張樺

上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計集團(tuán) 總裁

建筑設(shè)計行業(yè)前沿技術(shù)之一：基于BIM技術(shù)的設(shè)計與施工

張樺

上海現(xiàn)代建筑設(shè)計集團(tuán) 總裁

0 引言

信息化浪潮正在讓整個工程勘察設(shè)計行業(yè)發(fā)生革命性的變化，從數(shù)字建模到建筑全生命周期的應(yīng)用，BIM技術(shù)正在走向成熟。BIM的源頭是設(shè)計，設(shè)計與施工集成的前置條件也是設(shè)計。作為建筑產(chǎn)業(yè)鏈的龍頭，設(shè)計企業(yè)擔(dān)負(fù)著BIM技術(shù)實施的領(lǐng)頭羊作用。隨著整個社會對節(jié)能環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展投入了更多的關(guān)注，建筑設(shè)計企業(yè)應(yīng)該頂住壓力，拓展視野，積極使用BIM、云等信息化技術(shù)，在提高建筑品質(zhì)、建筑工業(yè)化、綠色建筑、全過程服務(wù)上尋求突破口。

1 BIM簡介

建筑信息模型 (Building Information Modeling，下文簡稱“BIM”)已成為全球范圍內(nèi)建筑與工程建設(shè)行業(yè)內(nèi)最為熱門的名詞之一。通過google等搜索引擎在網(wǎng)上搜索“BIM”或者“建筑信息模型”，返回結(jié)果可達(dá)數(shù)百萬條之多，涉及政府機(jī)構(gòu)、建筑行業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等等，社會對其關(guān)注度可見一斑。“BIM”一詞，最早是由某國際領(lǐng)先的計算機(jī)軟件技術(shù)供應(yīng)商提出的商業(yè)用語。其實，事實意義上的建筑信息模型技術(shù)理論在BIM出現(xiàn)之前，在歐美已發(fā)展超過30年以上。制造業(yè)巨頭豐田汽車公司和波音公司便是通過信息模型設(shè)計技術(shù)提高生產(chǎn)高效率，為商業(yè)上的成功奠定了扎實基礎(chǔ)，創(chuàng)造了企業(yè)神話。早期的建筑信息模型的技術(shù)應(yīng)用主要集中在制造業(yè)和航空航天工業(yè)領(lǐng)域，諸如工業(yè)設(shè)計、汽車設(shè)計、飛機(jī)和航天器設(shè)計等，但受當(dāng)時環(huán)境限制沒能普及。近年來，隨著3D工程輔助繪圖軟件突破性的進(jìn)步，再配合BIM術(shù)語適時的出現(xiàn)，喚起了業(yè)界進(jìn)行產(chǎn)業(yè)改革的希望。

關(guān)于BIM的定義，很多組織都對BIM的概念進(jìn)行過詮釋，其中不乏軟件公司、建筑企業(yè)、行業(yè)協(xié)會以及權(quán)威百科等。美國建筑科學(xué)研究院聯(lián)合設(shè)施信息委員牽頭編制的NBIMS(國家建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn))中對BIM進(jìn)行了如下定義：“A Building Information Model is a digital representation of physical and functional characteristics of a facility.As such it serves as a shared knowledge resource for information about a facility forming a reliable basis for decisions during its life-cycle from inception onward.”。這一定義是目前對BIM較為權(quán)威的闡釋，在行業(yè)內(nèi)得到了廣泛認(rèn)可，大意為：建筑信息模型是對設(shè)施的物理特征和功能特性的數(shù)字化表示，它可以作為信息的共享源從項目的初期階段為項目提供全壽命周期的信息服務(wù)，這種信息的共享可以為項目決策提供可靠的保證。

BIM的出現(xiàn)意義在于完善了整個建筑行業(yè)從上游到下游的各個管理系統(tǒng)和工作流程間的縱、橫溝通和多維性的協(xié)同和交流，實現(xiàn)了項目全生命周期的信息化管理，它打通了設(shè)計與施工的界限。BIM作為新型技術(shù)工具，其強(qiáng)大的信息共享能力、協(xié)同工作能力、專業(yè)任務(wù)能力的作用正在日益顯現(xiàn)。與傳統(tǒng)CAD設(shè)計方式相比，BIM技術(shù)具有以下幾點優(yōu)勢：

一是設(shè)計的協(xié)調(diào)性，可有效地處理各個專業(yè)設(shè)計師之間的碰撞問題，在建造前期對各專業(yè)的碰撞問題進(jìn)行協(xié)調(diào)，實現(xiàn)可視化協(xié)同設(shè)計變更。

