内容来源：本文来自《建设工程全面信息管理理论和方法研究》一书，本书对BTIM系统有详细而全面的介绍，是建筑工业行业从业者们的必读书籍之一。全书共分为7章，本期我们为大家带来第6章第2节：BTIM运行机制
作者：华筑比目鱼专家赵雪锋
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《建设工程全面信息管理理论和方法研究》
StudyonTheoryandMethodof
BuildingTotalInformationManagement
作者：赵雪锋
第6章BTIM系统运行BTIM由于综合采用最新的信息技术来实现先进的管理理念，对于建设工程管理具有一定的开创性意义，其运行机制与传统管理方式具有很大不同。BTIM运行机制，是其有别于传统管理的显著特点，也是建设工程寿命期、全方位、全要素管理实现的内在机制，它不仅体现在管理内容上的“全面”，而是综合体现在管理内容上的全面集成、管理细度上精益管理和管理时效上的动态优化。
6.2.1广泛集成
BTIM的实施将极大地打破现有建设工程管理中的屏障，改变各阶段、各组织、各专业等割裂的现状，连接各个信息孤岛，形成更加广泛的集成。如图6-3所示，BTIM的实施能实现产品集成、过程集成、专业集成、组织集成和物质集成。
图6-3BTIM系统中信息集成
Figure6-3InformationIntegrationinBTIMSystem
（1）产品集成
过去20多年来，计算机辅助设计（ComputerAidedDesign，CAD）工具一直主要用于创建电子建筑图形。在这些图形中，建筑物是通过抽象的图形表示（如直线、圆弧、圆和多边形）来描绘的。这些图形可以用来查看，也可以用来打印，但是除此之外，它们几乎不包含任何其他信息。即使是一些用于可视化的三维模型，也仅限于呈现三维图形而已。
在大多数这种应用程序中，计算机不包含任何建筑元素（如门、墙、窗户、屋顶、HVAC设备、家具和支柱）的特性信息，如隔热隔音性能等。这些建筑要素是通过图形元素来表示的，图形元素最多用标签来标记其类型，而无任何其他意义。此外，复杂系统（例如建筑物的输电线路、HVAC网络和水暖设备）是通过图形元素来表示的，计算机并不了解它们的基本关系、拓扑和功能。随着面向对象技术的出现，一些CAD软件在建立建筑对象的基础上，采用了参数化的建筑构建技术，出现了建筑信息模型的概念，即BIM。
需要强调的是，产品模型并不一定是三维的，基于纸媒介的设计和施工过程描述仍然是产品模型的一种表达形式，BIM也并不仅仅是使用户可将成本等数据加入模型中，因为2DCAD软件在很多年前就已经做到了这一点。BIM应能支持设计、施工规划、可施工性分析以及运行和维护（OM）；为施工现场过程模型提供数据；随着工程进展能增加工程实时信息；能记录相关事件的时间；能服务于现在以及将要出现的各类建筑行业的组织。
在制造业中，产品数据是对产品对象的几何形状、拓扑关系、制造约束、基本属性及标准化信息等进行描述和定义，通常包括以下内容：
①3D／2D几何信息模型的描述，即基本属性信息描述；
②非几何信息的描述，即基本属性信息描述；
③产品结构关系描述，即物料清单（BillOfMaterial，BOM）描述；
④工程变更信息描述，即产品数据版本变化信息描述；
⑤标准化规范描述，即产品描述规范文档[]
而在建筑业中的建设工程产品数据同样也包含丰富的产品信息，但是不同软件模型中对内容的分类和组织方式并不相同。以Autodesk的Revit软件生成的建筑物模型为例，模型由相互关联的不同类型图元组成：模型图元、视图图元和注释图元，如图6-4所示。在参数建模技术中，BIM将设计模型（几何形体和数据）和行为模型（变更管理）结合起来，动态捕获、表达和协调建筑信息，建立面向下游用户的数据模型和描述信息。
图6-4Revit模型结构示意图
Figure6-4theStructureofRevitModel
