BIM之芯與魂

18年前，時(shí)任科技部部長(zhǎng)徐冠華曾說(shuō)，“中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)缺芯少魂”。18年過(guò)去，這一狀況沒(méi)有發(fā)生根本改變。今天，在建筑業(yè)大力推廣BIM技術(shù)過(guò)程中，我們不禁要問(wèn)中國(guó)建筑業(yè)BIM技術(shù)是否“缺芯少魂”、BIM之芯、魂何在？

在《中興被禁直刺中國(guó)BIM之“芯”》一文發(fā)表之后，有人迅速斷言BIM之芯即三維圖形技術(shù)：就像華為在“2012”實(shí)驗(yàn)室默默耕耘“麒麟”芯片一樣，國(guó)內(nèi)軟件公司在三維圖形技術(shù)的研發(fā)也已耕耘了是十多年。這固然有情懷和格局的因素，還有一個(gè)重要原因就是十多年前我們已經(jīng)嘗到了因缺“芯”而被外國(guó)企業(yè)卡脖子的苦楚。十多年前，國(guó)內(nèi)軟件公司痛下決心、背水一戰(zhàn)，開(kāi)發(fā)自己的國(guó)產(chǎn)圖形平臺(tái)，并成功應(yīng)用在國(guó)內(nèi)軟件公司的圖形算量產(chǎn)品，成為現(xiàn)在BIM產(chǎn)品的強(qiáng)大內(nèi)“芯”！

BIM之“芯”是否三維圖形技術(shù)？這是我國(guó)政府主管部門(mén)推廣及企業(yè)應(yīng)用BIM需要認(rèn)真思考的問(wèn)題。如果BIM之“芯”不是三維圖形技術(shù)，那么BIM的芯與魂究竟是什么？我們今天推廣和應(yīng)用的“BIM技術(shù)”是否需要重新審視？

一、英美BIM推廣

有國(guó)內(nèi)權(quán)威文件稱(chēng)：2016年,國(guó)外 BIM 技術(shù)應(yīng)用仍保持較快發(fā)展的趨勢(shì)。美國(guó)、英國(guó)、新加坡等國(guó)家和地區(qū)，在政府、行業(yè)和企業(yè)的推動(dòng)下已初步實(shí)現(xiàn)BIM 技術(shù)的市場(chǎng)化和普及化。亞太地區(qū)的澳大利亞、韓國(guó)等國(guó)家的 BIM 技術(shù)雖然起步相對(duì)歐美國(guó)家較晚, 但整體應(yīng)用發(fā)展速度較為迅速。文件經(jīng)常以美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)（USACE）及英國(guó)政府內(nèi)閣辦公室推廣BIM為例（下表）。

美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)（USACE）為期15年的BIM發(fā)展路線(xiàn)規(guī)劃如下表：

從表中可見(jiàn)，美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)（USACE）的BIM發(fā)展路線(xiàn)圖是以美國(guó)NBIMS為依據(jù)，2010年的BIM目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全生命周期的數(shù)據(jù)互用。美國(guó)NBIMS標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)在2016年創(chuàng)新會(huì)議中指出：美國(guó)NBIMS面臨的挑戰(zhàn)是：NBIMS已經(jīng)有許多免費(fèi)下載，但它的價(jià)值很難建立確定，NBIMS是其他的標(biāo)準(zhǔn)匯編，沒(méi)有層次和框架，目前為止，NBIMS尚未被軟件供應(yīng)商實(shí)施（圖1）。

圖1 NBIMS的挑戰(zhàn)

因此，美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)（USACE）在2012年就對(duì)BIM實(shí)施做了重新評(píng)估，限定了BIM軟件應(yīng)用條件（圖2）：

圖2 美國(guó)工程兵B(niǎo)IM路線(xiàn)圖（2012）

可見(jiàn)，美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)（USACE）原定的BIM發(fā)展路線(xiàn)圖實(shí)際上已經(jīng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

再看英國(guó)內(nèi)閣辦公室推動(dòng)BIM Level 2 的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)情況。

在2018年4月4日CIOB網(wǎng)站上發(fā)表了一篇文章：

CM/BIM+每年的BIM調(diào)研揭示，盡管這項(xiàng)技術(shù)在建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用信心已經(jīng)提升，尚不熱心的客戶(hù)仍舊是推進(jìn)Level 2的一個(gè)障礙。