二是施工流程的模擬性，可將原本需要在真實場景中實現(xiàn)的建造過程，在虛擬世界中模擬實現(xiàn)，從而確定合理的施工方案來指導(dǎo)施工。

三是建筑性能的優(yōu)化性，除了可進(jìn)行節(jié)能模擬、日照模擬、緊急疏散模擬進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化外，還可進(jìn)行4D、5D模擬實現(xiàn)成本控制，通過項目優(yōu)化將設(shè)計方案和投資回報分析結(jié)合起來，計算出設(shè)計變更對投資的實時影響，從而最大限度地減少高成本的風(fēng)險。

圖1 BIM理念及模型邏輯

2 BIM行業(yè)概況

2.1 國外概況

澳洲、日本、美國、韓國、挪威、香港、新加坡、英國、芬蘭等國家和地區(qū)的政府及相關(guān)機(jī)構(gòu)陸續(xù)發(fā)布了本地的國家、行業(yè)和企業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)。

美國聯(lián)邦事務(wù)管理局(GSA)規(guī)定，自2007年起在聯(lián)邦政府大型工程中必須應(yīng)用BIM技術(shù)，并編制了一系列指南，有力地推動了BIM技術(shù)的普及應(yīng)用；美國建筑科學(xué)研究院牽頭開展了國家BIM標(biāo)準(zhǔn)的編制工作，目前，標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)更新至第二版。

英國政府組織了200多名相關(guān)專家，分專題進(jìn)行研究，編制了BIM技術(shù)應(yīng)用框架，并規(guī)定自2016年起，所有的政府工程都必須按照上述框架應(yīng)用BIM技術(shù)。此框架包含：1)BIM協(xié)議，用于規(guī)定應(yīng)建立的模型以及各參與方對模型的義務(wù)、責(zé)任和限制；2)雇主信息需求，即業(yè)主對BIM信息管理的需求，包括軟件、硬件、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)等；3)信息管理服務(wù)范圍，相當(dāng)于BIM合同標(biāo)準(zhǔn)文本；4)責(zé)任保險指南，用于明確界定BIM技術(shù)應(yīng)用涉及的責(zé)任；5)基于BIM技術(shù)的建設(shè)項目交付階段信息管理規(guī)范，提出了各階段的數(shù)據(jù)交付標(biāo)準(zhǔn)等。

2.2 國內(nèi)概況

BIM技術(shù)最早從2002年引入工程建設(shè)行業(yè)，進(jìn)入國內(nèi)可以追溯到2004年。當(dāng)時，國內(nèi)關(guān)于BIM技術(shù)的叢書才初露頭角。之后，隨著我國“十五”科技攻關(guān)計劃及“十一五”科技支撐計劃的開展，BIM技術(shù)開始應(yīng)用于部分示范工程。自2006年奧運場館項目嘗試使用BIM開始，BIM開始引起國內(nèi)設(shè)計行業(yè)的重視。特別是2009年以來，BIM在設(shè)計企業(yè)中的應(yīng)用得到快速發(fā)展。十二五開局之年，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《2011-2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，將“加快建筑信息模型(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”列入總體目標(biāo)，確立了大力發(fā)展BIM技術(shù)的基調(diào)。

根據(jù)2010年建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)督與行業(yè)發(fā)展司公布的數(shù)據(jù)表明，全國共有勘察設(shè)計企業(yè)12 375家(其中甲級企業(yè)1 928家，乙級企業(yè)3 410家)，在2010年公布的設(shè)計企業(yè)100強(qiáng)中，應(yīng)用BIM的占80%，可以看出BIM在我國處于快速的發(fā)展當(dāng)中。很多大型設(shè)計單位還專門成立了BIM中心，開展BIM技術(shù)應(yīng)用和推廣，甚至開展建筑全生命周期的信息技術(shù)服務(wù)。例如：上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計集團(tuán)在上海世博會項目、外灘SOHO、凌空SOHO和后世博園區(qū)央企總部等重點項目中開始大量使用BIM技術(shù)進(jìn)行協(xié)同和輔助設(shè)計，在申都、斐訊總部大樓項目中實施了設(shè)計、施工和運維全過程的技術(shù)服務(wù)，并專門成立集團(tuán)數(shù)字化技術(shù)研究咨詢部；CCDI于2009年成立建筑數(shù)字化業(yè)務(wù)部；上海上安機(jī)電設(shè)計事務(wù)所有限公司于2008年成立BIM部門；中國建筑設(shè)計研究院開展全員BIM培訓(xùn)，2010年發(fā)布《建筑/結(jié)構(gòu)/設(shè)備專業(yè)BIM手冊》等；大型開發(fā)商單位綠地、萬科、SOHO、萬達(dá)等也開始嘗試使用BIM技術(shù)。

