BIM設計協同平臺下信息反饋流程

隨著BIM設計架構的逐漸普及，人們將越來越多地關注工程信息的處理與優化問題。目前BIM倡導的一體化交付模式（IPD）在國內外都面臨一定的阻力，但從發展的趨勢看，BIM設計信息系統的開放性和多向性提供了設計優化所必須的外部環境。由于BIM致力于以IFC數據格式打通漫長的AEC產業鏈，使來自上下游的工程信息在BIM框架下得以高速運行。設計下游的施工信息、產品信息和運維等信息將會源源不斷地反饋給設計者，這給設計者提供了更多的決策機會，同時也給傳統的設計流程管理提出了新的問題。BIM設計架構下，設計者普遍面對著各種反饋信息的管理和優化問題。所謂反饋信息，是指由信息下游產生的與上游信息具有邏輯關系的反向信息，這些信息對設計的優化和決策至關重要。例如，設計師可以通過 BIM協作平臺獲取材料商和施工商提供技術信息，以確定設計的合理性和可實施性；技術方案的確定需要業主和預算部門的支持；有些工程甚至需要后期運營商和使用者的信息反饋等等。從企業的角度而言，信息的正向流動速度的加快意味著效率的提升，對成本的控制是有利的。然而，這種情況對于設計行業則不完全適合。設計本身是一個復雜的信息系統，僅考慮信息的單向流動是不夠的，充分的反饋信息對設計優化非常必要。設計通常就是利用不斷迭代優化（Iterative optimization）的過程產生合理的設計產品。同時，這種優化過程所耗費的時間和人力也將計入設計的系統成本中，需要有所兼顧。

1.設計信息的傳遞與耗損

事實上，信息協同理論是現代企業管理系統的重要基石，系統通過不斷地接受各種信息，經過加工整理，將管理對象所需的信息輸出，并且使其向有序化方向完善和發展的過程。信息的傳遞總體而言是具有方向性的。以工程生命周期為例，工程信息從設計前期已經開始產生，通過方案設計、初步設計和施工圖設計傳遞到施工階段，施工完成之后，這些信息仍以工程的物理形式傳遞給工程的運營商和使用者。我們通常以信息傳遞的方向確定工程產業鏈的上游與下游關系，每個階段的信息都會被不斷地確認，使工程信息逐步清晰和增加。反饋信息的功能就是不斷加入外部信息，使系統遠離自我封閉的平衡狀態。反饋信息或許不會被系統地保存起來，但卻起到驗證、完善和強化信息傳遞的重要作用。

