空间时序流 2019-05-03

回顾

在工程行业,可见的广泛应用编码体系几乎都是来自于计算机数据库技术成熟之前。之后再也没有出现过更加灵活的,适应性更广的编码体系。为了说明这个问题,需要跳脱出自己的行业:

图书业很久以来就有一种叫做图书编目的编码体系,但是亚马逊或者当当上面已经找不到这种编码了。这意味着编码体系从形式上被更好的技术或者方法替代了。在互联网出现之前,没人觉得把世间所有内容关联起来是可行的。直到hyperlink这种近乎于天方夜谭的概念被科学家们落地成为一项通用技术语言。早年间的数据库语言至少是我学习数据库的时候,任何表单都必须有一个主键(index),否则就不能被索引甚至关联到其他表单。这个做法早就已经被IT行业抛弃,原因是出现了类似于hyperlink的技术,即仅仅关联内容再也不需要硬编码了。(编码依然主要,这里略过,主要逻辑在于对工程信息的建构模式)

面向对象

工程行业有一种对工作任务进行建构的技术叫做WBS(工作分解结构),这是一种典型的西式逻辑思维的产物,将一切工作有序地建构在一个树状网络(多叉树)里。这种方式是工程行业多年来一直沿用的方法,粗看上去相当强大。但是问题也恰恰在于所谓的强大之中。

IT行业中,面向对象的方法就是一个很好的对事物进行有效抽象并建模的技术。其基本方法在于:定义对象自身(属性、类、方法等等)、挖掘对象所处场景及其行为逻辑(用况图,时序图等等)、建构面向对象的信息模型、最后使之在现实场景中按照建构好的业务逻辑收集处理数据,完成自动化或者半自动化的信息业务流程。

再反过来看所谓的WBS,问题在于自成体系并繁冗复杂,无法与背后执行任务的实体(人、设备或者组织)建立灵活的关联(不同的工作实体其实工作方法、效率、使用的材料特性都可能不同)。所以导致了大量的看似标准,但本质上无法自洽的伪业务逻辑。例子:道面摊铺,随着工程机械的进步,工作流和标准工序都不同了。但是由于WBS是单维度的,它的更新是游离于设备乃至工法更新的,所以可能标准工序是5道,但是不同世代的机械可能烟花成了3道工序甚至更少。但是WBS依然雷打不动地标准化地还是5道工序在列。可以看出维护一个强大系统在传统工程行业里面非常厚重、繁冗、迟缓、艰难、离散。

多叉树-理想化的数理逻辑

WBS本质上是简单的多叉树形式,其背后的逻辑在于“父子“关系,一种单一继承模式的归类通项式。这样的单维度模式产生的困扰是巨大的,以至于wbs结构的分解方式就存在持久的争议。我比较认同的是所谓的面向交付成果的分解方式。但是可惜,当多部门多工种协同的时候,一个任务对不同的实体其内涵是不同的,你很难将跨部门跨专业的单一任务无穷尽的分解下去,这样会导致结构失衡(某些工序分解下去毫无意义因此会停滞在某个level上面,但是与之协同的工作则必须近一步穷尽)。例如,刀头校准可能是机床操作手一系列的动作,而对另外一侧的供料操作手而言,校准只是其进行供料操作的一个信号而已。那么一套协同工作可能是WBS表单中第三层级第五层级和第十二层级的不同工作的集合。

在这里不在赘述,仅仅简单阐述观点:1、建构-解构的单维度继承通项式必须保留,但是范围必须受控;2、很多所谓的分解甚至编码不如使用Tag技术完成对其进行标示的目的;3、深刻探讨WBS目的,为其场景创造甚至更新技术本体。

那么到底怎样的事物体系是可以被建构成多叉树的呢?