2.3 國內(nèi)BIM行業(yè)現(xiàn)狀

雖然BIM技術(shù)在國內(nèi)出現(xiàn)了遍地開花的繁榮表象。其實，國內(nèi)設(shè)計、施工行業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用總體的深度、廣度依然有限。一項新技術(shù)在其發(fā)展與普及過程中往往會遇到種種阻礙，需要各方放緩腳步，冷靜反思與積極應(yīng)對，BIM技術(shù)也不例外?？傮w而言，國內(nèi)BIM技術(shù)現(xiàn)狀有如下特點：

1)大型企業(yè)已接觸或應(yīng)用BIM，但各企業(yè)中的人員普及率仍然較低；

2)BIM推廣具有很大的地域性，發(fā)達(dá)城市普及度較高，二、三線城市則較少受到關(guān)注；

3)BIM理念理解上仍有偏差；

4)政府項目和大型項目業(yè)主開始關(guān)注BIM，開始嘗試要求在設(shè)計和施工中使用BIM；

5)在設(shè)計和施工方面，已經(jīng)有不少項目對BIM技術(shù)開展了實質(zhì)性的應(yīng)用。

圖2 BIM常規(guī)應(yīng)用

3 基于BIM技術(shù)的設(shè)計與施工

設(shè)計與施工階段存在不同的工作側(cè)重點，工作內(nèi)容也大相徑庭，設(shè)計階段的BIM關(guān)注的是方案比選、方案調(diào)整、性能分析、可視化表達(dá)；施工階段的BIM則關(guān)注BIM模型在施工、運營階段的深入應(yīng)用，基本上不涉及圖面表達(dá)。同時，施工階段是設(shè)計圖紙轉(zhuǎn)向?qū)嵨锏闹匾A段，也是業(yè)主投入最大的一塊。兩者在使用目的、深度要求、軟件工具等方面均有不同，導(dǎo)致設(shè)計方的BIM模型較難直接流轉(zhuǎn)到施工階段，兩個階段的模型銜接是值得探討的課題。要想讓設(shè)計和施工無縫銜接，首先得明晰責(zé)任、權(quán)利，然后是提高兩者之間的信息傳遞與處理能力，這樣才能及時和有效解決問題。BIM在設(shè)計和施工領(lǐng)域主要的傳統(tǒng)應(yīng)用主要有：方案論證、可視化設(shè)計、性能化分析、協(xié)同設(shè)計、管線綜合、施工現(xiàn)場配合、工程量統(tǒng)計、施工進(jìn)度模擬、施工組織模擬、物料跟蹤、預(yù)制件加工和竣工模型交付等。

近年，隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)一些項目不僅在設(shè)計階段有所建樹，更是延展到施工階段，甚至管理中。例如，外灘SOHO項目實踐了4D、5D、云技術(shù)；寧波城市展覽館項目實踐了三維協(xié)同設(shè)計和出圖；上海玉佛禪寺修繕改建項目中應(yīng)用了點云、安裝模擬等施工技術(shù)；申都大廈項目借助BIM技術(shù)實現(xiàn)綠色三星和FM；證大喜馬拉雅中心，實現(xiàn)了基于BIM的高性能集成分析和模型自動出圖；上海第一食品商店通過BIM和點云實施保護(hù)修繕；曹妃甸國際生態(tài)城水上會館項目中BIM實現(xiàn)了協(xié)助工程管理；崇明商業(yè)綜合體項目中，通過BIM進(jìn)行幕墻設(shè)計，打通鋼結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計隔閡，突破幕墻結(jié)構(gòu)懸挑極限等。下面，就近年在BIM技術(shù)的設(shè)計與施工中涌現(xiàn)的一些新的技術(shù)做簡單介紹。

1)4D施工進(jìn)度控制。

4D，即在施工階段，通過BIM直觀的掌控項目施工進(jìn)度，基于BIM模型以及工程量清單完成工程進(jìn)度計劃的編制，對工程進(jìn)度實際值和計劃值進(jìn)行比較，早期預(yù)警工程誤期，動態(tài)控制整個項目的風(fēng)險。4D技術(shù)實現(xiàn)了不同施工方案的靈活比較，發(fā)現(xiàn)了影響工期的潛在風(fēng)險。當(dāng)設(shè)計變更時，BIM亦能迅速更新工程工期。

上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計集團(tuán)數(shù)字化技術(shù)研究咨詢部與SOHO中國合作，在外灘SOHO項目上成功實施了跨平臺的項目進(jìn)度BIM。圖3的4D模型中反映了SOHO項目施工進(jìn)度的情況，左邊是工程量清單，右邊地下工程模型，兩者實現(xiàn)了實時的關(guān)聯(lián)。不同的色彩反映了工程進(jìn)度的狀況，比如：提前、進(jìn)行中和滯后。

