基于WEB的全寿命周期建设项目集成管理系统研究设计.doc

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1、目录插图或附表清单1词 汇 表2引言41 问题的提出51.1 研究的问题和课题来源51.2 论文研究的主要内容61.2.1 全寿命周期建设项目的集成化管理61.2.2 基于Web的PIMS的系统结构61.2.3 PIMS的项目模型分析61.2.4 PIMS各层的工作方法61.2.5 PIMS的外部支撑81.3 论文研究的理论基础和技术基础81.3.1 系统理论81.3.2 面向对象的方法学91.3.3 第五代管理理论101.4 小结102 相关领域研究综述112.1 建设领域信息化标准与标准体系的研究112.1.1 标准和标准化的概念112.1.2 目前国际上通用的信息流标准化的几个重要标准1

2、22.1.3 建设领域信息化的国际标准162.2 集成信息系统模型的研究。172.2.1 全寿命周期项目管理（LCPM）模型172.2.2 基于网络工业基础类的共享项目管理环境（WISPER）192.2.3 VIRCON202.3 小结223 全寿命周期建设项目的集成化管理233.1 全寿命周期建设项目采用集成化管理的必要性233.2 全寿命周期项目PIMS所需要具备的特性243.2.1 面向对象性243.2.2 动态性253.2.3 集中性253.2.4 严密性253.3 项目集成管理系统集成的深度和水平263.4 小结274 基于Web的PIMS的系统结构284.1 系统的逻辑体系结构28

3、4.1.1 数据结构层284.1.2 权限结构层284.1.3 信息加工层284.1.4 工作流支持层284.1.5 协同工作层284.2 系统的物理结构294.2.1 基于Web的三层式系统结构294.2.2 基于Web的三层式结构的优越性304.2.3 系统各结构层结构概述324.3 系统各功能模块功能划分334.3.1 PIMS的主要职能334.3.2 PIMS的功能模块划分344.4 小结365 PIMS的项目信息模型分析375.1 全寿命期的项目中的信息375.2 面向对象的项目信息模型375.3 项目模型的面向对象分析405.3.1 类对象及其层次结构405.3.2 信息关系模型4

4、25.3.3 类对象的子类分析425.4 实例：PIMS中物业管理的集成数据模型425.4.1 一般的物业管理功能的层次结构425.4.2 FM要素435.4.3 项目信息从AEC阶段到FM阶段的传递435.4.4 系统组件445.4.5 FMC的结构和范围475.4.6 FMC的开发方法495.4.7 FMC与IFC之间的对应505.4.8 FMC的实施525.5 小结526 PIMS的项目中央数据库536.1 面向对象的数据库536.2 信息的标准化描述方法546.2.1 产品数据的描述546.2.2 技术文档的描述546.2.3 工程知识的描述546.2.4 过程模型的描述556.2.5

5、 管理信息的描述556.3 小结557 PIMS应用层的处理与控制567.1 Web/应用服务器567.2 支持信息集成的软件工具577.3 实例：CAD信息的处理和控制577.3.1 生成一个新的项目设计577.3.2 IFC对象模型587.3.3 与IFC数据库交换设计信息597.4 小结608 PIMS客户层信息的交互628.1 开放式支持环境的超媒体界面628.1.1 基于Web的人机交互界面628.1.2 超媒体人机交互界面628.1.3 可克服语言和文化障碍的人机交互界面638.2 用户与系统的交互638.3 实例：通过VRML浏览一个设计638.3.1 关于VRML638.3.2

6、 生成设计的VRML描述648.3.3 从IFC的几何图形映射到VRML658.3.4 在Web浏览器中浏览文件668.4 小结669 PIMS的外部支撑679.1 PIMS的组织环境支撑679.1.1 虚拟组织的概念及特点679.1.2 建设工程中的虚拟组织环境689.1.3 建设项目虚拟组织的管理方法709.2 PIMS的技术支撑719.2.1 标准化技术719.2.2 面向对象技术729.2.3 分布对象技术739.2.4 VR技术739.3 小结74结 束 语75参 考 文 献77阿波罗评估平台 插图或附表清单插图：图11 论文的研究框架 7图21 STEP的文件结构13图22 STE

