3.3 信息集成管理。
信息管理是指人类利用信息技术，对信息进行有计划的组织、领导及控制，来实现对信息资源的有效地开发和利用，即人对信息资源和信息活动的管理[53].建筑工程中的信息具有数量庞大、类型复杂、存储分散以及动态变化等特点，因此要实现对工程信息的高效利用，就需要进行信息的集成管理。
3.3.1 建设全过程各阶段信息分析。
由于在建筑工程项目全生命周期过程中，产生的各种信息不会消失，而是会传递到后面的阶段，继续被应用。例如，设计阶段产生的建筑的规模大小、性能等信息，将会在运营维护阶段建筑的维护和改造中继续被使用。因此有必要从全生命周期的角度对工程项目各阶段的信息进行分析。下面依次对策划阶段、设计阶段、施工阶段以及运营维护四个阶段的信息进行分析。
（1）决策阶段。
决策阶段主要是对项目总目标、阶段目标、项目投资额以及功能等进行定义，大多是使用非几何信息对拟建的项目进行描述。从全生命周期的角度来看，此阶段产生的信息对后续工作的影响力是最大的[54].
（2）设计阶段。
设计阶段通过多专业的协同设计工作，将业主的建设意图以及具体的功能要求转化为可以实施的模型。该阶段的主要信息构成。
（3）施工阶段。
一般施工阶段的时间较长，期间需要投入大量的人力、物力以及财力，涉及到多参与主体的工作活动信息。该阶段的主要信息构成。
（4）运营维护阶段。
运营维护阶段通过对建筑本身进行日常维护，保证建筑设施的使用性能良好，为用户提供一个优雅舒适的环境。该阶段的主要信息构成。通过对各阶段的信息进行分析，各参与方可以迅速找到各自需要的信息，为后面信息的高效利用做铺垫。
3.3.2 信息分析基础上的知识集成。
各参与方在项目管理的过程中，始终进行知识的获取、使用和创造，不断的进行知识的汇集和循环利用。通过上述建设全过程各阶段信息的分析，结合知识集成理念，实现项目管理过程中知识的获取、传递、使用和创新。工程项目管理中的知识集成目标是：在对项目管理流程分析的基础上，最大程度的对知识进行获取、积累、传递、运用、交流和共享利用以及反馈创新，使得管理人员可以通过传递和使用各自的知识，并互相交换优质知识信息，高效的完成项目管理任务。
工程项目管理中知识集成的内容和过程。
从图中可以看出，建筑工程项目管理知识集成的主要过程包括知识的获取、知识的积累、知识的传递和使用、知识的交流和共享、知识的反馈。其中，对知识的获取和积累又包含显性知识的采集和隐性知识采集，显性知识如工程项目的相关合同文件、电子文档等，隐形资料如工程技术、经验等。通过采集、分析和提炼这些知识，并最终将其存储在知识库中，大大提高了知识交流的高效性和以及知识反馈的创新性。因此，工程信息化是知识集成的一种表达方式，数据库是知识库的一种存在形式。
3.3.3 基于 BIM 技术的信息集成管理系统概念模型。
对工程项目各阶段的大量信息，如何有计划地对其收集、分类处理、储存以及对其中信息进行有效提取利用，是信息集成管理中的关键问题。虽然工程建设参与方已经普遍使用了互联网技术，但很多管理软件仍然是基于 C/S 架构和 B/S 架构，云技术和 IOT技术仍然在发展阶段。由于各参与方对信息的需求不同，以及信息处理权限、信息保密等仍然未达成统一协议，导致信息共享程度不够，形成"信息孤岛"现象。针对现实中存在的问题，建立的信息集成管理系统应该具有结构稳定、联系紧密、协同交互性好并可扩展的特性[55].基于 BIM 技术的信息管理系统平台可以高质量和动态地处理大量工程项目设计、施工、竣工验收及运营维护的相关信息，保证信息高效流通，实现工程项目管理信息化，为全生命周期各阶段做出最优决策。因此，本节从数据层、信息模型层和功能应用层对 BIM 信息管理系统概念模型进行研究。
1. 数据层。
数据层是一个中央数据库，包含了建设项目全生命周期内所有的信息，包含结构化数据和非结构化数据两类。信息随着工程项目的发展，不断进行更新。通过该中央数据库，可实现信息在不同阶段、不同参与方之间的传递和共享。数据层的主要工作是进行信息的采集、编码、归类和存储。
（1）信息采集。
信息采集主要采用纸质记录、电子文件记录以及多媒体记录等方式。传统的纸质记录信息的方式费时费力，文件传递过程中容易造成信息的延误、缺损和丢失。电子文件记录方式通过基于网络的云盘平台，项目各参与方可以将项目各阶段的信息（如几何信息、材料信息、类型信息、质量信息、进度信息、报表信息、成本信息、其他有形信息以及无形信息等）上传到该平台，由信息管理员对采集的信息进行前期的集中管理。
（2）信息编码、归类。
由信息管理人员对云盘上收集来的各种信息逐层进行工程项目结构分解（WBS），直至将整个项目分解成可控制的活动，以满足项目管理过程的顺利实施[56].在完成 WBS工作后，综合使用项目编码四种基本形式（顺序码、分类码、结构码和组合码）进行项目信息编码，以保证信息可以被计算机识别和操作[57].
