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模型（Model）：是现实世界的抽象。 信息：是指对人们有用的数据和消息。信息具有如下特征：信息具有可传递性；信息具有可共享性；信息依赖载体且载体可变换；信息的价值具有相对性和时效性；任何信息的信息量是有限的。 1.信息模型 （1）信息模型 信息模型是一种用来定义信息常规表示方式的方法。描述信息的产生、获取、加工、贮存和传输的逻辑关系的一种工具。信息模型是人为地建立起来的，其目的在于借助这一工具指示信息流程的内在规律，解决信息工作中的一系列问题。建立信息模型是运用信息方法的关键，也是最困难的一步，必须在充分掌握第一手信息材料的基础上，综合运用各种知识和技术手段才能办到。信息模型是多种多样的，从质上来说，有信息发出接收模型、信息编码解码模型、信息贮存转换模型等。 （2）数据模型 数据是信息的载体，是可以被计算机识别存储并加工处理的描述客观事物的信息符号的总称。所有能被输入计算机中，且能被计算机处理的符号的集合，它是计算机程序加工处理的对象。客观事物包括数值、字符、声音、图形、图像等，它们本身并不是数据，只有通过编码变成能被计算机识别、存储和处理的符号形式后才是数据。 计算机解决一个具体问题时，大致需要经过下列几个步骤：首先要从具体问题中抽象出一个适当的数学模型，然后设计一个解此数学模型的算法（Algorithm），最后编出程序、进行测试、调整直至得到最终解答。 图3-1 数据模型的作用 数据模型是数据库系统的核心和基础，现有的数据库系统都是基于某种数据模型而建立起来的。 1）数据模型要求： 比较直观地模拟现实世界、容易为人理解及便于计算机实现。 2）数据模型三要素： 数据结构：储存在数据库中对象类型的集合，作用是描述数据库组成对象以及对象之间的联系。 数据操作：指对数据库中各种对象实例允许执行的操作的集合，包括操作及其相关的操作规则。 数据完整性约束条件：指在给定的数据模型中，数据及其联系所遵守的一组通用的完整性规则，它能保证数据的正确性和一致性。 3）在 Excel 中创建数据模型（此功能在 Windows RT PC 上的 Office 中不可用） （3）数据库的体系结构 数据库（DataBase）:按照一定结构组织的相关数据的集合，是在计算机存储设备上合理存放的相互关联的数据集。一般地，数据库管理系统应该具有下列3项功能:数据定义功能、数据操作功能和数据控制和管理功能。 数据库的体系结构分为三级：外部级、概念级和内部级（图3-2），这个结构称为数据库的体系结构，有时亦称为三级模式结构或数据抽象的三个级别。 图3-2 数据库的三级结构 （4）数据模型与信息模型区别 信息模型和数据模型既有区别，又有联系。二者表达了系统中同样的数据，只是表达方式和目的不同。前者的表达是非结构化的，具有灵活性，目的是为了让用户更好地理解系统；后者的表达是结构化的，缺乏灵活性，目的是为了方便计算机处理。 信息模型是最高层次的逻辑数据模型，为了实现各应用系统之间的信息共享，最好有共同的信息模型。建立在不同信息模型基础上的信息共享是非常困难，甚至是不可能的。例如面向几何的CAD系统和面向特征的CAD系统之间实现信息交换是困难的。 2.产品信息模型 产品是企业生产活动的源头及终结。产品的信息模型简单来讲就是反映产品信息系统的概况，是对产品的形状、功能技术、制造和管理等信息的抽象理解和表示。 产品信息包括：产品定义知识；与产品定义相关的过程知识；产品定义的实现，即制造过程与产品开发过程相关的知识；产品检验使用及维护的知识等。 产品全生命周期信息模型的概念及发展 （1）产品全生命周期信息模型 1）面向几何的产品信息模型 2）面向特征的产品信息模型 3）集成产品信息模型 （2）产品数据交换标准 1）STEP体系结构 2）EXPRESS语言构造 3）产品模型数据交换的实现 （3）产品生命周期模型体系结构 产品生命周期模型所涉及的要素可以分为四个层次：组织要素、应用服务要素、信息要素和概念要素（图3-3）。 