張樺

上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán) 總裁

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

張樺

上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán) 總裁

0 引言

信息化浪潮正在讓整個(gè)工程勘察設(shè)計(jì)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(jì)，設(shè)計(jì)與施工集成的前置條件也是設(shè)計(jì)。作為建筑產(chǎn)業(yè)鏈的龍頭，設(shè)計(jì)企業(yè)擔(dān)負(fù)著BIM技術(shù)實(shí)施的領(lǐng)頭羊作用。隨著整個(gè)社會(huì)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(jì)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(huì)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(jì)算機(jī)軟件技術(shù)供應(yīng)商提出的商業(yè)用語。其實(shí)，事實(shí)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(jì)技術(shù)提高生產(chǎn)高效率，為商業(yè)上的成功奠定了扎實(shí)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(jì)、汽車設(shè)計(jì)、飛機(jī)和航天器設(shè)計(jì)等，但受當(dāng)時(shí)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(shí)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(huì)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(xiàng)目的初期階段為項(xiàng)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(xiàng)目決策提供可靠的保證。

BIM的出現(xiàn)意義在于完善了整個(gè)建筑行業(yè)從上游到下游的各個(gè)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(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目全生命周期的信息化管理，它打通了設(shè)計(jì)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(jì)方式相比，BIM技術(shù)具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：

一是設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性，可有效地處理各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)可視化協(xié)同設(shè)計(jì)變更。

二是施工流程的模擬性，可將原本需要在真實(shí)場景中實(shí)現(xiàn)的建造過程，在虛擬世界中模擬實(shí)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(jì)優(yōu)化外，還可進(jìn)行4D、5D模擬實(shí)現(xiàn)成本控制，通過項(xiàng)目優(yōu)化將設(shè)計(jì)方案和投資回報(bào)分析結(jié)合起來，計(jì)算出設(shè)計(jì)變更對投資的實(shí)時(shí)影響，從而最大限度地減少高成本的風(fēng)險(xiǎn)。

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(dòng)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(xiǎn)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(xiàng)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(shí)，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(jì)劃及“十一五”科技支撐計(jì)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(yùn)場館項(xiàng)目嘗試使用BIM開始，BIM開始引起國內(nèi)設(shè)計(jì)行業(yè)的重視。特別是2009年以來，BIM在設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)集團(tuán)在上海世博會(huì)項(xiàng)目、外灘SOHO、凌空SOHO和后世博園區(qū)央企總部等重點(diǎn)項(xiàng)目中開始大量使用BIM技術(shù)進(jìn)行協(xié)同和輔助設(shè)計(jì)，在申都、斐訊總部大樓項(xiàng)目中實(shí)施了設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)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(jì)事務(wù)所有限公司于2008年成立BIM部門；中國建筑設(shè)計(jì)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(shí)，國內(nèi)設(shè)計(jì)、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(xiàng)新技術(shù)在其發(fā)展與普及過程中往往會(huì)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(diǎn)：

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(xiàng)目和大型項(xiàng)目業(yè)主開始關(guān)注BIM，開始嘗試要求在設(shè)計(jì)和施工中使用BIM；

5)在設(shè)計(jì)和施工方面，已經(jīng)有不少項(xiàng)目對BIM技術(shù)開展了實(shí)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(jì)與施工

設(shè)計(jì)與施工階段存在不同的工作側(cè)重點(diǎn)，工作內(nèi)容也大相徑庭，設(shè)計(jì)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(yùn)營階段的深入應(yīng)用，基本上不涉及圖面表達(dá)。同時(shí)，施工階段是設(shè)計(jì)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(jì)方的BIM模型較難直接流轉(zhuǎn)到施工階段，兩個(gè)階段的模型銜接是值得探討的課題。要想讓設(shè)計(jì)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(shí)和有效解決問題。BIM在設(shè)計(jì)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(jì)、性能化分析、協(xié)同設(shè)計(jì)、管線綜合、施工現(xiàn)場配合、工程量統(tǒng)計(jì)、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(xiàng)目不僅在設(shè)計(jì)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(xiàng)目實(shí)踐了4D、5D、云技術(shù)；寧波城市展覽館項(xiàng)目實(shí)踐了三維協(xié)同設(shè)計(jì)和出圖；上海玉佛禪寺修繕改建項(xiàng)目中應(yīng)用了點(diǎn)云、安裝模擬等施工技術(shù)；申都大廈項(xiàng)目借助BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)綠色三星和FM；證大喜馬拉雅中心，實(shí)現(xiàn)了基于BIM的高性能集成分析和模型自動(dòng)出圖；上海第一食品商店通過BIM和點(diǎn)云實(shí)施保護(hù)修繕；曹妃甸國際生態(tài)城水上會(huì)館項(xiàng)目中BIM實(shí)現(xiàn)了協(xié)助工程管理；崇明商業(yè)綜合體項(xiàng)目中，通過BIM進(jìn)行幕墻設(shè)計(jì)，打通鋼結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)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(jì)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(xiàng)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(jì)劃的編制，對工程進(jìn)度實(shí)際值和計(jì)劃值進(jìn)行比較，早期預(yù)警工程誤期，動(dòng)態(tài)控制整個(gè)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)。4D技術(shù)實(shí)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(xiǎn)。當(dāng)設(shè)計(jì)變更時(shí)，BIM亦能迅速更新工程工期。