7、P的层次结构14图23 我国EDI标准体系14图24 LCPM评估模型18图25 IFE系统总体结构19图26 WISPER环境的结构20图27 VIRCON的总体结构21图41 PIMS的物理结构29图42 工程管理的控制原理33图51 全寿命周期项目中信息的生命期37图52 集成的目标38图53 建模抽象层38图54 类对象的层次结构41图55 信息关系模型概图41图56 单位工程的子类划分42图57 规划和控制功能43图58 可确定的FM职能44图59 FM要素45图510 由IFC和FMC支持的AEC/FM信息系统46图511 由FMC支持的集成FM系统结构47图512 FMC模型要素

8、48图513 共享要素模型范例48图514 空间FM模型实例49图515 管理参考模型范例50图516 过程分析范例51图517 过滤映射51图518 功能性映射52图71 应用层工作流程56图72 CAD应用中对象的定义58图73 在数据库中生成新的设计59图74 装载和修改已存在的设计信息60图81 生成设计的VRML描述64图91 虚拟组织在空间、结构和时间三方面的虚拟68图92 建设项目中的虚拟组织的物理结构69图93 建设项目虚拟组织的组织层次70附表：表31 集成的深度和水平26表32 在一个框架内两种维度相互影响的实例27词 汇 表AEC:Architecture, Engine

9、ering, and ConstructureALCP: All Life-cycle Construction ProjectCAD: Computer Aided DesignCALS: Continuous Acquisition & Life-Cycle SupportCAM: Computer Aided ManufacturingCE: Concurrent EngineeringCIFMComputer integrated facilities managementCMIS: Construction Management Information SystemCORBA: Co

10、mmon Object Request Broker ArchitectureCSV: Comma Separated ValuesDM: Development ManagementDTD: Document Type DifinitionDWF: Drawing Web FormatDVR:Distributed Virtual RealityEDI: Electronic Data InterchangeFM: Facility ManagementFMCs:Facibilities Management ClassesHTML: HyperText Markup LanguageHTT

11、P: HyperText Transmission ProtocolIAI: International Alliance for InteroperabilityIDL: Interface Definition LanguageIFC:Industry Foundation ClassesIFE:Integrated Facility EngineeringIAI:International Alliance for InteroperabilityISO:International Organization for Standardization LCOFs:Life Cycle Obj

12、ective FunctionsLCPM:Life Cycle Project ManagementLCS:Local Coordinate systemMIME:Multipurpose Internet Mail ExtensionsNIIIP:National Industrial Information Infrastructure ProtocolsOMG:Object Manager GroupnviRonment OO:Object OrientedOODB:Object-Oriented DataBaseOOP:Object-Oriented ProgrammingOPM :P

13、roject Management on behalf of the OwnerPIMS:Project Integrated Management SystemPM:Project ManagementRDB:Relationship DataBaseSGML:Standard Generalized Markup LanguageSTEP:Standard for the Exchange of Product Model DataURL:Uniform Resource LocatorVIRCON:Virtual ConstructionVR:Virtual RealityVRML:Vi

14、rtual Reality Modeling LanguageW3C:the World Wide Web ConsortiumWAI:Web Application InterfaceWISPER:Web-based IFC Shared Project EnviRonment引言建设领域内的变化和发展的速率受到了人类在其他行业领域内的技术发展速率的影响。尤其是在信息领域中所发生的显著的突破性的进展，以及信息和交流中所发生的巨大改变和这种改变的快速，使我们必须停下来好好思考一下这些变化对于我们正在从事的关于建设项目管理的研究的方向和本质有可能产生的潜在影响。我们必须思考建设过程中大量信息的产