对编码后的信息中包含的各种离散杂乱的数据，按照文件格式和数据标准划分成非结构化数据与结构化数据。将诸如工程文档、报表、图像类多媒体信息、无形信息这类既没有预定义的数据模型，也无法用二维表结构进行逻辑表达的数据，归类为非结构化数据。基于 IFC 标准所描述的，并可以通过交换或解析存储到数据库中的结构化文档和模型，归类为结构化数据。
（3）信息存储。
BIM 数据库是一个信息存储平台，能保证不同阶段不同参与方需要的任何信息都可以随时从此数据库中提取，同时各个参与方也可以根据建设项目管理的实际需要，扩展和输入相应的信息，不断完善数据库信息。此外，存储在 BIM 数据库中的信息只需要在某一阶段由某个参与方输入一次即可，其他后续参与方只需要根据自己的使用需求提取这些信息，提高了信息使用效率。
具体来说，BIM 数据库要满足结构化数据和非结构化数据的存储要求。IFC 关系数据库用于存储结构化文档数据和模型数据。数据仓库用于存储非结构化数据，其中文件数据库用于组织和管理各种类型的非结构化文档。采用 XML（Extensible MarkupLanguage）技术对结构化文档信息进行存储，用户自定义不同的需交换的数据结构，这些结构的集合体组成一个 XML 的 schema.不同的 XML schema 实现不同软件之间对存储于相应的关系数据库中定义了实体属性和关系属性的数据交换。
对结构化模型数据先通过 IFC 模型解析器处理成 IFC 对象的模型数据。由于 IFC 是基于对象模型进行信息描述的，而关系型数据库则建立在关系模型基础上，用二维表的数据结构记录和存储数据。因此就要建立关系型数据模式与 IFC 对象数据模型的映射关系，实现从对象模型到关系型数据模型之间的转换，并最终存储于关系数据库中。对于非结构化数据可建立统一的数据仓库以及专门的非结构化数据库，进行非结构化数据的集中存储和数据管理。如文件元数据库专门用于存储非结构化文档的元数据。它根据文件的不同类型建立不同的数据表来记录文件的元数据，并通过 IFC 关系实体与 IFC 数据库建立关联，从而形成完整的 BIM 数据存储。
2. 信息模型层。
信息模型层是建筑信息管理系统中的核心部分，连接着数据层和功能应用层，主要是利用从 BIM 数据库中提取的数据，进行建筑信息模型的创建，并利用扩展的数据进行信息模型的更新完善，为工程项目各参与方提供各自需要的模型信息。
模型图元定义了所有构配件对象及其属性和操作，因此创建 BIM 建筑信息模型，首先要从 BIM 数据库中进行模型图元数据的提取。其中，提取的模型图元基本数据（如几何数据、物理数据、功能数据等）是描述模型构件的自身特征和属性，用于创建 BIM 几何模型。其扩展数据是项目管理过程中所产生的与模型图元关联的信息或资料，如成本数据、技术数据、进度数据等。通过将大量的、非直接的与模型元素相关联的各种扩展数据不断整合到信息模型中，逐步完善建筑信息模型[58].针对建筑工程全生命周期不同阶段，还可生成相应的建筑信息各阶段的子模型，各阶段子模型又可生成面向应用主体的子模型，如项目设计子阶段又可生成建筑设计子模型、结构设计子模型以及 MEP 设计子模型等。
3. 功能应用层。
功能应用层主要由工程项目各参与方对信息模型层获取的各类共享模型信息（如设计信息、成本信息、进度信息等），运用相应BIM软件进行分析应用，并将各自应用分析得到的信息进行相互交流和共享。例如：在设计阶段，将RevitArchitecture建立的3D建筑信息模型导入到Navisworks中进行建筑信息模型的碰撞检查；3D建筑信息模型导入到EcotectAnalysis中进行光照、热能等建筑综合性能分析；在施工阶段，3D建筑信息模型结合Project创建的施工进度信息进行项目4D进度管理等。