BIM二十年：模式思維與構件思維

自我革新與升級，向互聯網和IT產業學習軟件服務思想，攜帶建筑業管理方法及模式思維融入IT，既是BIM的唯一出路，也將為IT帶來新的生機;放棄對建模軟件及構件思維的二十年執著與固守，才能在新的時代破繭成蝶，重拾【BIM】理想。

一、構件思維

由于建筑工程的復雜性，不可能建立一個完全覆蓋建筑物全生命周期的應用系統，這個應用系統是由上百款不同軟件組成，每一款工程應用軟件都只是基于特定目的，支持特定階段的業務工作。而要以BIM為中心數據模型，實現不同工程軟件的數據交互必須依賴統一的數據標準。在建筑業，IFC(Industry Foundation Classes，工業基礎類)架構是最為全面的面向對象的數據模型，涵蓋了工程設計領域各個階段滿足全部商業需求的數據定義。

【IFC標準】的第一個版本于1997年1月由IAI組織(Industry Alliance for Interoperability，現為BuildingSMART International)發布。然而，在實際的應用中，基于IFC的信息分享工具需要能夠安全可靠地交互數據信息，但IFC標準并未定義不同的項目階段，不同的項目角色和軟件之間特定的信息需求，兼容IFC的軟件解決方案的執行因缺乏特定的信息需求定義而遭遇瓶頸，軟件系統無法保證交互數據的完整性與協調性。針對這個問題的一個BIM解決方案，就是制定一套標準，將實際的工作流程和所需交互的信息定義清晰，而這個標準就是IDM標準(Information delivery Manual，信息交付手冊)。顯然，這個IDM是針對“完全覆蓋建筑物全生命周期的應用系統中實際工作流程單一軟件所需的交互信息”，它的目標在于使得針對全生命周期某一特定階段的信息需求標準化，并將需求提供給軟件商，與公開的數據標準(IFC)映射，最終形成解決方案。2007年發布的美國BIM標準第一版及openBIM方法均以IFC+IFD+IDM為實現BIM的基本標準。

在這種以IFC為標準的中間數據格式實際實施BIM過程中，以構件為對象建模并在不同軟件間傳遞信息，形成了以IFC標準為主要交互標準的“構件思維”。這種“構件思維”一直主導著BIM理論，然而，至今二十年，IFC的“構件思維”理論并未在實際工程應用中得到真正應用。IFC作為開放式標準的一部分，與所有其他標準一樣，經歷不斷發展直至成熟的過程。之后，它會被替代，或者被包含在下一代方法之中。

二、MIS，GIS對BIM的啟示

1999年美國副總統戈爾提出“數字地球”的構想，國內的數字xx開始成為熱潮。作為核心技術的GIS野蠻生長，每年都有幾十個軟件參加科技部的國產GIS測評，熱鬧程度堪比今天的人工智能。當時常被拿來與GIS對比的，是被稱為管理信息系統的MIS，以數據庫技術為核心，建設設施管理、檔案管理等業務系統。在GIS人眼中，MIS是被鄙視的，因為其太“簡單”，僅是“各種表格查來查去”，而GIS才是前沿，不僅囊括了數據庫技術，更有地理學和各種復雜的術語被拉來撐腰。時常有人討論：GIS是技術還是科學?

從Google Earth開始，空間信息應用就分化為兩條道路：互聯網公司的IT路線和傳統GIS的地圖路線。IT之路借助互聯網突飛猛進，陣營不斷壯大;地圖之路仍在原地踏步。尤其在我國，GIS應用帶著較深的測繪烙印，“空間化=地圖化=測繪化”的傳統思維將GIS應用的天花板拉低。在數字化時代，GIS混的風生水起;互聯網時代，GIS基本缺席;而大數據時代的到來，讓GIS陷入困境。

MIS這個名詞很快就“消亡”了，“各種表格”成為信息化的基本方法，以“無處不在”的方式“消亡”，正是其強大生命力所在。GIS的發展也是其“消亡”的過程，當初暢想的“大眾GIS”如期而至，用了當年意想不到的姿勢，“徹底融入IT”也將是GIS最終的歸宿。使GIS實現“無所不在”的理想之日，也是其“消亡”之時。

BIM何嘗不應該如此?

