工业化住宅全生命周期信息集成包括三个方面的信息：决策及研发阶段信息、生产及装配的项目管理信息和运营维护阶段的全过程集成信息。前两节分别提出了研发阶段和生产装配阶段信息的关联性，提出两阶段信息集成管理模型。在此基础上，本节主要研究工业化住宅全生命周期信息的集成。

运营阶段信息集成的目的主要是避免信息的丢失、信息传递的错误、界面信息传递的不及时，不遗漏且准确及时地提取运营需要的信息，以辅助决策、计划、实施和控制。相比开发管理和项目管理的数据关系，设施管理的数据关联相对简单，主要是对前期管理信息的再利用。本节主要从三个方面来论述，即集成的设施管理、项目模型与设施管理模型的集成和全生命周期信息集成模型的实现基础。

（一）设施管理的基本内容

从产品研发和生产装配阶段采集有用的设施管理信息，与设施管理系统产生关联，建立设施管理模型。

工业化住宅产品的设施管理的主要任务在丁士昭提出的各阶段设施管理任务基础上有所变化（图5－13）。在第四章过程管理集成中已分析设施管理工作提前介入决策阶段工作的有利影响，即设施管理团队的前期介入非常有利于运营成本的控制，从运营角度参与评议项目定义、完善实施方案，有利于可装配性、研发成果与运营成本的平衡，加强设施管理的便利性，消除项目中不确定因素，减少变更和返工。设施管理全生命周期各阶段的主要工作内容如图5－13所示。

工业化住宅产品设施管理要素包括工业化住宅系统要素和非工业化住宅系统要素两大部分，如图5－14所示。其中工业化住宅系统要素对应于BIM中的工业化住宅产品WBS解构的产品构成要素。设施管理的工作内容是针对产品要素展开实施的。

图5－13　设施管理全生命周期各阶段的主要工作内容

图片来源：作者自绘

图5－14　工业化住宅产品设施管理要素

图片来源：作者自绘

IFC数据模型覆盖了AEC／FM（项目管理／设施管理）中大部分领域，并且随着新需求的提出还在不断地扩充，比如，由于新加坡施工图审批的要求，IFC加入了有关施工图审批的相关内容。IFC标准（IFC 2×Platform版本）已经被ISO组织接纳为ISO标准（ISO／PAS 16739，可出版应用版本），成为AEC／FM（建筑、工程、施工、设备管理）领域中的数据统一标准［33］。虽然IFC标准有覆盖到物业管理领域，但覆盖面很小。

目前部分设施管理系统是基于传统CAD或GIS以及关系型数据库设施管理系统，但由于技术原因这些系统间存在“孤岛”现象。因此，一些研究试图开发集成的设施管理模型，如面向对象的FMIS（Facility Management Information System）［34］、基于STEP集成的设施管理系统［35］等，但由于这些系统缺乏IFC标准，因此无法实现与项目管理模型、BIM的集成。

目前设施管理较通用的互操作协议是FMC，FMC主要用于设施维护、设施管理和服务等信息的集成和共享。要实现项目模型与设施管理模型之间的集成，必须开发通用的设施管理标准，并与IFC标准内容相容（图5－15）。

图5－15　基于FMC的集成设施管理信息模型

图片来源：作者自绘

（二）项目模型与设施管理模型的集成

项目模型与设施管理模型理想状态是相互关联，项目模型中特定的数据可以直接提取，被设施管理系统直接使用。但现状是两者相互孤立，在实施阶段对BIM进行数据更新，在竣工转交设施管理部门后，由于设施管理部门往往采用自身的软件系统，如资产管理系统、空间管理系统、设施监控系统等，缺乏两个模型间沟通的标准语言，以及存在无法支持BIM的数据转换等问题，导致部分关键数据信息丢失（图5－16）。根据美国Briesnet.com统计，在项目竣工时，任何一个项目参与方能够拥有的项目建设信息不足65%，而其中竣工交付完成后到运营阶段信息丢失最为严重。

图5－16　BIM与设施管理建筑模型数据转换

图片来源：作者自绘

全生命周期集成管理涉及项目管理模型（AEC对象）与运营维护管理模型（FM对象）的集成。目前IFC架构领域层开始涉及运营维护管理内容，说明研究人员已逐步意识到运营管理对全生命周期管理的重要性，但IFC仍不能全面覆盖整个设施管理阶段的全部内容。FMC仍是运营阶段的主要数据交换格式，李永奎提出基于IFC和FMC的AEC／FM生命周期信息集成模型，并提出FMC应成为IFC的一个域的观点［6］。在其模型的基础上的，结合工业化住宅产品特征，提出工业化住宅产品的全生命周期信息集成模型（图5－17）。

