■ 李云貴 邱奎寧 王永義

我國BIM技術(shù)研究與應(yīng)用

■ 李云貴 邱奎寧 王永義

近幾年來，在政府推動(dòng)、市場需求、企業(yè)參與、行業(yè)助力和社會(huì)關(guān)注下，BIM技術(shù)成為業(yè)界研究和應(yīng)用的重點(diǎn)，備受關(guān)注，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)識(shí)到BIM技術(shù)的對(duì)建筑業(yè)技術(shù)升級(jí)和生產(chǎn)方式變革的作用和意義。通過應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)工程項(xiàng)目全生命周期各階段、各參與方、各專業(yè)之間的信息交換、共享和協(xié)同工作；可以支持工程環(huán)境、能耗、經(jīng)濟(jì)、安全等的分析和模擬，實(shí)現(xiàn)虛擬建造；實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全過程的精細(xì)管理，能夠?yàn)轫?xiàng)目全過程的各類決策提供科學(xué)依據(jù)，為產(chǎn)業(yè)鏈貫通提供技術(shù)保障，促進(jìn)建筑領(lǐng)域生產(chǎn)和管理方式的變革，推動(dòng)建筑工業(yè)化、信息化和可持續(xù)發(fā)展。

BIM技術(shù)；設(shè)計(jì)與施工；標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；技術(shù)政策

0 引言

信息技術(shù)的發(fā)展，使工程設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)行維護(hù)的各階段，以及每一階段的各專業(yè)、各環(huán)節(jié)都在應(yīng)用軟件輔助專業(yè)工作。目前，設(shè)計(jì)與施工等領(lǐng)域的從業(yè)人員面臨的主要問題有兩個(gè)：一是信息共享，二是協(xié)同工作。信息孤島幾乎是國內(nèi)外普遍存在的問題。大到一個(gè)行業(yè)，小到一個(gè)企業(yè)、一個(gè)部門，數(shù)據(jù)不能有序流通、信息不能共享，信息孤島給行業(yè)和企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。建筑設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)行維護(hù)中信息應(yīng)用和交換不及時(shí)、不準(zhǔn)確的問題造成了大量人力物力的浪費(fèi)和風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生。2007年，美國的麥克格勞·希爾（McGraw Hill）發(fā)布了關(guān)于建筑業(yè)信息互用問題的研究報(bào)告“Interoperability in the Construction Industry”。該報(bào)告的統(tǒng)計(jì)資料顯示，數(shù)據(jù)互用性不足使建設(shè)項(xiàng)目平均增加3.1%的成本和延長3.3%的工期。具體表現(xiàn)為，由于各專業(yè)軟件廠家之間缺乏共同的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，無法有效地進(jìn)行工程信息共享，一些軟件無法得到上游數(shù)據(jù)，其產(chǎn)生的結(jié)果也不能為下游軟件利用，使得信息脫節(jié)、重復(fù)工作量巨大。信息不能共享必然也影響到各參與方、各專業(yè)之間的協(xié)作效率和質(zhì)量。而BIM技術(shù)的核心價(jià)值之一就是解決信息共享問題。

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是在CAD技術(shù)等信息技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多維模型信息集成技術(shù)，是應(yīng)用于建筑業(yè)的信息技術(shù)發(fā)展到今天的必然產(chǎn)物。事實(shí)上，多年來國際學(xué)術(shù)界一直在對(duì)如何在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中進(jìn)行信息建模開展深入的討論和積極的探索。BIM的概念是在2002年提出的，美國建筑科學(xué)研究院對(duì)BIM給出的定義是：BIM是工程項(xiàng)目物理和功能特性的數(shù)字化表達(dá)，是工程項(xiàng)目信息可以分享的知識(shí)資源，為其全生命期的各種決策構(gòu)成可靠的基礎(chǔ)。BIM是一種應(yīng)用于設(shè)計(jì)、施工、管理的數(shù)字化方法和工具。應(yīng)用BIM技術(shù)，可以支持項(xiàng)目各種信息的連續(xù)應(yīng)用及實(shí)時(shí)應(yīng)用，這些信息質(zhì)量高、可靠性強(qiáng)、集成程度高而且完全協(xié)調(diào)，可大大提高設(shè)計(jì)乃至整個(gè)工程質(zhì)量和工作效率，顯著降低成本。

BIM的提出和發(fā)展，除了在技術(shù)上對(duì)建筑行業(yè)行為進(jìn)行改革和創(chuàng)新外，對(duì)傳統(tǒng)的行業(yè)行為模式和管理方式也提出了挑戰(zhàn)。它是引領(lǐng)建筑業(yè)信息技術(shù)走向更高層次的一種新技術(shù)。它的全面應(yīng)用，將為建筑業(yè)的科技進(jìn)步產(chǎn)生重大影響，大大提高建筑工程的集成化程度，同時(shí)，也為建筑業(yè)的發(fā)展帶來巨大效益，使工程的質(zhì)量和效率顯著提高，成本降低。

