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BIM设计协同平台下信息反馈流程

作者: 艾三维 来源: 艾三维软件 发布日期: 2019.02.18

随着BIM设计架构的逐渐普及,人们将越来越多地关注工程信息的处理与优化问题。目前BIM倡导的一体化交付模式(IPD)在国内外都面临一定的阻力,但从发展的趋势看,BIM设计信息系统的开放性和多向性提供了设计优化所必须的外部环境。由于BIM致力于以IFC数据格式打通漫长的AEC产业链,使来自上下游的工程信息在BIM框架下得以高速运行。设计下游的施工信息、产品信息和运维等信息将会源源不断地反馈给设计者,这给设计者提供了更多的决策机会,同时也给传统的设计流程管理提出了新的问题。BIM设计架构下,设计者普遍面对着各种反馈信息的管理和优化问题。所谓反馈信息,是指由信息下游产生的与上游信息具有逻辑关系的反向信息,这些信息对设计的优化和决策至关重要。例如,设计师可以通过 BIM协作平台获取材料商和施工商提供技术信息,以确定设计的合理性和可实施性;技术方案的确定需要业主和预算部门的支持;有些工程甚至需要后期运营商和使用者的信息反馈等等。从企业的角度而言,信息的正向流动速度的加快意味着效率的提升,对成本的控制是有利的。然而,这种情况对于设计行业则不完全适合。设计本身是一个复杂的信息系统,仅考虑信息的单向流动是不够的,充分的反馈信息对设计优化非常必要。设计通常就是利用不断迭代优化(Iterative optimization)的过程产生合理的设计产品。同时,这种优化过程所耗费的时间和人力也将计入设计的系统成本中,需要有所兼顾。

1.设计信息的传递与耗损

事实上,信息协同理论是现代企业管理系统的重要基石,系统通过不断地接受各种信息,经过加工整理,将管理对象所需的信息输出,并且使其向有序化方向完善和发展的过程。信息的传递总体而言是具有方向性的。以工程生命周期为例,工程信息从设计前期已经开始产生,通过方案设计、初步设计和施工图设计传递到施工阶段,施工完成之后,这些信息仍以工程的物理形式传递给工程的运营商和使用者。我们通常以信息传递的方向确定工程产业链的上游与下游关系,每个阶段的信息都会被不断地确认,使工程信息逐步清晰和增加。反馈信息的功能就是不断加入外部信息,使系统远离自我封闭的平衡状态。反馈信息或许不会被系统地保存起来,但却起到验证、完善和强化信息传递的重要作用。