图5－17　工业化住宅产品的全生命周期信息集成模型

图片来源：作者自绘

（三）全生命周期信息集成模型的实现基础

开发通用的数据模型或互操作标准是实现信息集成的重要任务。目前BIM的互操作标准有：CAD Layering、STEP、ISO15926、CIS／2、IFC和XML语言，其中IFC（Industry Foundation Classes，主要用于建筑信息模型）标准已成为建设工程信息共享重要标准之一。

IFC标准是由国际协同工作联盟IAI（International Alliance for Interoperability）为建筑行业发布的建筑产品数据表达标准。对于BIM用户来说，IFC是BIM信息交换标准格式。IFC的特征如下［36］：

（1）IFC是一个描述BIM的标准格式的定义。

（2）IFC定义建设项目生命周期所有阶段的信息如何提供、如何存储。

（3）IFC细致到记录单个对象的属性。

（4）IFC可以从“非常小”的信息一直记录到“所有信息”。

（5）IFC可以容纳几何、计算、数量、设施管理、造价等数据，也可以为建筑、电气、暖通、结构、地形等许多不同的专业保留数据。

1.IFC的发展史

IFC版本可以看做对于未来五年中开放型BIM的一个基础平台，自1997年1月IAI发布IFC1.0以来，IFC经历了6个版本的更替（图5－18）。自从2003年（最初发布IFC2×2版本）以来第一个重要的改善，经历了IFC历史上最长周期的开发以及目标成为一个完整的ISO标准，推出的IFC2×4版本被认为是一个对于Open BIM协同设计跨时代的版本［37］。

图5－18　IFC版本的更替

图片来源：作者自绘

以下介绍IFC2×3的主要思想、基本内容和在全过程集成模型中的应用。(www.daowen.com)

2.IFC模型架构

IFC模型是由四个功能层次构成的：资源层（Resource Layer）、核心层（Core Layer）、交互层（Interoperability Layer）和领域层（Domain Layer）。每个层次都包含若干信息描述模块，模块间层次遵守“重力原则”：每个层次只能引用同层次和下层的信息资源，而不能引用上层资源（图5－19）。这样上层资源变动时，下层资源不受影响，保证信息描述的稳定［37］。

图5－19　IFC模型架构

图片来源：http：／／blog.163.com／antufme＠126／blog／static／14049249220140391316837／

1）资源层

资源层主要内容包括：资源利用（IFC Utility Resource）、标注资源（IFC Measure Resource）、几何资源（IFC Geometry Resource）、财产类型资源（IFC Property Type Resource）和财产资源（IFC Property Resource）。资源利用包括一些项目管理使用的概念类：标识符、所有权、历史记录、注册表。标注资源采用ISO 10303第41部分度量类，列出数量的单位和度量标准。几何资源规定了产品形状的几何和拓扑描述资源，这些资源部分由ISO 10303第42部分（集成通用资源：几何与拓扑表达）改写过来（IAI 1997b：4－40）。财产类型资源定义了对象和关系的各种各样的特性，它由人员、分类等级、造价、材料、日期和时间等类组成。子类“材料”是各种各样的材料表。

2）核心层

核心层分别由核心（Kernel）和核心扩展（Core Extensions）两部分组成。IFC核心提供了IFC模型所要求的所有基本概念，它是一种为所有模型扩展提供平台的重要模型（IAI 1997a：6）。核心类有IFC物品（IFC Object）、IFC关系（IFC Relationship）和IFC辅助建模（IFC Modeling Aid）。

核心扩展层包含核心类的扩展类：IFC产品（IFC Product），IFC过程（IFC Process），IFC文件（IFC Document）和IFC辅助建模（IFC Modeling Aid）。核心扩展是为建筑工业和设备制造工业领域在核心里定义的类的特例，产品信息扩展（IFC Product－Extension）定义如元素、空间、场地、建筑和建筑楼层等概念。过程信息扩展（IFC Process Extension）有子类，它是为了掌握关于生产产品的工作信息，在这些类里尽可能定义工作任务和资源。子类IFC文件信息扩展是在建设建筑中使用的典型文件类型的信息内容的详细说明，目前只包含造价表。IFC辅助建模信息扩展（IFC Modeling Aid Extension）包含帮助项目模型开发的子类，如IFC设计网格（IFC Design Grid）和IFC基准点（IFC Reference Point）。

3）交互层

这层包含了在许多建筑施工和设备管理应用软件之间使用和共享的实体类。因此，共享建筑元素（Shared Building Elements）模块有梁、柱、墙、门等实体定义；共享建筑维护元素（Shared Building Services Elements）模块有流体、流体控制、流体属性、声音属性等实体定义；共享设备元素（Shared Facilities Elements）模块有资产、所有者和设备类型等实体定义。在这一层中定义了大多数普通建筑实体。

4）领域层

领域层包含了为独立的专业领域的概念定义的实体，例如建筑、结构工程、设备管理等。它是IFC模型的最高级别层。它包括建筑的空间顺序，结构工程的基础、桩、板实体，采暖和通风的加热炉、空调等备注；在IFC模型的结构图中，浅灰阴影表示的模块是ISO／PAS 16739的一部分，这些模型已经达到一定的质量控制标准且经ISO鉴定合格。

