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陈光:BIM、建筑与系统

发布时间:2020/05/08 专家观点 标签:BIMBIM应用BIM管理体系互联网浏览次数:438

【系统论】

系统论,又称系统科学、系统工程,是一门最近几十年兴起的思想体系。

系统论的核心思想,是系统的整体观念。贝塔朗菲(1932年创立了系统论思想)强调,任何系统都是一个有机的整体,它不是各个部分的机械组合或简单相加,系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的新质。他用亚里斯多德的“整体大于部分之和”的名言来说明系统的整体性,反对那种认为要素性能好,整体性能一定好,以局部说明整体的机械论的观点。

系统论是整个计算机产业的基础,也在计算机产业中应用的最为彻底。现在系统论的思想已经逐渐普及到各个产业中了,连医学都在把人体作为系统研究。中国在千年前就有朴素的系统思想,但是,现代系统科学不是模糊的没有逻辑推理的直觉体验,而是各个组成要素具有科学实证基础的思想体系。

【建筑系统】

建筑是不是一个系统?

a.是,她将会在整体上产生单个构件所不具备的性能,是什么性能呢?最简单的一个性能就是能够给人遮风挡雨的建筑空间,人类历史上最初的建筑大概就是一个斜搭在岩石上的草棚,也就是一个坡屋顶,至于柱子、墙、门窗的功能都在里面了,这是最早的“单构件建筑系统”,人类建筑文明的第一个作品。

b.不是,她只是那么多构件组合而成的积木。一座废弃的破败的建筑物,毫无生气,它还能是一个系统吗?地震震坏了的建筑物,危房,无法继续使用了,要拆除,它还能是一个系统吗?

【BIM的系统论思想】

我相信1970年代提出BIM思想的教授们,是做了一次知识借鉴,将系统论的思想借鉴到建筑科学里,将建筑物看作是一个系统,而不只是构件的简单叠加。当时的时代背景的确也是结构、机电、通信等建筑子系统大发展的时期。这个新的建筑系统论,虽然在名词上是引自PIM(产品信息模型,是制造业领域的概念),但是,无疑,这是第一次在学术上,将建筑物作为系统加以阐述,并且以BIM作为这个思想体系的头衔。

这时候的软件还不发达。用铅笔在白纸上做图,仍然是建筑师的主流方法(出施工图working drawing,则是用针管笔画在硫酸纸上)。在设计之初,建筑系统架构师(architect)想象中的建筑物,一定是一个从模糊到具象的系统,一个物理和空间一体化的虚拟建筑系统。最原初的BIM思想就是要去描述(represent)这个很难描述的系统,一直到了很多年之后才有软件工具将之呈现在PC电脑屏幕上(之前就有在大型机上使用的CAD软件,没有普及)。

建筑系统架构师的作为系统对象的建筑物整体构思好之后,就是各个专业工程师进行专业分析:结构、机电、声光热等等。专业工程师所面对的都是子系统,但是在每个专业发展的最初,都是从构件开始的。我们大部分的建筑业专业教学之中,都是在处理单个构件(设备),而系统角度的阐述(不是简单的系统参数计算)较少。

学结构专业的,可以参考林同棪的著作,他把建筑和结构作为一体化的系统来指导设计,作为系统的建筑设计和结构设计,和作为构件之组合的设计有多么大的不同。相信机电、弱电诸专业也一样,尤其是为了施工图而做的设计,系统计算不过是按照规范套一套,绝大部分的设计时间是在绘制施工图上,遑论系统选型。大学教育在讲到系统选型、方案优选的时候差不多就停止了,很少有人能讲清楚这种基于系统论的建筑设计(building design)。

没有意识到BIM的这种系统论思想,是根本不可能理解BIM之协同工作是怎么回事的。

【BIM实务中的建筑系统对象】

在BIM实务中,除了传统上被当作系统的几个大块块:结构系统、建筑系统、机电系统,这些都是有形的物理系统,相当于电脑的硬件,还有未被广泛意识到的空间系统,以及工艺流程、交通系统、能源、成本等子系统,这些都是无形的软系统,相当于电脑的软件。并且这些子系统的功能都是因为物理系统搭建起来之后,整个建筑物系统出现的“功能突现”。目前的建筑设计对于硬件的重视,和对软件的忽视,导致了BIM之很难产生价值。