根據(jù)數(shù)字化建造領(lǐng)域的沙皇級(jí)人物Mark Bew的說(shuō)法，對(duì)于建筑行業(yè)要克服的這個(gè)問(wèn)題，如果能夠成功實(shí)現(xiàn)BIM Level 2的應(yīng)用，保守、低成本理念會(huì)是“一個(gè)巨大的障礙”。

作為CM公布的年度BIM調(diào)研報(bào)告的結(jié)果，作為已被任命為英國(guó)政府BIM工作小組的主席，PCSG工程咨詢(xún)公司主席Bew給出了如上評(píng)論，顯示出BIM Level 2的推進(jìn)仍舊進(jìn)展緩慢。研究顯示只有14%的客戶(hù)在所有項(xiàng)目中委托實(shí)現(xiàn)BIM Level 2，相比上一年有20%的下降。然而，44%的施工公司現(xiàn)在表示他們對(duì)這項(xiàng)技術(shù)有信心，相比于2017年僅有三分之一如此認(rèn)為。表示還未使用Level 2 BIM的公司比例有較小的下降幅度，從38%下降到34%。

Bew表示“與這個(gè)領(lǐng)域許多人的對(duì)話(huà)讓我了解到，擁抱這項(xiàng)新技術(shù)并實(shí)現(xiàn)如此有活力的轉(zhuǎn)型是如此昂貴、艱難、費(fèi)時(shí)并且無(wú)法滿(mǎn)足投資需求回報(bào)?！?

他補(bǔ)充道：“建設(shè)領(lǐng)域有太多客戶(hù)傾向于采用成本最低化理念，聚焦在資本支出和運(yùn)營(yíng)成本而不是更好的長(zhǎng)期投資回報(bào)?！?

Bew表示：“建筑工業(yè)仍舊處在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的前期，”但他認(rèn)為有“更長(zhǎng)多路要走?！?

他說(shuō)道：“我們現(xiàn)在看到建筑業(yè)不只是簡(jiǎn)單的進(jìn)行3D設(shè)計(jì)，而是真正的擁抱一個(gè)數(shù)據(jù)存在價(jià)值的嶄新數(shù)字化未來(lái)。”

作為目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)英國(guó)數(shù)字化建造的劍橋大學(xué)的戰(zhàn)略咨詢(xún)師，Bew正在督促建筑業(yè)“超越世界BIM水平并向一個(gè)嶄新和更大的世界邁進(jìn)，包括數(shù)據(jù)挖掘，信息管理，信息反饋和先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析”。

英國(guó)GenieBelt公司在2017年調(diào)查了英國(guó)BIM Level 2的實(shí)施情況如圖3：

圖3 英國(guó)BIM Level 2實(shí)施情況

由此可見(jiàn)，英國(guó)政府早期規(guī)劃的2016 BIM目標(biāo)并未實(shí)現(xiàn)。

二、中國(guó)BIM推廣

無(wú)論是美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)（USACE）還是英國(guó)BIM Level 2目標(biāo)，其都有明確的技術(shù)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)：美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)（USACE）是以美國(guó)NBIMS為實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，英國(guó)政府BIM Level 2是以實(shí)現(xiàn)CDE（共享數(shù)據(jù)環(huán)境）下的4D及5D目標(biāo)并配套PAS1192系列標(biāo)準(zhǔn)。

我國(guó)的BIM發(fā)展目標(biāo)描述大體如下：

“通過(guò)分階段、分步驟推進(jìn)BIM技術(shù)試點(diǎn)和推廣應(yīng)用，到2016年底，基本形成滿(mǎn)足BIM技術(shù)應(yīng)用的配套政策、標(biāo)準(zhǔn)和市場(chǎng)環(huán)境，本市主要設(shè)計(jì)、施工、咨詢(xún)服務(wù)和物業(yè)管理等單位普遍具備BIM技術(shù)應(yīng)用能力。到2017年，本市規(guī)模以上政府投資工程全部應(yīng)用BIM技術(shù)，規(guī)模以上社會(huì)投資工程普遍應(yīng)用BIM技術(shù)，應(yīng)用和管理水平走在全國(guó)前列?！?