15、生、交换、转变、使用、加工、存储、控制，总而言之，我们必须关注项目中信息的集成和管理。对于建设项目信息和管理集成，人们很早就已经开始了研究，在第二次大战刚刚结束，百废待兴的时候，欧洲国家就已经有人开始从事这方面的研究。但是相比与机械等其他一些制造行业，建设领域内的项目信息和管理集成研究还很不成熟，已经开发并成功运行的集成系统还很少。但实际上，由于建设行业和建设项目自身的独特性，它比其他工业行业更加需要集成。因此，现在无论是相关的国际协会、建筑企业还是软件开发商都在进行着建设行业标准化，建设管理信息化，建设项目信息集成化等方面的研究和开发。朱镕基总理在关于国民经济和社会发展第十个五年计划纲要的报

16、告中也指出：“要在企业技术开发和生产营销、社会公共服务、政府行政管理等方面广泛应用数字化、网络化技术，把工业化和信息化更好地结合起来。要使建筑业管理水平有一个质的飞跃，必须大力推进建筑业信息技术的研究开发，推动信息技术在建筑业各领域的广泛应用，加速行业和企业信息化建设进程，运用信息技术改造和提升建筑业。”由此可见，无论是国际研究趋势，还是本国政策导向，或是微观工程项目的实际要求，对建设项目的集成化管理研究都是非常必要的。本文中的内容是建设部“十五”科技项目“基于Extranet的全寿命周期建设项目集成信息系统研究”的部分研究成果。论文中所提出的项目集成管理系统（Project Integrat

17、ed Management System，以下简称PIMS）是在虚拟组织环境下应用于全寿命周期建设项目的一种管理信息系统。文章在对大型建设工程传统信息沟通方式存在的弊端进行深入分析的基础上，系统地从产品信息集成和建设过程集成两个方面阐述了PIMS的概念、框架结构、各子模块的功能和各结构层的工作机制，并列举了几个实例来说明了PIMS的实施和运作方法。这种建设项目管理系统将具有很大的弹性和兼容性，使得工程项目的参与各方均可以通过其建立、实施和管理自己的各项工作，及时发现项目中存在的问题，以达到降低成本，加快工程进度，提高工程质量的目的。1 问题的提出工程项目的管理，是一个复杂的系统工程。它涉及进度

18、、质量、投资、合同、人员、风险、图纸文档等多方面的工作。众多的参与部门，如设计、监理、施工、设备、物资、运营等，使沟通和协调的工作难度增加，存在大量的信息需要有效的管理。传统的项目管理方法，已经显得越来越吃力，急需寻找新的方法和工具。1.1 研究的问题和课题来源建筑业本身的一些特点导致建设项目管理的难度很大。在国外的一些报告认为，过度分散、缺乏合作与沟通、流程缺乏透明度、对立的合同关系等都是阻碍行业进步的绊脚石。而传统的工程项目建设实施组织方式是建立在分工与协作关系基础上的，面向管理职能的层级式纵向组织。无数工程管理实践证明，这种由业主、设计、施工、供货的多层级纵向组织方式存在着许多弊端。仅就

19、工程中信息传递这一项而言，这种传统的工程管理方式，分割了建筑生产的活动和过程，增加了参与各方之间沟通信息及组织协调的复杂性，造成了信息管理中的孤岛现象，使项目参与各方处于孤立的生产状态【24】。同时，随着建设项目国际化趋势的发展，工程项目日趋大型化、复杂化，项目实施过程中的各种信息越来越丰富，项目参与方越来越多，分布越来越广，给项目的实施和协调带来了极大的困难，投资增加、进度拖延、质量得不到保证。为了有效地实现对项目的进度、费用、质量、材料及文件进行管理与控制，必须及时、准确地收集到工程的信息，科学地分析项目执行的动态情况与亟待解决的问题，予以协调解决，从而保证项目顺利进行。为了达到这一目标，

