BIMBOX | 空間基因：建筑信息編碼簡史（二）

上一期我們說到計算機對自然語言的編碼，以及人們怎樣解決編碼中遇到的問題，這一期我們開始進入建筑行業的信息編碼。

上次我們留了一個問題給大家：

要回答這個問題，我們先來看看2018年新執行的標準名字：《建筑信息模型分類和編碼標準》。

你看，我們說完了編碼，還有個重要的東西沒說，那就是分類。

上次說到的語言編碼Unicode，盡管它也會按照一定規則對編碼進行分類，比如把同一個國家的語言字符放到一起，但這個分類對人們并沒有太大的影響。

我們來舉另外一個例子：生物的分類。

目前，人類已經命名的生物有170多萬種，這個數字還在以每年1.5萬的速度在增長。科學家預計，地球上的生物可能有1億種以上。

你可以想象，如果把1億種生物的名字和編碼毫無規律的寫進一本詞典，對任何人都是沒有意義的。

于是人們開始對生物進行分類。早期的分類比較粗糙，中國的李時珍把生物分為植物和動物，植物分為草、谷、菜、果、木五種；動物分為蟲、鱗、介、禽、獸五種。

隨著被發現的物種越來越多，生物的分類越來越細致，分類的層數也就越來越多。

現代分類方法把生物分為域、界、門、綱、目、科、屬、種八層，每一層都包含多個更低層次的分類，越是低層的同類相同點就越多，只有最底層「種」才對應著實際存在的生物。

就像是電腦里的文件夾，一層一層的展開，只有最后一層里才有實際的文件。

比如，貓就屬于：真核生物域、動物界、脊索動物門、哺乳綱、食肉目、貓科、貓屬、貓種。

這種像樹一樣展開的分類方法，叫做結構化分類，也叫線分類法。用這種分類方法進行編碼，有幾個好處：

第一，操作更人性化。比如研究貓科動物的人，可以在「貓屬」這個小類別里把貓編號為1，虎編號為2，不需要考慮和犬屬里面狗的編碼會不會沖突，也不必花心思去研究犬屬的編碼。

第二，擴容性好。新發現一個物種，只需要把它按照一定特點放到相應層面的分類里，按順序往下編碼就行了，對其他分類的編碼沒有影響。實在需要的話，可以在某一層重新創建一個新的分類。

第三，編碼的檢索非常高效。你要查找貓，只需要知道貓大概屬于哺乳動物這一個綱，就可以完全忽略其他的域、界、門、綱里成千上萬的物種，搜索量大大減少。

第四，數據可以分級管理。比如，一個專門研究食肉類動物全球分布情況的專家，可以在「目」這個層面調取「食肉目」，它自然就包含了里面貓科、犬科等所有動物，而不需要再往下逐層查找。

現代動物的分類已經很統一了，但它并不能滿足所有人的需求，尤其是第四點，分級管理。

對于一個研究食肉動物的專家來說，這種分類方法當然很好，但如果一個人專門研究所有「圓形耳朵的動物」，那他就得自己去很多類別里自己查找再匯總，就會覺得這個分類方法不怎么好用。

通過這個例子我們可以看到，像文字編碼這種很少需要人類參與的活動，對分類的需求比較低。工程師不需要記住所有文字的編碼，只需要事先選好一個編碼格式，每個文字使用的時候自動調取就行了。

而像生物研究這種需要人類深度參與的體系，對分類的要求就很高。

回到我們的主題。

建筑業是一個需要人深度參與的行業，而且不同層面的人所需要的數據完全不一樣。有的人負責采購物資，有的人負責規劃工序，有的人負責招投標，有的人負責投資戰略，如果把所有建筑信息一股腦丟給他們，就等于是什么都沒給。

所以，建筑業的編碼同樣需要按層次分類。不同分類方式對不同需求的人來說，也是有好有壞。

我們今天先請出第一個建筑信息分類編碼標準——Masterformat。

1963年，美國建筑規范協會CSI聯合加拿大建筑規范協會CSC，共同發布了CSI建筑規范格式，目標是用于項目檔案管理、造價管理和編寫組織規范。到了1978年，這兩個協會又對它進行了修正，頒布了Masterformat第一版。