模型图元：包括主体图元和构件图元。主体图元是指系统内建的建筑构件，例如墙体、楼板、屋顶、顶棚和楼梯等，和2D图形不同的是，这些构件是数据库构件，而不仅仅是图纸中简单的图形图元；构件图元，例如门、窗和家具等，这些图元能在模型中作用并做出反应，例如当墙体移动时，窗户会自动随之移动。
视图图元：视图是用户查看、与Revit建筑模型互动的方式。平面、剖面、立面、详图、三维视图、明细表和报告都属于视图。视图能自动更新，无需手动更新或重新生成视图。图纸是包含注释的视图。
注释图元：包括基准图元和注释图元。前者用于创建项目的非实物环境，如标高、柱轴网和参照平面，后者仅仅在视图中才可见，用于说明图纸上比例大小的二维构件。注释是二维特定的视图图元，用于制作文本。参照模型图元的注释会随模型图元本身的变动而自动更新。例如，如果删除窗户，在平面视图中表示的窗会删除，尺寸注释和标号文字也会被删除。
从以上分析可以看出，产品集成是建设工程全要素管理的内在实现机制，也可以说是实现了要素集成。因为在BIM中，某构件的造价、质量、工期、安全和能耗信息都封装于该构件的属性中，而且和构件的尺寸、体积、形状、材质等自然属性相联系，那么一个管理要素的变动，其相关的其他管理要素就同时联动了。就如某构件的体积发生变化，则该构件工程量、造价、需用工期数、能耗系数等就能自动做出相应的调整，实现各管理要素之间的联动。
（2）过程集成
BTIM系统中的信息是以产品信息为核心的建设工程全寿命期信息，并随着项目的进展不断更新、修改和补充。信息的用途也在不断发生变化，包括策划和决策信息、设计信息、施工信息和运营维护信息等四类信息，如表6-1所示。同时，还支持信息在建设工程寿命期内的共享和完整转移，满足建设工程全寿命管理需要。
表6-1过程信息及其相互关系
Table6-1InformationinEveryProjectStageandRelationshipamongThem
目前一些设计软件供应商，如Autodesk、BentleySystems、Graphisoft、VectorWorks和GehryTechnologies都提供了基于BIM的软件系统，但严格来说只是针对设计特定的BIM，是建筑设计模型（ArchitecturalDesignModel），更适合建筑师而不是业主方，BIM应将信息的视角从设计信息转向建设工程的全寿命期信息。BTIM在此基础上建立施工信息模型（ConstructionInformationModel）和运营维护信息模型（OperationInformationModel），满足建设工程全寿命管理需要。
（3）专业集成
BTIM系统上各专业能很充分进行信息交流，各专业之间的交流都是基于三维的建筑信息模型进行的。专业之间的信息屏障减少很多，信息更加透明。而且三维本身就是一种现实的模拟，能很清楚地展现各专业之间的预留、搭接和配合情况。
BTIM系统还能进行各专业间的冲突检查，也称为碰撞校审。系统不仅支持硬碰撞（物理意义上的碰撞）还可以做软碰撞校审（时间上的碰撞校审、间隙碰撞校审、空间碰撞校审等）。可以定义复杂的碰撞规则，提高碰撞校审的准确性。
通过对三维项目模型中潜在冲突进行有效的辨别、检查与报告，BTIM系统能够帮助减少错误频出的手动检查。系统还支持用户检查时间与空间的协调，改进工程地点与工作流程规划。对三维设计的高效分析与协调，使工程参与方能够进行更好的控制。早期的错误预测与识别，能够避免最终代价高昂的设计变更。软件可以将所有专业的三维数据，无论文件的大小与格式，合并为一个完整、真实的建筑信息模型，用于查看与分析所有数据信息，如图6-5所示。
图6-5基于BIM的专业集成
Figure6-5InformationIntegrationofDifferentSpecialtiesBasedBIM
资料来源：NationalBuildingInformationModelingStandard（USA）