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2.反馈信息流的分类

在工程设计过程中,反馈信息可能从以下的流程中产生(上图是传统BIM设计的流程):1.专业设计流程中产生的反馈信息。由于BIM数据格式保证了多平台工程信息的互操作性,为各种专业模拟分析软件在BIM平台上的顺利运行创造了条件,也最大限度地发挥了数据平台的优势。目前,基于模拟的设计流程(Design by Simulation)已经成为共识,除了主要的工程模型软件中内嵌的性能模拟器外,兼容IFC数据格式的第三方软件也在大量的研发中。模拟类型包括工程性能、工程规范、交通疏散等方面,使工程信息的验证变得非常便利和快捷。例如Autodesk Revit Architecture在概念设计阶段可以通过日照和风环境的模拟优化工程体量和布局。BIM的三维可视化性能与虚拟现实软件结合,可以虚拟体验设计空间的舒适程度。这些在传统设计中只能基于用后反馈的信息,在BIM设计框架下提前至设计阶段完成。一般而言,这些反馈信息的专业归属明确,信息处理的主体也较为简单,无需多次传递。2.专业协同过程中产生的反馈信息BIM的设计协同包括设计团队内部的专业协同,以及与项目相关方的外部协同。与传统的设计平台相比,BIM协同平台具有三维协同和多点协同的特征。每个专业完善各自专业信息模型,然后由专门人员在数据平台上负责专业模型的定位和组合,协同设计通过工作集或外部链接的方式完成。一旦设计协同过程中发现设计差错和冲突,系统将会收集信息,并及时反馈给模型的归属者加以干预。值得注意的是,协同设计产生的反馈信息往往只有在产生冲突的情况下才会出现,并且涉及到两个或两个以上的模型归属者,需要设定相关的处理规则,否则会出现修改延误的情况,造成更多的问题。3.模型审查过程中产生的反馈信息模型信息审查是保证设计信息完整性和准确性的重要环节。BIM设计团队在项目之初应确定每个设计阶段的专业模型精细度,这一标准应与BIM国家标准相吻合,也应与项目合同约定的内容相吻合。各国BIM标准的内容不尽相同,美国国家工程技术协会于2007年推出的《国家工程信息模型标准》,(NBIMS),中心内容围绕信息的传递标准和交换标准。英国的《工程行业BIM标准》和BS1192标准定义了公共数据环境,包括数据分享、不同数据平台的导入、工作集与交叉引用规则、建模方法论、文件夹结构和构件命名规则、标注方式和相关软件资源等项。香港房屋署颁布的《香港工程信息模型标准手册》规定了各种文件夹结构、命名标准等协调标准,并配有详细的Autodesk Revit软件平台下的操作指南。一般情况下,项目团队会指定专门人员(模型经理)负责审查专业模型,可通过人工和软件两种方式确认模型信息的完整性,模型检查软件包括Autodesk Navisworks, Bentley Navigator, Solibri Model Checker等。一般而言,模型经理只负责信息完整性的审查,对信息是否正确不做评价。正确性审查主要还是依赖于设计企业的传统质量控制流程。审查结果将反馈给专业模型负责人,但其影响可能会涉及多个专业。4.设计延伸服务产生的反馈信息设计延伸服务主要是指设计与施工对接后产生的反馈信息。在集成化交付模式下(IPD),依靠业主BIM团队的协调,设计人能够获取大量的产品和施工信息,使大量反馈信息的处理完成于设计阶段,无疑是理想的BIM模式。而现行最多的“设计—招标—建造”模式普遍存在下游信息反馈不充分、不及时的问题。虽然设计中的错、漏、碰、缺可以通过BIM三维协同和检测得到改善,但仍可能存在某些问题。在此情况下较好的解决方式是将复杂工程的材料与施工工艺的结合提升至设计阶段,采取技术协作和咨询的方式集合技术团队进行专项研究,重大项目大多采用这种方式。在设计延伸服务中产生的反馈信息需要进行重新的评估,确定解决方案后明确变更专业模型的归属,才能重新启动设计变更流程。5.其他偶然性的反馈信息大量偶然和非逻辑性的信息产生于设计阶段的上游,如设计条件的变化、业主的需求与非需求性变更、设计主管部门的要求等。这些信息严格地说并非由设计信息造成的结果,而是构成设计信息本身的条件和原因,因此不构成反馈信息,而上游条件的变化可能导致重启或部分重启设计流程。一般情况下,成熟的BIM团队会在流程计划中充分地考虑信息反馈的内容和方式,避免意想不到的情况发生。即使如此,设计过程中仍会产生偶然性的反馈信息,尤其在缺乏经验的复杂项目和特殊项目中,出现的概率会相应增加,由于错过最佳的解决时机造成设计返工。这种情况应通过完善流程和模型计划,在此后的设计项目中加以改善。

3.反馈信息的传递与管理

  比较BIM协同与传统协同两种方式,可以发现信息传播的路径存在很大不同。在传统协同中,设计信息有明确的发布者和接收者,以互提资料的方式完成一对多或多对多的关联;在BIM项目中,设计信息储存在中央数据平台,所有团队成员都面对数据平台工作,形成多对一的协同模式。当某个专业信息更新到中央数据平台时,其他成员都可以即时地看到和引用。这种传递形式体现BIM信息平台高度集成化的特点,大大提高了信息分享的效率。同时也应看到,这种模式也决定了BIM平台上的数据会随时产生,缺少明确的接收者,使信息的指向性减弱。这就需要三个机制进行必要的干预和补充:1)制定详尽的建模计划:整个流程中阶段性数据都需经过事先约定,并放在一个统一的时间轴上。每个成员都应充分了解设计流程和节点。2)必要的推送机制:对有待解决的信息加以标记,定时推送给相关人员。3)数据审查机制:按照流程计划定期检查数据的完整程度,保证设计协同的正常运行。当反馈信息产生时,意味着相关设计人需要对信息进行处理和反映,决定是否重启优化设计流程,解决相关问题。反馈信息的传递可以归结为两种方式:一种为传统的“一对一”或“一对多”的方式,由信息的提供人直接传递给接收人,待设计更改后,再将信息返回给提供人和相关团队成员;另一种方式是首先将反馈信息传递给中央数据平台,由专人(模型经理)进行汇总和标记,然后定时推送给接收人,此时该信息处于受理状态;当设计修改后,更新的构件应带有明显的时间或属性标记,以强调修改部分的内容。当设计人将修改信息推送至数据中心后,模型经理需确认模型已更新在数据平台上,将受理状态的信息改为完成,并向团队推送更新提示。很显然,第二种方式最大程度地发挥了BIM平台集成化的优势,同时增加了信息的指向性。这种情况下,中央数据平台不但汇集了所有的设计数据,也承担着信息控制平台的作用。一般每个 BIM项目应配备至少2~3名模型经理,负责中心数据的维护,包括信息管理、数据维护等工作。除此之外,还负责制定具体的建模计划,进行模型审查,设定访问权限、统一文件结构目录等,保证协同工作的正常进行。需要注意的是,由于模型信息的即时可见性,在专业模型更新至中央数据平台时有必要通过设计人或模型经理的确认,避免某些过程模型或临时文件对协同者造成迷惑和困扰。同时,专业设计模型应避免被直接访问。