20、必须采用计算机辅助项目管理，构建项目管理信息系统【25】。但是，现在各个企业之间的项目管理系统又往往是独立的或者项目管理系统在项目的各个阶段是割裂开来的，这就造成了系统之间信息传递的困难和信息的损失或者冗余。因此，如何突破传统的多层级式组织方式的束缚，使具有不同的地理位置和计算机平台的项目参与各方共享项目信息和合作完成项目的全寿命期建设和如何构筑建设项目集成管理系统的模型是本文重点研究的问题。本课题“基于Web的全寿命周期建设项目集成管理系统研究”的提出，来源于东南大学建设与房地产研究所承接的建设部研究课题“基于Extranet的全寿命周期建设项目集成信息系统（PIIS）研究”。对比于建设部的

21、课题，本课题所研究的PIMS在集成的内容和系统的适用性上更加广泛，但是在研究深度上，与建设部课题预期要达到的要求相比，还只完成了基础研究和概念模型及系统框架的研究。还需要进一步获得更多技术和实践的支持。1.2 论文研究的主要内容本课题的研究对象是项目集成管理系统（Project Integrated Management System, 以下简称PIMS），该系统试图充分利用Internet开放性的标准，引入“项目站点”和“项目数据库”的概念，为处于不同地理位置上的项目参与各方提供一个随时随地获得项目信息的有效途径，它可以成为所有项目团队协同工作的中心，帮助团队成员管理和控制项目。本篇论文对于

22、PIMS的研究和论述主要涉及以下几个方面：1.2.1 全寿命周期建设项目的集成化管理所谓全寿命周期建设项目是指一个建设项目完整地包含了决策阶段、实施阶段和运营阶段。对于业主方(运营方)管理来说，对应于每一阶段有不同的管理，即开发管理DM、业主方项目管理OPM和物业管理FM【19】。传统的建设项目管理将DM、OPM和FM三个阶段的管理相互独立。文章将简要地论述这种各阶段分离的管理模式的弊端，指出建设项目全寿命周期集成化管理的概念和意义，进而提出建设项目集成管理系统的必要性和其应具有的特征。1.2.2 基于Web的PIMS的系统结构建设项目的全寿命周期中涉及的参与方众多，地理位置分布广泛， 传统的

23、两层式客户/服务器式系统结构已经无法满足需要。PIMS需要具有将数据层、逻辑层和表达层分开的三层式系统模式。文章将具体阐述基于Web构建PIMS的意义和三层式系统的优越性，分析PIMS总体构架、逻辑体系结构和系统的功能组成。1.2.3 PIMS的项目模型分析项目模型是项目集成管理系统的核心。它包含了在整个建设过程中建设项目要被共享的信息。论文将运用面向对象的方法分析全寿命周期项目中的项目模型的结构和层次，讨论模型在系统实施中的生成、调用、映射和修改等问题。1.2.4 PIMS各层的工作方法在PIMS的三层式结构中，应用的每一层，比如表达层（用户界面）、逻辑层（过程）和数据存储（数据库），都是被

24、分别地提供了最大化控制、升级和适应性的功能【20】。论文将讨论PIMS各层的工作流程和方法，重点是数据层信息的存储、逻辑层对信息的处理和控制以及客户层与用户之间直接的信息传递与交流。对PIMS每一层的分析将涉及到前面提到的建筑行业标准和标准体系的应用，系统与现有的成熟的建筑设计或管理软件的集成方法，还有用户应用PIMS进行项目管理的方法。文章力图通过以上的分析和讨论比较清晰地描述出PIMS的概念模型，为PIMS的进一步研究和开发打下坚实的基础。图1-1 论文的研究框架1.2.5 PIMS的外部支撑PIMS的外部支撑分为组织环境支撑和技术支撑两个方面。PIMS是一种技术，一种管理系统，但它同时也