空间关系

简单而言,工程建造过程中空间体系是具备一定程度的“多叉树”通项式。我们可以把一个住宅的空间体系分解为栋-层-功能空间。但是注意,工程建造的空间体系仍然不是一维的。因为空间体系一直都是基于3D的空间耦合模式。举例:一个会议室,它可以是建筑功能空间:会议功能,具备一定的声学、光学环境属性特征;也可以是机电系统空间:其热学环境处理模式需要依据整体环境和会议空间的具体模式而定,例如500人会议室,很可能需要消弭突然人群聚集带来的大规模显热能量输入;也可以是结构体系空间:会议室位于结构空间的那一部分,支持其空间的结构体系是那些也是另外一种空间维度。

如上所述,空间的构成关系非常适合多叉树模式,但是它不是单维度的(多叉树本身可以是多重维度)。而建构这种构成逻辑的方法就不再是WBS方法了,而必须是借助BIM这样的工具对工程实体进行空间耦合解构乃至重新建构。

棋盘、跳马与皇后问题

在棋盘里码放棋子特别像很多的工程建设任务:安装。例如是一个围棋棋盘,有两个工种(黑、白),各自按顺序码放棋子。这个过程最简单的方式是黑白两个工序各自在自己的区域按照从左到右或者从上到下的顺序码放。这样的码放在计算机记录视角看来是有着强烈的规则和可预测性的。但是显然这根本不是现实棋局的样子。现实棋局中,棋手是博弈的,棋子的码放按照计算机记录结果的视角去看,每一个棋盘格子的码放好像没有了规律,任何格子被码放上棋子都好像是随机过程。但是如果你把棋手的博弈过程看作是业务逻辑,那么下棋的顺序其实就存在了“规律”,甚至在一定程度可以预测。

经典的早期计算机问题之一是所谓的皇后问题。即规则的正方形棋盘,边长N*N。求解皇后是否可以遍历棋盘上所有的格子(这里不探讨计算机解法,探讨其背后相似的处理问题的机制)。这个时候,皇后就好像是某个工序的某种机械设备,或者是特定的工法。使得它在工作面中必须按照特定的业务逻辑移动或者迁移。而“皇后”(某种工程机械)遍历“棋盘”(可以是一段地势起伏的建造环境)的特定方式按照这里的表述方法,就是空间时序流。

车同轨

求解上述问题的办法在于需要将“空间时序流”当作“对象”处理。而且,还是所谓的“虚对象”。虚对象在这里最为恰当的例子来源于秦始皇的统一六国国策之一:车同轨。

车同轨中的轨在本源上不是我们现代人看到的铁路铁轨,古代的“辙”才是对应铁轨的概念。那个时候的轨指的是什么呢?它指的是车轮之间,车轴与地面之间围合的平面连续延长得到的虚空间。即:轨本质上定义了车辆的主要参数指标:轮距和车架高。而这个轨所代表的连续虚空体则是最好的空间时序流对象。

综上,空间时序流对象是依附于空间的虚实体,“轨”(虚实体)的特征与其“车辆参数”(实体对象参数)存在空间耦合关系。空间时序流对象的空间过程有自己特立的产出成果,这个成果一般不同于虚实体。台湾著名童谣留下脚印两对半,本质上恰恰是特定模式(老年手杖)的空间时序流产出物。即:老人与小孩在沙滩漫步时存在一个空间时序流:“漫步轨”,而这个空间过程的产出物:“脚印”(两对半)则仅仅属于上述虚实体。

<未完待续>

BIM标准设计模式
这几天陆续有人和我探讨“万达BIM总发包管理模式”,基于我们在早期的一点点参与,结合些讨论在这里整理一下:

1、产品管理

万达通过一段时间的准备,将BIM系统参照PDM系统的方式打造成标准化、过程设计成果标准化、产品组构件信息化的管理体系。
在这个架构之中,标准设计相当于汽车定型设计,是个包含BIM研发、产品组构件配置的全方位设计过程;而到了变更设计阶段其实就是生产定性款的升级版之前的小规模设计,且设计采用的组构件是标准体系之内的制品。

这样做直接导致:充分设计、充分标准化的产品BIM模型已经具备计件交易的条件,万达作为业主已经将工程价格体系按照供商数据库及其供应链业务模式进行了重构,其结果是工程价格的透明化和全过程成本管制。

2、发包模式

首先可以看到的是传统设计阶段的归并,今后万达商业将原始的传统设计一次到位,之后的设计都是是基于设计原型的升版设计。这一模式将加快同一产品系列的设计工期,并且将设计管理权更加稳固地锁定在企业内部,而不是传统设计单位更多负责管理设计内容.