4.反馈信息的处理与优化

  反馈信息的处理规则包括独立处理与协同处理;限时处理与延时处理;强制处理与忽略处理等。针对不同的反馈信息,处理规则也会有所不同。反馈信息的处理规则应在BIM项目《协同设计流程指南》中加以明确。1.独立处理与会商处理对于模型归属明确的信息,可采取独立处理的方式。例如,工程模拟优化过程产生的反馈信息,可以由设计者独立解决。对于模型归属不明确、技术方案较为复杂的信息,可采取会商处理的方式。例如,在协同设计中产生的技术问题,可以由专业责任人启动会商机制,再由信息平台通知相关设计人。2.限时处理与延时处理反馈信息应尽早得到解决。对于明显反映设计缺陷、影响范围较大的反馈信息,应采取限时处理的方式,避免造成设计进度的延误。而对于设计暂时影响不大的信息,可以采取延时处理的方式。3.强制处理与忽略处理在某种情况下负责人应坚持现有的设计。某些有价值的反馈信息在现有条件下可能没有满意的解决方案,作为责任人首先应对信息加以甄别,果断做出强制执行原设计的处理。另外一些反馈信息对设计不产生优化价值,可以忽略不计。以上两种反馈信息对设计结果和流程都不会产生直接的影响。作为一个复杂的管理系统,BIM平台下的设计流程应具有应对各种反馈信息的渠道。通过对信息管理流程的优化,可以使反馈信息有计划地出现,辅助工程设计的优化过程;也能尽量降低意外反馈带来的系统风险,降低设计成本。将“反馈—优化”机制固定到设计流程中,可以有效控制设计的质量。例如可以用清单(checklist)的形式明确要求设计模拟优化的哪些项目,以保证常规设计的质量。对于特殊工程类型,模拟检测的项也应相应地调整或增加。如模型纠错,冲突检测等反馈信息都可固化为标准的设计流程。此外,充分利用BIM数据平台高度集成化的优势,结合其他设计办公管理系统(如ACE Teamwork),完成信息推送、进度查询、协作邀请、变更提示等工作,建立信息沟通平台,维持信息流的畅通。BIM技术的运用最终都要从效率和优化两个价值层面进行判断。在以市场化驱动的行为中,这两种价值层面不一定吻合。在强调BIM对整体工程行业的效率提升的同时,必须强调实现工程精益化设计的目标,反馈信息的管理则是实现BIM核心价值的关键。如下图中BIM设计反馈流程所示。 

BIM设计协同平台下信息反馈流程

参考文献

[1] National Institute of Building Sciences, United States National Building Information Modeling Standard

[2] 清华大学软件学院BIM课题组. 中国工程信息模型标准框架研究[J]. 土木工程工程信息技术, 2010.6(2)

[3] Business Information Technology Unit Development & Construction Division Housing Department, Building Information Modelling (BIM) User Guide

[4] AIA National, Integrated Project Delivery: A Guide,2007

[5] The Computer Integrated Construction Research Program of the Pennsylvania University, BIM Project Execution Planning Guide, Version 2.0, 2010 

作者:公规院数字土木研究室 吴峥

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