“到2020年末,建筑行業(yè)甲級(jí)勘察、設(shè)計(jì)單位以及特級(jí)、一級(jí)房屋建筑工程施工企業(yè)應(yīng)掌握并實(shí)現(xiàn)BIM與企業(yè)管理系統(tǒng)和其他信息技術(shù)的一體化集成應(yīng)用。到2020年末,以下新立項(xiàng)項(xiàng)目勘察設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)中,集成應(yīng)用 BIM 的項(xiàng)目比率達(dá)到90%:以國(guó)有資金投資為主的大中型建筑;申報(bào)綠色建筑的公共建筑和綠色生態(tài)示范小區(qū)?！?

“加快推進(jìn)建筑信息模型（BIM）技術(shù)在規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)全過(guò)程的集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)項(xiàng)目全生命周期數(shù)據(jù)共享和信息化管理，為項(xiàng)目方案優(yōu)化和科學(xué)決策提供依據(jù)，促進(jìn)建筑業(yè)提質(zhì)增效?！?

由上述可見(jiàn)，我國(guó)BIM推廣是以BIM（軟件）集成應(yīng)用為目標(biāo)。

對(duì)應(yīng)于BIM的五個(gè)層次（圖4），軟件集成僅處于第二層次，軟件集成無(wú)法實(shí)現(xiàn)BIM的第三層次。

圖4 BIM的層次

BIM是一個(gè)系統(tǒng)工程（圖5），只有在BIM系統(tǒng)架構(gòu)模型基礎(chǔ)上，制定公開(kāi)的軟件間互操作標(biāo)準(zhǔn)，才能實(shí)現(xiàn)BIM的最終目標(biāo)：不依賴(lài)于任何具體系統(tǒng)（軟件公司平臺(tái)）的不同軟件間數(shù)據(jù)無(wú)縫對(duì)接:

圖5 美國(guó)BIM標(biāo)準(zhǔn)“基于IFC+IFD+IDM”的BIM關(guān)系圖

顯然，中國(guó)BIM推廣文件是基于BIM第二層次，而英美的BIM推廣目標(biāo)在于第三層次；但以IFC+IFD+IDM為“芯”的BIM技術(shù)路線(xiàn)至今難以落地，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)外的BIM技術(shù)始終處于軟件公司平臺(tái)（如Revit）為“芯”的軟件集成層次。

三、軟件集成之“芯”

林雪萍 趙敏在《工業(yè)軟件黎明靜悄悄 |“失落的三十年”工業(yè)軟件史》一文中指出：

美國(guó)幾乎每年都有新報(bào)告，提醒美國(guó)高層，不能忘記“建模與仿真”的技術(shù)，并且得到美國(guó)政府普遍的重視。美國(guó)的國(guó)家戰(zhàn)略一直把“數(shù)字化建模和仿真”作為核心戰(zhàn)略。幾十年來(lái)，從來(lái)沒(méi)有停止過(guò)吶喊，也從來(lái)沒(méi)有停止過(guò)行動(dòng)，從1995年開(kāi)始加速數(shù)字化建模和仿真創(chuàng)新戰(zhàn)略，到2005年布什的報(bào)告提出計(jì)算科學(xué)，到2009年依靠建模和仿真，到2010年高性能計(jì)算談到建模和仿真，以及到現(xiàn)在先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃，都是在圍繞著工具模塊化和開(kāi)放式的平臺(tái)。2014年美國(guó)總統(tǒng)科技委員會(huì)確定的11個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域有一個(gè)打分，根據(jù)對(duì)國(guó)家的影響等指標(biāo)，這其中，可視化、信息化和數(shù)字制造是三大關(guān)鍵領(lǐng)域之一，這里面都是圍繞著數(shù)字化建模和仿真。而在最新的美國(guó)制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)NNMI，跟智能制造最相關(guān)的兩個(gè)創(chuàng)新中心，一個(gè)是數(shù)字化的設(shè)計(jì)與制造，一個(gè)是清潔能源的智能制造。無(wú)論是國(guó)防部牽頭，還是能源部牽頭，基本上都是圍繞著數(shù)字化建模和仿真這個(gè)核心技術(shù)。