上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)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(xiàng)目上成功實(shí)施了跨平臺(tái)的項(xiàng)目進(jìn)度BIM。圖3的4D模型中反映了SOHO項(xiàng)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(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)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(jì)劃進(jìn)度和實(shí)際進(jìn)度的比對

圖4 計(jì)劃進(jìn)度和實(shí)際進(jìn)度的比對

2)5D施工進(jìn)度和成本聯(lián)動(dòng)。

5D技術(shù)實(shí)現(xiàn)了施工進(jìn)度和成本聯(lián)動(dòng)，可以動(dòng)態(tài)的控制工程成本。5D模擬為項(xiàng)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(shí)現(xiàn)精確管理，監(jiān)控控制項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工進(jìn)度；實(shí)現(xiàn)實(shí)際進(jìn)度與計(jì)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(xiàng)目上成功實(shí)施了跨平臺(tái)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(jì)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(xiàng)目中正在研究和嘗試使用該技術(shù)，計(jì)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(xiàng)目群性能模擬仿真分析，在各單個(gè)項(xiàng)目施工開始之前就將其最優(yōu)的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案遴選出來，使得項(xiàng)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(shí)現(xiàn)單體建筑的使用功能最優(yōu)。

圖5 動(dòng)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(jì)及出圖。

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

5)綠色FM。

綠色建筑運(yùn)維優(yōu)化，通過BIM與FM對接優(yōu)化樓宇自控系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)自動(dòng)檢測與控制，并采用智能化手段進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行狀況的數(shù)據(jù)計(jì)量。

6)集成性能分析。

集成性能化分析依托于高性能計(jì)算機(jī)平臺(tái)，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(jì)、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(jì)提供優(yōu)化依據(jù)，提升項(xiàng)目的品質(zhì)。

7)三維點(diǎn)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(jì)、施工提供真實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為項(xiàng)目各方提供交流展示與管理的平臺(tái)，可以廣泛的應(yīng)用于各類建筑施工和建筑修繕項(xiàng)目中。

8)云技術(shù)。

云技術(shù)是分布式計(jì)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(jì)算處理程序自動(dòng)分拆成無數(shù)個(gè)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(jì)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(diǎn)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(jì)算提高數(shù)倍的渲染速度，相當(dāng)于1臺(tái)計(jì)算機(jī)完成了3～4臺(tái)計(jì)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(chǔ)增強(qiáng)了異地跨平臺(tái)協(xié)作的可實(shí)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(jì)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(jì)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(shí)時(shí)地查閱分級的工程文件。

4 基于BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)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(jì)與施工推廣中應(yīng)該做好3件事情：1)在工程項(xiàng)目監(jiān)管、審核流程、設(shè)計(jì)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(jì)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(dòng)中已經(jīng)有一定實(shí)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(dòng)和開展BIM，部分省市行政部門也出臺(tái)政策推動(dòng)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(dòng)，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(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)》《建筑工程設(shè)計(jì)信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)》《建筑工程設(shè)計(jì)信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》等。該批標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)后將為建筑工程全生命期的信息存儲(chǔ)、傳遞和應(yīng)用，模型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、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(xiàng)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(shí)間尚短，相關(guān)經(jīng)驗(yàn)、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(huì)存在一定的局限性，需要不斷深化與完善。

香港房屋委員會(huì)出臺(tái)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(xiàng)目總造價(jià)降低兩成。

香港房屋委員會(huì)計(jì)劃在2014年至2015年，將BIM應(yīng)用作為所有房屋項(xiàng)目的設(shè)計(jì)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(jì)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(tái)北市建筑工程管理處要求在建房時(shí)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(tái)北的核心競爭力。臺(tái)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(tái)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(dòng)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(diǎn)項(xiàng)目積累經(jīng)驗(yàn)，制定標(biāo)準(zhǔn)。工務(wù)署推動(dòng)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(diǎn)項(xiàng)目包括：大學(xué)城國際會(huì)議中心、檔案中心、寶荷醫(yī)院及人才園項(xiàng)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(huì)的角色

在行業(yè)協(xié)會(huì)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(yàn)和技術(shù)交流，開展企業(yè)信息化水平評價(jià)活動(dòng)，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(dòng)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(jì)大賽，參賽作品超過400項(xiàng)，參與的設(shè)計(jì)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(huì)工程建設(shè)質(zhì)量管理分會(huì)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(gè)項(xiàng)目獲獎(jiǎng)。2013年，國際BIM組織buildingSMART中國分部在中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院成立，該計(jì)劃早在5年前就已嘗試啟動(dòng)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(gè)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(xiàng)，包括4項(xiàng)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(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)》《建筑工程設(shè)計(jì)信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)》《建筑工程設(shè)計(jì)信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》。其中，《建筑工程設(shè)計(jì)信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)》和《建筑工程設(shè)計(jì)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(jì)研究院負(fù)責(zé)主編，上海現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)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(huì)在里面起到了很好地凝聚和推動(dòng)作用。

