基于OmniClass的汽车工业建筑构建信息模型分类编码技术研究

■机械工业第九设计研究院有限公司 李丰 柳林 范宏艳

BIM概念进入国内已10余年，近年来，国家大力推行BIM技术在建筑工程行业中的应用，住建部也相继发布了7部针对BIM技术的国家标准，其中包括《建筑信息模型分类和编码标准》（GB/T 51269-2017，以下简称《国家标准》）。行业各企业也针对《国家标准》制定了适合本企业自身需求的分类编码标准。有完全基于OmniClass标准的，也有完全基于国家标准的；有将OmniClass和国家标准进行融合的，有重新拟定思路进行开发的思路太多、太广，根本无法进行统一。考虑到汽车工业具有自身的复杂性和独特性，制定一套适用于汽车工业的《建筑构建信息模型分类编码标准》迫在眉睫。本文对国外的OmniClass分类编码技术进行研究，在此技术之上对《国家标准》进行分析和对比，并阐述了如何利用OmniClass标准作为指导，早日实现将适用于我国汽车工业的《国家标准》成功落地并应用。

BIM技术发展分析

建筑信息模型（BIM）

建筑信息模型BIM（Building Information Modeling，简称BIM技术）的概念由美国人查克·伊斯曼于1975年在佐治亚理工学院发表的论文中提出。它以三维数字技术作为基础，并集成建筑工程项目各种相关信息的工程基础数据模型，是对工程项目相关信息详尽的数字化表达。BIM技术的应用，旨在从根本上解决建筑工程在规划、设计、施工、运营各个阶段信息断层问题，实现工程信息在建筑物全生命周期内的有效利用与管理，是谋求从根本改变传统设计方式、消除信息孤岛的重要手段之一。

国内外BIM技术发展情况

美国是最早使用BIM技术的国家之一。美国建筑师协会（AIA）于2008年提出全面以BIM技术为主，整合建筑工程行业各项作业流程，彻底改变传统建筑设计思维；2009年，英国伦敦地铁系统以BIM技术作为设计手段，并制定了BIM建模标准“AEC(UK)BIMStandard”；新加坡是最早将BIM技术纳入法规的国家，2010年新加坡的公共工程要求全面使用BIM技术进行设计、施工，2015年开始要求必须以BIM技术兴建所有建筑工程项目。

BIM概念2002年由Autodesk公司引入国内，2007年BIM概念在行业中逐渐兴起。2010年，清华大学参考美国BIM标准（NBIMS）并结合调研提出了中国建筑信息模型标准框架（Chinese Building Information Modeling Standard，简称CBIMS）。2011年1月，住建部发布《2011~2015建筑业信息化发展纲要》，其中明确指出在施工阶段开展BIM技术的研究与应用。2012年1月，住建部《关于印发2012年工程建设标准规范制订、修订计划的通知》宣告中国BIM标准制定工作的正式启动，由此，中国工程建设行业的BIM热度日益高涨。

国外BIM标准发展概述

当前，国际上主要开发研究BIM标准的机构是BuildingSMART。BIM标准主要包括三个方面的内容：数据模型IFC标准、数据字典IFD标准、过程信息分发手册IDM。IFC标准于1995年由国际协同联盟 IAI（Industry AIliance for Interoperability）提出，是面向三维建筑产品数据的标准，1997年IAI发布了IFC信息模型标准的第一个完整版，经过10余年的努力，IFC标准已经发展到2X4版本。

2004年，美国编制了基于IFC标准的《国家BIM标准》—NBIMS（National Building Information ModelStandard，简称“NBIMS”），NBIMS是一个完整的BIM指导性和规范性的标准。目前，美国所使用的BIM标准包括NBIMS标准、COBIE标准、IFC标准。

2010年4月，英国多家设计和施工企业共同成立了标准项目委员会，并制定了“AEC（UK）BIM Standard”作为行业BIM标准；日本的BIM标准主要是由三部分组成：BIM技术规范、国家BIM导则、BIM应用指南。2014年日本国土交通省发布了公共项目中BIM的应用规范《国土交通省BIM导则》，该导则成为日本政府唯一承认的BIM指导规范。

国外分类编码标准

OmniClass

OmniClass建筑分类系统简称“OCCS”，是美国《国家BIM标准》的重要组成部分，提供了一种在整个建筑工程项目全生命周期中对完整构建环境进行分类的方法，可用于多种设计、施工、运维软件管理系统，如项目信息归档、人员组织归档、设计信息归档、物料统计等，但其更主要的应用理念是为电子数据库和软件提供分类结构，丰富和管理这些资源中的信息。