圖3 計劃進(jìn)度和實際進(jìn)度的比對

圖4 計劃進(jìn)度和實際進(jìn)度的比對

2)5D施工進(jìn)度和成本聯(lián)動。

5D技術(shù)實現(xiàn)了施工進(jìn)度和成本聯(lián)動，可以動態(tài)的控制工程成本。5D模擬為項目部提供更精確靈活的施工方案分析以及優(yōu)化，BIM可以實現(xiàn)精確管理，監(jiān)控控制項目設(shè)計和施工進(jìn)度；實現(xiàn)實際進(jìn)度與計劃進(jìn)度對比，進(jìn)度款支付控制，成本與付款分析等應(yīng)用。集團(tuán)數(shù)字化技術(shù)研究咨詢部與SOHO中國合作，在外灘SOHO項目上成功實施了跨平臺的預(yù)算BIM。

3)GIS+BIM超大規(guī)模協(xié)同及分析。

該技術(shù)是針對百萬平方米以上超大型的園區(qū)和城鎮(zhèn)設(shè)計使用的大規(guī)模三維協(xié)同技術(shù)，包括了市政、道路等公共設(shè)施。集團(tuán)在后世博央企總部項目中正在研究和嘗試使用該技術(shù)，計劃在數(shù)字化園區(qū)里利用三維模型開展一系列性能化分析(日照、抗震、抗風(fēng)、交通、疏散、火災(zāi)、防汛、節(jié)能、環(huán)境影響分析等)的集成應(yīng)用技術(shù)；并通過超大項目群性能模擬仿真分析，在各單個項目施工開始之前就將其最優(yōu)的規(guī)劃設(shè)計方案遴選出來，使得項目建成后既對其周圍環(huán)境產(chǎn)生的不利影響最小，又能實現(xiàn)單體建筑的使用功能最優(yōu)。

圖5 動態(tài)工程量管理可視化的合同完工百分比

圖6 工程量指標(biāo)導(dǎo)出

4)三維協(xié)同設(shè)計及出圖。

基于三維構(gòu)件實施多專業(yè)協(xié)同設(shè)計，通過三維設(shè)計模型，生成項目圖紙。該技術(shù)在寧波城市展覽館等項目中已經(jīng)得到實踐。

5)綠色FM。

綠色建筑運維優(yōu)化，通過BIM與FM對接優(yōu)化樓宇自控系統(tǒng)功能，實現(xiàn)各子系統(tǒng)自動檢測與控制，并采用智能化手段進(jìn)行系統(tǒng)運行狀況的數(shù)據(jù)計量。

6)集成性能分析。

集成性能化分析依托于高性能計算機(jī)平臺，通過模型綜合考量太陽輻射分析、采光分析、遮陽及遮擋優(yōu)化設(shè)計、風(fēng)環(huán)境模擬分析、熱環(huán)境分析、高性能結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，進(jìn)行歸納和折中，為設(shè)計提供優(yōu)化依據(jù)，提升項目的品質(zhì)。

7)三維點云。

該應(yīng)用是三維激光掃描與BIM相結(jié)合的產(chǎn)物，能將建筑的現(xiàn)狀進(jìn)行完整的采集和數(shù)字化歸檔，為設(shè)計、施工提供真實的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為項目各方提供交流展示與管理的平臺，可以廣泛的應(yīng)用于各類建筑施工和建筑修繕項目中。

8)云技術(shù)。

云技術(shù)是分布式計算技術(shù)的一種，其最基本的概念是透過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計算處理程序自動分拆成無數(shù)個較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)經(jīng)搜尋、計算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。BIM與云技術(shù)結(jié)合意義深遠(yuǎn)，就目前而言，主要有兩點作用：其一，減少硬件設(shè)備的投入，節(jié)約成本。例如，通過使用云計算提高數(shù)倍的渲染速度，相當(dāng)于1臺計算機(jī)完成了3～4臺計算機(jī)的渲染任務(wù)，適合設(shè)備有限、周期短、迅速反饋的場合。其二，云存儲增強(qiáng)了異地跨平臺協(xié)作的可實施性。通過將圖紙、BIM模型、照片、文本等工程資料上傳到云空間后，可以通過聯(lián)網(wǎng)的計算機(jī)、手機(jī)、平板電腦終端進(jìn)行快速查閱和批注。無論是設(shè)計師、現(xiàn)場施工監(jiān)理人員還是身在異地的業(yè)主都可以實時地查閱分級的工程文件。