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

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

在企業(yè)層面，一方面需要清楚自身實(shí)力與戰(zhàn)略定位，以確定嘗試導(dǎo)入BIM應(yīng)用的時(shí)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(bào)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(jì)與施工質(zhì)量，但在推動(dòng)的過程中也會(huì)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(jì)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(xiǎn)。

BIM設(shè)計(jì)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(fèi)模式，則設(shè)計(jì)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(jì)任務(wù)多，項(xiàng)目工期短，業(yè)主采用“邊設(shè)計(jì)、邊施工、邊修改”的方式進(jìn)行管理，造成設(shè)計(jì)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(shí)間內(nèi)快速實(shí)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(xiàng)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(jì)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(jì)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(shí)間實(shí)施培訓(xùn)和練習(xí)；此外，BIM軟件對計(jì)算機(jī)硬件要求較高，影響超大型項(xiàng)目效率。

3)BIM技術(shù)的認(rèn)識(shí)偏差。

因?yàn)锽IM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(shí)的宣傳誤導(dǎo)，很多企業(yè)對BIM技術(shù)的認(rèn)識(shí)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(gè)主流BIM應(yīng)用軟件就是應(yīng)用了BIM技術(shù)。

4)上游設(shè)計(jì)模型缺失。

部分項(xiàng)目從施工階段才開始應(yīng)用BIM技術(shù)或者由于一些知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題無法得到設(shè)計(jì)模型。往往需要首先按照施工設(shè)計(jì)圖紙建立模型，然后才能開展應(yīng)用，如果沒有BIM設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)方法，BIM設(shè)計(jì)技術(shù)必須依托設(shè)計(jì)的全流程，不斷發(fā)展深入應(yīng)用。BIM在建筑設(shè)計(jì)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(jì)技術(shù)相結(jié)合，才能在設(shè)計(jì)企業(yè)內(nèi)部具有生命力和發(fā)展動(dòng)力。以下是上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)近年在BIM技術(shù)設(shè)計(jì)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(jì)。

BIM在設(shè)計(jì)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(jì)模式，BIM不是要完全廢除CAD生產(chǎn)模式，而是根據(jù)項(xiàng)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(xiàng)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(jì)。

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(diǎn)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(dòng)技術(shù)交流。

定期舉辦行業(yè)交流會(huì)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(duì)建設(shè)。

組建多層級團(tuán)隊(duì)，項(xiàng)目核心團(tuán)隊(duì)由BIM項(xiàng)目經(jīng)理和建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備設(shè)計(jì)師組成，BIM項(xiàng)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(xiàng)目協(xié)調(diào)、質(zhì)量控制，BIM專業(yè)設(shè)計(jì)師負(fù)責(zé)建模、分析與優(yōu)化。項(xiàng)目輔助團(tuán)隊(duì)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(bào)告、繪制施工圖等。BIM技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)由企業(yè)BIM技術(shù)中心承擔(dān)，負(fù)責(zé)BIM知識(shí)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(diǎn)項(xiàng)目。

通常不建議整個(gè)設(shè)計(jì)院一開始就全面實(shí)施BIM，而是從試點(diǎn)項(xiàng)目、小型團(tuán)隊(duì)開始，積累經(jīng)驗(yàn)，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(shí)施二次開發(fā)。

8)新應(yīng)用研發(fā)。

鼓勵(lì)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(jì)與施工中的新的應(yīng)用點(diǎn)。例如：云技術(shù)、激光掃描點(diǎn)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(dòng)力與壓力不夠，內(nèi)部技術(shù)變革的成本和風(fēng)險(xiǎn)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(jì)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(xiàng)目進(jìn)度要求高；6)BIM實(shí)施觸動(dòng)參與方利益。

國內(nèi)工程勘察設(shè)計(jì)行業(yè)對BIM技術(shù)的認(rèn)識(shí)，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(shí)施BIM”的新階段。在這股BIM浪潮中，有實(shí)力的企業(yè)紛紛大膽嘗試運(yùn)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(xiàng)目、上海中心大廈項(xiàng)目、北京CBD核心區(qū)Z15中國尊項(xiàng)目、長春市規(guī)劃展覽館及博物館項(xiàng)目、外灘SOHO項(xiàng)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(xiàng)目各階段間數(shù)據(jù)信息共享困難、對BIM理念及應(yīng)用價(jià)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(bào)告等，幫助企業(yè)端正對BIM技術(shù)的認(rèn)識(shí)；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(dòng)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(shí)調(diào)整業(yè)務(wù)發(fā)展、積極儲(chǔ)備先進(jìn)的生產(chǎn)力。企業(yè)在實(shí)施BIM技術(shù)時(shí)，必須從我國的實(shí)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(shí)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(jì)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(huì)、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(xiàng)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(jì)行業(yè)，乃至建筑業(yè)要實(shí)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(shí)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(shí)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(jià)值，打通設(shè)計(jì)、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