20年前一場“甩圖板”的運(yùn)動(dòng)幫助我國工程建設(shè)行業(yè)實(shí)現(xiàn)了從紙筆到計(jì)算機(jī)二維繪圖的飛躍。目前，二維向三維、圖形向模型的過渡和升級(jí)已經(jīng)成為必然趨勢，BIM理念在國內(nèi)的實(shí)踐也開始初見成效。盡管相對(duì)于我國的建設(shè)大潮，BIM的應(yīng)用僅僅是開始，但BIM正在改變項(xiàng)目參與各方的協(xié)作方式，改變?nèi)藗兊墓ぷ鲄f(xié)同理念，使每個(gè)人都能提高生產(chǎn)效率并獲得收益。BIM技術(shù)作為下一代工程項(xiàng)目數(shù)字化建設(shè)和運(yùn)維的基礎(chǔ)性技術(shù)，其重要性正在日益顯現(xiàn)。我國作為一個(gè)大國，特別是我國正在進(jìn)行著世界上最大規(guī)模的建設(shè)，有必要著力推進(jìn)BIM技術(shù)的應(yīng)用，以便促進(jìn)我國建筑工程技術(shù)的更新?lián)Q代和管理水平的提升。

1 BIM技術(shù)應(yīng)用的意義

BIM技術(shù)通過建立數(shù)字化的BIM參數(shù)模型，涵蓋與項(xiàng)目相關(guān)的大量信息服務(wù)于建設(shè)項(xiàng)目的策劃、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造安裝、運(yùn)營等整個(gè)生命周期，為提高生產(chǎn)效率、保證生產(chǎn)質(zhì)量、節(jié)約成本、縮短工期等發(fā)揮出巨大的優(yōu)勢作用?；贐IM的工程管理模式是創(chuàng)建信息、管理信息、共享信息的數(shù)字化方式，是建設(shè)行業(yè)數(shù)字化管理的發(fā)展趨勢，對(duì)于整個(gè)建筑行業(yè)來說，必將產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的影響。當(dāng)前，BIM在中國建筑領(lǐng)域內(nèi)所發(fā)揮的作用正日益顯現(xiàn)，雖然我國的BIM應(yīng)用還未到普及階段，但是認(rèn)識(shí)并發(fā)展BIM、實(shí)現(xiàn)行業(yè)的信息化升級(jí)轉(zhuǎn)型已成必然趨勢。

1.1 可實(shí)現(xiàn)建筑全生命期的信息共享

BIM技術(shù)有力地支持建筑項(xiàng)目信息在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行維護(hù)全過程充分共享，無損傳遞，從而使建筑全生命期得到有效的管理。應(yīng)用BIM技術(shù)可以使建筑項(xiàng)目的所有參與方（包括政府主管部門、業(yè)主、設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、施工單位、建筑運(yùn)營部門等）在項(xiàng)目從概念產(chǎn)生到完全拆除的整個(gè)生命期內(nèi)都能夠在模型中操作信息和在信息中操作模型，進(jìn)行協(xié)同工作。不像過去依靠符號(hào)文字形式表達(dá)的藍(lán)圖進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)營管理，因?yàn)樾畔⒐蚕硇屎艿?，?dǎo)致難以進(jìn)行精細(xì)管理。

1.2 是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)設(shè)計(jì)的有效工具

BIM技術(shù)有力地支持建筑安全、美觀、舒適、經(jīng)濟(jì)，以及節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材、環(huán)境保護(hù)等多方面的分析和模擬，從而容易地做到建筑全生命期全方位可預(yù)測、可控制。例如，利用BIM技術(shù)，可以將設(shè)計(jì)結(jié)果自動(dòng)讀入建筑節(jié)能分析軟件中進(jìn)行能耗分析，或讀入虛擬施工軟件進(jìn)行虛擬施工，而不像現(xiàn)在需要技術(shù)人員花費(fèi)很大氣力在節(jié)能分析軟件，或在施工模擬軟件里首先建立建筑模型；又如，利用BIM技術(shù)，不僅可以直觀地展示設(shè)計(jì)結(jié)果，而且可以直觀地展示施工細(xì)節(jié)，還可以對(duì)施工過程進(jìn)行仿真，以便反映實(shí)際過程中的偶然性，增加施工過程的可控性。

