◎ 何關(guān)培 李 剛

BIM應(yīng)用第6層變化——工業(yè)化自動(dòng)化

工業(yè)化的好處眾所周知：效率高、精度高、成本低、質(zhì)量好、資源節(jié)約、不受自然條件影響等。根據(jù)住房和城鄉(xiāng)部住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心的資料，我國(guó)住宅建造的水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比有很大的差距，住宅建造的生產(chǎn)效率僅相當(dāng)于美國(guó)和日本住宅建造效率的1/6-1/5，究其原因還是住宅建設(shè)的工業(yè)化水平較低所致。

制造業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量在近半個(gè)世紀(jì)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，生產(chǎn)成本大大降低，其中一個(gè)非常重要的因素就是以三維設(shè)計(jì)為核心的PDM（Product Data Management產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）技術(shù)的普及應(yīng)用。

建設(shè)項(xiàng)目本質(zhì)上都是工業(yè)化制造和現(xiàn)場(chǎng)施工安裝結(jié)合的產(chǎn)物，提高工業(yè)化制造在建設(shè)項(xiàng)目中的比例是建筑業(yè)工業(yè)化的發(fā)展方向和目標(biāo)。工業(yè)化建造雖然有明顯的好處，但是對(duì)技術(shù)和管理的要求也要高的多，工作流程和環(huán)節(jié)也比現(xiàn)場(chǎng)施工要復(fù)雜的多（如圖1所示）。

工業(yè)化建造至少要經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)制圖、工廠制造、運(yùn)輸儲(chǔ)存、現(xiàn)場(chǎng)裝配等主要環(huán)節(jié)，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致工期延誤和成本上升，例如：圖紙不準(zhǔn)確導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法裝配，需要裝配的部件沒(méi)有及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)等等。

圖1

圖2

我國(guó)的住宅產(chǎn)業(yè)化工作雖然在十年的發(fā)展過(guò)程中也取得了不少成績(jī)，但整體形勢(shì)不樂(lè)觀，要達(dá)到大面積、大比例應(yīng)用還有很多工作要做，可以說(shuō)，任重而道遠(yuǎn)。雖然涉及多方面的原因，但是缺少類似制造業(yè)PDM系統(tǒng)這樣的信息創(chuàng)建、管理、共享系統(tǒng)在整體由營(yíng)運(yùn)到施工、設(shè)計(jì)簽發(fā)生產(chǎn)計(jì)劃上提供全面信息管理是其中的一個(gè)最關(guān)鍵因素。如果要想發(fā)展住宅產(chǎn)業(yè)化，我們必須由設(shè)計(jì)主導(dǎo)或是由施工主導(dǎo)的方法轉(zhuǎn)變成由信息主導(dǎo)的管理方法。只有由信息主導(dǎo)的管理方法我們才能把市場(chǎng)的需求快速轉(zhuǎn)變成能讓工廠生產(chǎn)的數(shù)據(jù)。

在建筑業(yè)中的這個(gè)PDM系統(tǒng)就是BIM（Building Information Modeling建筑信息模型）。

工業(yè)化建造的設(shè)計(jì)跟現(xiàn)場(chǎng)施工的設(shè)計(jì)是有區(qū)別的，傳統(tǒng)CAD設(shè)計(jì)工具和施工圖設(shè)計(jì)方法的精度和詳細(xì)程度很難滿足要求，再加上設(shè)計(jì)、制造、物流、安裝之間信息和實(shí)物流轉(zhuǎn)的需要，出錯(cuò)的概率就更大。

BIM應(yīng)用為建筑業(yè)工業(yè)化不但解決了信息創(chuàng)建、管理、傳遞的問(wèn)題，而且BIM模型、三維圖紙、裝配模擬、采購(gòu)制造運(yùn)輸存放安裝的全程跟蹤等手段為工業(yè)化建造方法的普及也奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，圖2為建筑部件的BIM模型。