4 基于BIM技術(shù)的設(shè)計與施工應(yīng)用對策

4.1 政府的角色

在政府層面，我認(rèn)為政府機(jī)構(gòu)在BIM技術(shù)在設(shè)計與施工推廣中應(yīng)該做好3件事情：1)在工程項目監(jiān)管、審核流程、設(shè)計審查等多方面予以配合和支持，創(chuàng)造BIM應(yīng)用的可持續(xù)發(fā)展模式；2)國家法律對于工程設(shè)計與施工招標(biāo)管理、工程管理模式等方面法律法規(guī)需要調(diào)整，以適應(yīng)新的生產(chǎn)與管理模式的發(fā)展；3)政府在BIM的發(fā)展過程中進(jìn)行引導(dǎo)和投入，推進(jìn)BIM的漸進(jìn)式可持續(xù)發(fā)展。開展示范工程，打造成功應(yīng)用模式。

近年我們欣喜地發(fā)現(xiàn)各級政府機(jī)構(gòu)在BIM推動中已經(jīng)有一定實質(zhì)性進(jìn)展。例如：

住房城鄉(xiāng)建設(shè)部在《2011-2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中明確提到推動和開展BIM，部分省市行政部門也出臺政策推動BIM的使用。為規(guī)范BIM應(yīng)用、構(gòu)建國家標(biāo)準(zhǔn)體系，BIM國家標(biāo)準(zhǔn)編制工作于2012年啟動，其中句括《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標(biāo)準(zhǔn)》《建筑工程設(shè)計信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)》《建筑工程設(shè)計信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》等。該批標(biāo)準(zhǔn)出臺后將為建筑工程全生命期的信息存儲、傳遞和應(yīng)用，模型數(shù)據(jù)的存儲、交付、分類和編碼提供統(tǒng)一規(guī)范。但應(yīng)該看到的是，國家BIM標(biāo)準(zhǔn)體系的建立是一項長期、持續(xù)進(jìn)行的系統(tǒng)工程：國內(nèi)對BIM技術(shù)的應(yīng)用與研究時間尚短，相關(guān)經(jīng)驗、技術(shù)理論積累較薄弱。在此情況下，BIM國家標(biāo)準(zhǔn)的制定必然會存在一定的局限性，需要不斷深化與完善。

香港房屋委員會出臺規(guī)范、手冊和指導(dǎo)文件；招標(biāo)文件明確要求提供BIM文檔；BIM技術(shù)的應(yīng)用，使其新建項目總造價降低兩成。

香港房屋委員會計劃在2014年至2015年，將BIM應(yīng)用作為所有房屋項目的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。為了成功地推行BIM，自行訂立BIM標(biāo)準(zhǔn)、用戶指南、組建資料庫等等設(shè)計指引和參考。這些資料有效地為模型建立、管理檔案，以及用戶之間的溝通創(chuàng)造良好的環(huán)境。

臺北市建筑工程管理處要求在建房時交模型，通過BIM技術(shù)提高政府審批效率，完善規(guī)劃。通過BIM等技術(shù)構(gòu)建虛擬城市、提高建筑審批效率，進(jìn)一步提高臺北的核心競爭力。臺北市政府建筑管理工程處在學(xué)習(xí)新加坡模式的基礎(chǔ)上，結(jié)合臺灣較發(fā)達(dá)的GIS技術(shù)，大力推進(jìn)BIM的建筑管理無紙化審查、建筑管理行政程序的全電子化。

上海市規(guī)劃和國土資源管理局積極推動三維審理，目前已經(jīng)就三維審理內(nèi)容、層次、模型要求、建模依據(jù)和數(shù)據(jù)內(nèi)容做了規(guī)范性要求。上海市希望通過三維模型技術(shù)的應(yīng)用提高政府行政效率，依靠新技術(shù)提高城市綜合競爭力。

深圳市建筑工務(wù)署通過BIM試點項目積累經(jīng)驗，制定標(biāo)準(zhǔn)。工務(wù)署推動BIM的推廣研究，積極關(guān)注目前建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)的制定，尋求工務(wù)署參與BIM標(biāo)準(zhǔn)制定工作的合作模式，進(jìn)一步研究在目前現(xiàn)狀條件下建立工務(wù)署標(biāo)準(zhǔn)。已經(jīng)確定的BIM試點項目包括：大學(xué)城國際會議中心、檔案中心、寶荷醫(yī)院及人才園項目等。

4～6月樹冠上部相對濕度逐漸降低，隨著樹體的擴(kuò)大，葉片量增加，7月有所提高，8月空氣相對濕度急劇升高，進(jìn)入9月又快速下降；樹冠上部相對濕度較低，5月有所回升，6月最低。

4.2 行業(yè)協(xié)會的角色

在行業(yè)協(xié)會層面應(yīng)該起到促進(jìn)和服務(wù)作用：1)組織各方力量編制行業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范信息資源，促進(jìn)信息共享與集成；2)組織行業(yè)信息化經(jīng)驗和技術(shù)交流，開展企業(yè)信息化水平評價活動，促進(jìn)企業(yè)信息化建設(shè)；3)開展行業(yè)信息化培訓(xùn)，推動BIM技術(shù)的普及應(yīng)用。