1.3 促進(jìn)建筑業(yè)生產(chǎn)方式的改變

BIM技術(shù)有力地支持設(shè)計(jì)與施工一體化，減少建筑工程“錯(cuò)、缺、漏、碰”現(xiàn)象的發(fā)生，從而可以減少建筑全生命期的浪費(fèi)，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。英國機(jī)場管理局利用BIM技術(shù)削減希思羅5號(hào)航站樓10%的建造費(fèi)用。美國斯坦福大學(xué)整合設(shè)施工程中心（CIFE）根據(jù)32個(gè)項(xiàng)目總結(jié)了使用BIM技術(shù)的以下優(yōu)勢：消除40%預(yù)算外更改；造價(jià)估算控制在3%精確度范圍內(nèi)；造價(jià)估算耗費(fèi)的時(shí)間縮短80%；通過發(fā)現(xiàn)和解決沖突，將合同價(jià)格降低10%；項(xiàng)目工期縮短7%，及早實(shí)現(xiàn)投資回報(bào)。

1.4 促進(jìn)建筑行業(yè)工業(yè)化發(fā)展

我國建造水平與發(fā)達(dá)國家相比有較大的差距，主要原因是建筑工業(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)目中的比例是建筑行業(yè)工業(yè)化的發(fā)展方向和目標(biāo)。工業(yè)化建造至少要經(jīng)過設(shè)計(jì)制圖、工廠制造、運(yùn)輸儲(chǔ)存、現(xiàn)場裝配等主要環(huán)節(jié)，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會(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)場無法裝配，需要裝配的部件沒有及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場等。BIM技術(shù)不僅為建筑行業(yè)工業(yè)化解決了信息創(chuàng)建、管理、傳遞的問題，而且BIM三維模型、裝配模擬、采購制造運(yùn)輸存放安裝的全程跟蹤等手段為工業(yè)化建造的普及提供了技術(shù)保障。同時(shí)，工業(yè)化還為自動(dòng)化生產(chǎn)加工奠定了基礎(chǔ)，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)雜鋼結(jié)構(gòu)，利用BIM模型數(shù)據(jù)和數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)集成，還能完成通過傳統(tǒng)的“二維圖紙-深化圖紙-加工制造”流程很難完成的下料工作。BIM技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用將大大推動(dòng)和加快建筑行業(yè)工業(yè)化進(jìn)程。

1.5 將建筑產(chǎn)業(yè)鏈緊密聯(lián)系起來

建筑工程項(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，其弊端也隨著項(xiàng)目復(fù)雜性和市場競爭的日益加大變得越來越明顯。打通產(chǎn)業(yè)鏈的一個(gè)技術(shù)關(guān)鍵是信息共享，BIM就是全球建筑行業(yè)專家同仁為解決上述挑戰(zhàn)而進(jìn)行探索的成果。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過程和模型的所有者，設(shè)計(jì)和施工是BIM的主要參與者、貢獻(xiàn)者和使用者，業(yè)主要建立完整的可以用于運(yùn)營的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。

1.6 應(yīng)用效益明顯

如果工程建設(shè)行業(yè)通過技術(shù)升級(jí)和流程優(yōu)化能夠達(dá)到目前制造業(yè)的生產(chǎn)力水平，按照美國2008年12 800億美元的工程建設(shè)行業(yè)規(guī)模計(jì)算，每年可以節(jié)約將近4 000億美元。美國BIM標(biāo)準(zhǔn)（NBIMS）為以BIM技術(shù)為代表的信息化技術(shù)制定的目標(biāo)是：“到2020年為美國工程建設(shè)行業(yè)每年節(jié)約2 000億美元”。對(duì)于我國，同樣可以期望BIM技術(shù)的普及應(yīng)用會(huì)帶來提高效率和質(zhì)量，減少資源消耗和浪費(fèi)的巨大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

由此可見，充分地利用BIM技術(shù)，將使我國建筑行業(yè)能夠有效地應(yīng)對(duì)面臨的新挑戰(zhàn)。

2 我國BIM標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)政策研究

2.1 BIM技術(shù)基礎(chǔ)研究

我國BIM技術(shù)研究是從IFC標(biāo)準(zhǔn)研究和應(yīng)用開始的。1998年，國內(nèi)專業(yè)人員開始接觸和研究IFC標(biāo)準(zhǔn)；2000年，IAI（the International Alliance for Interoperability，國際互操作聯(lián)盟，building SMART組織的前身）開始與我國政府有關(guān)部門、科研組織進(jìn)行接觸，使我國全面了解了IAI的目標(biāo)、組織規(guī)程、IFC標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用等問題。