25、是一种管理模式和管理方法。它拥有自己的应用对象和实施环境。PIMS的实施是建立在信息通讯技术被广泛应用的基础上的，而IT技术在建设工程上的应用和深入发展必须依赖于工程项目有合理和完善的虚拟组织环境。只有当项目参与的各方都能够自觉和充分地利用先进的技术来进行自己的工作管理和彼此间的信息传递时，项目的管理系统才能按照其预定的工作流程，达到预期的目标。论文将论述PIMS实施所要求的外部组织环境的特征和运作方式。同时，为了保证文章的完整性，论文也将简要的指出构建PIMS要运用到的技术和这些技术目前的发展状况。论文的整体框架和主要内容可以参加图11。1.3 论文研究的理论基础和技术基础1.3.1 系统理

26、论现代大型建设项目的管理离不开科学管理方法和计算机技术。八十年代以来，随着计算机技术的飞速发展，系统科学方法在工程管理中发挥越来越大的作用。系统科学方法，是按照系统科学的观点和理论，把研究对象视为系统来解决认识和实践中各种问题的方法的总称。系统科学观点强调把研究的对象作为一个整体，对整体中的各个部分加以组织和管理，以使协调的整体大于各个部分之和。系统科学的基本理论包括：系统整体性原理、系统层次性原理、系统开放性原理和系统目的性原理。全寿命周期的建设项目涉及到业主、设备供货商、建筑安装承包商和技术支持等多方面参与者，管理信息贯穿于设计、采购、建造、测试运行等，巨大数量的工序之间技术依赖性强、逻辑

27、关系复杂，而且往往都是非线性的；影响工程建设管理的因素很多，而且处于不断变化之中，工程管理信息具有很强的动态性；管理信息系统供多层次用户使用，决策目标具有多样性的特点。因而PIMS的整体性特征很难直接描述，分层次成了描述这种大型系统的重要特征，系统的整体特性通过不同层次所侧重的局部特性的结合得到表达【21】。论文引入“多重建模”、“分解和简化”的原则，以结构分析为指导，通过层次分解确定针对不同目标的建摸类型，使状态空间分解把整体建模转化为低维子系统的建模，各子系统之间的数据以统一编码为连接机制，并通过各种简化手段使模型具有简单易解的形式。为了系统的进一步扩展和发展，PIMS应该是一个开放性的系

28、统。这与系统的开放性原理强调的系统具有不断地与外界环境进行物质、能量、信息交换的性质和功能是相吻合的。在对PIMS的研究中，系统的开放性和系统功能的可扩展性始终是模型构建中要考虑的一个重要问题。系统的功能模块相对独立性强，便于以后移植和扩展。同时，还要使系统与其他工程管理软件有良好的兼容性，充分利用现有的软件资源。系统目的性原理指的是组织系统在与环境的相互作用中，在一定的范围内其发展变化不受或少受条件或途径经历的影响，坚持表现出某种趋向预先确定的状态的特性。目的性是建设项目管理系统发展变化过程中表现出来的一个鲜明的特点，它必定是与该系统的开放性相联系的。也就是说，一个目标明确的建设项目管理系统

29、，必定是一个开放系统。它能够通过自己的反馈调节机制去应付不同的环境影响，表现出自主性、自稳定、自协调，从而产生出相同的或基本相同的输出，使系统仍然保持不变的发展方向性。PIMS中有预先确定的项目评估系统，对项目实施工程中各团队成员输入的信息，决策和工程的实际状况进行监控和评估，以保证项目按照预先确定的目标发展。当然，系统的目的性原理，要求在目的性与非目的性的对立统一之中把握未来。因此系统的目标不是单一的,而是多元的，而且系统以前的非目的性有的就可能转化为新的目的性。PIMS的项目评估系统是与环境相协调的，也是在随着项目的实际运作状况调整的。这样，PIMS的目的性就体现了工程管理人员认识的能动性