其次是总承包模式,由于价格的透明,承包商的利润率会进一步被压缩;但是由于承包商如果在竞争中胜出,那么他一定会在批量工程建设项目中变成建造工厂,进而通过生产效率的提升获得市场地位,并以此获取或许与之前相比并不少的利润。

<待续>

BIM与竣工移交 2008-07-17

建筑是一个系统,而不是一个简单的构筑物。因此当我们完成建造过程,准备使用建筑物的时候,首先需要对建筑进行必要的测试和调整,确保它可以按照当初的设计运营。当然,最后的移交工作也非常重要,因为建筑的运营和维护工作将在移交的时候正式启动。

应该承认国内工程管理中竣工移交方面还存在非常多的缺陷和不足,尤其是民用建筑工程领域。下面airstorm将从几个方面探讨这个问题,看看一个信息模型可以在那些方面给我们更好的帮助和体验:
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可交付成果在PMBOK中有比较清晰的定义,Airstorm这里就不在背书了。直接谈谈容易出现的误解,对于可交付成果的误解集中在2各方面:一是可交付成果的概念本身;二是可交付成果在WBS中的作用。

误解一:可交付成果就是“工程”

工程领域中,项目产品的不确定性没有超出合同双方的经验范围。所以建筑工程承包商可以闭着眼睛告诉客户他们建造的项目产品大体上是什么,客户也基本认可这个大体的范围,即便在细节问题上会有自己的要求(在物理构成上建筑物有97%的共性)。因此,工程领域向来有范例式的WBS构建方法。而这个范例就是工程领域的“定额编码体系”,在建筑领域就是(工程量清单),这种编码体系本身就容易被误解为项目的完整WBS。关于这一点我们稍后讨论。这里仅仅说说其分解特点,“定额编码体系”(工程量清单)的特点就是以可交付成果为导向的分解体系,其大部分分解节点都是以名词为主的(例如钢筋工程,钢筋、预制构件、钢筋笼),即可交付成果通常被理解为有形的工程实体。

在工程领域人员学习WBS的时候,经常会完成一个工程实体分解的WBS。持有这类观点的不在少数,他们在概念里倾向于将工程的PBS替代WBS,其中不乏技术人员和管理者。如果将工程设计WBS分解为:

设计图纸,结构设计图纸,建筑设计图纸,市政工程设计图纸,电气工程设计图纸……

恐怕很难识别设计工作的一些任务,例如,设计前现场勘查,施工过程的现场监督,二次设计图纸的审核等等工作。如果说WBS是一种“范围管理”工具,那么基于产品的分解方法通常比较容易遗漏“过程服务”的成果,这些成果大部分情况下是“无形”的。我们知道产品需求差异会导致设计工作范围的不同,因此在进行设计管理工作的时候就不能仅仅围绕设计的可交付成果展开,还要兼顾面向任务或者活动的部分。实际上,借鉴软件工程的WBS可以看出,设计领域中在项目开始之前进行较为精确的产品分解是不切实际的,所以通常使用任务分解的方式分解WBS。

再有,工程中的采购也难以使用有形的采购产品分解WBS,更多的是采用面向过程的WBS。过程管理对于项目管理是非常重要的,很多时候基于过程的分解更加贴近OBS,或者在更高的WBS层级与OBS匹配。其实过程分解的下一级就是任务分解,而任务分解的下一级就到了工作成果。正如Airstorm在上面所述,服务和产品的叠加才是“工作(works)”,这显然与传统的工程领域知识相矛盾(工程领域中,works专指“工程”或者“永久工程”,参见FIDIC条件),在《系统》一书中介绍WBS概念的时候,特地强调了CWBS【合同分解结构】一词,其概念核心就是是基于产品分解的WBS要通过CWBS(合同分解结构)的方式建立一种管理项目任务的渠道,使得项目工作范围被完整地管理起来。

总结

WBS中的works是一个“包”的概念,是工作任务与工作成果的集合

对待WBS的时候,不应该仅仅将其看作是PBS(产品分解结构),如果必须如此,则需要界定任务分解结构,比较成熟的有合同分解结构CWBS,或者组织分解结构OBS与PBS相结合。