但由于目前各软件公司开发的数据存储格式标准不同，出现了各专业软件之间信息无法共享的问题。IFC作为一个公开的数据表达和存储标准，使得工程类软件能够以其作为数据交换的中转站，完成数据的无缝链接，实现建筑项目各专业之间高效的信息交换。利用网络协作平台创建的虚拟网络环境，来实现工程项目各参与方各专业之间远程的信息交流和协同工作，完成全生命周期内模型信息的传递和共享。PIP技术作为网络协作平台的核心技术，通过为建设项目各参与方提供一个基于网络的信息获取的单一入口，个性化的用户权限和用户界面设置，创造了项目各参与方各专业间安全、高效地信息交流和共享环境。
4. BIM 信息集成管理系统概念模型。
全面的建筑工程项目 BIM 信息集成管理是运用 BIM 技术，进行项目全过程、多要素以及各参与方的综合集成管理。其中，BIM 技术提供集成管理的技术支撑；过程集成管理将项目的全寿命周期，通过虚拟化组织模式和集成化的项目管理系统串联成一个整体；多要素集成管理将成本、质量、工期、安全、风险等多要素进行综合性管理；参与方集成管理通过信息集成管理系统加强了各参与方之间的信息共享、交流和协同工作[59].
此外，BIM信息集成的过程还应是一个知识集成的过程，通过知识的获取、积累、传递、运用、交流和共享实现知识的循环。因此，基于已构建的数据层、信息模型层和功能应用层三大模块，结合工程项目的过程管理、多要素管理、参与方管理以及知识管理，搭建了分布式网络环境下基于BIM技术的信息集成管理系统概念模型。
5.基于 BIM 技术的工程项目信息集成管理系统平台功能设计。
BIM信息集成管理系统平台由平台管理和信息集成管理两大模块组成。其中，平台管理模块主要是针对于系统平台的管理人员，它们主要对平台的用户进行管理以及系统的更新维护。信息集成管理模块主要针对项目各参与方的用户，用户进行注册登录后，可以通过数据存储与访问、BIM模型应用等功能模块对工程项目信息实施管理与应用。该模块是信息集成管理系统平台的核心。BIM信息集成管理系统平台的功能模块如图3-12所示。
其中数据存储与访问功能在设计时，宜选用Oracle、SQLServer等大型关系型数据库，满足多项目多专业对海量数据的存储与使用需求，支持多用户的并行数据访问。采用基于角色的访问控制[60],根据人员的不同角色设置相应的权限，如结构专业人员一般情况下只能对本专业有读写权限，而对其他专业数据没有读写的权限，来对数据的读、写、修改、删除或提取进行控制，保证数据访问与使用的安全性。
软件开发功能设计时通过提供统一的API（Application Programming Interface,应用程序编程接口），使用户能直接对IFC数据进行编程扩展，免于处理IFC标准复杂的实体之间的关系，而根据专业应用需求进行程序开发[61].
BIM 模型应用功能提供的模型管理以及 BIM 软件应用功能，使得用户可以直接对信息模型进行浏览，选择不同的信息模型显示选项，查看组成信息模型的构件并获取构件的相关属性，再通过各专业软件对建筑信息模型进行各种性能模拟分析，完成各专业间数据的交换和共享，实现项目各参与方之间的协同工作。并通过要素管理系统对质量、成本、进度等目标要素进行集成管理。
3.4 本章小结。
本章从工程项目多要素管理、各参与方管理和信息管理三方面研究了集成管理的内容。其中，在 BIM 模型中提取并应用了基于目标分析的质量、成本、进度、安全、环境五个要素管理的信息，构建了项目多要素集成管理框架；从业主、设计方、施工方、BIM中心等参与方的角度，建立了项目各参与方集成管理框架；基于数据层、信息模型层和功能应用层，构建了基于 BIM 技术的信息集成管理系统框架模型，并进行了 BIM 信息集成管理系统平台的功能设计。
