1信息孤島現象
圖1由德國學者Hannus所繪制,在國外壹些相關文獻中被廣為引用,用以表示信息技術在工程建設領域的應用歷史和發展趨勢。從該圖我們可以知道,信息技術在建築業中的應用主要集中在三個領域:建築設計、工程設計和施工。在建築設計領域,上世紀80年代有了2D制圖軟件(2DCAD),上世紀90年代則出現了3D可視化制圖軟件(3DCAD);在工程設計領域,上世紀60年代就產生了結構分析軟件,上世紀70年代有了有限元的方法(FEM)、參數化工程設計(ParametricDesign)以及預制件建模技術,到了上世紀80年代則出現了各種專業CAD軟件;在施工領域,早在上世紀60年代計算機就開始用於統計計算與數據管理,上世紀80年代則有了許多工程量計算軟件和施工計劃編制軟件,進入上世紀90年代以後出現了生產自動化系統。除此之外,信息技術在物業管理(FM)以及產品數據庫等壹些領域也逐步得到了應用。但必須加以指出,所有這些計算機軟件的開發僅僅面向於工程建設中特定領域中的特定問題,人們根本沒有從整個建築業的角度考慮跨專業的信息傳遞與***享的需求。因而這些計算機軟件通常是片面的、孤立的,彼此之間很難進行有效的信息溝通和信息集成。正因為如此,上圖各個“島嶼”之間基本上呈分離割裂狀態,這就是所謂的“自動化孤島”(IslandsofAutomation)或“信息孤島”(IslandsofInformation)。
目前,“信息孤島”現象已經嚴重制約了信息技術在工程建設領域中的充分應用和進壹步發展,越來越多的專家開始關註不同應用領域的信息交換與系統集成問題。同樣在圖1我們可以看出,各種各樣不同的技術或標準正在試圖局部或者是根本性地解決該問題,比如“國際互操作性聯盟”(In ternationalAllianceforInteroperation-IAI)所開發的“產業基礎分類”(IFC)數據模型、Internet技術、電子數據交換(EDI)、產品數據管理(PDM)以及CAD數據交換格式(DXF)等等,另外虛擬現實建模語言(VRML)也開始進入並試圖解決壹些相關的問題。我們還可以註意到,該圖右上方的“北極星”代表了信息技術在未來工程建設領域應用的發展方向,比如多媒體技術、產品數據管理系統(PDMS)、公***對象請求代理體系結構(CORBA)、核心模型(CoreModel)、產業基礎分類(IFC)、ISO的產品數據交換標準(STEP)、CAD數據交換格式(DXF)以及虛擬現實技術(VR)等等。
2 總體項目系統
加拿大UniversityofBritishColumbia的T.Froese博士對以上的“信息孤島”現象作了深入的研究,並提出了各種各樣信息技術、標準規範的相互關系與發展趨勢的完整框架,其所提出的“總體項目系統”(TotalProjectSystem)可以從根本上解決各種信息交換與系統集成問題,從而徹底消除所謂的“信息孤島”現象。具體如圖2所示。
2.1 3DCAD
目前,建築工程設計領域主要采用2DCAD。但3DCAD作為壹種相當完善的技術,開始成為主流趨勢。3DCAD的壹個十分出色的功能就是可以應用基於計算機的建築模型(BuildingModel)進行工程項目的設計和信息交換。這就使得傳統的CAD模型能夠包含並處理更多的語義信息(SemanticInformation)和非空間信息,因而CAD實體不再僅僅是壹般性的空間形狀,而是壹個相當明確的建築構件。3DCAD的發展推動了對建築產品模型的研究,建築產品模型與建築業的數據模型標準(例如IFC)現已成為國際上的研究熱點,但還存在著許多尚未解決的技術難題。
2.2 工業工程
近年來壹些工業工程的先進思想紛紛被引入建築業,比如過程重組、全面質量管理以及精益建設等等,這些新思想無壹例外都註重於對建設過程的改進。另外,諸如投資估算、進度計劃等工程管理軟件也必須涉及到工程項目的建設過程。於是,對建設過程的高度重視推動了過程建模技術的發展。所謂的過程建模,是指壹系列表達和運用建築生產過程信息的技術。產品建模技術、過程建模技術再與工業工程的新思想結合,導致了過程設計工具的出現。目前的進度計劃軟件只不過是對現有建設過程的簡單規劃。但過程設計工具還涉及了對於集成的產品與過程模型非常重要的建設項目的各種信息。例如4DCAD(空間三維+時間維)作為壹種新的過程設計和分析工具,可以使用戶對大量的建設項目信息進行發掘並且建立關聯,從而能夠設計出更有效的建設進度計劃。2
2.3 Internet技術
上世紀90年代所興起的Internet深刻地影響著傳統的信息技術,尤其是對信息技術的理解和看法。相應地,信息***享與交換的方式也與以前有了明顯的不同。目前,Internet在建築業中的主流應用僅僅是利用電子郵件進行人際溝通以及利用WWW實現文檔***享。但隨著Internet的分布式對象體系結構(如CORBA)和通用數據交換標準(如XML)的完善,以及與數據模型標準的結合,將進壹步促進整個建築業的數據交換技術的發展。而所有這些技術都將使得建設工程領域各種軟件能夠實現更高層次的集成。
2.4 總體項目系統
以上這些技術的不斷發展與相互融合,最終將導致高度集成的總體項目系統。所謂的總體項目系統,應該具備三個特性:①全面性:可以為不同專業領域的工程管理活動提供相應的應用程序;②集成性:所有的應用程序***享各種項目信息;③靈活性:各種應用程序在壹個高度模塊化、開放、靈活、分布式的環境中運行。
3 信息的集成
在圖2中,有壹條虛線將整個圖分為上下兩部分。對於上半部分我們可以理解為基於信息模型的集成,而下半部分則可以認為是基於Internet的集成。前者試圖將ISO的產品數據交換標準(STEP)或“國際互操作性聯盟”(IAI)的產業基礎分類(IFC)以及其它組織所提出的信息模型標準作為整個建築業的統壹規範,為工程建設不同領域的軟件系統開發提供壹個基本框架,從而實現不同軟件系統之間信息的高度集成。圖3就是壹個基於信息模型的集成化的信息系統。這種集成思路試圖壹勞永逸地解決問題,但該方法涉及到整個建築業的根本,需要國家乃至國際合作力量去完成,非個人或企業行為所能解決。本文所引用的圖1(1998年的最新版本)非常強調各種信息模型的發展,認為隨著2010年左右統壹的建築產品模型的應用(圖中的海岸線)就能夠最終連接各個“信息孤島”。但值得回味的是,該圖的1987～1996年版本(/#/?source=bdzd