中勘協(xié)從2010年開始舉辦了四屆創(chuàng)新杯BIM設(shè)計大賽，參賽作品超過400項，參與的設(shè)計單位也超過150家，對BIM的推廣起到很好的宣傳作用。2013年9月，中國建筑業(yè)協(xié)會工程建設(shè)質(zhì)量管理分會組織了專門針對施工行業(yè)的首屆全國工程建設(shè)BIM大賽。參賽申請達(dá)570份，最終約有30個項目獲獎。2013年，國際BIM組織buildingSMART中國分部在中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院成立，該計劃早在5年前就已嘗試啟動卻遭擱淺，這說明了國內(nèi)推廣BIM技術(shù)的大環(huán)境變好了。

在整個信息化的應(yīng)用過程中，制定標(biāo)準(zhǔn)是最為關(guān)鍵的步驟。隨著BIM技術(shù)的興起，國家把BIM標(biāo)準(zhǔn)的制定作為首要工作。中國的BIM國家標(biāo)準(zhǔn)于2012年立項，包括4項關(guān)于民用建筑和一般工業(yè)位建筑的BIM標(biāo)準(zhǔn)，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標(biāo)準(zhǔn)》《建筑工程設(shè)計信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)》《建筑工程設(shè)計信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》。其中，《建筑工程設(shè)計信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)》和《建筑工程設(shè)計信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》由中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院負(fù)責(zé)主編，上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計集團(tuán)及來自國內(nèi)工程建筑領(lǐng)域的將近50家單位參與編制。編制單位既包含了頂尖的大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)，也廣泛涵蓋與工程建設(shè)相關(guān)的具有代表性的企業(yè)，行業(yè)協(xié)會在里面起到了很好地凝聚和推動作用。

4.3 企業(yè)發(fā)展基于BIM技術(shù)的設(shè)計與施工應(yīng)用的難點和建議

4.3.1 企業(yè)發(fā)展基于BIM技術(shù)的設(shè)計與施工應(yīng)用的難點

在企業(yè)層面，一方面需要清楚自身實力與戰(zhàn)略定位，以確定嘗試導(dǎo)入BIM應(yīng)用的時間表與戰(zhàn)略圖。特別是對中小企業(yè)而言，要冷靜考量BIM技術(shù)應(yīng)用潛在的高投入與其所帶來回報間的得失。另一方面，推行BIM應(yīng)用，要進(jìn)行多方面的投入，包括：1)加強(qiáng)對相關(guān)人員的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)；2)與研究單位、軟件企業(yè)聯(lián)合，開展技術(shù)創(chuàng)新；3)合理制定企業(yè)內(nèi)部BIM標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范BIM應(yīng)用。雖然BIM技術(shù)可以提高設(shè)計與施工質(zhì)量，但在推動的過程中也會遇到一些不可忽略的阻力。企業(yè)內(nèi)部的技術(shù)變革主要從設(shè)計質(zhì)量、生產(chǎn)效率和成本角度考慮，這些方面還存在諸多不利于BIM發(fā)展的因素。大致可以分為以下幾種：

1)企業(yè)內(nèi)部技術(shù)變革的成本和風(fēng)險。

BIM設(shè)計成果與當(dāng)前的成果提交要求并不一致，若業(yè)主單位不采用新的付費模式，則設(shè)計企業(yè)難以可持續(xù)發(fā)展BIM技術(shù)。當(dāng)前各單位設(shè)計任務(wù)多，項目工期短，業(yè)主采用“邊設(shè)計、邊施工、邊修改”的方式進(jìn)行管理，造成設(shè)計人員工作壓力大；要求施工人員進(jìn)行BIM技術(shù)的學(xué)習(xí)有難度。此外，企業(yè)若想大范圍進(jìn)行技術(shù)革新，普遍開展BIM技術(shù)應(yīng)用，則需要非常巨大的軟件投入、硬件投入和員工培訓(xùn)投入，無法在短時間內(nèi)快速實現(xiàn)。

2)軟件技術(shù)尚未完善。

當(dāng)前BIM軟件技術(shù)普遍存在本地化技術(shù)不足，本地化構(gòu)件資源較少，本地化的項目模板、本地化的BIM建模標(biāo)準(zhǔn)和工作流程不配套，電氣專業(yè)參照標(biāo)準(zhǔn)本地化不良，軟件與本地化的各種規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和計算的結(jié)合欠缺的問題；模型生成的平面、剖面圖不能全部達(dá)到施工圖設(shè)計深度；異形建筑成型技術(shù)和性能分析技術(shù)對模型和軟件操作有較高的要求，需要投入時間實施培訓(xùn)和練習(xí)；此外，BIM軟件對計算機(jī)硬件要求較高，影響超大型項目效率。

