論述BIM應(yīng)用的軟件集成研究

王大方 柳長(zhǎng)春

摘要：軟件集成是一個(gè)浩大的工程，涉及多個(gè)層面，基于BIM目的軟件集成更是如此。BIM軟件涉及面廣，無(wú)論利用何種技術(shù)，其目的是最好地利用現(xiàn)有資源，最大程度地適應(yīng)BIM技術(shù)應(yīng)用的需求。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);軟件集成;數(shù)據(jù)集成

1 BIM技術(shù)分析

以BIM為技術(shù)前提的信息管理的主要任務(wù)是圍繞數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分發(fā)共享數(shù)據(jù)。它的主要工作在進(jìn)行的過(guò)程中最主要的特點(diǎn)就是分階段進(jìn)行，BIM數(shù)據(jù)的創(chuàng)建從項(xiàng)目規(guī)劃到設(shè)計(jì)建設(shè)和使用，不同的子信息模型構(gòu)建不同的應(yīng)用。每個(gè)子信息模型實(shí)現(xiàn)自我進(jìn)化，換句話說(shuō)，就是在前一個(gè)部分模型上提取所需要的數(shù)據(jù)，并且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析，構(gòu)建一個(gè)可以在下一個(gè)階段使用的信息模型，或者還可以形成一個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用程序模型。模型層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層共同構(gòu)成了BIM的數(shù)據(jù)集成框架，具體描述如下：

1.1 模型層

基于BIM的信息集成，數(shù)據(jù)模型層專(zhuān)門(mén)用于保存、讀取、提取、集成和驗(yàn)證IFC模型的數(shù)據(jù)。信息模型根據(jù)生命周期的階段和工作內(nèi)容生成。這些子信息模型的類(lèi)型完全不同，從設(shè)計(jì)子信息模型，構(gòu)建子信息模型，規(guī)劃子信息模型和每個(gè)階段級(jí)別的操作子信息模型，到那些子信息具有不同主題特征的模型。如施工安全信息模型，管理信息模型和成本信息模型。

1.2 數(shù)據(jù)層

結(jié)構(gòu)化BIM數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化文檔數(shù)據(jù)一起構(gòu)成整個(gè)生命周期的工程數(shù)據(jù)內(nèi)容。前者主要用于數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)管理和存儲(chǔ)。企業(yè)級(jí)系統(tǒng)更復(fù)雜，具有大量數(shù)據(jù)和高性能要求。二維表用于記錄和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?；趯?duì)象數(shù)據(jù)模型與關(guān)系數(shù)據(jù)模型之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，本文的研究致力于將對(duì)象模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系數(shù)據(jù)表，從而管理和存儲(chǔ)BIM數(shù)據(jù)。后者是一個(gè)文件數(shù)據(jù)庫(kù)和文件庫(kù)作為基礎(chǔ)。

1.3 應(yīng)用程序?qū)?/p>

不同施工周期階段的應(yīng)用軟件構(gòu)成了應(yīng)用層，軟件種類(lèi)繁多，主要包括設(shè)計(jì)軟件，規(guī)劃設(shè)計(jì)軟件，管理軟件。

1.4 網(wǎng)絡(luò)層

在互聯(lián)網(wǎng)和通信協(xié)議的共同作用下，網(wǎng)絡(luò)通信層得以完成局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間在數(shù)據(jù)使用和關(guān)聯(lián)之間切換，使得各個(gè)項(xiàng)目參與方的分布式工作方式得以實(shí)現(xiàn)。

在BIM的數(shù)據(jù)框架下，BIM數(shù)據(jù)可以通過(guò)生命周期產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的積累，擴(kuò)展，集成和應(yīng)用來(lái)構(gòu)建。BIM的實(shí)現(xiàn)需要針對(duì)不同階段的不同應(yīng)用實(shí)施子信息模型構(gòu)建，從而可以完成BIM信息集成平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫(kù)以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，跟蹤和擴(kuò)展機(jī)制，并且數(shù)據(jù)完全存儲(chǔ)和分散式。

2 軟件集成方案

基于BIM目的的軟件集成方案可以分為兩大類(lèi)，一種是對(duì)于不同軟件模塊或者系統(tǒng)進(jìn)行接口集成達(dá)到某種信息的傳遞（下稱(chēng)接口集成），初級(jí)的做到單向的信息傳遞交流，高級(jí)的做到互相的信息傳遞交流：另外一種為實(shí)現(xiàn)某一個(gè)BIM信息系統(tǒng)將原為多個(gè)獨(dú)立軟件的集成（下稱(chēng)系統(tǒng)集成），初級(jí)可也做到單一實(shí)現(xiàn)目的的集成，高級(jí)的做到可擴(kuò)展性極強(qiáng)的平臺(tái)集成，以不同的目的需求取舍相關(guān)功能系統(tǒng)。

2.1 系統(tǒng)集成

系統(tǒng)集成在軟件行業(yè)中算是個(gè)比較復(fù)雜的工程。多數(shù)能實(shí)現(xiàn)此種集成方案的軟件很大程度上是基于軟件開(kāi)發(fā)初期的架構(gòu)合理。但是，現(xiàn)階段多數(shù)軟件在架構(gòu)之初由于各種原因未曾考慮過(guò)集成架構(gòu)，在此基礎(chǔ)上發(fā)展出的軟件只是適用于某一需求方面為目的的單獨(dú)軟件。而如需適用于目前出于BIM軟件為目的的，必須考慮各種方法達(dá)到集成。

