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aecXML与STEP在建筑业信息集成中的应用
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内容提示：利用web实现建筑业信息集成是建筑业信息化的发展方向，而平台的不统一性和数据的异构性是信息集成化发展的瓶颈。综合运用aecXML和STEP技术实现信息的标准化传递，可以克服这个问题。文章介绍了aecXML和STEP的基本概念及其各自的优缺点，探讨了基于aecXML和STEP的建筑产品数据
0 前言
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，给项目的实施和协调带来了极大的困难。为了有效地实现对项目的进度、费用、质量、材料及文档进行管理与控制，必须及时、准确地收集工程信息，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。传统工程管理组织中信息内容的短缺（omission）、扭曲（distortion）和过载（overloading），以及传递过程的延误（delay）和信息获得成本过高等问题严重阻碍了项目参与方的信息交流。据统计，建设项目中 10%~33%的成本增加都与信息沟通问题有关，而在大型工程项目中，信息沟通问题导致的工程变更和错误约占工程总成本的 3%~5%。因此，应用信息技术来提高项目信息沟通的效率（Efficiency）和有效性（Effectiveness）十分必要。根据美国 Bidcom.com 和 Buildnet.com 的调查结果显示，通过信息技术的运用可以节约 30%~35%的项目成本。建设项目信息系统应用将成为提高项目运作效率的关键因素，信息化成为建筑业未来的发展方向之一。（参考《建筑中文网》）
目前在建筑领域内应用较多的项目信息化手段是利用 Internet 作为媒介进行项目信息管理，具体的实现手段有项目信息门户（PIP，Project Information Portal）和项目主题网站（PSWS，Project SpecificWebsite）等，主要有文档管理、信息发布、实时交流（包括视频会议、现场实时监控等）、工作流管理、搜索引擎等功能。其缺陷在于不能实现信息的标准化和建立信息模型，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。
建筑业信息集成化发展的方向是建立在统一的建筑业信息编码和数据标准基础上，实现建筑工业的各种应用软件之间直接的数据交换。这种基于数据层次的集成难点是平台的不统一和异构的产品数据交换问题。对于建设项目，特别是大型复杂建筑的设计和施工，必须用到非常多的软件平台，如建筑设计用到 3DCAD，结构设计用到 PKPM、CAD，暖通设计用到 CFG，给排水设计用到 ABD-W、SD-CAD，结构计算用到 SAP、TBSA、ANSYS，能耗模拟用到 DOE 等，当涉及到各专业协调时，数据交换显得尤为重要，特别是随着网络技术的不断进步使得不同专业同一时间的协同设计成为可能，而这样的协同设计的基本技术支持就是不同应用软件间异构数据的交换，即实现建设领域数据的标准化传递。aecXML Xtensible Markup Language，可扩展置标语言，应用于 Architectre、Engineer Construction（等领域）和 STEP（Standard for the Exchange of Product data model，产品数据表达和交换)标准的综合应用，正是实现建设领域数据标准化传递的有效手段。
1 STEP 概念和特点
STEP 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的通讯。1984 年国际标准化组织技术委员 184（工业自动化）的第四分委员会（ISOTC184/SC4）开始着手开发新标准，即现在的 STEP。该标准的全名为：《ISO10303 工业自动化系统—— 产品数据表达和交换》，由 TC184/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，以及其文档管理的基础。
STEP 的 AP225 定义了建筑行业的数据交换标准的应用协议。AP225 的全称为：“工业自动化系统与集成—— 产品数据表达与交换部分 应用协议：显示形状表达的建筑物单元”。该应用协议是用显示三维形状表达在建筑、工程和施工（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，如 Piping（管道）、HVAC（暖通）、Equipment（设备）和 Electrical Raceways（电缆桥架）的交叉设计等。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位来说是至关重要的。所有部门的协同工作和界面管理需要一个交换标准作为支持，而 STEP 正是提供了这样的标准，运用 STEP 可实现各种 CAD/CAX 系统之间的建筑业信息标准化。STEP 的优点在于用 EXPRESS 语言定义数据集及数据之间的关系，具有强大的数据结构定义功能，定义结构的机制较 XML 丰富的多，而缺点在于不易扩充和理解，不能离开大纲（schema）使用，不适合基于 web 的信息发布与集成。