30、，而工程管理人员认识的能动性则寓于其活动的目的性之中。1.3.2 面向对象的方法学PIMS不同于企业管理信息系统，它的核心是建设工程项目而不是企业的组织和流程管理。因此，运用传统的功能分解方法，以组织机构的划分和直观的感觉来分析系统是不适合的。因此论文采用面向对象的方法进行PIMS的系统分析，构建目标系统的对象模型。文章对面向对象的方法学的应用主要体现在两个方面：一方面是应用面向对象的原型设计方法确定管理系统总体设计方法，另一方面是应用面向对象的方法构建项目信息模型，建立面向对象的项目数据库。原型法的设计思路是用较小的代价、较快的速度生成人们对需求和目标系统性能进行审定的系统模型或示例，即系统

31、原型，然后快速运转，通过评价、完善和修改原型，最终演化成目标系统【22】。在设计PIMS的概念模型时，首先要建立需求模式。需求模式是用户与系统间交互活动的表达。需求模式内容反映的是用户使用系统时的一系列操作和系统相应完成的功能，其中还包括界面描述及对其他需求模式的引用。根据获得的一系列系统需求模式，系统可进行对象的定义。对于应用领域中的数据对象，建立实体对象。对于系统中的评估、分析、决策功能，涉及到许多实体对象。为使这些功能更加明确，实现更方便，设计了控制对象。对对象抽象生成类，并层层对类进行细分，形成一个类集，然后组装成各个具体的表单对象，再加上相应的实体对象和控制对象，构成一个系统的原型。

32、对于项目产品信息模型的设计，论文也采用了面向对象建模的方法。面向对象（OO）建模是一种建模的新范型，它以“对象（Object）”和“数据结构”为中心来构造系统，通过将建模对象共性进行提取与封装，形成不同粒度的操作数据单元（PDU），下级的单元可以为其上一级粒度的PDU提供接口服务，从而形成模型。面向对象技术是一种新的系统分析和设计方法。它与其他分析方法的不同点主要在于对功能描述采取的办法上。它将系统描述成一组集合，对象是数据和作用在数据上的一组操作，对象以类的形式组织，对象的封装性和类的继承性，使得系统易于扩充，能对环境变化迅速作出反应。用面向对象方法开发工程项目管理信息系统，能弥补其他一般开

33、发方法上的不足，使项目管理信息系统能直接地反映项目的信息结构，能使环境的变化迅速地反应到项目经理部管理层中，从而实现对项目地有效控制。在面向对象技术中，系统分析是关键，设计只是分析的结构化，故本文着重描述的是PIMS的对象及分析模型的建立。1.3.3 第五代管理理论第五代管理理论是九十年代以来人们基于对知识经济的认识而提出来的管理理论。“第五代管理”一词源于美国管理学家查尔斯萨维奇（Charles M. Savage）1996年出版的新书第五代管理。在该书中，萨维奇把知识经济时代的管理称为第五代管理。虽然第五代管理理论主要是应用于企业的管理，但是它其中的很多管理思想对于研究全寿命周期项目的集成

34、管理有借鉴作用。第五代管理理论将电子计算机技术的发展分为五个阶段(五代)。相应地，管理方式的发展也分为五个阶段(五代)，分别是所有权方式、严格的等级制方式、矩阵组织方式、计算机接口方式、并行网络单元计算机方式。该理论主张将计算机为基础的先进技术引入第五代管理方式中，更多地关注基于知识网络化的集成企业所具有的独特特性。通过虚拟企业、动态协作、能力网络化等来发展第五代管理能力，以便能够比现在更加有效地利用知识【23】。论文在分析PIMS的外部组织支撑和客户层与用户之间信息交互的时候，应用了第五代管理中的很多管理思想，比如建立在知识网络基础上的平面的、网络化的组织结构，建立共同愿望，系统思考，提高组