然而在中國(guó)，核心自主工業(yè)軟件，從來(lái)未曾得到高層的重視。

借鑒美國(guó)總統(tǒng)科技顧問(wèn)委員會(huì)給總統(tǒng)辦的報(bào)告，中科院在2006年的時(shí)候曾經(jīng)給國(guó)務(wù)院上交過(guò)一份報(bào)告；緊接著科技部有一個(gè)香山會(huì)議，會(huì)后報(bào)告也往上呈交，但基本上都是沒(méi)有下文。2010發(fā)改委在做“十二五”規(guī)劃的時(shí)候，當(dāng)時(shí)說(shuō)要討論CAE的發(fā)展，后來(lái)還是不了了之。以后還有多次人大代表做提案往上呼吁，但高層決策者似乎從來(lái)沒(méi)有真正地認(rèn)為核心自主工業(yè)軟件有多重要。

時(shí)至今日，每一件工業(yè)品，幾乎都是工業(yè)軟件的結(jié)晶，每一臺(tái)裝備，離開(kāi)了軟件都不能運(yùn)行。但是，每一種國(guó)外工業(yè)軟件里面究竟有什么，卻是誰(shuí)也說(shuō)不清。這是一個(gè)失控的數(shù)字世界。貌似強(qiáng)大的“中國(guó)制造”，恰恰就是站立在失控的工業(yè)軟件的數(shù)字世界之顛。

對(duì)于中國(guó)工業(yè)來(lái)說(shuō)，工業(yè)軟件豈止是短板，已經(jīng)是“斷”板，是“斷”命之板。

伴隨著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的深入發(fā)展，中國(guó)正在向智能制造迅速轉(zhuǎn)型。中國(guó)制造業(yè)是否具有核心工業(yè)軟件（工業(yè)品），將是一柄達(dá)摩克利斯之劍，長(zhǎng)懸于中國(guó)制造之項(xiàng)頂。沒(méi)有自主核心工業(yè)軟件的支撐，中國(guó)制造強(qiáng)國(guó)只能是一夢(mèng)之醉。

而夢(mèng)醉之先，卻是整個(gè)行業(yè)呈現(xiàn)可怕的形勢(shì)誤判。當(dāng)許多人都在沉迷工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)來(lái)推動(dòng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的時(shí)候，沒(méi)有人意識(shí)到這些概念如果脫光了一層一層衣服，最內(nèi)核的都是工業(yè)軟件。

更可怕的是，人們連吶喊的力氣都沒(méi)有了，發(fā)展自主的CAD/CAE軟件，已經(jīng)成為人們心中認(rèn)定的笑話(huà)。工業(yè)軟件的黎明靜悄悄，這里的黎明暫無(wú)太陽(yáng)起升。

因此，我們必然看到BIM軟件及軟件集成層次上推廣BIM依賴(lài)于國(guó)外軟件公司的現(xiàn)狀（圖6）：

圖6 “BIM”實(shí)施現(xiàn)狀

如果以軟件公司平臺(tái)為“芯”，必須承認(rèn)在可見(jiàn)的近期內(nèi)我們?cè)觳怀鯞IM之“芯”，即使造出“芯”也會(huì)如中國(guó)CAD平臺(tái)的結(jié)局，畢竟市場(chǎng)只認(rèn)結(jié)果不認(rèn)“親”；因此，如果發(fā)展我國(guó)BIM軟件集成應(yīng)用，我們只能為國(guó)外BIM軟件產(chǎn)品無(wú)償補(bǔ)足（族）。其結(jié)果只有“好用”和“不好用”兩種可能（圖6）：

圖6 軟件集成平臺(tái)為“芯”的“BIM”實(shí)施結(jié)果

在BIM軟件集成層次，我們無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正BIM目標(biāo)。每個(gè)企業(yè)花費(fèi)大量的人力物力，請(qǐng)不同的軟件集成商做同樣的集成工作，其結(jié)果是企業(yè)被捆板于某個(gè)固定平臺(tái)上，很難擴(kuò)展應(yīng)用，還存在企業(yè)間難以消除的信息孤島，這已被我國(guó)建筑業(yè)信息化已經(jīng)走過(guò)的路所證明了的。

BIM軟件集成不是BIM，軟件集成解決不了中國(guó)建筑業(yè)信息化問(wèn)題。

四、BIM之芯

談BIM離不開(kāi)IFC(Industry Foundation Classes)標(biāo)準(zhǔn)。

IFC是由國(guó)際協(xié)同工作聯(lián)盟IAI(International Alliance for Interoperability)應(yīng)用面向?qū)ο蠹夹g(shù)所建立的信息標(biāo)準(zhǔn)。