我們不看發布者對它的功能定義，先看看它是怎么給建筑信息分類的。

最早的Masterformat一共有16個分類，主要是按照工種工藝和材料來區分。

最早的Masterformat小的分項一共也就160多種，所以不需要多層分類，總共就兩層，在大分類下就是一層具體的項目。每個小項由5位編碼組成，前兩位代表它所在的分類，后三位是對自身的編碼。

比如，第三類混凝土工程進一步分成了9個項目，分別是03300現澆混凝土、03400預制混凝土、03900混凝土修復和清潔等等。

這個版本的Masterformat主要是面向房建項目，一直維護到1995年。

后來，很多新的產品、材料和工藝涌入建筑業，機械和管道越來越復雜，同時也有越來越多的市政和工業項目需要編碼。這些新的信息都無法編排到Masterformat1995里面。

于是在2004年，CSI發布了Masterformat2004版，把原來的16個類別擴展為50個類別，又把這50個類歸納到六個分組里。

這六個分組分別是：招投標與合同需求、通用需求、設施建設、設施服務、場地和基礎設施、工藝設備。

從2010年開始，CSI每隔一到兩年對它進行一次更新，一直保持著六個分組、50個大類別的基本框架。最新版本是2018年6月版。

新版的Masterformat雖然列出了50個分類，但并沒有對所有分類進行編碼，比如15~20、29~30、36~39等大類都是空的，留給未來擴展用。

新版Masterformat編碼的分層也更加詳細，編碼共分為三組，每組兩位數，高層類別的后幾位編號用00補位。

比如「03 00 00」代表最高層的第3類，混凝土；「03 20 00」代表混凝土大類里面的第20小類，混凝土加固。

其中第二層的編碼比較特殊，當第一位不為0，第二位為0的情況下，可以多展開一層，比如「03 40 00」預制混凝土，可以進一步分為「03 41 00 結構預制混凝土」和「03 45 00 建筑預制混凝土」。

第三層編碼需要進一步分類的時候，就在后邊加一個點，然后補兩位擴展編碼，比如「03 11 13」現澆混凝土成型，可以進一步細分，「03 11 13.16」是其中的混凝土支護分項。

這樣，Masterformat就形成了最多五層的樹狀線性分類。

就像前面我們舉例的生物分類一樣，Masterformat采用這樣的分類方法，能夠帶來操作人性化、擴容性好、檢索快速，以及數據分級管理幾個優勢。

前幾個優點比較好理解，我們重點說一下樹狀分類法的第四個優勢：數據分級管理。

比如你把Masterformat用作工作流程管理，那么高一層的任務就可以包括低一層的所有任務，當每個負責較低層次的人員追蹤并提交任務進展的時候，高一級別的任務也就可以自動進行數字化追蹤。

如果你把Masterformat用作成本計算，也可以通過逐層分解來實現數據的管理。負責混凝土用量的人只需要在03 00 00這一個大類里計算人材機料，而不需要在意其他層次的類別。比他負責的層次要高的人員，可以了把他的數據直接拿來用。

實際上，歐美和中東地區的很多項目，雖然項目形式各不相同，但工程量清單、招投標文件、項目執行規范的編排，采用的都是Masterformat體系，文件編制后可以用計算機進行管理，也方便不同項目的數據互通。

從前面的內容你可以看到，Masterformat是把一個建筑的建造過程拆解成不同的工序、材料和設備，然后再把這些拆解好的項目分門別類進行編碼，所以我們說Masterformat是面向工種和材料的編碼方式，這一點請你記住，后面還會和其他編碼方式做比較。