同时，OmniClass也是一种专门为BIM设计工作进行数据库构建和高效检索信息的方法。从数据的组织到对象，提供一种分类汇总和深入调取特定数据，以满足设计需要的手段。OmniClass不是单一的线性分类表，它是线性分类和面分类的综合分类方法，可以将不同分类表单中的条目进行穿插组合，用来表达更为复杂的建筑工程信息。

OmniClass表单及编码组成

OmniClass由15个表单组成，表单的组成并没有按照数字递进顺序排列进行编制，中间数字有空缺，其目的是为了今后能够更好地进行内容扩展（图1）。

图1 OmniClass组成表

OmniClass中的表单分为7个层级，每个层级代表不同的类型信息，每个层级又包含多个条目，条目可以用于对特定类型的信息进行分类排序，或者可以将表单中的条目与其他表格中的条目结合起来，对更复杂的主题进行分类。

OmniClass代码样式

在OmniClass V3版本里，轻质混凝土的代码是23-13 15 11 17，这串数字的意思是：在表单23的第13条、第13条里的第15条、第15条里的第11条、第11条里的第17条是轻质混凝土。将这串代码添加到建筑信息模型构件中，软件就可以辨别出这个构件是轻质混凝土。

国家分类编码标准

2017年10月25日，住建部发布《建筑信息模型分类和编码标准》（GB/T 51269-2017），标志着我国建筑信息模型应用技术进入到更高技术领域，在建筑工程行业中掀起了新浪潮。

《国家标准》与OmniClass分类对比

《国家标准》的表单组成与OmniClass表单内容相同，都是15个，但是表单的排序不同，表单的代码组合也不同（图2），《国家标准》将OmniClass进行了本土化，在分类细节上针对国内建筑工程行业的情况作了补充和调整。

图2 国家标准与OmniClass分类对比

《 国家标准2017》与OmniClass编码组成对比

OmniClass的编码组成分为7个层级，《国家标准》的编码组成分为4个层级。OmniClass对工程信息的延展性规划要高于《国家标准》。

表单30（建筑产品）的分类方式

在《国家标准》中，“建筑产品”的分类方式多以“产品类型”（表1）和“系统类型”（表2）的方式进行分类。

表1 以产品类型进行分类

表2 以系统类型进行分类

表单30（建筑产品）针对设计单位存在的问题

表单30（建筑产品）的延展性还有待扩展，它以建筑产品的全面性作为出发点进行分类，但对于设计单位则更需要以具体的、详细的构建作为设计元素，对建筑信息模型进行选型操作，例如，表3中（电动离心式消防泵）为第四类（细类），也是《国家标准》的最后一个层级，但是对于给排水的设计人员而言，其四、五、六、七、八层级的信息则更为重要（图3）。

图3 “电动离心式消防泵”八级信息结构

表3 国标“电动离心式消防泵”分类图

如果按照的结构对信息模型进行编码，编码的数位为两位的形式，其结果见（图4），信息模型的代码过长，编码系统的信息量过于庞大，分类层级过深，不利于设计过程中的快速选型和检索，且分类方式没有与设计院的专业构成形式相关联，使得各专业在信息模型选型上出现混乱、效率低（图5）。

图4 八级信息结构编码示例

图5 建筑模型专业划分

按系统分类宜建立在自动分类编码功能实现的前提（图6）。当下，Revit软件自身的构架和二次开发的能力，还达不到依据系统分类在建模过程中自动编码、动态录码、组合码的技术能力。按系统分类必然以建筑构件信息模型的重复叠加为代价，直接导致企业族库体积成倍的膨胀，信息模型每修改一次需替换若干个层级内的相同模型，后期维护的工作量也是不可想象（图7）。