IAI的發(fā)展起源于1994年8月，由美國(guó)12家公司以AutoCAD13的ARX系統(tǒng)為基礎(chǔ)，研究不同應(yīng)用軟件在協(xié)同工作的可能性，結(jié)果發(fā)覺(jué)不但可行更有可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益。于1995年克服了核心的問(wèn)題后，發(fā)表了簡(jiǎn)稱(chēng)IFC的信息交換格式，1995年10月，在北美成立IAI組織。隨后他們將此思想推廣到其他國(guó)家，很快的其他國(guó)家也相繼成立了IAI分部。并在1996年于倫敦召開(kāi)了第一次的IAI國(guó)際會(huì)議。目前成員涵蓋24個(gè)國(guó)家及8個(gè)附屬或注冊(cè)的團(tuán)體，如澳洲、法國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)、北歐、新加坡及英國(guó)等，其組成單位共計(jì)131個(gè)，包含建筑業(yè)主、承包商、政府官員、學(xué)術(shù)單位、資產(chǎn)管理、軟件廠(chǎng)商、建設(shè)公司等。

IAI主要目標(biāo)為提供AEC及FM廠(chǎng)商，獲得相同單一建筑信息的溝通模型(Single Building Information Model，BIM)，IAI認(rèn)為BIM能有效減少成本及提高效率，故稱(chēng)為buildingSMART(智慧建造)，IAI希望把所有的建筑信息透過(guò)一套標(biāo)準(zhǔn)將其整合在一起，像是把門(mén)、墻等實(shí)際對(duì)象以及一些空間、結(jié)構(gòu)過(guò)程等抽象概念以電子信息方式有系統(tǒng)的呈現(xiàn)出來(lái)。這些信息讓各種不同軟件的間可以互相傳遞與分享，例如英語(yǔ)是國(guó)際間的共同語(yǔ)言一般，IFC便是一種建筑共同語(yǔ)言，在建筑生命周期中扮演共享智能對(duì)象的角色。

IFC是一種開(kāi)放性質(zhì)信息格式，作為信息的交換以及共享使用，在技術(shù)上采用BIM概念及面向?qū)ο蟮葋?lái)進(jìn)行信息內(nèi)容的處理，目的在于讓在此領(lǐng)域內(nèi)BIM系統(tǒng)的各種不同應(yīng)用軟件，因IFC信息格式的標(biāo)準(zhǔn)化及一致性，而有一個(gè)信息交換的標(biāo)準(zhǔn)格式可以遵循，使不同軟體間的信息可相互交換，毋須再各自建立信息，避免信息傳遞時(shí)發(fā)生錯(cuò)漏造成財(cái)務(wù)和時(shí)間上的損失。

IFC是實(shí)現(xiàn)BIM的理想格式，圖7是2014年buildingSMART關(guān)于IFC-BIM推廣的現(xiàn)狀：

圖7 2014年行業(yè)BIM應(yīng)用的平均狀態(tài)

從圖中可見(jiàn)，目前的行業(yè)平均狀態(tài)在于Level 1與Level 2之間，極少應(yīng)用IFC標(biāo)準(zhǔn)?？梢?jiàn)20年來(lái)IAI提出的IFC推廣并不如當(dāng)初想像的樂(lè)觀(guān)。

IFC不屬于任何BIM軟件專(zhuān)有，但利用IFC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行交換時(shí)則需要所有軟件將數(shù)據(jù)庫(kù)的概念模式轉(zhuǎn)換為IFC格式。目前很多軟件商的產(chǎn)品都聲稱(chēng)支持IFC標(biāo)準(zhǔn)，但由于缺乏系統(tǒng)架構(gòu)模型及IDM標(biāo)準(zhǔn)，以IFC+IFD+IDM為BIM之芯的美國(guó)BIM標(biāo)準(zhǔn)并未實(shí)現(xiàn)，可見(jiàn)，制造“基于IFC+IFD+IDM”的BIM之芯難度之大。

不同的BIM層次代表不同的應(yīng)用思維（圖8），愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò)：我們不能在產(chǎn)生問(wèn)題的層次上去尋找解決的辦法，而應(yīng)當(dāng)進(jìn)入更高層次上去思考。