與此同時(shí)，工業(yè)化還為自動(dòng)化生產(chǎn)加工做好了準(zhǔn)備，自動(dòng)化不但能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率，而且對(duì)于復(fù)雜形體，利用BIM模型數(shù)據(jù)和數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)集成，還能完成通過(guò)傳統(tǒng)的“二維圖紙-深化圖紙-加工制造”流程很難完成的工作。

大量的工程實(shí)踐和理論研究證明，BIM將大大推動(dòng)和加快建筑業(yè)的工業(yè)化和自動(dòng)化進(jìn)程，這將是BIM應(yīng)用給建筑業(yè)帶來(lái)的第6層變化。

BIM應(yīng)用第7層變化——打通產(chǎn)業(yè)鏈

建設(shè)項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)鏈包括業(yè)主、勘察、設(shè)計(jì)、施工、項(xiàng)目管理、監(jiān)理、部品、材料、設(shè)備等，一般的項(xiàng)目都有數(shù)十個(gè)參與方，大型項(xiàng)目的參與方可以達(dá)到幾百個(gè)甚至更多。

二維圖紙作為產(chǎn)業(yè)鏈成員之間傳遞溝通信息的載體已經(jīng)使用了幾百年的時(shí)間，勞苦功高的同時(shí)，其弊端也隨著項(xiàng)目復(fù)雜性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加大變得越來(lái)越明顯。

美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)研究院（NIST - National Institute of Standards and Technology）2005年初發(fā)布的一份報(bào)告指出，僅僅由于項(xiàng)目成員之間數(shù)據(jù)互通性的要求而產(chǎn)生的成本就使建設(shè)項(xiàng)目效率降低6%左右。

打通產(chǎn)業(yè)鏈的其中一個(gè)本質(zhì)就是信息共享，這種能夠有效支持產(chǎn)業(yè)鏈共享的信息至少需要具備下面一些特征：

·具象的：易于快速準(zhǔn)確理解

·完整的：不會(huì)產(chǎn)生歧義

·關(guān)聯(lián)的：易于協(xié)調(diào)一致

·電腦可以自動(dòng)解釋的：易于自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析模擬

·互用的：不用重復(fù)輸入

BIM就是全球建筑業(yè)專家同仁為解決上述挑戰(zhàn)而進(jìn)行探索的成果，使用BIM以后主要產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)系可以用下圖表示：

業(yè)主是建設(shè)項(xiàng)目的所有者，因此自然也是該項(xiàng)目BIM過(guò)程和模型的所有者，這個(gè)定位和大多數(shù)把業(yè)主也定義為BIM的其中一方的觀點(diǎn)有所不同。

設(shè)計(jì)和施工是BIM的主要參與者、貢獻(xiàn)者和使用者，這方面的資料相對(duì)較多，本文不準(zhǔn)備作太多展開(kāi)。

關(guān)于預(yù)制加工商（Fabricator）的BIM應(yīng)用情況在拙文“BIM應(yīng)用乾坤大挪移之第6層 - 工業(yè)化自動(dòng)化”中作了介紹，此處也暫時(shí)不做深入探討?？傮w來(lái)看，預(yù)制加工商更多的是BIM信息的使用者。

建筑物的各類系統(tǒng)需要使用大量的機(jī)電設(shè)備，這些設(shè)備除了需要適當(dāng)?shù)目臻g、環(huán)境（溫度、濕度、荷載等）進(jìn)行運(yùn)輸安裝以外，還有大量的安裝、操作、維修、保養(yǎng)、故障處理等指導(dǎo)和記錄手冊(cè)需要保存供隨時(shí)調(diào)用，這些資料目前都是以紙質(zhì)或電子版本的文字和圖紙形式提供給業(yè)主（或通過(guò)承包商等提供給業(yè)主），這種傳統(tǒng)的形式給業(yè)主的運(yùn)營(yíng)管理帶來(lái)的困難、低效和潛在風(fēng)險(xiǎn)是不言而喻的。