對(duì)IFC標(biāo)準(zhǔn)的早期（2001—2004年）研究和應(yīng)用之一就是在國家863計(jì)劃中，通過擴(kuò)展IFC標(biāo)準(zhǔn)形成了《數(shù)字社區(qū)信息表達(dá)與交換標(biāo)準(zhǔn)》。在此研究項(xiàng)目中，基于IFC標(biāo)準(zhǔn)制定了一個(gè)計(jì)算機(jī)可識(shí)別的社區(qū)數(shù)據(jù)表達(dá)與交換的標(biāo)準(zhǔn)，提供社區(qū)信息的表達(dá)以及可使社區(qū)信息進(jìn)行交換的必要機(jī)制和定義。此項(xiàng)目的另一個(gè)收獲就是，探索了IFC標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際工程應(yīng)用問題，以及根據(jù)我國建筑行業(yè)的實(shí)際情況進(jìn)行必要擴(kuò)充的方法。

在國家“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目中，設(shè)立了“基于國際標(biāo)準(zhǔn)IFC的建筑設(shè)計(jì)及施工管理系統(tǒng)研究”研究課題。此課題的重要研究成果包括：全文翻譯了IFC標(biāo)準(zhǔn)，為后期的國家標(biāo)準(zhǔn)等同采用打下基礎(chǔ)；開發(fā)了基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的建筑結(jié)構(gòu)CAD軟件系統(tǒng)，以及基于IFC的建筑工程4D施工管理系統(tǒng)。在“基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的建筑結(jié)構(gòu)CAD軟件系統(tǒng)”研發(fā)中，深入探索了已有CAD系統(tǒng)借助商業(yè)軟件和自主開發(fā)這兩種主要BIM軟件集成模式，為直至今日的國產(chǎn)軟件改造和系統(tǒng)集成打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在“基于IFC的建筑工程4D施工管理系統(tǒng)”研發(fā)中，探索了通過WBS編碼集成3D模型、工程資源、進(jìn)度管理，形成4D可視化動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)的方法，此系統(tǒng)在“廣州珠江新城西塔工程”、“青島海灣大橋工程”等重大工程中得到應(yīng)用。

在國家“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目中，通過“現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)施工一體化關(guān)鍵技術(shù)研究”研究課題，研發(fā)了建筑工程協(xié)同設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)、數(shù)字工地集成控制系統(tǒng)和設(shè)計(jì)與施工一體化信息共享系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)與施工兩個(gè)階段的信息共享，同時(shí)集成和改造了現(xiàn)有的專業(yè) CAD 軟件和管理軟件。課題BIM相關(guān)研究成果包括：建筑施工管理IFC數(shù)據(jù)描述標(biāo)準(zhǔn)、基于IFC、IDM、IFD的信息共享和交換技術(shù)、基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的建筑信息模型數(shù)據(jù)集成與交換引擎裝置和方法等。

在國家“十一五”科技支撐計(jì)劃滾動(dòng)支持項(xiàng)目“建筑業(yè)信息化關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”中，設(shè)立了“基于BIM技術(shù)的下一代建筑工程應(yīng)用軟件研究”研究課題。課題形成了諸多BIM技術(shù)相關(guān)成果，包括：基于BIM技術(shù)的建筑設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)、基于BIM技術(shù)的建筑成本預(yù)測軟件系統(tǒng)、基于BIM技術(shù)的建筑節(jié)能軟件系統(tǒng)、基于BIM技術(shù)的建筑施工優(yōu)化軟件系統(tǒng)、基于BIM技術(shù)的建筑工程安全分析軟件系統(tǒng)、基于BIM技術(shù)的建筑工程耐久性評(píng)估軟件系統(tǒng)、基于BIM技術(shù)的建筑工程信息資源利用軟件系統(tǒng)。

2009—2012年，清華大學(xué)、Autodesk公司聯(lián)合開展了“中國BIM標(biāo)準(zhǔn)框架研究”項(xiàng)目，研究成果體現(xiàn)在《中國建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)框架研究》、《設(shè)計(jì)企業(yè)BIM實(shí)施指南》兩本專業(yè)書籍中。

2006—2009年，我國參與了歐盟“E u r o p e INNOVA”項(xiàng)目，應(yīng)用IFC標(biāo)準(zhǔn)，完成了基于性能的建造標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際業(yè)務(wù)過程的集成，以促進(jìn)行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展。

2.2 我國BIM標(biāo)準(zhǔn)編制

我國BIM標(biāo)準(zhǔn)必須要考慮的行業(yè)現(xiàn)狀。首先，我國有自成體系的語言、工程標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；其次，我國有相當(dāng)數(shù)量符合上述工程標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的專業(yè)應(yīng)用軟件，離開這些軟件，各類企業(yè)就沒法正常工作。當(dāng)前，尚無一個(gè)軟件或一家公司的軟件能夠滿足工程項(xiàng)目生命周期過程中的所有需求，技術(shù)上短期內(nèi)不可能出現(xiàn)一批可以代替上述所有專業(yè)應(yīng)用軟件的其他BIM軟件，無論是經(jīng)濟(jì)上還是技術(shù)上，建筑業(yè)企業(yè)都沒有能力短期內(nèi)更換所有專業(yè)應(yīng)用軟件。