图3-3 产品生命周期模型框架 （4）产品生命周期各阶段模型 我们宏观上将产品生命周期划分为五个阶段：需求分析、概念设计、产品设计、加工制造和维护支持。 1）产品需求模型 2）产品概念模型 3）产品设计模型 4）产品制造模型 5）产品服务模型 （5）产品模型集成框架 产品模型集成框架结构分为三层：应用层、服务层和数据层。应用层有五个应用代理，分别是需求代理、概念代理、设计代理、制造代理和服务代理，分别对应产品生命周期模型的五个子模型。应用代理通过各种通信协议（如TCP/IP等）来访问服务层中的基本服务代理，如图形代理、安全代理、协调代理、查询代理、资源代理等。图形代理用于显示二维或三维的几何产品信息，安全代理则负责整个产品生命周期模型系统的安全问题。查询代理是一个非常重要的代理，将查询结果返回给用户。资源代理负责管理全部系统资源，对各个代理发出的资源请求进行调度/排序。 产品模型集成是建立产品生命周期各阶段模型之间的联系，支持建立逻辑上唯一的数据源，存放全部产品数据和知识。 3.建筑信息模型 从最终用户角度来看，数据库系统结构可分为单用户结构、主从式结构、分布式结构和客户/服务器结构四类。 （1）将建筑（或设施）视为一个整体产品的数据库 将建筑（或设施）作为一个整体产品，以图3-3所示的产品生命周期模型框架来表达建筑全生命期模型框架如图3-4所示。 图3-4 建筑全生命期模型框架 图3-4所示的建筑信息模型的数据库结构是主从式结构，建筑信息模型与其他产品模型的区别之处在于不同的数据标准、不同的应用软件。 根据图3-2所示的数据库三级结构，对于用户，图3-4可以进一步表达为图3-5，图中“Process Scope BIM”相当于“外模式”： 图3-5 将建筑（或设施）作为一个整体产品的数据库创建与应用 （2）将建筑（或设施）视为多个产品组合的数据库
图3-7 将建筑（或设施）视为多个产品组合的数据库 4.专业分析模型 要得到一个与实际结构动力学特性符合较好的模型，可以从两个途径来解决这个问题：一个途径是用理论分析（如有限元素法）建立模型，再用实测数据进行模型修正，称为结构动态修改或动力学模型修正；另一个途径是仅用测试数据，以参数模型为依据求得物理坐标下表征结构动态特性的质量、刚度、阻尼矩阵，即所谓物理参数识别问题。 以上所例模型及其他专业分析模型、管理模型是工程技术与管理技术的根本，也是目前建筑性能分析、结构优化设计、绿色建筑、工程管理等应用软件的基础，与数据模型、信息模型无关，即没有数据模型、没有信息模型也可以得到同样应用软件的同样成果，只不过是效率较低。 重温上述：“在软件工程中，数据模型是定义数据如何输入和与输出的一种模型，其主要作用是为信息系统提供数据的定义和格式；数据模型是一种新方法，用于集成来自多个表格的数据，从而在 Excel 工作簿内有效构建关系数据源；外部级最接近用户，是单个用户所能看到的数据特性，单个用户使用的数据视图的描述称为外模式。概念级涉及到所有用户的数据定义，也就是全局性的数据视图，全局数据视图的描述称概念模式。内部级最接近于物理存储设备，涉及到物理数据存储的结构，物理存储数据视图的描述称为内模式；信息模型和数据模型既有区别，又有联系，二者表达了系统中同样的数据，只是表达方式和目的不同，前者的表达是非结构化的，具有灵活性，目的是为了让用户更好地理解系统，后者的表达是结构化的，缺乏灵活性，目的是为了方便计算机处理；信息模型是最高层次的逻辑数据模型，为了实现各应用系统之间的信息共享，最好有共同的信息模型。”我们可以得出BIM与模型关系如图3-8。 图3-8 BIM与模型关系 |
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