3)BIM技術(shù)的認(rèn)識偏差。

因為BIM技術(shù)和概念涉及面很廣，企業(yè)的相關(guān)人員難以準(zhǔn)確把握，再加上一些言過其實的宣傳誤導(dǎo)，很多企業(yè)對BIM技術(shù)的認(rèn)識還不夠正確。有的企業(yè)認(rèn)為，只要建立了三維模型就是應(yīng)用了BIM技術(shù)；還有的企業(yè)認(rèn)為，只要應(yīng)用了某個主流BIM應(yīng)用軟件就是應(yīng)用了BIM技術(shù)。

4)上游設(shè)計模型缺失。

部分項目從施工階段才開始應(yīng)用BIM技術(shù)或者由于一些知識產(chǎn)權(quán)問題無法得到設(shè)計模型。往往需要首先按照施工設(shè)計圖紙建立模型，然后才能開展應(yīng)用，如果沒有BIM設(shè)計模型，施工階段BIM需要投入資源做大量重復(fù)性工作。

4.3.2 企業(yè)發(fā)展基于BIM技術(shù)的設(shè)計與施工應(yīng)用的建議

BIM是一種集成化、高度協(xié)同的設(shè)計方法，BIM設(shè)計技術(shù)必須依托設(shè)計的全流程，不斷發(fā)展深入應(yīng)用。BIM在建筑設(shè)計中的應(yīng)用推廣必須是漸進(jìn)式的，只有與正在發(fā)展的協(xié)同設(shè)計技術(shù)相結(jié)合，才能在設(shè)計企業(yè)內(nèi)部具有生命力和發(fā)展動力。以下是上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計集團(tuán)近年在BIM技術(shù)設(shè)計與施工應(yīng)用過程中的一些建議。

1)逐步推進(jìn)協(xié)同設(shè)計。

BIM在設(shè)計企業(yè)的推廣要注重循序漸進(jìn)，不要奢望一步到位。推廣BIM也要尊重傳統(tǒng)的設(shè)計模式，BIM不是要完全廢除CAD生產(chǎn)模式，而是根據(jù)項目需求在不同階段嵌入BIM工作流程。

2)工作模式定制。

根據(jù)項目的類型、周期、復(fù)雜程度和功能需求采用定制的工作模式，比如：異形建筑從最初介入，普通住宅和廠房類建筑則可從擴(kuò)初階段介入。

3)性能化設(shè)計。

隨著我國城市化進(jìn)程的發(fā)展和國家建設(shè)生態(tài)文明的需要，建筑行業(yè)的節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展必定是政府關(guān)注的重點領(lǐng)域。通過BIM分析工具做出較全面的決策，可以提高建筑的品質(zhì)。

4)積極推動技術(shù)交流。

定期舉辦行業(yè)交流會和技術(shù)沙龍，邀請業(yè)內(nèi)專家授課。適當(dāng)參加國內(nèi)外BIM行業(yè)競賽，促進(jìn)互相學(xué)習(xí)。

5)多層級團(tuán)隊建設(shè)。

組建多層級團(tuán)隊，項目核心團(tuán)隊由BIM項目經(jīng)理和建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備設(shè)計師組成，BIM項目經(jīng)理負(fù)責(zé)人員分工與權(quán)限分配、數(shù)據(jù)存檔管理、項目協(xié)調(diào)、質(zhì)量控制，BIM專業(yè)設(shè)計師負(fù)責(zé)建模、分析與優(yōu)化。項目輔助團(tuán)隊由BIM助理工程師組成，負(fù)責(zé)BIM模型的可視化渲染、碰撞檢測報告、繪制施工圖等。BIM技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊由企業(yè)BIM技術(shù)中心承擔(dān)，負(fù)責(zé)BIM知識管理、標(biāo)準(zhǔn)與模板、構(gòu)件庫的開發(fā)與維護(hù)、技術(shù)支持、技術(shù)開發(fā)等。

6)積極開展試點項目。

通常不建議整個設(shè)計院一開始就全面實施BIM，而是從試點項目、小型團(tuán)隊開始，積累經(jīng)驗，逐步推廣。

7)BIM二次開發(fā)。

BIM技術(shù)工具多來自國外，本地化不充分，有些還存在不少缺陷。可以通過企業(yè)內(nèi)部資源與軟件開發(fā)商、科研機(jī)構(gòu)或其他外部資源聯(lián)合實施二次開發(fā)。

8)新應(yīng)用研發(fā)。

鼓勵使用新技術(shù)，促進(jìn)新技術(shù)與BIM相結(jié)合，研發(fā)BIM在設(shè)計與施工中的新的應(yīng)用點。例如：云技術(shù)、激光掃描點云技術(shù)、GIS技術(shù)等。

