专访第五届全国BIM学术会议主讲嘉宾卡耐基梅隆大学教授 刘雪松

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乐居财经新闻2019年11月16日至17日，由中国图形学会主办、游助智兆科技产业集团承办的第五届全国bim学术会议将在长沙新苑白天鹅宾馆举行。作为一个具有全国影响力的bim学术交流平台和一年一度的bim科技人员盛会，本次会议将首次聚焦预制建筑领域的bim发展，邀请国内外知名bim专家学者出席并分享，发布bim技术在预制建筑领域的最新应用成果。

本期，我采访了卡耐基梅隆大学的教授刘雪松，他是这次学术会议的主题发言人。以下是书面采访记录:

1.什么是bim技术？

刘雪松:建筑信息模型(BIM)——建筑信息模型技术的概念是在20世纪90年代提出的，它一般是指一系列用于保存、表示、管理和分析建筑相关数据和信息的技术、工具和过程，是实现建筑工程数字化、信息化和智能化的基础。建筑信息模型(Building information model，又称为建筑信息建模)强调bim不仅仅是一种文件或软件工具，而是在建筑的每个生命周期对建筑信息进行统一协调管理的过程，它不仅包括设计和建模工具，还包括可视化、分析和系统工作等软硬件产品，以及建筑信息收集、管理和分析的实施过程和策略。与bim相关的软硬件技术发展迅速。因此，bim技术的定义不应局限于某些工具和软件，而是可以通过bim过程的目标和原则来判断某些技术是否属于bim过程，如信息结构化和交互性、数据表达的标准化和参数化、整个生命周期的信息一致性等。广义的Bim也突破了建设项目的范围，也应用于大型土木工程行业的基础设施项目，如桥梁、隧道、地下管道走廊等。城市信息化还集成了bim和GIS-地理信息系统技术，为城市信息提供微观和宏观的多维表达。

2.leju:BIM技术如何应用于建筑设计、施工、运营和维护？

刘雪松:bim技术首先在建筑设计中被广泛应用，因为与传统的二维绘图设计方法相比，它的参数化建模和三维虚拟模型为建筑设计的表达提供了一种直观有效的工具。随着建设项目的日益复杂，越来越多的设计和施工团队以及工程师参与到建设项目中来，这给建筑行业的相关软件产品提出了一个新的课题——如何避免在用不同的软件设计和分析复杂的建筑信息时需要重复的信息录入和人工集成，并保证信息在建设项目的整个生命周期中不丢失和准确。因此，在设计和施工过程中，bim主要用于碰撞分析和虚拟施工。冲突检测是指在同一建设项目中，不同设计团队制定的设计方案中，空之间是否存在物理冲突，导致无法施工或以后无法运行和维护。bim支持的交互信息使得不同设计团队的方案能够统一和整合，以发现冲突，为碰撞分析提供了很好的支持。虚拟设计与施工包括设计与施工过程中可使用的一系列技术，包括设计效果渲染、4d cad施工模拟、施工过程监控等。它还利用bim的数字化和参数化特点，提高建筑信息的统一性和可视化，使不同专业的项目参与者能够获得和使用更多的建筑信息。

Bim不仅提供了完整的建筑信息，还为设计、施工和运营维护阶段的一系列分析过程提供了数据基础，如设计阶段的结构分析、能耗模拟分析和照明分析、碰撞分析、构件加工、施工阶段的可施工性和安全性测试及施工期监控、运营维护阶段的建筑环境监控、设备故障诊断、能耗监控和优化。然而，目前国内外在使用bim技术方面缺乏最佳实践和标准化流程，尤其是在使用bim支持信息分析方面。不同项目采用的bim技术和流程是分散和独立的，因此需要进一步推广政策和行业。

3.乐居:bim技术在房地产开发行业的未来发展趋势是什么？

刘雪松:信息技术的发展被认为是推动社会各阶层进步的核心动力。bim是信息技术在建筑行业应用的关键技术之一，在未来几年内将在技术研发和应用方面取得重大进展。然而，bim技术更多地应用于大型商业建筑和基础设施项目，而较少应用于住宅项目，这主要是因为后者已经在中国传统设计的基础上形成了一个高速可复制的设计和施工流程。随着中国房地产行业从注重数量逐渐向注重质量转变，以及传统设计和施工成本的不断提高，bim技术作为提高行业生产效率的重要信息工具，作为建筑数字化和信息化的必要基础，将广泛应用于不同的建设项目中。目前，越来越多的设计机构和房地产企业投资于bim相关技术的应用和研发。