35、织内部结构、机能对社会、市场变化的适应能力等等。1.4 小结以计算机技术和通讯技术为主的信息技术的发展，不断地促进建筑业的信息化进程，在这个进程中信息集成始终是个关键和核心问题。经过几十年的发展虽已取得了丰硕的成果，但在新的建设模式和信息化的浪潮中，一些新的问题又不断的被提出来。传统的集成手段和方式在解决新的问题时显得捉襟见肘，在这样的现实下本章概述了问题提出的背景、课题的来源、论文的主要内容，支撑课题研究的理论和技术基础，并阐述了论文将探索的五个关键问题：1） 全寿命周期建设项目的集成化管理；2） PIMS的项目模型分析；3） 基于Web的PIMS的系统结构；4） PIMS各层的工作方法；5

36、） PIMS的外部支撑。2 相关领域研究综述现在，世界上有很多的高校、组织、团体和企业在进行利用IT技术集成工程管理信息系统的研究和产品开发。这些研发工作，涉及到工程管理信息系统的各个方面，但是归纳起来，他们可以被分成两个层次。第一个层次是利用Internet作为媒介进行项目信息管理，这种基于网络的项目管理形式已经在很多的项目上被测试和应用。它主要具有信息传递、网络交流、实时交流、搜索引擎等功能【1】。系统主要通过Telnet和FTP来进行数据交换，而用E-mail进行信息交换。团队内的成员通过“Internet Chat” 技术进行远距离的交流（包括声音和图片的交流）。实时视频使得管理者不在

37、现场也可以监控现场的情况。使用者还可以通过网页平台搜索信息和发布信息等等【2，3】。这一层次的研究已经比较成熟，但是它的缺陷在于不能实现信息的标准化和建立信息模型，因此它所实现的信息共享尚处于文档层次而不是更微观的数据层次。第二个层次则是建立在统一的建筑业信息编码和数据标准基础上，目的是实现建筑工业的各种应用软件之间直接的数据交换和利用集成的系统进行工程项目的管理。这方面的研究涉及许多的标准、技术和组织上的问题，还处在研究起步阶段，离实际应用还有相当大的距离。但是这种集成方案的实现无疑将给整个建筑业带来无法估量的利益。在这一层次上的研究，目前在以下两个方面开展： 建设领域信息化标准和标准体系的

38、研究； 集成信息系统模型的研究。2.1 建设领域信息化标准与标准体系的研究集成的核心问题是信息交换的表示法。建立建筑工程产品信息交换标准，将创造一个开放的系统环境，在这个环境中，通过公共的产品描述语言容易地做到集成。2.1.1 标准和标准化的概念为在一定的范围内获得最佳秩序，对活动或其结果规定共同的和重复使用的规则、导则或特性的文件，称为标准。标准应以科学、技术和经验的综合成果为基础，以促进最佳社会效益为目的。为在一定的范围内获得最佳秩序，对实际的或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动，称为标准化。它包括制定、发布及实施标准的过程。标准化的重要意义是改进产品、过程和服务的适用性，防止贸易

39、壁垒，促进技术合作。2.1.2 目前国际上通用的信息流标准化的几个重要标准为了解决信息共享这一类难题，发达国家和先进企业都把希望寄托在标准化的作用上。美国提出的“国家工业信息基础结构协议”（NIIIP）【4】和发达国家制造业积极推进的“连续获取生命周期支持”（CALS）项目【5】,都把以下三个标准作为解决信息流标准化的重要标准：l 国际标准化组织ISO/TC184/SC4制订的STEP标准【5】l ISO/TC154制订的EDIFACT 标准l ISO/IEC JTC1制订的SGML标准STEP标准解决企业产品的技术数据交换问题，EDI解决企业参与商贸过程的数据交换问题，SGML则解决企业文档

40、的标准格式问题。这样，就得到一个具备共享能力的数据流问题的解决方案：数据流格式采用STEP标准和EDI标准，即信息系统的标准内部表达格式。而企业的各种文档则采用统一的SGML格式。2.1.2.1 STEPSTEP是Standard for the Exchange of Product data model 的缩写。它是一个表达和交换产品数据的国际标准 ,其技术目标是能够使异构的CAD/CAM系统间进行产品数据（例如一个产品的设计）的通讯。在1984年国际标准化组织技术委员会184(工业自动化 )的第四分委员会 (ISOTC1 84/SC4)开始着手开发新标准 ,即现在的STEP。该标准的全名