5 總結(jié)與展望

BIM技術(shù)源于歐美等國制造業(yè)，2002年引入工程建設(shè)行業(yè)，2006年開始進(jìn)入國內(nèi)，總體而言，尚處于初級階段，國內(nèi)的相關(guān)應(yīng)用與研究起步更晚，但我國建筑業(yè)發(fā)展快，潛力大，迎頭趕上并非難事?？v觀全球，目前我國在BIM應(yīng)用普及程度屬于中等略偏下水平，制約國內(nèi)BIM快速發(fā)展的主要問題有：1)企業(yè)外部技術(shù)變革的動力與壓力不夠，內(nèi)部技術(shù)變革的成本和風(fēng)險難以掌控；2)BIM軟件技術(shù)還有很多不完善之處，本土化工作尚未完善；3)現(xiàn)有二維設(shè)計的不足已被當(dāng)前產(chǎn)業(yè)和市場容忍；4)BIM理念的接受程度參差不齊，尚需更多統(tǒng)一思想工作；5)國內(nèi)項目進(jìn)度要求高；6)BIM實施觸動參與方利益。

國內(nèi)工程勘察設(shè)計行業(yè)對BIM技術(shù)的認(rèn)識，已經(jīng)由“BIM究竟是什么”、“為什么我們要使用BIM”的階段，跨入“如何應(yīng)用，如何實施BIM”的新階段。在這股BIM浪潮中，有實力的企業(yè)紛紛大膽嘗試運用BIM技術(shù)，涌現(xiàn)出了一批BIM應(yīng)用的優(yōu)秀案例，如后世博項目、上海中心大廈項目、北京CBD核心區(qū)Z15中國尊項目、長春市規(guī)劃展覽館及博物館項目、外灘SOHO項目等。但伴隨著BIM技術(shù)應(yīng)用的高熱發(fā)展，多方面的問題也逐漸顯露出來：相關(guān)投入不足、缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、軟硬件支持不匹配、項目各階段間數(shù)據(jù)信息共享困難、對BIM理念及應(yīng)用價值的行業(yè)教育不到位等問題。

就政府和行業(yè)而言，應(yīng)有效地開展指導(dǎo)和協(xié)調(diào)工作，頒布指導(dǎo)意見、應(yīng)用指南、報告等，幫助企業(yè)端正對BIM技術(shù)的認(rèn)識；通過加快相應(yīng)法律、規(guī)章、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程和指導(dǎo)手冊的編寫，降低BIM技術(shù)應(yīng)用的成本，提高BIM技術(shù)應(yīng)用水平；在政府工程中率先推動BIM技術(shù)的應(yīng)用，一馬當(dāng)先加快技術(shù)進(jìn)步。

對企業(yè)而言，面對熱潮應(yīng)該冷靜思考，如何才能在BIM熱潮中快速適應(yīng)市場變革、及時調(diào)整業(yè)務(wù)發(fā)展、積極儲備先進(jìn)的生產(chǎn)力。企業(yè)在實施BIM技術(shù)時，必須從我國的實際情況出發(fā)，從企業(yè)的現(xiàn)狀出發(fā)，注重BIM的本土化、實際需求與可操作性，切莫一味強(qiáng)調(diào)技術(shù)先進(jìn)與高效，或只是遵循以往的傳統(tǒng)設(shè)計模式，都是不可取的。面對BIM發(fā)展，孰利孰弊，何去何從，還須且行且思。

無論是政府、行業(yè)還是企業(yè)都要清醒地看到，BIM技術(shù)帶來的不僅僅是好處，更多的是挑戰(zhàn)。為了卓有成效地推進(jìn)BIM技術(shù)的應(yīng)用，有關(guān)各方包括政府、協(xié)會、研究機(jī)構(gòu)、業(yè)主單位、應(yīng)用單位、軟件開發(fā)單位等都需要加大投入的力度。在經(jīng)濟(jì)全球化、市場多元化、競爭差異化的大趨勢下，企業(yè)之間的項目競爭已經(jīng)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槿a(chǎn)業(yè)鏈的競爭，我國工程勘察設(shè)計行業(yè)，乃至建筑業(yè)要實現(xiàn)快速發(fā)展，就一定要利用信息技術(shù)整合產(chǎn)業(yè)鏈資源，實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同作業(yè)，構(gòu)建基于行業(yè)特征的信息模型，實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的信息集成、共享和協(xié)作，而BIM作為新一代信息技術(shù)所特有的作用和價值，打通設(shè)計、施工的隔閡，正好符合了這方面的需求。

10.3969/j.issn.1673-1093.2014.01.003

2013-11-10；

2013-12-15