圖8 BIM層次的不同思維

因此，我們只有站在可見(jiàn)的BIM最高層次（建筑業(yè)互聯(lián)網(wǎng)層次）去策劃BIM，同時(shí)立足于BIM的最低層次（應(yīng)用軟件層次），開(kāi)發(fā)工程實(shí)踐亟需的應(yīng)用軟件，這樣才能使我國(guó)BIM技術(shù)逐步完善與提高，實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)信息化。

中國(guó)BIM發(fā)展聯(lián)盟成立六年來(lái)致力于P-BIM技術(shù)研究，相對(duì)于圖5（美國(guó)BIM關(guān)系圖），已經(jīng)形成并經(jīng)實(shí)踐證明了基于HIM的P-BIM技術(shù)路線(xiàn)（圖9）：

圖9 基于HIM的P-BIM標(biāo)準(zhǔn)

2017年我們完成了《建筑業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)模型》研究，經(jīng)中國(guó)BIM發(fā)展聯(lián)盟深圳大學(xué)建筑互聯(lián)網(wǎng)與BIM實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證（圖10），BIM的建筑業(yè)互聯(lián)網(wǎng)層次技術(shù)路線(xiàn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。

圖10 基于HIM的建筑業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

基于HIM的建筑業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是利用互聯(lián)網(wǎng)為平臺(tái)，采用不同功能軟件間的公開(kāi)信息交換標(biāo)準(zhǔn)集成建筑業(yè)所有應(yīng)用軟件，不依賴(lài)于任何具體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)BIM。

BIM之芯的本質(zhì)是由系統(tǒng)架構(gòu)模型（不同功能軟件組合）、軟件間的公開(kāi)信息交換標(biāo)準(zhǔn)及不依賴(lài)于任何具體系統(tǒng)的信息交換，圖5與圖9分別代表了不同數(shù)據(jù)管理方法的BIM之芯：

“基于IFC+IFD+IDM”BIM之芯和“基于HIM的P-BIM標(biāo)準(zhǔn)”BIM之芯。

五、BIM之魂

BIM之魂是軟件。

然而在我國(guó)：“發(fā)展自主的CAD/CAE軟件，已經(jīng)成為人們心中認(rèn)定的笑話(huà)?！?

以IFC+IFD+IDM為芯，“BIM建模軟件” 將是一柄達(dá)摩克利斯之劍，長(zhǎng)懸于中國(guó)BIM之項(xiàng)頂。沒(méi)有自主核心建模軟件的支撐，中國(guó)實(shí)施“IFC+IFD+IDM”只能是一夢(mèng)之醉。

為解決這個(gè)問(wèn)題，我們先看看芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域。面對(duì)中國(guó)目前的芯片困境有一種答案是：

?對(duì)于正在發(fā)生“10倍數(shù)變革的領(lǐng)域”，可以彎道超車(chē)。

?而對(duì)于只能“硬碰硬”的領(lǐng)域，就只能靠更大的融資、更長(zhǎng)的等待、以及更合理的頂層設(shè)計(jì)。

所謂芯片領(lǐng)域的“10倍數(shù)變革”，就是不能想著自己做個(gè)X86去挑戰(zhàn)英特爾，能挑戰(zhàn)英特爾的只有應(yīng)用場(chǎng)景不一樣的ARM。而同樣的，也不能想著自己做個(gè)獨(dú)立的指令系統(tǒng)/生態(tài)系統(tǒng)來(lái)挑戰(zhàn)ARM，而只能等待芯片應(yīng)用場(chǎng)景的大變革。

什么叫“芯片應(yīng)用場(chǎng)景的大變革？”

舉個(gè)例子：隨著云計(jì)算、深度學(xué)習(xí)應(yīng)用的快速擴(kuò)展，各大互聯(lián)網(wǎng)巨頭的運(yùn)算能力占據(jù)了全球相當(dāng)大的比重。于是，巨頭們都想擺脫傳統(tǒng)的、通用化的CPU/GPU體系，自己親自操刀，構(gòu)建一套針對(duì)自己應(yīng)用、自己算法的定制化AI芯片和云計(jì)算芯片，從而實(shí)現(xiàn)更低的能耗、數(shù)十倍的運(yùn)算效率，甚至構(gòu)建一套自己的云計(jì)算生態(tài)。

不光是巨頭們的云計(jì)算和深度學(xué)習(xí)，每個(gè)人身上的智能手機(jī)也有強(qiáng)烈的降能增效需求——讓面部識(shí)別、聲音識(shí)別、手勢(shì)表情跟蹤、圖像/視頻處理等常用功能，能有一顆針對(duì)這幾種AI算法定制的低功耗移動(dòng)芯片，也是目前的潮流。