4.leju:BIM与云计算、物联网和大数据之间有什么关系？

刘雪松:建筑项目本身的复杂性决定了建筑信息的以下特点:

A.大量:每个建设项目都是非常独特的，包括大量的图纸、文件、手册、记录和其他设计、施工和运行维护项目的信息。在越来越多的建筑自动化系统和物联网技术的推动下，建筑信息化的范围已经大大超过了传统的静态文档和模型，并增加了大量的动态时间序列数据。

B.高维度:建设项目从设计、施工到运行维护需要很长时间，参与人员多，因此建设信息的内容和分类非常复杂。从传统的三维模型，到添加了施工时间序列和施工模拟分析时间数据的4d cad，到添加了成本和费用信息的5d，添加了能耗成本和可持续发展数据的6d，以及添加了设备运行维护数据和建筑使用动态环境信息的7d等。，人们不再准备一一列举，而是直接将bim的维度定义为nd。

C.复杂的数据类别和结构:典型的“软件孤岛”问题存在于建筑行业的软件中，其核心原因是每一个建筑项目都涉及大量不同专业类别的机构和人员，并使用各种软硬件技术来支持各专业的设计、分析和管理。因此，建筑信息的类别非常复杂，包括大量不同种类的信息，如空、时间、系统、报告、设备参数、工艺、手册、图片、音频和视频等。此外，由于使用的软件工具和创建信息的人员不同，信息的表达和存储结构也有很大的不同，并且存在大量的非结构化数据。

建筑信息的这些特点决定了大数据的本质，它在高纬度和非结构化方面具有建筑信息所特有的大数据挑战，因此bim的创建、管理和应用需要依靠大数据存储、查询、分析等技术。云计算作为大数据技术和移动计算的一种实现方式，已经广泛应用于建筑信息协作和项目管理中。例如，简单使用案例是使用云存储管理和共享建筑图纸和文档，专业使用案例包括欧特克刚刚收购的基于云的建筑项目图纸管理和注释共享的plangrid产品，以及童渊数字技术基于云的住宅使用说明书。

事实上，物联网技术已经从楼宇自动化系统的发展进入了楼宇运行维护行业。现代商业建筑配备了大量的传感器和控制器来自动调节和控制空调节、照明、泵、电梯和其他系统。随着通信技术和自动化系统的快速发展，越来越多的物联网设备将被安装在建筑物中，它们产生的数据是建筑物信息的一部分。因此，如何将物联网技术产生的动态时间序列信息和物联网系统的元数据整合到建筑信息管理系统中，最终成为建筑生命周期管理和分析的一部分，是当前业界研究和发展的一个课题。

5.leju:BIM需要什么样的人工智能？人工智能能给bim带来什么？

刘雪松:上述建筑信息的大数据特征决定了仅靠人力是不可能有效管理和利用建筑信息的。bim技术的使用和发展必须依靠人工智能技术来高效、自动地生成、管理、理解和分析建筑信息。卡内基梅隆大学土木工程与环境系在利用人工智能技术解决bim相关问题方面有许多研究课题和成果。例如，目前大多数建设项目只有图纸信息。要使用bim相关工具，您必须首先将图纸转换为bim，这需要大量的人力资源。如果使用计算机图形学、机器视觉等技术，计算机可以自动理解图纸信息并进行bim建模；建筑系统中的设备手册是非结构化的文本信息，当设备出现问题时，人工搜索效率不高。研究团队利用自然语言分析技术自动分析文本数据，建立信息模型和知识地图，能够自动为维护过程提供信息检索和支持。通过信号处理、模式识别和深度学习技术，可以对物联网和楼宇自动化系统产生的大量时间序列信息和动态数据进行自动分类和建模，并对楼宇系统的潜在故障进行检测和诊断。

作为信息技术革命的代表，人工智能给金融、制造、医疗等行业带来了巨大的帮助，必将引领建筑业的新发展。在数据处理的维度上，人工智能分为四个层次:数据、信息、知识和智慧。bim解决了这两个层次的功能需求，是数字建筑的核心，也是未来智能建筑的基础。

来源：广州新闻直播