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三、模式思維

克里斯托佛?亞歷山大(Christopher Alexander)將模式(PATTERN)定義為“每一個模式描述了一個在我們周圍不斷重復發生的問題，以及該問題的解決方案的核心。這樣，你就能一次又一次地使用該方案而不必做重復勞動”。

根據定義，模式包含兩個基本的要素，問題以及解決方案的核心。我們首先來看問題。模式的目的是為了復用問題的解決方案，以減少解決問題的成本，這個前提是問題要能夠不斷的重復發生。如果問題本身不經常發生，那么問題及其解決方案就不能成為模式。再看模式的另外一個要素，解決方案的核心。為什么要加“核心”兩個字呢?這是由于同樣一個問題在不同的背景下發生時，其解決方案的核心是相同的，但是具體的實施細節上可能會有差異。然而，如果問題的解決方案的核心才是解決問題的難點，背景差異帶來的影響是可以輕易解決的，那么仍然沒有違背模式的目的。

前以述及，IDM是針對“完全覆蓋建筑物全生命周期的應用系統中實際工作流程單一軟件所需的交互信息”。愛因斯坦說過：我們不能在產生問題的層次上去尋找解決的辦法，而應當進入更高層次上去思考。我國建筑業不同子行業有其固定的工作流程，需要不同工作流程節點上的任務軟件。工作流程滿足“模式”的定義，“構件”分布于各工作流程任務軟件中。

“模式思維”就是結合建筑業工作流程，統籌策劃完整的“分布式BIM數據庫及其IDM體系”，以分布式數據庫替代“構件思維”的單一(“集中式”)BIM數據庫，以分布式軟件系統替代BIM建模軟件，以端對端多樣化標準交換需求替代單一的IFC標準交換。形成一種全新的BIM“模式思維”，這種由若干不同但互相聯系的功能部件組成的動態BIM系統，是一種化整為零、各個擊破;零敲碎打、化繁為簡;多方位參與、多角度切入、軟件多元化的BIM實施方式，蘊含著兵法“分而治之”的奧妙。國家《建筑信息模型應用統一標準》提出的P-BIM本質上就是一種模式(PATTERN)思維。

相對于互聯網的一日千里，BIM的“構件思維”發展顯得緩慢而保守，現有互聯網服務提供的空間能力并非包羅萬象，留給構件思維的空間仍然巨大，但如果在思想和技術上繼續因循守舊，可能會再次錯過我國建筑業信息化的又以機遇期。過去20年，BIM重點在于“構件思維”的數據建模，這僅僅是一種可視化手段，與空間計算無關。而在大數據時代，利用數據支撐決策才是BIM價值所在。BIM輔助決策的核心是綜合與高效，構件思維有先天缺陷成為無解難題。反觀基于模式思維的HIM矩陣網格這種互聯網服務的技術路線，網格是空間計算、是信息承載和計算的基本單元，瓦片地圖、空間搜索、實時交通、叫車匹配無一例外全是網格……為什么用網格?因為網格在計算機中記錄為統一規則的編碼，調用編碼進行各種運算，是通用的IT方法，可借由各種IT優化手段應對BIM系統海量數據和海量訪問。模式思維包含構件思維。

四、自我革新破繭成蝶

回顧從IFC第一版發布至今20年的BIM發展歷程，【BIM的發展】是該到了從“構件思維”轉向“模式思維”、從“陽春白雪BIM”轉向“大眾BIM”自我革新的時候了。業界常說：“軟件定義世界，數據驅動未來”，BIM也是如此。BIM是由眾多獨立軟件組成的系統，其中，數據驅動軟件，軟件生產數據，如果說數據是糧食，那么軟件就是利用糧食加工成食品的工具，兩者完美結合，才能破繭成蝶，產生BIM產業的饕餮盛宴。

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