2 aecXML 概念和优点
XML 是 Internet 数据描述与交换的一种新型标准，由 W3C（World Wide Web Consortium，万维网联盟）于 1998-02 发布。XML 是一套定义语义标记的规则，允许用户创建描述数据的标记和文档类型定义（Document Type Definition，简称 DTD）的规则集。XML 使用非专有的格式，不受版权、专利、商业秘密或其它种类知识产权的限制，任何标准的 XML 语法分析器都可以读取、解码和检验这种基于文本的自描述数据文档，并以独立于平台的方式提取数据元素，从而使得应用程序可以通过文档对象模型标准访问数据对象。
aecXML 由美国的 Bentley Systems 公司于 1999-08 提出，意为将 XML 语言应用在建筑、工程和施工等工业领域，是实现建筑业信息在 web 中的传递与交换的基础。aecXML 目前正处于开发阶段，但无疑代表了今后项目信息系统标准化信息网上传递的发展方向。aecXML 将制定描述包括各参与方行为、信息需求、过程接口在内的业务流程大纲和实施框架，最终实现基于不同平台的不同应用软件之间的数据表示和转换。aecXML 有以下几个突出优点：
（1）数据独立性。aecXML 面向数据而非面向显示，数据内容独立于其表达形式，使得 aecXML的可读性非常强，具有更大的柔性和适应性，且便于搜索。另外，aecXML 可标注二进制文件，如图像、声音等，适应工程项目信息系统可视化的需要。
（2）平台统一性。aecXML 作为一个高度统一和开放的工程建设数据交换平台，提供了不同软件和不同应用系统之间的数据表示和交换功能。用 aecXML 文档表示的各种工程数据可以在 web 上方便的传递和共享，实现建设项目参与各方信息的无缝搭接。
（3）可扩充性。aecXML 中元素类型由用户自己定义，可以方便的扩展。
（4）双向性。aecXML 可以与数据库良好的集成，可以方便的把由 STEP 表示的建筑产品数据转化为 aecXML 文档，同时，aecXML 到 STEP 的逆向转换也十分便利。
在建筑业的信息交换中，应用 aecXML 可以实现不同参与方、组织之间的信息横向连接，也可以进行后续工作的参与者与前阶段参与者的纵向搭接，从而实现项目全寿命期内各参与方的信息共享。
3 aecXML 与 STEP 实现建筑产品数据交换及建设项目信息集成
目前基于 Web/Internet 项目信息系统实现的难点，在于不同软件平台之间信息的传递和共享，应用aecXML 与 STEP 结合，用 STEP 的 EXPRESS 语言映射得到的标记或定义新的标记描述建筑产品的数据；用 aecXML 实现 web 的信息发布与应用系统的信息集成，就能克服这个技术瓶颈。
本文所探讨的建筑业信息集成主要有两个内容，一是建筑产品信息的集成，集成的目的在于多设计方能在统一的平台上进行设计，并能够方便的交流和修改。二是建设项目运作过程中各参与方为达到项目各项控制目标而进行的，基于建设项目信息系统的信息集成。
3.1 基于 STEP 与 aecXML 的建筑产品信息集成
基于 STEP 与 aecXML 的建筑产品数据的共享和交换结构模型，如图 1 所示。这个
模型主要针对多方多专业合作进行建筑设计。一方面，建筑、结构、暖通等各专业设计者通过本专业的设计软件进行设计，设计结果统一由 AP225 协议输出为 STEP 文件，再由 aecXML 转换器将 STEP 文件转换为aecXML 文件，并将其存储于 web。通过网络通讯与传输协议，其他设计者可以方便的读取和修改基于同一标准的 aecXML 文件，实现多设计方的协同工作。另一方面，项目参与方如业主，也可以浏览这些 aecXML 文件，获取不同设计方提供的产品数据，并及时将意见反馈给设计方，实现多方参与的动态设计过程。STEP 与 aecXML 的文件转换可参照制造业中 STEP 文件与 XML 的转换方法，如 ST-Repository工具和 FirstSTEPEXML工具等。
3.2 基于 aecXML 的建设项目信息集成
基于 aecXML 的建设项目信息共享与交换结构模型，如图 2 所示。建设项目信息系统（包含有符合 STEP 标准的产品建筑产品数据库）应用 aecXML，可以方便项目参与方的应用系统进行信息交换，且打破了企业联盟的限制，企业联盟外部应用系统也可在通过身份识别的情况下，通过统一的 aecXML 文档规则交换信息，克服了联盟间信息系统集成的困难。这样，所有信息交换都建立在 aecXML 基础上，减少了系统的冗余度，实现了项目信息的集成和共享。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200605/261.htm
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