图6-6是使用某BIM工具软件——AutodeskNavisWorksManage软件查找出来的某工程碰撞报告，它能将精确的错误查找与基于硬冲突、软冲突、净空冲突与时间冲突管理相结合。快速审阅和反复检查由多种三维设计软件创建的几何图元。对项目中发现的所有冲突进行完整记录。检查时间与空间是否协调，真正在规划阶段消除工作流程中的问题。
图6-6工程碰撞报告
Figure6-6ReportonCrashesinConstructionProject
资料来源：AutodeskNavisWorksManage软件截图
（4）组织集成
由于建设工程各方主体的地位、相互关系、参与阶段、工作内容及追求的目标等不同，在工作中会出现冲突，BTIM系统特别是其中的PIP平台能构建各方主体协同工作机制，化解这种冲突所带来的负效应，以更好地实现建设工程全方位管理。
BTIM系统能让使用者轻松越过组织或部门的壁垒取得所需要的项目信息。整个项目基于网络地共享和交流，能保证信息的实时和一致。同时，各参与方基于相同PIP信息平台的信息交流，能统一信息格式、信息标准和信息流程，减少由于歧义等造成的信息丢失。项目的各参与方能够形成类似于Partnering的团队进行密切的协同，这样组织间交易成本将大幅度降低，实现组织集成。在协同工作关系下，各方主体之间用新型的共担风险、相互协作的工作关系代替了原有的互不信任、矛盾冲突的对立关系，可以有效地进行建设工程管理，促进建设工程目标的顺利实现。
（5）物质集成
物质要素是建设工程中的物理系统，它包括工程施工要素即工程施工过程中的人、机、料、法、环，和工程实体要素即构成建设工程本身的分部分项，其详细内容见表6-2。长期以来建设工程中的物质要素没有和信息系统直接联系，需要人工进行台账建立、数据测量、信息输入、指令操作等等。这样传统的要素管理个体上孤立、时间上离散，效率低下，很多情况信息很难获得，特别是建设工程露天作业、条件艰苦甚至会存在危险。现阶段，建设工程中地下环境及工程信息、建筑内部信息、极端气候条件下工程情况等都无法进行有效地管理，有时候甚至在工地或仓库中准确及时找到某种工具都难以做到。这就造成了许多物质要素管理方式十分粗放，有些甚至都没有进行管理。
表6-2建设工程物质要素组成内容表
Table6-2MaterialCompositionofConstructionProject
BTIM中的IOT技术能够使建设工程中的每一个物质要素都拥有自己的身份标识，同时物质要素还能感知环境或自身的各种参数，比如温度、湿度、图像、声音等。IOT条件下，物质要素能将获取得参数信息传递到其它物质要素、人或信息系统，同时也能从IOT中获取指令等所需要的信息。IOT条件下的要素管理和传统管理方式的比较见表6-3，因此不难看出在IOT的支撑下，建设工程物质要素直接集成到信息系统，实现人-物和物-物的信息交流。
表6-3IOT条件下的物质要素管理和传统管理方式比较
Table6-3MaterialManagementComparisonbetweenIOTModeandTraditionalMode
6.2.2精益管理
精益管理是消除无效劳动和浪费的思想和技术，它既是一种管理模式，也是一种哲理。精益管理中的“精”表示精良、精确、精美；“益”表示利益、效益等等。精益管理就是要消灭故障，消除一切浪费，及时制造，向零缺陷、零库存进军。建设工程精益管理主要体现在精益设计、精益施工和精益供应等方面。
（1）精益设计
在BTIM条件下，建设工程设计能精确地描述建设工程的构成，全面模拟分析优化工程性能，减少设计工作量，缩短设计周期，实现精益设计。
图6-7管件阀门等细节建筑模型
Figure6-7SomeModelsofPipeFittingandValve
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