41、为 :ISO10303 -工业自动化系统 -产品数据表达和交换，由TC1 84/SC4分委员会进行开发并定义为 :“能够完整表达贯穿产品生命周期的产品数据的中性机制 ,”这种表达的完整性使之不仅适用于中性文件交换 ,而且也是实现和共享数据库及其文档管理的基础【6】。STEP（ISO10303 ）是由一系列的独立部分组成的 ,这些部分根据其在STEP内起的作用分成六个系列 ：描述方法 、集成资源 、应用协议 、抽象测试套件、实现方法和一致性测试方法学与框架。图 2-1描述了STEP的文件结构 ,显示了标准的几个部分及它们之间的关系。整个STEP系统分成三个层次 :应用层、逻辑层和物理层 ,其关系

42、如图 2-2所示【7】。ISO组织在 1993年开始考虑建筑行业的数据交换标准的应用协议，并确定为AP225。应用协议AP225的全称为：工业自动化系统与集成 -产品数据表达与交换第 225部分 应用协议：显示形状表达的建筑物单元。该应用协议可以应用于建筑物生命周期的所有阶段，主要适用于设计过程、施工和维护阶段。该应用协议是用显示三维形状表达在建筑、工程、施工 (AEC)应用系统和相关系统之间交换建筑物单元的形状、特性和空间结构信息。在同一个建筑项目中 ,有许多不同的单位参与建筑物和设施的设计、建设、管理和维护，当这些单位倾向于使用三维CAD建模系统时，数据交换对所有在设计和施工过程中参加的单

43、位来说是至关重要的。数据交换的基本部分是建筑单元体的形状和布置【8】。图21 STEP的文件结构2.1.2.2 EDIFACTEDI（Electronic Data Interchange）即电子数据互换，它是一种在公司之间传输订单、发票等作业文件的电子化手段。它通过计算机通信网络将贸易、运输、保险、银行和海关等行业信息，用一种国际公认的标准格式，实现各有关部门或公司与企业之间的数据交换与处理，并完成以贸易为中心的全部过程，它是80年代发展起来的一种新颖的电子化贸易工具，是计算机、通信和现代管理技术相结合的产物。从计算机到计算机之间的结构化的事务数据互换。使用EDI可以减少甚至消除贸易过程中的

44、纸面文件【9】。计算机应用、通信网络、标准化是EDI的技术三要素，其中标准化是实现EDI的关键。因为EDI的实现是在不同国家和地区、不同行业内开展的，而且应用的信息系统与通信手段各不相同 ,因此统一的国际、国内和行业标准是必不可少的。随着现代信息技术的进步，EDI技术的发展突飞猛进，EDI标准也由初期的内部自定义标准逐渐发展为行业标准、国家标准、国际标准。目前，国际上存在着有代表性的两大EDI标准，一是广泛用于北美的美国国家标准ANSIX.12。另一是联合国贸易数据交换用于行政、商业、运输的标准UN/EDIFACT。其中，UN/EDIFACT现已成为国际EDI的主流标准。根据国际标准体系，我国也于“八五”期间由国家技术监督局主持制定了既符合国际标准，又适用于我国的EDI标准体系，其基本结构如图2-3所示。其中EDI基础标准体系是EDI的核心标准体系，它是由UN/EDIFACT基础标准和开放式EDI基础标准组成【10】。图2-2 STEP的层次结构图23 我国EDI标准体系UN/EDIFACT包括十个部分：【11】1） UN/EDIFACT应用级语法规则 (ISO9735)( 它由 10个子标准组成, 等同采用为我国国家标准GB/T 14805.1-1999，GB/T 14805.2-1999，GB/T 14805.9-1999，GB/T 1480