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部（簡稱住建部）2012年1月17日《關(guān)于印發(fā)2012年工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定修訂計(jì)劃的通知》（建標(biāo)[2012]5號(hào)）和2013年1月14日《關(guān)于印發(fā)2013年工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制訂修訂計(jì)劃的通知》（建標(biāo)[2013]6號(hào)）兩個(gè)通知中，共發(fā)布了6項(xiàng)BIM國家標(biāo)準(zhǔn)制訂項(xiàng)目，分別是：《建筑工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑工程信息模型存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑工程信息模型編碼標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑工程設(shè)計(jì)信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)》、《制造工業(yè)工程設(shè)計(jì)信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》和《建筑工程施工信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》。這兩個(gè)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定修訂計(jì)劃宣告了中國BIM標(biāo)準(zhǔn)制定工作的正式啟動(dòng)。這6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分為三個(gè)層次：統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：《建筑工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》；基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)：《建筑工程信息模型存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》；執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：《建筑工程設(shè)計(jì)信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑工程施工信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》、《制造工業(yè)工程設(shè)計(jì)信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》。

BIM標(biāo)準(zhǔn)編制的基本思路是“BIM技術(shù)、BIM標(biāo)準(zhǔn)、BIM軟件同步發(fā)展”，以中國建筑工程專業(yè)應(yīng)用軟件與BIM技術(shù)緊密結(jié)合為基礎(chǔ)，開展專業(yè)BIM技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的課題研究，用BIM技術(shù)和方法改造專業(yè)軟件。我國BIM標(biāo)準(zhǔn)的研究重點(diǎn)主要集中在以下三個(gè)方面：信息共享能力是BIM的核心，涉及信息內(nèi)容、格式、交換、集成和存儲(chǔ)；協(xié)同工作能力是BIM的應(yīng)用過程，涉及流程優(yōu)化、輔助決策，體現(xiàn)與傳統(tǒng)方式的不同；專業(yè)任務(wù)能力是BIM的目標(biāo)，通過專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提升專業(yè)軟件，提升完成專業(yè)任務(wù)的效率、效果，同時(shí)降低付出的成本。

2.3 BIM技術(shù)政策研究

作為一個(gè)大國，特別是我國正在進(jìn)行著世界上最大規(guī)模的建設(shè)，有必要著力推進(jìn)BIM技術(shù)的應(yīng)用，以便促進(jìn)我國建筑工程技術(shù)的更新?lián)Q代和管理水平的提升。BIM技術(shù)是一項(xiàng)新技術(shù)，其發(fā)展與應(yīng)用需要政府的引導(dǎo), 以提升BIM應(yīng)用效果、規(guī)范BIM應(yīng)用行為。作為輔助BIM技術(shù)應(yīng)用的國家技術(shù)政策主要有：

《2011—2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》：住建部在2011年5月發(fā)布了《2011—2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》（簡稱《綱要》）。在《綱要》全文中，9次提到BIM技術(shù)，把BIM作為支撐行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的核心技術(shù)重點(diǎn)發(fā)展?！毒V要》中設(shè)定“加快BIM、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作等新技術(shù)在工程中的應(yīng)用”總體目標(biāo)，對(duì)于勘察設(shè)計(jì)類企業(yè)的企業(yè)信息化建設(shè)，以“推動(dòng)基于BIM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用”為具體目標(biāo)，對(duì)于專項(xiàng)信息技術(shù)應(yīng)用，以“加快推廣BIM、協(xié)同設(shè)計(jì)、4D項(xiàng)目管理等技術(shù)在勘察設(shè)計(jì)、施工和工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用，改進(jìn)傳統(tǒng)的生產(chǎn)與管理模式”為具體目標(biāo)。對(duì)于勘察設(shè)計(jì)類企業(yè)，BIM技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展重點(diǎn)是“推進(jìn)BIM技術(shù)、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作技術(shù)應(yīng)用，提升和完善企業(yè)綜合管理平臺(tái)”；“研究發(fā)展基于BIM技術(shù)的集成設(shè)計(jì)系統(tǒng)，逐步實(shí)現(xiàn)建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電等專業(yè)的信息共享及協(xié)同”。對(duì)于專項(xiàng)信息技術(shù)應(yīng)用，BIM技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)是“設(shè)計(jì)階段：探索研究基于BIM技術(shù)的三維設(shè)計(jì)技術(shù)”；“施工階段：在施工階段開展BIM技術(shù)的研究與應(yīng)用，推進(jìn)BIM技術(shù)從設(shè)計(jì)階段向施工階段的應(yīng)用延伸”；“研究基于BIM技術(shù)的4D項(xiàng)目管理信息系統(tǒng)在大型復(fù)雜工程施工過程中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程有效的可視化管理”。

