付标准研究》

作者:陈伟民(华中科技大学)

由鲁班研究院作部分修改和补充整理


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