通过查询和迭代数据丰富的联合建模框架提高BIM的互操作性

通过查询和迭代数据丰富的联合建模框架提高莉亚·萨特勒引用此版本：莉亚·萨特勒。通过查询和迭代数据丰富的联合建模框架提高BIM的互操作性。自动化/机器人。HESAM大学，2021年。法语。NNT：2021HESAE033。电话：03507658v2HAL ID：电话：03507658https://theses.hal.science/tel-03507658v2提交日期：2022年HAL是一个多学科的开放存取档案馆，用于存放和传播科学研究论文，无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构，也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaireHind BRIL-EL HAOUZI女士，UL报告员Zohra CHERFI-BOULANGER女士，UTC主席M. Dominique DENEUX，UPHF教授检查员M. Christian GIRARD，ENSA巴黎-马拉凯大学教授检查员M. Samir Lamouri，艺术和手工艺教授检查员M. Thomas Maigne，M4D首席执行官邀请M. Robert Pellerin，蒙特利尔理工学院教授检查员Olivia PENAS女士，IGR，苏梅卡ISAE报告员通过联合建模框架提高通过查询和迭代数据他是工程师职业科学博士学院[LAMIH UMR CNRS 8201论文提交人：Lea Sattler获得学位：HESAM大学博士学位准备论文指导人：[LAMOURISamir教授]并由以下人员共同监督：[罗伯特·佩勒林教授] [多米尼克·德纽克斯教授]评审团主席[Zohra Cherfi-Boulanger教授]陪审团3A MA 女儿， A 我的亲戚。45谢谢你首先，我要感谢科学评审团，他们让我有幸审查了克里斯蒂安·吉拉德，奥利维亚·佩纳斯夫人。然后，我要感谢我的论文导师萨米尔·拉穆里（Samir Lamouri），感谢他的出席、他的人性、他的善良、他的耐心;感谢我们交流的质量、他思考的准确性、他建议的相关性、他无限的文化;感谢他帮助我、倾听我、指导我完成博士学位的方式，同时给我留下了很大的我还要感谢我的另外两位主管，多米尼克·德诺和罗伯特·佩勒林，感谢他们的仔细阅读、宝贵的方法建议、出色的教学法和反应能力。我还要感谢M4 D-Treegram初创公司，这篇论文的工业合作伙伴还要感谢所有在我的研究和思考中帮助我的人特别感谢让-帕特里克·德格雷夫（Jean-Patrick Degrave），他是第一批阅读我关于数据和权力的月球思考草稿的人之一，在我写这篇论文的时候，他把我带到了他的当然，还要感谢我所爱的人，他们给了我如此多的支持--埃斯特法尼亚·托邦·巴伦西亚（Estefania Tobon Valencia）和胡安·巴勃罗·乌苏加·卡达维德（Juan Pablo UsugaCadavid），他们是我出色的实验室同事;纪尧姆（Guillaume），灵长类动物学家，他陪我走了一段路;卡米尔·卡米尔（Camille Camille），两位艺术史和建筑学博士;鲁宾和他的重读;金块（Nuggets）（他们会认出自己）、中心咖啡馆（Café du Centre）然后是我所有的朋友，绝对是所有的朋友，他们在2018年到2021年之间的某个时候，不得不倾听我作为一个博士生的极度焦虑（特别是，作为一名建筑师，我对自己的极度缺乏6工程学位最后，感谢我的家人：还要感谢所有耐心地看我的Instagram故事的人--老鼠、编辑室的楼梯、90年代的工程图表总的来说，这也要归功7摘要BIM（建筑信息建模）缺乏本论文旨在研究这一双重问题，涉及技术（技术互操作性：数据模型、格式之间的兼容性）和组织（业务互操作性：商业模式通过近期（2013-2018年）、复古（1990-2000年）和灼热（2019-2021年）之间的来回，三重最新技术水平揭示了这两个对应物在科学文献中很少被一起处理。因此，提出了一个技术和组织杠杆来该框架旨在建立多业务BIM联合建模流程，并由软件原型Treegram提供支持，该软件原型将异构BIM数据联合并转录到中立数据库中，用户可以查询和丰富该数据库。由于查询构成了数据交换的原子，BIM协作围绕查询/验证/数据丰富的周期进行组织。