《勘察設(shè)計(jì)和施工BIM發(fā)展對(duì)策研究》：住建部質(zhì)量安全監(jiān)管司于2012年啟動(dòng)了勘察設(shè)計(jì)和施工BIM發(fā)展對(duì)策研究課題，針對(duì)我國特有的國情和行業(yè)特點(diǎn)，參考發(fā)達(dá)國家和地區(qū)BIM技術(shù)研究與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),提出了我國在勘察設(shè)計(jì)與施工領(lǐng)域的BIM技術(shù)應(yīng)用技術(shù)政策、BIM發(fā)展發(fā)展模式與技術(shù)路線、近期應(yīng)開展的主要工作等建議。

《關(guān)于推進(jìn)BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的指導(dǎo)意見》（征求意見稿）：住建部質(zhì)量安全監(jiān)管司于2013年組織編寫了關(guān)于推進(jìn)BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的指導(dǎo)意見，該文件將于2014年上半年發(fā)布。在《指導(dǎo)意見》中，設(shè)定了BIM技術(shù)近期和遠(yuǎn)期發(fā)展目標(biāo)。近期目標(biāo)：2017年起以下新立項(xiàng)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)、施工中采用BIM技術(shù)的達(dá)到80%：全部使用國有資金投資的2萬m2以上大型公共建筑；全部使用國有資金投資的10萬m2以上居住建筑；申報(bào)綠色建筑的公共建筑和綠色生態(tài)示范小區(qū)。中長期目標(biāo)：2021年起，建筑行業(yè)甲級(jí)設(shè)計(jì)企業(yè)以及特級(jí)、一級(jí)房屋建筑工程施工企業(yè)中普遍實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)與企業(yè)管理系統(tǒng)和其他信息技術(shù)的集成應(yīng)用。以下新立項(xiàng)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營維護(hù)中全面實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)集成應(yīng)用的達(dá)到95%：全部使用國有資金投資或者以國有資金投資為主的大中型建筑；申報(bào)綠色建筑的公共建筑和綠色生態(tài)示范小區(qū)?！吨笇?dǎo)意見》對(duì)于典型企業(yè)（建設(shè)單位、勘察設(shè)計(jì)企業(yè)、施工企業(yè)、工程總承包企業(yè)、運(yùn)營維護(hù)企業(yè)）給出了各自的工作重點(diǎn)。

3 我國設(shè)計(jì)與施工領(lǐng)域BIM技術(shù)的應(yīng)用

3.1 工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域

2007年，BIM技術(shù)開始進(jìn)入中國大陸的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，從上海國家電網(wǎng)館工程、天津中鋼大廈工程到深圳機(jī)場擴(kuò)建等大型工程均采用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)，但此時(shí)的BIM應(yīng)用還僅停留于設(shè)計(jì)階段。2010年5月，BIM進(jìn)入上海中心工程，由業(yè)主牽頭對(duì)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營全過程的BIM技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了全面規(guī)劃，整合設(shè)計(jì)、施工和設(shè)備安裝單位，啟動(dòng)BIM在“設(shè)計(jì)-施工-安裝-運(yùn)維”的一體化應(yīng)用。作為當(dāng)時(shí)在建的第一高樓，上海中心項(xiàng)目成為第一個(gè)由業(yè)主主導(dǎo)，在項(xiàng)目全生命周期中應(yīng)用BIM的標(biāo)桿。

在工程設(shè)計(jì)中，BIM應(yīng)用較多的方面包括：

（1）建立了三維設(shè)計(jì)模型，各專業(yè)設(shè)計(jì)之間可以共享三維設(shè)計(jì)模型數(shù)據(jù)，進(jìn)行專業(yè)協(xié)同、碰撞檢查，避免數(shù)據(jù)重復(fù)錄入。

（2）使用相應(yīng)的軟件直接進(jìn)行建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等各專業(yè)設(shè)計(jì)，部分專業(yè)的二維設(shè)計(jì)圖紙可以從三維設(shè)計(jì)模型自動(dòng)生成。

（3）可以將三維設(shè)計(jì)模型的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到各種分析軟件，例如能耗分析、日照分析、風(fēng)環(huán)境分析等軟件中，快速地進(jìn)行各種分析和模擬，還可以快速計(jì)算工程量并進(jìn)一步進(jìn)行工程成本的預(yù)測。