同樣的，超過(guò)160個(gè)國(guó)家用電量的數(shù)字貨幣挖礦，更是一種高度定制化、對(duì)性能/功耗比極其敏感的應(yīng)用，也早已大規(guī)模擁抱定制芯片。

伴隨著“定制化算法”占全球算力比重的提升，許久未見(jiàn)的芯片領(lǐng)域“10倍數(shù)變革”在這兩三年里密集誕生了：

?國(guó)際上，谷歌推出TPU，NVIDIA擁抱自動(dòng)駕駛/AI芯片。

?國(guó)內(nèi)，脫胎于“龍芯”團(tuán)隊(duì)的“寒武紀(jì)”AI芯片已搭載在華為高端手機(jī)的麒麟處理器上，該公司獲得了阿里投資，目前市值已超20億美元，短短幾年成為芯片領(lǐng)域罕見(jiàn)的創(chuàng)業(yè)獨(dú)角獸。而對(duì)于普通人而言更加陌生的“比特大陸”，則早已成為全球挖礦芯片最大的供應(yīng)商，壟斷了超過(guò)7成的市場(chǎng)份額，去年?duì)I收25億美元，成為全國(guó)僅次于華為海思的芯片設(shè)計(jì)公司。

?互聯(lián)網(wǎng)公司里，百度推出XPU、阿里剛發(fā)布Ali-NPU。近幾天，阿里還密集收購(gòu)了中天微、控股樂(lè)鑫，一副大舉進(jìn)軍芯片領(lǐng)域的架勢(shì)。

阿里的邏輯也很簡(jiǎn)單——阿里云目前年?duì)I收20億美元+，在國(guó)內(nèi)占據(jù)毋庸置疑的霸主地位，且年增速高達(dá)100%。根據(jù)亞馬遜云的規(guī)模，阿里云在未來(lái)三四年內(nèi)營(yíng)收超百億美元是大概率事件。因此，阿里云將成為阿里未來(lái)幾年?duì)I收增長(zhǎng)的重中之重。

那么，作為國(guó)內(nèi)云計(jì)算霸主、正在邁向全球的阿里，作為時(shí)常將“DT時(shí)代”掛在嘴邊的馬云。如果阿里不能掌握自己云計(jì)算平臺(tái)的核心技術(shù)，要是有一天也遇到中興的困境，那么，阿里的數(shù)字帝國(guó)夢(mèng)就破滅了。

同樣的，作為全球云計(jì)算的領(lǐng)頭羊，亞馬遜也在悄然組建團(tuán)隊(duì)研發(fā)AI芯片。

在如今這個(gè)時(shí)代，數(shù)據(jù)和計(jì)算是互聯(lián)網(wǎng)公司的核心資產(chǎn)，對(duì)于市值幾千億美元，等于英特爾+臺(tái)積電+NVIDIA之和的互聯(lián)網(wǎng)巨頭，沒(méi)有道理不想讓自己的核心資產(chǎn)運(yùn)行在自主的、定制的、可控的計(jì)算平臺(tái)上。

類(lèi)似的，我們可以創(chuàng)造“BIM應(yīng)用場(chǎng)景大變革”，使全世界最龐大的中國(guó)建筑業(yè)的核心資產(chǎn)運(yùn)行在自主的、定制的、可控的平臺(tái)上。

什么是“BIM應(yīng)用場(chǎng)景的大變革”？圖11是將星型結(jié)構(gòu)（基于IFC+IFD+IDM的軟件體系）轉(zhuǎn)化為全互聯(lián)型結(jié)構(gòu)（基于HIM的P-BIM軟件系統(tǒng)），按照基于工程實(shí)踐的專(zhuān)業(yè)分析，降低“IFC+IFD+IDM”星型結(jié)構(gòu)軟件體系中的中心建模軟件為一般功能軟件，利用開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)和開(kāi)放源碼軟件，解決我國(guó)核心工業(yè)軟件的短板。

圖11 星型結(jié)構(gòu)與全互聯(lián)型結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換