2.反饋信息流的分類

在工程設計過程中，反饋信息可能從以下的流程中產生（上圖是傳統BIM設計的流程）：1.專業設計流程中產生的反饋信息。由于BIM數據格式保證了多平臺工程信息的互操作性，為各種專業模擬分析軟件在BIM平臺上的順利運行創造了條件，也最大限度地發揮了數據平臺的優勢。目前，基于模擬的設計流程（Design by Simulation）已經成為共識，除了主要的工程模型軟件中內嵌的性能模擬器外，兼容IFC數據格式的第三方軟件也在大量的研發中。模擬類型包括工程性能、工程規范、交通疏散等方面，使工程信息的驗證變得非常便利和快捷。例如Autodesk Revit Architecture在概念設計階段可以通過日照和風環境的模擬優化工程體量和布局。BIM的三維可視化性能與虛擬現實軟件結合，可以虛擬體驗設計空間的舒適程度。這些在傳統設計中只能基于用后反饋的信息，在BIM設計框架下提前至設計階段完成。一般而言，這些反饋信息的專業歸屬明確，信息處理的主體也較為簡單，無需多次傳遞。2.專業協同過程中產生的反饋信息BIM的設計協同包括設計團隊內部的專業協同，以及與項目相關方的外部協同。與傳統的設計平臺相比，BIM協同平臺具有三維協同和多點協同的特征。每個專業完善各自專業信息模型，然后由專門人員在數據平臺上負責專業模型的定位和組合，協同設計通過工作集或外部鏈接的方式完成。一旦設計協同過程中發現設計差錯和沖突，系統將會收集信息，并及時反饋給模型的歸屬者加以干預。值得注意的是，協同設計產生的反饋信息往往只有在產生沖突的情況下才會出現，并且涉及到兩個或兩個以上的模型歸屬者，需要設定相關的處理規則，否則會出現修改延誤的情況，造成更多的問題。3.模型審查過程中產生的反饋信息模型信息審查是保證設計信息完整性和準確性的重要環節。BIM設計團隊在項目之初應確定每個設計階段的專業模型精細度，這一標準應與BIM國家標準相吻合，也應與項目合同約定的內容相吻合。各國BIM標準的內容不盡相同，美國國家工程技術協會于2007年推出的《國家工程信息模型標準》，（NBIMS），中心內容圍繞信息的傳遞標準和交換標準。英國的《工程行業BIM標準》和BS1192標準定義了公共數據環境，包括數據分享、不同數據平臺的導入、工作集與交叉引用規則、建模方法論、文件夾結構和構件命名規則、標注方式和相關軟件資源等項。香港房屋署頒布的《香港工程信息模型標準手冊》規定了各種文件夾結構、命名標準等協調標準，并配有詳細的Autodesk Revit軟件平臺下的操作指南。一般情況下，項目團隊會指定專門人員（模型經理）負責審查專業模型，可通過人工和軟件兩種方式確認模型信息的完整性，模型檢查軟件包括Autodesk Navisworks, Bentley Navigator, Solibri Model Checker等。一般而言，模型經理只負責信息完整性的審查，對信息是否正確不做評價。正確性審查主要還是依賴于設計企業的傳統質量控制流程。審查結果將反饋給專業模型負責人，但其影響可能會涉及多個專業。4.設計延伸服務產生的反饋信息設計延伸服務主要是指設計與施工對接后產生的反饋信息。在集成化交付模式下（IPD），依靠業主BIM團隊的協調，設計人能夠獲取大量的產品和施工信息，使大量反饋信息的處理完成于設計階段，無疑是理想的BIM模式。而現行最多的“設計—招標—建造”模式普遍存在下游信息反饋不充分、不及時的問題。雖然設計中的錯、漏、碰、缺可以通過BIM三維協同和檢測得到改善，但仍可能存在某些問題。在此情況下較好的解決方式是將復雜工程的材料與施工工藝的結合提升至設計階段，采取技術協作和咨詢的方式集合技術團隊進行專項研究，重大項目大多采用這種方式。在設計延伸服務中產生的反饋信息需要進行重新的評估，確定解決方案后明確變更專業模型的歸屬，才能重新啟動設計變更流程。5.其他偶然性的反饋信息大量偶然和非邏輯性的信息產生于設計階段的上游，如設計條件的變化、業主的需求與非需求性變更、設計主管部門的要求等。這些信息嚴格地說并非由設計信息造成的結果，而是構成設計信息本身的條件和原因，因此不構成反饋信息，而上游條件的變化可能導致重啟或部分重啟設計流程。一般情況下，成熟的BIM團隊會在流程計劃中充分地考慮信息反饋的內容和方式，避免意想不到的情況發生。即使如此，設計過程中仍會產生偶然性的反饋信息，尤其在缺乏經驗的復雜項目和特殊項目中，出現的概率會相應增加，由于錯過最佳的解決時機造成設計返工。這種情況應通過完善流程和模型計劃，在此后的設計項目中加以改善。