（4）設(shè)計(jì)成果的可視化表達(dá)與溝通。

3.2 工程施工領(lǐng)域

我國建筑業(yè)雖有超過十萬億的年產(chǎn)值規(guī)模，但產(chǎn)業(yè)集中度依然不高，信息化水平相對(duì)落后，建筑業(yè)生產(chǎn)效率更與國內(nèi)其他行業(yè)、國外的建筑業(yè)均有著較大的差距。我國建筑企業(yè)一直在提倡集約化、精細(xì)化，但信息化技術(shù)的支持不夠，難以落實(shí)。而BIM技術(shù)的出現(xiàn)讓建筑企業(yè)精細(xì)化提供了可能。

施工階段BIM應(yīng)用的基礎(chǔ)是施工BIM模型的建立。目前，施工BIM模型的建立方式有兩種。一是從設(shè)計(jì)三維模型直接導(dǎo)入到施工階段相關(guān)軟件，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)階段BIM模型的有效利用；方式之二是在施工階段利用設(shè)計(jì)提供的二維施工圖重新建模。由于目前我國建筑行業(yè)的割裂管理方式，第二種方式在施工階段應(yīng)用較多，雖然是重復(fù)建模，需要一定成本投入，但相比BIM能夠提供的價(jià)值是遠(yuǎn)超過這點(diǎn)建模成本的。無論哪種方式，施工階段與設(shè)計(jì)階段的數(shù)據(jù)信息要求是不盡相同的。例如施工階段的鋼筋數(shù)量與形式在設(shè)計(jì)階段是沒有的；施工階段的單價(jià)、定額等信息是這個(gè)階段特有的。因此，BIM從設(shè)計(jì)階段到施工階段的轉(zhuǎn)化，本身就是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程。隨著項(xiàng)目的進(jìn)展，數(shù)據(jù)信息將更加豐富，更加詳盡。

根據(jù)《施工企業(yè)BIM應(yīng)用研究報(bào)告（2012）》對(duì)施工領(lǐng)域BIM應(yīng)用調(diào)研的結(jié)果，施工企業(yè)BIM應(yīng)用的主要模式歸納如下：

（1) 中建三局一公司：利益驅(qū)動(dòng)。通過BIM技術(shù)應(yīng)用，獲得巨大效益，安裝公司BIM已經(jīng)成為每個(gè)員工必備工具，把BIM應(yīng)用延伸到項(xiàng)目運(yùn)維階段，為工程檔案數(shù)字化進(jìn)行探索實(shí)踐，并作為為業(yè)主提供增值服務(wù)和提高企業(yè)核心競爭力的要素。

（2) 上海建工：業(yè)主驅(qū)動(dòng)。根據(jù)上海中心和上海迪斯尼項(xiàng)目業(yè)主要求通過典型項(xiàng)目探索BIM全面應(yīng)用，在碰撞檢查、深化設(shè)計(jì)等BIM常規(guī)應(yīng)用基礎(chǔ)上，進(jìn)一步把BIM應(yīng)用到地形測量和特殊造型構(gòu)件三維直接成型等工作上。

（3) 中建八局：制度保證。建立局BIM工作站，要求下屬公司建立對(duì)接，與下屬公司簽訂責(zé)任狀，將BIM應(yīng)用納入到主管領(lǐng)導(dǎo)的績效考核中。

（4) 浙江建工：一把手工程。企業(yè)管理信息化系統(tǒng)涵蓋所有業(yè)務(wù)流，成為各個(gè)崗位日常工作的必備工具，施工現(xiàn)場遠(yuǎn)程監(jiān)控已經(jīng)覆蓋主要項(xiàng)目，BIM單向功能應(yīng)用在重點(diǎn)項(xiàng)目中開展，有意識(shí)地探索BIM和企業(yè)管理信息化系統(tǒng)的集成應(yīng)用。

3.3 我國BIM應(yīng)用存在的問題

根據(jù)對(duì)國內(nèi)一些設(shè)計(jì)單位BIM應(yīng)用情況調(diào)查發(fā)現(xiàn),我國勘察設(shè)計(jì)BIM應(yīng)用存在的主要問題大致包括有以下幾個(gè)方面。

（1）應(yīng)用大環(huán)境：我國現(xiàn)有的建筑行業(yè)體制不統(tǒng)一，缺乏較完善的 BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，BIM的法律責(zé)任界限不明。

（2）三維建模：目前的3D建模軟件效率不高，BIM模型的規(guī)范檢查尚缺失，缺乏本地化構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)。