参考:基于FM的建筑设计BIM信息分类框架

在这个分类框架中,我专门加入了“家具系统”。理解这个家具系统需要系统化的现代设施管理、空间管理的背景知识。这里的家具系统,不是像整体橱柜、整体卫浴那种集装修、家具、电器于一身的一体化产品,虽然这些产品时常也称为系统,也的确是一个小系统。

家具系统的理解必需置于企业管理环境中(这里我们必须上升到企业管理系统里面,才能够看清楚FM是如何作为企业有机体的一部分而发挥作用的),它是企业工作空间管理系统的一个组成部分,一个子系统,其自身的系统性已经产生,而不再是以前的简单的一个个的家具。这些元素之间的逻辑关联乃是由管理当局所赋予的,并不是物理性关联,也即其系统性在于管理模式中、而非物理实在中。

同样的,你就比较容易理解装饰系统、幕墙系统。此时你就能够看懂北美地区常见的UniFormat建筑系统分类法了,也就是内置到Revit软件中部件代码选项的那套编码。

【管理的系统论】

管理在最初诞生的时候还没有系统论的概念,至1900年代泰勒制时期才开始流行所谓系统化管理模式,以及产生MBA这种管理专业。建筑行业中存在许多管理,如设计管理本身就是一个管理系统,并且本来就需要系统论的思维方式,去研究作为系统的建筑物,尤其需要用系统论的眼光去看BIM的到来。然而事实上却没有。

在设计环节内,由于对BIM之系统思想的不理解,导致了每个专业(甚至于建筑师也把自己作为专业之一)各自独立作战,而实际上,系统思维要的就是各专业的协同作战,即便是在BIM软件工具诞生之前,只是拿铅笔画图的时代,也是一样的。为什么建筑系统架构师总是领衔作为管理者?背后就是这种系统化的思想。

CaBIM软件工具只是将这种系统论思想中的协同性发挥到了极致,可以说是BIM的系统论思想催生了CaBIM软件工具,只有协同作战成为主流方式,才有协同使用CaBIM软件进行设计的可能,才有可能将软件工具的价值发挥出来。其价值在设计院内部就会产生,这是美国很多设计院采用BIM软件的驱动力之一。

没有系统论思维方式,连协同作战还不会,那就跟甲午海战守着远东最大战舰而战败一样,是无法把BIM这艘战舰利用起来的。而以目前的设计院内部的设计管理体制,还看不见希望。设计院连自己画的图纸都还没有好好管理起来呢。这与BIM其实还很远呢,真的很像清朝北洋陆海军时代,协同作战还不会,就买了远东最大巨舰。

当然,也有人会这样认为,买了好武器,会促使设计院协作能力提高。这是天真。当年ERP普及之前,很多制造业企业是“不上ERP等死,上ERP找死”,这一直演化到企业管理模式达到足够高的系统程度时才看到普遍的成功案例。

很多设计院不愿意把BIM真正搞起来,只是买个软件了事,而同时请客吃饭花的钱可能都比CaBIM软件多N倍。

【全生命周期管理的系统论】

将设计-施工看作一个管理系统,只是将思维方式转变一下,就会产生更大的价值(这是管理的价值所在),这是BIM的用武之地。而将设计-施工-运营看作一个全生命周期系统,才真正能将BIM的价值发挥到极致。

只有这种全生命周期的系统思维方式,才有可能将后期运营的需求带入到设计之前,由甲方代表(FM)向设计院、施工单位、造价咨询、项目管理单位提出要求,按照要求的标准将运营所需信息放进BIM中,否则,没有哪一方会主动的生产超出自己责任范围的信息(BIM)。这是管理的系统论,也是管理的价值所在。