開(kāi)放源碼軟件主要被散布在全世界的編程者隊(duì)伍所開(kāi)發(fā)，同時(shí)一些大學(xué)，政府機(jī)構(gòu)承包商，協(xié)會(huì)和商業(yè)公司也開(kāi)發(fā)它。源代碼開(kāi)放是信息技術(shù)發(fā)展引發(fā)網(wǎng)絡(luò)革命所帶來(lái)的面向未來(lái)以開(kāi)放創(chuàng)新、共同創(chuàng)新為特點(diǎn)的、以人為本的創(chuàng)新2.0模式在軟件行業(yè)的典型體現(xiàn)和生動(dòng)注解。

基于HIM的P-BIM軟件系統(tǒng)，以現(xiàn)場(chǎng)建造（建物）P-BIM軟件（圖12）為BIM之靈魂。君不見(jiàn)我們現(xiàn)在的樁基工程施工現(xiàn)場(chǎng)，墻上掛著一張圖，打完一根樁涂上一個(gè)黑點(diǎn)，這與古代結(jié)繩紀(jì)事又有何區(qū)別。建筑工程是各分部分項(xiàng)的組合，離開(kāi)分部分項(xiàng)工程的建造軟件談何智慧建造、智慧工地？唯有以小為小，做精做全，方成其大；以終為始，以行為知，知行合一。這就是BIM應(yīng)用場(chǎng)景大變革。

圖12 基于HIM的P-BIM軟件

不同BIM之芯的BIM之魂：

基于“IFC+IFD+IDM”BIM之芯的BIM之魂在于開(kāi)發(fā)強(qiáng)大的建模軟件，建模與任務(wù)分離，難以實(shí)施；

基于“HIM的P-BIM標(biāo)準(zhǔn)”BIM之芯的BIM之魂在于開(kāi)發(fā)適用的應(yīng)用軟件，是我國(guó)BIM創(chuàng)新之魂，建模與任務(wù)一體化，便于實(shí)施。

相比SIM發(fā)展密切關(guān)聯(lián)高端硬件技術(shù)，BIM發(fā)展依賴(lài)應(yīng)用軟件技術(shù)，這對(duì)中國(guó)人民來(lái)說(shuō)是強(qiáng)項(xiàng)，只要有中國(guó)BIM之心（芯）、中華民族自主P-BIM軟件創(chuàng)新之魂，我國(guó)BIM就能獨(dú)立加速發(fā)展。

六、結(jié)束語(yǔ)

習(xí)總書(shū)記強(qiáng)調(diào)并指出：大數(shù)據(jù)發(fā)展日新月異，我們應(yīng)該審時(shí)度勢(shì)、精心謀劃、超前布局、力爭(zhēng)主動(dòng)，深入了解大數(shù)據(jù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)及其對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的影響；善于獲取數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、運(yùn)用數(shù)據(jù)，是領(lǐng)導(dǎo)干部做好工作的基本功。各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)干部要加強(qiáng)學(xué)習(xí)，懂得大數(shù)據(jù)，用好大數(shù)據(jù)，增強(qiáng)利用數(shù)據(jù)推進(jìn)各項(xiàng)工作的本領(lǐng)，不斷提高對(duì)大數(shù)據(jù)發(fā)展規(guī)律的把握能力，使大數(shù)據(jù)在各項(xiàng)工作中發(fā)揮更大作用。

BIM、智慧城市、數(shù)字中國(guó)已成為我國(guó)數(shù)字工程的熱門(mén)，其本質(zhì)都是不同軟件系統(tǒng)的任務(wù)功能及其不同格式數(shù)據(jù)的互操作（集成）。如果企業(yè)或政府將互操作（集成）寄托于某個(gè)軟件公司平臺(tái)（無(wú)論是否自主平臺(tái)），企業(yè)或政府將失去獲取數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、運(yùn)用數(shù)據(jù)的主動(dòng)權(quán)，數(shù)字化建設(shè)將受制于人；如果企業(yè)或政府將互操作寄托于不依賴(lài)于如何軟件系統(tǒng)平臺(tái)，基于HIM的軟件數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)化管理，企業(yè)或政府將永遠(yuǎn)保留獲取數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、運(yùn)用數(shù)據(jù)的主動(dòng)權(quán)，才能超前布局、力爭(zhēng)主動(dòng)，深入了解大數(shù)據(jù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)及其對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的影響。

BIM之芯與魂是這個(gè)道理，智慧城市及數(shù)字中國(guó)又何嘗不是？

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