L’utilisation de Treegram sur un projet réel montre que le cadre proposé, s’il fonctionne d’unpoint de vue technique et améliore les flux de données, interroge les limites des modestraditionnels de production de projet dans l’AEC et soulève la question des modèles d’affairessusceptibles d’accueillir les logiques intégratives de l’ingénierie concourante et destechnologies de l’industrie8摘要建筑信息建模（BIM）中缺乏互操作性已被科学界、建筑、工程和施工（AEC）参与者以及数字协作的影响所认识。在该领域，BIM数据交换既不是标准化的，也不是自动化的，这会导致迭代、托管数据流和工作流期间的数据重新输入和丢失。本文旨在研究这一双重问题，即在碎片化和数字化程度较低的行业背景下，涉及技术（技术互操作性：数据模型、格式之间的兼容性）和组织（业务互操作性：业务模型、人类合作）的考虑。通过对近期（2013-2018）、复古（1990-2000）和近期（2019-2021）时期的比较，三个前瞻性的最新技术水平揭示了这两个领域在科学文献中是如何被共同考虑的因此，提出了一种技术和组织设备来提高BIM互操作性：一种基于集体数据查询和丰富的迭代周期的协作框架。该框架旨在建立跨专业BIM协同建模流程，并由原型软件Treegram支持，该软件允许将异构BIM数据联合并转录到一个中立的数据库中，用户可以对其进行查询和丰富。由于查询是数据交换的核心，因此BIM协作围绕数据查询/验证/丰富周期进行组织。Treegram在实际项目中的使用表明，虽然所提出的框架从技术角度工作并改进了数据流，但它从未质疑AEC中传统项目生产模式的局限性，并提出了哪些商业模式可能适应并行工程和工业4.0技术的综合原理的问题。9材料表感谢5摘要7摘要八目录9表13列表图列表插图14首字母缩略词和缩写列表18关于这篇论文的语言和格式的说明20CIFRE 21论文产业伙伴关系注释导言23第一章BIM 27的互操作性问题1.1BIM 27的定义1.2建筑业的特点1.2.1永久原型321.2.2严重破碎321.2.3技术含量低331.2.4曲折的经济模式341.3BIM 35的简史1.3.11970/80年代：前提351.3.220世纪90年代：探索371.3.32000年代：沸腾401.3.42010年代：停滞421.4L’interopérabilité1.4.1BIM 46互操作性的特征1.4.2技术互操作性问题的现有解决方案1.4.3业务互操作性问题的现有解决方案101.5结论53第二章BIM 55互操作性和协作的最新进展2.1原始最新技术水平2.1.1方法、语料库、框架2.1.2分析框架2.1.3框架2.1.4框架2.1.5讨论832.21989-1999年不合时宜的最新技术水平2.2.1方法、语料库、分析框架2.2.2与数字化行业的比较902.2.3组织与数字的结合2.2.4时间942.2.5数据模型952.2.6动态过程972.2.7预期和前景982.2.8讨论1012.32019-2021年最新技术水平2.3.1改进IFC 103的创建和使用2.3.2改进IFC 104以外的2.3.3改进2.3.4讨论1092.4结论110第三章通过查询和数据丰富提出的共同建模工作流............................................ 1113.1协作查询：几个现有解决方案的组合1123.2BIM 113互操作性情况概述3.3关注BIM交换流程3.3.1联合框架1163.3.2协作原子：查询和数据丰富1183.3.3迭代119的示例3.4理论中的查询：大数据的范式1213.5BIM 124中的实践查询113.5.1Revit 125中的查询3.5.2Navisworks 126中的请求3.5.3Solibri Office 128中的应用程序3.5.4比较总结1283.6通过请求129确定3.6.1功能1293.6.2第132章第一次见面3.7结论133第四章应用原型4.1一般功能1354.2应用程序的体系结构4.3中立数据库的建立1374.3.1扫描功能或4.3.2将BIM对象写入Treegram 1384.4请求的创建和组织1404.4.1树：请求的组织空间4.4.2节点：用于创建查询的空间1414.4.3动态请求树：业务视图1454.5数据验证和丰富1504.5.1通过迭代1504.5.2数据验证1514.5.3数据的丰富1524.6Treegram 