2.2 接口集成

這里說(shuō)的接口集成是指軟件本身的狹義“接口”集成，也就是通常軟件開(kāi)發(fā)中常要提及的應(yīng)用程序編程接口。某一BIM軟件的未來(lái)其實(shí)在很大程度上要指望其軟件接口的前景如何。但在我國(guó)軟件業(yè)，開(kāi)發(fā)人員在軟件架構(gòu)之初只是遵循為軟件的最終使用者來(lái)設(shè)計(jì)軟件，但是對(duì)于如何實(shí)現(xiàn)合理的軟件API卻只為少數(shù)人所重視，這也是我國(guó)軟件業(yè)所要面臨及需要解決的問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)基于不同領(lǐng)域與層面的軟件都已基本成型，多個(gè)軟件分支共同為軟件使用者提供服務(wù)，多個(gè)軟件需要互相之間的數(shù)據(jù)傳遞，提供合理的API來(lái)進(jìn)行相關(guān)集成將是必不可少的，這也是軟件開(kāi)發(fā)者所需要面對(duì)的問(wèn)題。API的存在與公開(kāi)，意味著軟件可擴(kuò)展性是否能夠得到提升，對(duì)于擴(kuò)展的深度需參照API對(duì)于軟件模塊本身控制的操作接口是否達(dá)到一定的深度來(lái)界定。

2.3 數(shù)據(jù)集成

異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)集成技術(shù)是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)從完全集中到邏輯集中、物理分布（傳統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)）乃至邏輯分布、物理分布（異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)）這一發(fā)展過(guò)程的結(jié)果，也是兼顧已有系統(tǒng)自治性并實(shí)現(xiàn)新的數(shù)據(jù)共享這一現(xiàn)實(shí)需求的有效手段。

以BIM技術(shù)應(yīng)用為目的的前提下，要達(dá)到異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的集成效果，需要弄清楚兩個(gè)層面，一是所要達(dá)到的BIM軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需求，這是異構(gòu)數(shù)據(jù)集成的目標(biāo)，二是對(duì)現(xiàn)有各系統(tǒng)DBMS的分析對(duì)比，這樣才能對(duì)于不同的數(shù)據(jù)集成對(duì)象，異構(gòu)數(shù)據(jù)集成在技術(shù)上可以考慮DBMS本身的遷移和轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)（信）關(guān)技術(shù)、公共協(xié)議/數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換協(xié)議技術(shù)、公共編程接口技術(shù)以及中間件技術(shù)：在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體現(xiàn)形式上可以考慮分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、構(gòu)造數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、多數(shù)據(jù)庫(kù)以及聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)然，上述的技術(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體現(xiàn)形式，都有各自的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，筆者僅從所了解到的國(guó)內(nèi)軟件現(xiàn)狀，對(duì)利用現(xiàn)有軟件達(dá)到BIM類(lèi)軟件集成為目的，從下面幾點(diǎn)進(jìn)行討論。

（1）中間件技術(shù)，是處于應(yīng)用程序及應(yīng)用程序所在系統(tǒng)的內(nèi)部工作方式之間的軟件技術(shù)，它的基本思想是在各后端數(shù)據(jù)層和前端應(yīng)用程序?qū)又g建立一個(gè)抽象層。從而，對(duì)每個(gè)不同數(shù)據(jù)層的相關(guān)操作變成對(duì)單一的中間件的操作，使得使用其對(duì)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行集成時(shí)，可以做到用戶層對(duì)數(shù)據(jù)層的實(shí)現(xiàn)達(dá)到透明，并保證了訪問(wèn)接口的開(kāi)放性和后期的擴(kuò)展性。

（2）聯(lián)邦式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，具有分布性、自治性、異構(gòu)性三大特性。它對(duì)于各個(gè)異構(gòu)的局部數(shù)據(jù)庫(kù)之間存在著一種較為松散的聯(lián)邦式耦合關(guān)系，不需要像分布式數(shù)據(jù)庫(kù)需要有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型及全局?jǐn)?shù)據(jù)模式，各局部庫(kù)通過(guò)定義輸入、輸出模式進(jìn)行彼此之間的數(shù)據(jù)訪問(wèn)。聯(lián)邦式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)由在不同結(jié)點(diǎn)上松散耦合分布的異構(gòu)成員數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成，各聯(lián)邦成員間的一種松散結(jié)合，可以使集成對(duì)象即聯(lián)邦成員是集中式數(shù)據(jù)庫(kù)，也可以是分布式數(shù)據(jù)庫(kù)。由于沒(méi)有全局模式，此種數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)可以依據(jù)不同需求將不同的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)加入聯(lián)邦或者退出聯(lián)邦，其表現(xiàn)為擴(kuò)展性強(qiáng)。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前BIM應(yīng)用推進(jìn)過(guò)程中不可避免會(huì)出現(xiàn)信息孤島問(wèn)題，要解決這一問(wèn)題，真正實(shí)現(xiàn)參建各方工作協(xié)同，實(shí)現(xiàn)BIM對(duì)行業(yè)效率提升的巨大潛力，一方面要完善BIM標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，另一方面要積極探索建設(shè)組織模式的變革，根據(jù)實(shí)際情況，最大程度發(fā)揮BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]何關(guān)培.BIM和BIM相關(guān)軟件[J].土木工程信息技術(shù)，2017，（2）.

（作者單位：沈陽(yáng)新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司）