图6 自动分类编码下的系统划分

图7 构件信息模型重复叠加

企业分类编码标准

以《国家标准》为基础

企业标准的编制应以《国家标准》为基础，才能发挥企业标准的通用性，才能立足于激烈的市场竞争。同时，要站在企业专业构架和设计习惯的角度，进行优化、调整和延展。

应考虑的因素

《国家标准》存在于整个汽车工业建筑物的全生命周期过程中，对于设计单位而言，其作用主要集中在规划、设计、施工阶段，具体应考虑以下几个方面的因素。

①总图专业工程量提取与经济指标计算，例如，道路面积、绿化面积、停车位数量等。

②建筑专业工程量提取，例如，墙的面积、门窗数量、卫浴设备数量等。

③结构专业工程量提取，例如，基础梁、独立基础、现浇砼钢筋数量等。

④水、暖、动专业工程量提取，例如，管道长度、管件数量、风管展开面积等。

⑤电气专业工程量提取，例如，电缆桥架长度、母线长度、线管长度、灯具数量等。

⑥设计过程中的信息检索与过滤能力。

⑦造价专业如何运用《国家标准》对工程量进行提取。

⑧施工人员如何运用《国家标准》对工程量进行提取。

以专业构架为依托

建筑信息模型的分类编码与企业族库的构建息息相关，也可以说，两者本身就是一体化的。企业族库又与企业的专业构架相关联，只有专业构架与分类相关联设计人员才能清楚地知道去哪个分类选择适合的信息模型（图8）。

图8 企业族库按专业属性划分

以轻量化信息模型数量为准则

以专业构建进行分类也会带来一些问题，那就是建筑信息模型的数量剧增，同时信息模型存在大量的重复，使得信息模型的维护和管理工作量巨大。例如，给排水专业会使用到压力表，那么同样暖通专业和动力专业也会使用到压力表，这样在不同的分类中就会出现三次相同的信息模型（图9）。针对线性分类法唯一性的原则，我们只能为这些模型增加不同的前缀，例如，给排水压力表、暖通压力表、动力压力表。但是，该做法依然会给建筑信息模型的升级和维护带来巨大的负担。

图9 “压力表”族在各专业重复引用

行业中也有使用管道系统来进行分类的（表4），在给排水专业中管道系统的分类就多达30多种，以当前行业中的开发技术而言，实现建筑信息模型自动编码遥遥无期。同样是以压力表为例，如果按照管道系统的方式进行分类，那么压力表的信息模型就要重复出现30多次，族库的体积进而增加30倍。由此可见，编码分类应充分考虑建筑信息模型构建库的体积、检索效率、传递效率、维护效率。

一物多码技术路线

国家编码分为4个层级，可以理解为它有5个标签来表达自己的信息。其中，建筑专业、门、提升门、提升门—电动、提升门—电动—钢制等信息都可以成为提升门信息模型的身份标签。通过对不同身份标签的筛选，就可以快速统计特定类型的提升门所包含的工程量信息。如果需要按照材质作为标签，对项目中钢制的所有构建进行筛选并统计工程量，那么就需要对材质进行编码。因此，建筑信息模型不应固定使用一套分类编码，应按照实际工程情况录入多种编码系统，这样才能灵活应对信息量如此庞大的建筑工程项目。

工程量提取

使用编码系统进行工程量提取，首先要依据《建筑构件信息模型分类编码标准》的规定，把（代码）添加到Revit族模型中。录入代码会带来相应的工作量，工作量的大小还与《企业族库》信息模型构建的完整度息息相关，因此，项目前期应对使用频率最高的信息模型构建进行创建并录入代码。

设计人员在统计时，可以“中类”对工程量进行提取（图10），如平开门数量、旋转门数量。采购人员在统计时，可以“材料”的类型对工程量进行提取，如不锈钢水管有多少米、PVC水管有多少米。这就需要开发《建筑构建信息模型材质分类和编码标准》（图11）。

图10 通过“中类”提取工程量

图11 材质分类编码标准示例

施工人员在统计时，看重信息模型的“系统”分类，如给水系统管道长度有多少米，排水系统弯头有多少个；Revit软件中本身就添加了系统的过滤功能，因此不需要对信息模型的系统进行编码。在明细表当中，只需要添加“系统名称”参数，即可对指定系统中的任何建筑构件进行统计。

总结

首先，通过分析OmniClass标准和《国家标准》得知，建筑信息模型编码技术能够提高BIM技术的使用效率和传递效率，但在实际的应用中还存在不少问题。例如，如何结合专业架构将编码进行优化分类这是一个值得深入分析的问题，并且编码的层级到底如何分，分多少类别合适，这些类别是否能够准确表达设计师的设计意图，能否针对设计、造价、施工各专业进行有效的利用，需要结合项目进一步探讨和实践。

其次，编码的录入过程工作量巨大，且与《企业族库》的完整度息息相关，每增加一个新的族类别，编码体系就必须随之修改，而且不是所有软件都支持同一个编码系统。这也是国家推出《国家标准》的原因之一。

最后，建筑信息编码作为建筑业信息化转型的重要一环，无论路程有多么艰难，作为建筑工程行业的设计工作者我们需要坚定信心，跟随国家的步伐，看准行业的变化，将BIM技术在专业内进行优化，使之适应本单位的工作习惯，将BIM技术在企业中落地才是重中之重。