157的测试4.6.1稳健性测试1584.6.2创建业务视图的测试4.6.3多源模型的查询测试和丰富4.7结论166第五章Treegram在实际项目中的使用案例5.1多业务用例5.1.1创建5.1.2使用数据丰富创建125.1.3声学性能数据的共同信息1715.2单一业务用例5.2.1自动比较分散在各种文件中的BIM组件1725.2.2幕墙面板的自动化编码1745.2.3有用表面轮廓的自动化建模1785.2.4自动生成假天花板的calepinage1805.2.5BIM模型的自动化分析和审核1835.3结论1845.3.1Treegram 184原型的改进5.3.2BIM联合建模和并行工程工作流1855.3.3自动化问题如何结论189出版物列表193参考书目194附件21513图片列表表1专题排除59表2方法学排除59表3根据AEC 61上下文的表4按互操作性协作目标分类66表5按分辨率方法分类72表6 Revit、Navisworks和Solibri 12914图列表插图图1 BIM协作的寓言（R.Garber，2009）30图2 AEC严重缺乏数字化和生产力图3 PLM、CAD和BIM软件的时间线 35图4用计算代替绘图（C.Eastman，1975）36图5 CATIA V2软件屏幕截图图6 Peix，Frank Gehry，1992年，CATIA 38图7胚胎学之家，格雷格·林恩，1997年39图8北京国家体育场，赫尔佐格和德梅隆，2008年41图9萨拉戈萨大桥馆，扎哈·哈迪德，2008年42图10Revit 43图11 Greg Lynn&HoloLens，2016年45图12不同级别图13混合协作：认知和计算49图14建筑项目的分阶段划分图15 2013年至2018年互操作性和协作语料库的构成图16 2013年至2018年互操作性和协作出版物的增长图17根据Hartman（2017）81的BIM信息模型的三个相互冲突的性质图18解决BIM互操作性和协作问题的方法的演变图19 BIM成熟度级别，由BIM行业工作组于2011年定义84图20 BIM成熟度级别的模拟，由Twitter帐户BIMLevel 8 85提供图21 CIC的概念图-计算机集成结构（Yamakazi，1992）91图22 CIC系统架构（Yamazaki，1992）94图23数字建筑集成的前景15图24建筑业数字协作的整体愿景（Brown等人，1995）10216图25 BIM 113互操作性的四种情况图26以墙115为例的不同LOD示意图图27查询和数据丰富，图28 Digital Project和Revit 123软件树的屏幕截图图29Revit 126图30 Naviswork 127中的请求图31 Naviswork 127中的请求接口障碍图32 SolibriOffice 128图33传统BIM协作框架：碎片化、重新捕获和数据丢失130图34拟议的BIM协作框架：相互查询和数据丰富131图35Treegram 136软件图36Treegram 137软件图37数据库结构：工作空间和访问权限图38 Revit、Solibri和Treegram中的元对象 139图39用户界面-仪表板141图40查询及其结果的示例图41不同类型的请求143图42基于查看器144中参数分析的查询图43帮助制定查询的下拉菜单144图44迭代查询146图45迭代和并行查询146图46复杂查询和简单查询的组合-OR条件147  图47复杂查询和简单查询的组合-条件AND 147  图48 Treegram中的业务视图- A 14917图49 Treegram中的业务视图- B 149图50显示缺少参数化的查询15218图51在Treegram 153中更改图52重新分类数据的请求154图53数据丰富154图54数据丰富验证图55查询-验证- 浓缩周期155图56扩展156图57扩展和迭代156图58通过Treegram 157图59鲁棒性测试图60鲁棒性测试：Revit和Treegram 159中墙元数据的比较图61同一格式中数据结构的异构性图62基于Revit 161源文件创建图63基于IFC 161源文件创建图64联合模型的异质性：不同的业务、建模软件、格式163图65Treegram 163图66创建图67为立面164创建图68 Treegram中的数据丰富过程图69多业务视图，多格式168图70数据丰富过程图71框架170图72数据丰富在源文件中的传播图73声学性能参数的共同输入171图74通过Treegram 173进行19图75 BIM组件比较器174图76幕墙面板编号规则174