（3）施工圖：從三維模型生成的平面、剖面圖尚不能完全符合施工圖設(shè)計(jì)表達(dá)要求，生成的統(tǒng)計(jì)報(bào)表等表單樣式亦不符合現(xiàn)有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

（4）協(xié)同設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)院現(xiàn)有的工作模式不能適應(yīng)BIM條件下的協(xié)同理念，大多數(shù)設(shè)計(jì)院未實(shí)現(xiàn)二維CAD協(xié)同，難以一步到位地開展CAD/BIM協(xié)同設(shè)計(jì)。

（5）BIM項(xiàng)目全周期應(yīng)用：缺乏各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)，沒有形成有效的價(jià)值利益鏈。

我國施工領(lǐng)域BIM應(yīng)用存在的問題大致體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）目前國內(nèi)施工領(lǐng)域使用的BIM軟件大都停留在解決單項(xiàng)技術(shù)問題、提供單項(xiàng)使用功能的水平上，且在其應(yīng)用中也遇到了信息難以互通、設(shè)計(jì)與施工產(chǎn)業(yè)鏈割裂、未形成明晰的商業(yè)模式等重大“瓶頸”。

（2）總體來說，目前BIM設(shè)計(jì)使用的軟件多，施工使用的軟件少；建模軟件多，模型應(yīng)用和集成管理軟件少。

（3）受現(xiàn)行工程建設(shè)法律法規(guī)以及施工合同的制約，施工階段直接使用設(shè)計(jì)階段BIM模型還沒有先例，既缺少相應(yīng)保障，也缺少有效數(shù)據(jù)和接口，一般情況下，施工企業(yè)需單獨(dú)另行建模。

4 結(jié)束語

我國具有全球最大的工程建設(shè)規(guī)模以及自成體系的建筑業(yè)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，必須探索和實(shí)踐與我國工程建設(shè)行業(yè)相適應(yīng)的BIM普及應(yīng)用和發(fā)展提高的道路、理論和制度，引導(dǎo)行業(yè)BIM應(yīng)用、提升BIM應(yīng)用效果、規(guī)范BIM應(yīng)用行為，以促進(jìn)我國建筑工程技術(shù)的更新?lián)Q代和管理水平的提升。

BIM的價(jià)值在于對(duì)其理解與應(yīng)用的深度和廣度，在于創(chuàng)建并利用數(shù)字模型對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造及運(yùn)營管理的過程。建筑信息模型正在引發(fā)建筑行業(yè)一次史無前例的變革。該模型利用數(shù)字建模軟件，提高項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造和管理的效率，并給采用該模型的建筑企業(yè)帶來極大的新增價(jià)值。同時(shí)，通過促進(jìn)項(xiàng)目周期各個(gè)階段的知識(shí)共享，開展更密切的合作，將設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營專業(yè)知識(shí)融入整個(gè)設(shè)計(jì)，建筑企業(yè)之間多年存在的隔閡正在被逐漸打破。這改善了易建性、對(duì)計(jì)劃和預(yù)算的控制和整個(gè)建筑生命周期的管理，并提高了所有參與人員的生產(chǎn)效率。BIM的優(yōu)勢包括不同軟件、不同項(xiàng)目參與者之間的出色協(xié)調(diào)、提高生產(chǎn)率、改善溝通、加強(qiáng)質(zhì)量控制等；但應(yīng)用好BIM的障礙也十分突出，包括需要大量充足的培訓(xùn)，要求高級(jí)管理層統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，軟件成本高昂，硬件升級(jí)所需的成本等。目前，BIM技術(shù)應(yīng)用既有很強(qiáng)的動(dòng)力，也面臨著前進(jìn)路程中的障礙，既了解到改善生產(chǎn)力和協(xié)調(diào)有序的益處，但同時(shí)面臨成本、人才、軟件能力限制等的挑戰(zhàn)，需要平衡上述幾個(gè)方面的關(guān)系，才能將BIM技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。推進(jìn)BIM技術(shù)研究與應(yīng)用任重道遠(yuǎn)。

[1] 住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部. 2011—2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要[S]，2011.

[2] 住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部. 勘察設(shè)計(jì)和施工BIM發(fā)展對(duì)策研究報(bào)告[R]，2012.

[3] 住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部. 關(guān)于推進(jìn)BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的指導(dǎo)意見（征求意見稿）[S]，2013.

李云貴：中國建筑工程總公司技術(shù)中心，副主任，研究員，北京，101300

邱奎寧：中國建筑工程總公司技術(shù)中心，副研究員，北京，101300

王永義：中國建筑工程總公司中建交通，總工程師，北京，101300

責(zé)任編輯楊倩

TP319；TP3-05

A

1672-061X（2014）02-0036-06