在生物分類的例子最后我們說到，現代的生物學分類方法對于研究食肉動物的專家來說很好用，但對于專門研究所有「圓形耳朵的動物」的人來說，就不怎么好用。

同樣，面向工種和材料的Masterformat，對于建設單位來說已經很好用了，但對于其他人，比如投資方或者設計師，就不是很友好了。

我們來看看對于這些人來說，建筑信息編碼都用來做什么，以及用Masterformat來完成這些任務的缺點：

第一：投資估算

項目的投資數據分為方案階段的估算，初步設計階段的概算和施工設計階段的預算。概算和預算的計算方式都是先計算工程的材料、人力、設備等直接費用，再計算費率得到，可以按照材料和工種進行分解。

而在項目大前期的估算階段，還沒有細部設計，這些費用是算不出來的。

甲方的投資估算，一般都是根據歷史項目的數據分析，把類似的建筑花了多少錢拆解成小的分類，然后把這些小分類按照新建項目的構成比例組合到一起，從而估算出新項目的投資。

每一個被分解出來的小分類，在歷史項目的投資占比，就反應著這種分類方式的敏感性。

Proffenberger在一項對編碼體系的研究中公布了這樣的結果：企業對已建成項目的投資數據進行分析的時候，Masterformat體現出的敏感性比較低。比如辦公樓項目，混凝土占整個工程投資比例為2%~32%，磚石為0%~20%，金屬為0~21%，木材為0~38%。

這就意味著：這個項目木材多一些石材少一些，那個項目可能就沒使用磚石，每種材料都在一個很大的范圍里上下波動，這在估算新項目的時候誤差就會很大了。

除了對單個項目的估算，對于長期經營活動中數據的積累和分析，Masterformat也顯得力不從心。

第二：對設計的指導

在方案設計和估算完成后，就是初步設計和深化設計。如果方案階段使用的是面向材料和工種的分解，數據就很難指導深化設計。

對于設計師來說，只能按照項目的構成和使用部位來做限額設計，比如樓板總面積、柱子的總體積等，如果把這些數據都融成一鍋粥，就沒有意義了。比如估算階段預計混凝土使用量為2萬方，木材使用量為20噸，然后告訴設計師，按照這個限額來進行深化設計，設計就蒙圈了。

美國建筑師學會出版的《建筑師使用手冊》也說到：「面向材料和工種工程的投資分解和編碼體系，不適合項目設計階段的投資控制。」

CSI在一開始頒布Masterformat的時候也說了：目標是用于項目檔案管理、造價管理和編寫組織規范。

第三：動態成本控制

工程投資是一個動態過程，甲方的投資是分批給乙方的，打完地基給一筆錢，起完標準層再給一筆，不同的分包結算也是動態的。

比如預算中有「C40混凝土墻」這個分解項，但這一項可能分布在地下和地上的各個樓層，Masterformat很少考慮施工先后順序帶來的任務安排變化，因此對工程任務組織和分解表達不夠充分，也就很難符合動態成本分析的需求。

再比如，同樣的混凝土材料和工種，在預算里可能分布在不同的分包合同里，在對比概預算和結算來支付工程款的時候，把所有材料大鍋燉的Masterformat也會帶來一些沖突。

在這里需要強調一下，這幾個缺點，只要有人工介入，雖然麻煩一點，也都是可以解決的。而當我們說一個編碼體系的分類方式是否好用的時候，所指的一定是用計算機進行編碼，并進行自動的數據計算和分析。

在上一期內容里我們已經講了，想通過自然語言的介入，把一個已經定義好的編碼規則進行擴容，一定會帶來體積大、效率低，甚至是編碼沖突的問題。

所以，當一個編碼體系的分類方式明顯不適合一類人的時候，更好的辦法不是在原有基礎上修修補補，而是設計一套新的編碼體系。

當然，別忘了我們也說過，為了解決一個麻煩而創造一個新編碼體系，也很可能會帶來新的麻煩。

投資方為了解決這幾個麻煩，該怎么設計新的編碼體系，又會帶來哪些新問題？這就是我們下一期要講的內容。

歡迎你把問題和想法留給我們，我們會在后面的內容里補充給大家。

有態度，有深度，BIMBOX，咱們下期見！