3.反饋信息的傳遞與管理

  比較BIM協同與傳統協同兩種方式，可以發現信息傳播的路徑存在很大不同。在傳統協同中，設計信息有明確的發布者和接收者，以互提資料的方式完成一對多或多對多的關聯；在BIM項目中，設計信息儲存在中央數據平臺，所有團隊成員都面對數據平臺工作，形成多對一的協同模式。當某個專業信息更新到中央數據平臺時，其他成員都可以即時地看到和引用。這種傳遞形式體現BIM信息平臺高度集成化的特點，大大提高了信息分享的效率。同時也應看到，這種模式也決定了BIM平臺上的數據會隨時產生，缺少明確的接收者，使信息的指向性減弱。這就需要三個機制進行必要的干預和補充：1）制定詳盡的建模計劃：整個流程中階段性數據都需經過事先約定，并放在一個統一的時間軸上。每個成員都應充分了解設計流程和節點。2）必要的推送機制：對有待解決的信息加以標記，定時推送給相關人員。3）數據審查機制：按照流程計劃定期檢查數據的完整程度，保證設計協同的正常運行。當反饋信息產生時，意味著相關設計人需要對信息進行處理和反映，決定是否重啟優化設計流程，解決相關問題。反饋信息的傳遞可以歸結為兩種方式：一種為傳統的“一對一”或“一對多”的方式，由信息的提供人直接傳遞給接收人，待設計更改后，再將信息返回給提供人和相關團隊成員；另一種方式是首先將反饋信息傳遞給中央數據平臺，由專人（模型經理）進行匯總和標記，然后定時推送給接收人，此時該信息處于受理狀態；當設計修改后，更新的構件應帶有明顯的時間或屬性標記，以強調修改部分的內容。當設計人將修改信息推送至數據中心后，模型經理需確認模型已更新在數據平臺上，將受理狀態的信息改為完成，并向團隊推送更新提示。很顯然，第二種方式最大程度地發揮了BIM平臺集成化的優勢，同時增加了信息的指向性。這種情況下，中央數據平臺不但匯集了所有的設計數據，也承擔著信息控制平臺的作用。一般每個 BIM項目應配備至少2~3名模型經理，負責中心數據的維護，包括信息管理、數據維護等工作。除此之外，還負責制定具體的建模計劃，進行模型審查，設定訪問權限、統一文件結構目錄等，保證協同工作的正常進行。需要注意的是，由于模型信息的即時可見性，在專業模型更新至中央數據平臺時有必要通過設計人或模型經理的確認，避免某些過程模型或臨時文件對協同者造成迷惑和困擾。同時，專業設計模型應避免被直接訪問。

4.反饋信息的處理與優化

  反饋信息的處理規則包括獨立處理與協同處理；限時處理與延時處理；強制處理與忽略處理等。針對不同的反饋信息，處理規則也會有所不同。反饋信息的處理規則應在BIM項目《協同設計流程指南》中加以明確。1.獨立處理與會商處理對于模型歸屬明確的信息，可采取獨立處理的方式。例如，工程模擬優化過程產生的反饋信息，可以由設計者獨立解決。對于模型歸屬不明確、技術方案較為復雜的信息，可采取會商處理的方式。例如，在協同設計中產生的技術問題，可以由專業責任人啟動會商機制，再由信息平臺通知相關設計人。2.限時處理與延時處理反饋信息應盡早得到解決。對于明顯反映設計缺陷、影響范圍較大的反饋信息，應采取限時處理的方式，避免造成設計進度的延誤。而對于設計暫時影響不大的信息，可以采取延時處理的方式。3.強制處理與忽略處理在某種情況下負責人應堅持現有的設計。某些有價值的反饋信息在現有條件下可能沒有滿意的解決方案，作為責任人首先應對信息加以甄別，果斷做出強制執行原設計的處理。另外一些反饋信息對設計不產生優化價值，可以忽略不計。以上兩種反饋信息對設計結果和流程都不會產生直接的影響。作為一個復雜的管理系統，BIM平臺下的設計流程應具有應對各種反饋信息的渠道。通過對信息管理流程的優化，可以使反饋信息有計劃地出現，輔助工程設計的優化過程；也能盡量降低意外反饋帶來的系統風險，降低設計成本。將“反饋—優化”機制固定到設計流程中，可以有效控制設計的質量。例如可以用清單（checklist）的形式明確要求設計模擬優化的哪些項目，以保證常規設計的質量。對于特殊工程類型，模擬檢測的項也應相應地調整或增加。如模型糾錯，沖突檢測等反饋信息都可固化為標準的設計流程。此外，充分利用BIM數據平臺高度集成化的優勢，結合其他設計辦公管理系統（如ACE Teamwork），完成信息推送、進度查詢、協作邀請、變更提示等工作，建立信息溝通平臺，維持信息流的暢通。BIM技術的運用最終都要從效率和優化兩個價值層面進行判斷。在以市場化驅動的行為中，這兩種價值層面不一定吻合。在強調BIM對整體工程行業的效率提升的同時，必須強調實現工程精益化設計的目標，反饋信息的管理則是實現BIM核心價值的關鍵。如下圖中BIM設計反饋流程所示。 

參考文獻

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作者：公規院數字土木研究室 吳崢

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