業(yè)主要建立完整的可以用于運(yùn)營(yíng)的BIM模型，必須有設(shè)備材料供應(yīng)商的參與，供應(yīng)商逐步把產(chǎn)品目前提供的二維圖紙資料逐步改進(jìn)為提供設(shè)備的BIM模型，供業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工直接使用，一方面促進(jìn)了這三方的工作效率和質(zhì)量，另一方面對(duì)供應(yīng)商本身產(chǎn)品的銷售也提供了更多更好的方式和渠道。

產(chǎn)業(yè)鏈的另外一端就是數(shù)字城市或者智慧地球，在沒(méi)有BIM以前，所謂數(shù)字城市的主要內(nèi)容實(shí)際上就是數(shù)字地圖，最多用三維圖塊來(lái)表達(dá)建筑物，達(dá)到可視化效果。有了建筑物的BIM模型以后，集成現(xiàn)有的GIS和CAD信息，城市管理人員和市民就可以走進(jìn)大樓的里面了，數(shù)字城市的綜合能力和水平將得到大大提高。

打通產(chǎn)業(yè)鏈將BIM的價(jià)值延伸到了跟建設(shè)項(xiàng)目相關(guān)的所有各方，包括城市的管理和運(yùn)營(yíng)者、城市的建設(shè)者和城市的使用者等，這樣就可以最大限度發(fā)揮BIM的價(jià)值，這也是今天我們可以看到的BIM應(yīng)用的最高層次。

結(jié)語(yǔ)

前面描述的BIM應(yīng)用將給建筑業(yè)帶來(lái)的七個(gè)層次的變化可以集中放到下面這張圖里來(lái)表示：

需要說(shuō)明的是，盡管BIM應(yīng)用價(jià)值最大化的理想狀態(tài)是所有項(xiàng)目參與方都能夠在各個(gè)層次上使用BIM，但是我們同時(shí)必須看到BIM應(yīng)用的另外一些特點(diǎn)：

BIM應(yīng)用的各個(gè)層次不是能一步到位的，也不需要一步到位；

·BIM應(yīng)用既不需要在一個(gè)項(xiàng)目里實(shí)現(xiàn)各個(gè)層次，也不需要一個(gè)項(xiàng)目的所有參與者都同時(shí)使用 ；

·項(xiàng)目參與方中有一個(gè)人使用BIM就能給項(xiàng)目帶來(lái)利益，進(jìn)行某一個(gè)層次的應(yīng)用也能給項(xiàng)目帶來(lái)利益 。

如果把項(xiàng)目的各個(gè)階段和所有參與方都整合到一起來(lái)，我們可以看到在項(xiàng)目范圍內(nèi)跟BIM應(yīng)用相關(guān)的所有元素：

千里之行，始于足下。BIM應(yīng)用的宏偉藍(lán)圖需要一步一步去實(shí)現(xiàn)，那么業(yè)主BIM應(yīng)用的第一步應(yīng)該如何去開(kāi)始呢？經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐，國(guó)內(nèi)外專家普遍認(rèn)可的BIM起步成功準(zhǔn)則如下：

·一個(gè)項(xiàng)目：只有在水里才能真正學(xué)會(huì)游泳；

· 一個(gè)BIM咨詢服務(wù)商：好的教練會(huì)保證姿勢(shì)對(duì)、少喝水、有后勁；

· 一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)應(yīng)用：施工招標(biāo)以前對(duì)圖紙進(jìn)行協(xié)調(diào)綜合，出綜合管線圖，保證招標(biāo)圖紙正確，減少設(shè)計(jì)變更和現(xiàn)場(chǎng)浪費(fèi)，避免風(fēng)險(xiǎn)；

· 一份投資回報(bào)：只要找對(duì)了BIM咨詢服務(wù)商，這個(gè)決策本身就是一個(gè)賺錢(qián)的決策（省下來(lái)的錢(qián)會(huì)比花出去的錢(qián)多）。