只有在FM的实践指导下,才会有设计从建筑空间系统开始,而非仅仅建筑构件物理系统,BIM模型产生的时间提前了一小段,但这一小段所产生的价值相当大,方案选型优化大部分都在这里,方案ABC可能相差数十倍,无论是成本还是性能。

举例,一个建筑物,结构寿命75年,塑料管路寿命25年,在建筑物的生命期内需要至少更换2次。在这个命题下,设计将会怎么做(管路系统与结构系统分离),施工将会如何采购产品,造价如何进行融资成本分析,都会和原先专业割裂的结果完全不同。现在80年代的房子已经到了第一次更换管路的时间了(90年代的房子,才十年,有很多已经出现主管爆裂抢修的事故了),大家会考虑到下一次更换的成本吗?

【既存建筑的系统论】

空间系统、及各个软系统,都是使用者最直接的需求的系统化,实际上,如果看既存建筑的改造设计,就会发现,设计师是在这种系统化的需求之下做设计的,这种逻辑与新建建筑是一样的。而没有系统论的思想,是看不到这一市场的。

既存建筑使用BIM设计在美国已成为巨大的潮流(2010年48%的设计院使用,大部分项目是既存建筑),在中国还很少见,但是BIM软件的普及速度却极快,这种速度的确在技术方面冲击着人们去寻找思想——现在找到了系统论。

京沪广深等一线城市已经很像美国1960年代的格局,新建建筑所占比例极低,建筑业单位主要是在向二三线城市拓展业务,那么,再过5年,二线城市退潮,10年三线,15年四线,之后呢。不懂得在产业链上拓展附加值更高的业务,于是只能去吃蛋糕,而无法把蛋糕做大。美国2010年建筑业产值1万多亿美元,在几乎没有多少新建项目的情况下,居然仍然是世界上最大的建筑市场之一,这个数字可能是我们所不能理解的。这个议题涉及到很多建筑业的公司战略定位,战略非常需要系统思维,相信BIM潮流带来的冲击是全方位的,尤以系统论思维方式为甚。

向既存建筑的业主提供更多的高附加值的服务,是设计院、机电总包等公司的必然走向,只是时间快慢而已。这是用系统论的角度才能看得到的未来,而BIM无疑是信息化和工业化同时闯入中国建筑业的绝佳工具,和其他制造业行业一样。混合交织的表象会让我们感到迷惑,因此必须从实质入手研究。

一系列最简单直接的质问,都是初学者会问的,都是好问题:为什么要有设计和图纸,甲方要设计图干嘛,最终的办公室使用者关心这些图纸吗,为什么要有施工,施工是为了什么,所有的设计、施工、管理不都是为了最终的使用者能够得到工作空间吗?那么为何最终的这个空间需求没有在设计的最初出现?

【建筑市场体制的系统论】

中国的建筑市场,是一个劣币驱逐良币的市场,原因是在没有架构出一个良好的系统。而构建出一个优秀的市场环境,不是那么简单的事,尤其还有这么多历史包袱的背景下。目前所见,BIM技术的浪潮,对于这个市场,还只是清风拂面的骚扰。

总的来说,BIM的价值发挥,不仅在于技术,而更加在于思想(管理的价值)。尤其是系统论的思维模式,更加接近BIM最初的思想。应用BIM工具,则必须是系统性的应用,才有可能建造出来参天大树,否则就只能是最原始的斜坡草棚。

【从PDM到BIM】

一位PTC的高人说:按照PDM的思想来推测BIM,几何模型、数据库和分类方法三样东西是必不可少的。几何模型和数据库是PDM和BIM通用的,而分类方法大不相同:在制造业领域则为BOM,在建筑业领域则为诸如Omniclass的建筑元素分类法。制造业的最终产品也即最高分类等级,比如一台空调机,在建筑业里面通常是最低不可分单元,也就是构件(element)。两者皆遵循系统论的基本原理:以某种逻辑关联串起若干元素单元,构成一个结构体、达到某种新功能。

文章摘自:行见BIM

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