CSI(Construction Specifications Institute)的官方网站上的消息,CSI正在公开征集对新版UniFormat II草案的意见。新版UniFormat II将于2008年底正式发布,这个版本将替代1998年的版本,并与MasterFormat 2004相协调。这次征集的部分仅仅包含建筑工程部分的修改,CSI的工作组将于一年后将修订的范围扩展到所有行业。而征集意见的截止日期是2008-6-15。

对于我等来说,可以下载的学习资料能够再丰富一下喽: (more…)

绿色建筑与BIM 2008-04-07

之前简单介绍了BIM在建筑、结构方面的应用,这次简单介绍BIM在机电设备方面的应用:

bim model for HVAC
图片来源:Archpaper.com

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建筑信息模型BIM在4D领域的应用不如普通3D模型应用那样广泛,这主要还是4D领域的应用还比较“软”。大量的4D应用成果都集中在visual plan方面,这类能让大家看到plan结果的可视化模拟的确威力非凡。

还有一类4D应用就需要大量的建筑构件实体数据参与4D模拟:施工过程分析。很多工程必须对施工过程的结构特性进行必要的分析,看看下图就知道这样做的必要性了: (more…)

如果你搜索国外的工程项目WBS,那么一定会找到Uniforamt和Masterformat这两种建筑工程WBS格式。实际上Uniforamt和Masterformat是两种不同的建筑信息组织分类方法产生的编码系统,而功能上它们都可以成为工程项目管理的WBS。

起源

早在1969年英国皇家特许估算师协会(RICS)颁布了第一个房屋建筑的分 类标准,之后许多国家都在制定自己 的分类标准,欧盟制定了CEEC分类。(建设工程项目工作分解结构(WBS)的思考)Uniformat是由美国AIA与美国GSA联合开发的,美国ASTM基于Uniformat制定了ASTM E 1557-05分类标准,名称为 Uniformat II。最早在1989年颁布,最新版本为2005版 。MASTERFORMAT是由美国建筑标准学会CSI 和加拿大建筑标准学会CSC 最早在1972 年颁布,最新版本为2007版。是美加两国八个工业协会和专业学会共同倡导和努力的结果,在北美地区具有深远影响,历史悠久,应用广泛。 (more…)

从信息管理看建筑业的产业效率 里我分析了建筑产业效率与BIM的关系,多少有点个人预测性质的浅显说辞。但是在NBIMS发布的National BIM standard 1.0(PDF)里面,居然有这样一幅图片:

construction productivity

不同的是,BIM被赋予了更大的期望,该图显示建筑业的生产率在2012年之后将飞速增长。其增长率将远远大于传统制造业生产率的增长趋势。但是如果深入探究BIM发起者们的目标你就会明白:BIM的战略目标就是提高产业效率

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整合的力量 2007-01-30

整合的力量 The power of Integration

我在从信息管理看建筑业的产业效率曾经谈到,建筑业的产业效率相对而言还是很低下,至少在美国建筑业统计显示如此。但是这种状态正随着建筑业3D建模技术的不断进步而改变。尽管BIM和PDM有很多相似之处,但是建筑业的BIM系统仅仅用于设计过程,还不能像制造业的PDM那样用于生产和制造。

前几天注意到一则新闻:建筑机器人「衣服、鞋子、车子都能自动生产,为什么房子却还得以人工建盖呢?」因此,说出这段话的 Behrokh Khoshevis 博士和他在南加州大学的团队,决定投入美金 150 万元开发建筑工机器人,预计今年四月进行测试,以3D立体建筑方法,在24小时内完成一栋两层楼的房子。

building robot

由于建材只包含水泥及石膏,除了让室内装潢师还有口饭吃,更能在简化工程同时,容许较复杂的建筑设计和降低成本(约原来的五分之一)。由拉夫堡大学(Loughborough University)开发的建筑工机器人,则须花费一个礼拜的时间完成一栋建筑物,但屋内的水电配置及空调系统皆包含在工程内。

这显示建筑业的3D技术已经开始向生产和制造方向迈进了一大步,这个步伐的迈出不仅仅是计算机技术的进步,还有建筑业自身变革的进步。期望看到建筑业以及整个产业链能够在变革中不断成长。

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