【早安BIM】第五十四期 BIM二十年：模式思维与构件思维

一、构件思维

由于建筑工程的复杂性，不可能建立一个完全覆盖建筑物全生命周期的应用系统，这个应用系统是由上百款不同软件组成，每一款工程应用软件都只是基于特定目的，支持特定阶段的业务工作。而要以BIM为中心数据模型，实现不同工程软件的数据交互必须依赖统一的数据标准。在建筑业，IFC（Industry Foundation Classes，工业基础类）架构是最为全面的面向对象的数据模型，涵盖了工程设计领域各个阶段满足全部商业需求的数据定义。

IFC标准的第一个版本于1997年1月由IAI组织（Industry Alliance for Interoperability，现为BuildingSMART International）发布。然而，在实际的应用中，基于IFC的信息分享工具需要能够安全可靠地交互数据信息，但IFC标准并未定义不同的项目阶段，不同的项目角色和软件之间特定的信息需求，兼容IFC的软件解决方案的执行因缺乏特定的信息需求定义而遭遇瓶颈，软件系统无法保证交互数据的完整性与协调性。针对这个问题的一个BIM解决方案，就是制定一套标准，将实际的工作流程和所需交互的信息定义清晰，而这个标准就是IDM标准（Information delivery Manual，信息交付手册）。显然，这个IDM是针对“完全覆盖建筑物全生命周期的应用系统中实际工作流程单一软件所需的交互信息”，它的目标在于使得针对全生命周期某一特定阶段的信息需求标准化，并将需求提供给软件商，与公开的数据标准（IFC）映射，最终形成解决方案。2007年发布的美国BIM标准第一版及openBIM方法均以IFC+IFD+IDM为实现BIM的基本标准。

在这种以IFC为标准的中间数据格式实际实施BIM过程中，以构件为对象建模并在不同软件间传递信息，形成了以IFC标准为主要交互标准的“构件思维”。

这种“构件思维”一直主导着BIM理论，然而，至今二十年，IFC的“构件思维”理论并未在实际工程应用中得到真正应用。

IFC作为开放式标准的一部分，与所有其他标准一样，经历不断发展直至成熟的过程。之后，它会被替代，或者被包含在下一代方法之中。

二、MIS，GIS对BIM的启示

1999年美国副总统戈尔提出“数字地球”的构想，国内的数字xx开始成为热潮。作为核心技术的GIS野蛮生长，每年都有几十个软件参加科技部的国产GIS测评，热闹程度堪比今天的人工智能。当时常被拿来与GIS对比的，是被称为管理信息系统的MIS，以数据库技术为核心，建设设施管理、档案管理等业务系统。在GIS人眼中，MIS是被鄙视的，因为其太“简单”，仅是“各种表格查来查去”，而GIS才是前沿，不仅囊括了数据库技术，更有地理学和各种复杂的术语被拉来撑腰。时常有人讨论：GIS是技术还是科学？

从Google Earth开始，空间信息应用就分化为两条道路：互联网公司的IT路线和传统GIS的地图路线。IT之路借助互联网突飞猛进，阵营不断壮大；地图之路仍在原地踏步。

尤其在我国，GIS应用带着较深的测绘烙印，“空间化=地图化=测绘化”的传统思维将GIS应用的天花板拉低。在数字化时代，GIS混的风生水起；互联网时代，GIS基本缺席；而大数据时代的到来，让GIS陷入困境。

MIS这个名词很快就“消亡”了，“各种表格”成为信息化的基本方法，以“无处不在”的方式“消亡”，正是其强大生命力所在。GIS的发展也是其“消亡”的过程，当初畅想的“大众GIS”如期而至，用了当年意想不到的姿势，“彻底融入IT”也将是GIS最终的归宿。使GIS实现“无所不在”的理想之日，也是其“消亡”之时。

BIM何尝不应该如此？

三、模式思维

克里斯托佛?亚历山大（Christopher Alexander）将模式（PATTERN）定义为“每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案的核心。这样，你就能一次又一次地使用该方案而不必做重复劳动”。

根据定义，模式包含两个基本的要素，问题以及解决方案的核心。我们首先来看问题。模式的目的是为了复用问题的解决方案，以减少解决问题的成本，这个前提是问题要能够不断的重复发生。如果问题本身不经常发生，那么问题及其解决方案就不能成为模式。再看模式的另外一个要素，解决方案的核心。为什么要加“核心”两个字呢？这是由于同样一个问题在不同的背景下发生时，其解决方案的核心是相同的，但是具体的实施细节上可能会有差异。然而，如果问题的解决方案的核心才是解决问题的难点，背景差异带来的影响是可以轻易解决的，那么仍然没有违背模式的目的。

前以述及，IDM是针对“完全覆盖建筑物全生命周期的应用系统中实际工作流程单一软件所需的交互信息”。爱因斯坦说过：我们不能在产生问题的层次上去寻找解决的办法，而应当进入更高层次上去思考。我国建筑业不同子行业有其固定的工作流程，需要不同工作流程节点上的任务软件。工作流程满足“模式”的定义，“构件”分布于各工作流程任务软件中。

“模式思维”就是结合建筑业工作流程，统筹策划完整的“分布式BIM数据库及其IDM体系”，以分布式数据库替代“构件思维”的单一（“集中式”）BIM数据库，以分布式软件系统替代BIM建模软件，以端对端多样化标准交换需求替代单一的IFC标准交换。形成一种全新的BIM“模式思维”，这种由若干不同但互相联系的功能部件组成的动态BIM系统，是一种化整为零、各个击破；零敲碎打、化繁为简；多方位参与、多角度切入、软件多元化的BIM实施方式，蕴含着兵法“分而治之”的奥妙。国家《建筑信息模型应用统一标准》提出的P-BIM本质上就是一种模式（PATTERN）思维。

相对于互联网的一日千里，BIM的“构件思维”发展显得缓慢而保守，现有互联网服务提供的空间能力并非包罗万象，留给构件思维的空间仍然巨大，但如果在思想和技术上继续因循守旧，可能会再次错过我国建筑业信息化的又以机遇期。过去20年，BIM重点在于“构件思维”的数据建模，这仅仅是一种可视化手段，与空间计算无关。而在大数据时代，利用数据支撑决策才是BIM价值所在。BIM辅助决策的核心是综合与高效，构件思维有先天缺陷成为无解难题。反观基于模式思维的HIM矩阵网格这种互联网服务的技术路线，网格是空间计算、是信息承载和计算的基本单元，瓦片地图、空间搜索、实时交通、叫车匹配无一例外全是网格……为什么用网格？因为网格在计算机中记录为统一规则的编码，调用编码进行各种运算，是通用的IT方法，可借由各种IT优化手段应对BIM系统海量数据和海量访问。模式思维包含构件思维。

四、自我革新破茧成蝶

回顾从IFC第一版发布至今20年的BIM发展历程，BIM的发展是该到了从“构件思维”转向“模式思维”、从“阳春白雪BIM”转向“大众BIM”自我革新的时候了。业界常说：“软件定义世界，数据驱动未来”，BIM也是如此。BIM是由众多独立软件组成的系统，其中，数据驱动软件，软件生产数据，如果说数据是粮食，那么软件就是利用粮食加工成食品的工具，两者完美结合，才能破茧成蝶，产生BIM产业的饕餮盛宴。

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