图5－20　IFC认证的软件清单

图片来源：Building SMART

由此可见，IFC2×3较IFC2×2的架构更为成熟，涉及全生命周期信息集成，包含了运营维护阶段信息，同时信息分解更为详细，细到记录一个构件的属性。

在使用BIM的时候，除了软件自己的数据模型格式外，还有个基于对象的、公开的数据模型格式IFC，且数据模型间不能直接转换的时候，IFC便是数据交换的标准格式。在使用BIM的时候，要清楚软件是否支持IFC标准，图5－20为IFC认证的软件清单。

3.IFC模型的应用

当前软件开发商已不再将研究重心集中在单一功能的应用软件的开发上，如Autodesk公司，目前主要开发的是建筑设计套件，将建筑设计、结构设计和给排水设计功能集成一体。这说明软件商逐渐认识到建筑信息共享与转换的重要性。

国外已将BIM的研究中心从单一软件开发转移到了BIM协同平台的开发研究上，如加拿大基础设施研究中心（Centre for Sustainable Infrastructure Research）的穆罕默德·M.R.哈尔法威（Mahmoud M.R.Halfawy）等人开发完成的基于BIM技术建筑集成平台。通过BIM协同平台，可以将不同的工作集合在一起，实现协同工作。然而目前我国缺乏对BIM技术协同平台的研究。

数据库存储技术是当前计算机应用中发展较为成熟、应用较为广泛的信息技术，可以解决BIM技术发展所存在的问题。同时BIM数据库可与GIS（Geographic Information System，地理信息系统）、交通信息等技术相结合，真正实现数字城市的构建。由于BIM涉及面广，需要大量相关专业软件，如光照计算、结构性能计算软件等，因此BIM的应用软件还需开发。同时基于BIM技术建筑协同平台，对人员需进行合理权限分配，对全过程各专业软件有效管理，对信息内容合理分配，才能发挥平台的优势。同时在BIM数据库基础上开发输入、输出、查询等功能接口，详见第五章第三节提出的基于BIM的信息系统集成架构。

BIM数据库的构建要符合IFC标准，从而保证建筑信息模型在数据库输入和输出数据的正确性和完整性。目前，BIM应用软件存在三个问题：①BIM应用软件未基于BIM数据库，造成IFC模型输入输出过程中信息传递缺失、错误等。②除了建筑设计软件外，其他BIM专业应用软件十分稀缺。③由于BIM的开发作业量大，还有很长的一段路要走。因此，BIM应用软件需要经历三个阶段。

1）IFC数据转换阶段

在BIM应用软件开发阶段，不能忽略现有的应用十分成熟的模型软件，如Autocad、SketchUp应用软件等，BIM的实现不能忽略现有技术，有研究者甚至建议CAD开发商在开发新的产品之前应充分发挥2DCAD技术，即发挥2D更大的价值［9］。因此，该阶段充分开发建筑信息模型的转换功能，实现IFC模型与非BIM软件模型的数据转换，从而实现对非BIM软件的数据设计和计算。

IFC为不同软件提供了互操作标准，是不同类型信息集成的基础。在具体实现方法上，使用IFC模型服务器将与IFC相容软件的数据直接与全生命周期数据库相连接。而与IFC不相容的软件则通过适配器进行数据转换，转换后的数据集成至数据库（图5－21）。这一方法可以有效地解决信息数据丢失、错误等问题。

图5－21　IFC数据转换阶段模型

图片来源：作者自绘

2）IFC数据存储阶段

随着BIM的发展，将来所有的应用软件都会支持IFC数据的输入和输出，各部门各专业之间通过IFC模型实现建筑信息模型的转换和共享，这一阶段不需要通过适配器进行非IFC数据的转换，可将全生命周期的BIM应用软件直接与BIM数据库相结合，从而实现建筑信息模型的共享和转换（图5－22）。

图5－22　IFC数据存储阶段模型

图片来源：作者自绘

3）基于BIM数据库的应用阶段

随着BIM技术的逐渐成熟和完善，在BIM数据库上开发的建筑应用软件内的建筑信息模型数据都将保存在同一个BIM数据库中，从而实现真正的建筑信息模型的共享和转换（图5－23）。

图5－23　基于BIM数据库的应用阶段模型

图片来源：作者自绘

以上讨论了工业化住宅产品全生命周期信息集成的方法，包括研发阶段的BIM、生产装配阶段的项目模型和全生命周期的信息集成模型，以及相应的实现方法，这些模型从最底层的数据集成，证实了全生命周期信息集成的可行性。针对信息孤岛进行系统集成的实现方法将在第三节进行具体阐述，如异构数据信息集成、分布式系统集成、数据安全、协同工作、工业化住宅产品系统集成的架构、工业化住宅产品系统模块及功能、BIM的管理信息系统的运行等问题的分析与研究。