李　萍　吳義強　左迎峰（通訊作者）（.湘南學院　美術與設計學院　43000；.中南林業(yè)科技大學　材料科學與工程學院　40004）

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“BIM技術”在環(huán)境設計專業(yè)《計算機輔助設計》課程中應用的可行性研究

李萍1吳義強2左迎峰（通訊作者）2
（1.湘南學院美術與設計學院423000；2.中南林業(yè)科技大學材料科學與工程學院410004）

摘要：《計算機輔助設計》是環(huán)境設計專業(yè)非常重要的專業(yè)課程之一。隨著技術的發(fā)展，傳統(tǒng)以CAD軟件為核心的計算機輔助設計技術已經不能滿足環(huán)境設計專業(yè)的發(fā)展需要。本文從環(huán)境設計專業(yè)《計算機輔助設計》課程現(xiàn)狀出發(fā)，對該課程中應用BIM技術進行了可行性分析，指出BIM技術具有整合信息能力更強、拓展領域更寬、施工指導更科學的特點，且對于環(huán)境設計專業(yè)來說更有其獨特優(yōu)勢。同時，還對BIM技術在課程中應用可能遇到的問題進行了探討，并提出了解決方法。

關鍵詞：BIM技術；環(huán)境設計專業(yè)；計算機輔助設計；可行性研究

引言

計算機輔助技術自誕生之日起，就一直受到人們的廣泛關注。通過計算機輔助，設計師設計意圖的表現(xiàn)方式更加直觀且易于理解。21世紀初，幾乎所有的高等院校都將《計算機輔助設計》課程納入了設計類專業(yè)課程的范疇；目前，該課程已成為繼素描、色彩、三大構成之后的第四大類基礎課程。尤其是在環(huán)境設計專業(yè)中，計算機輔助設計技術的學習不僅是專業(yè)知識的積累與課程作業(yè)的基礎，也是從事環(huán)境設計相關工作必備的技能，其重要性更是不言而喻。

BIM技術全稱為“建筑信息模型技術”（Building Information Modeling）是一種新型的計算機輔助設計技術，它以建筑工程項目的各項相關信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息，具有可視化，協(xié)調性，模擬性，優(yōu)化性和可出圖性的特點。作為專門培養(yǎng)室內外空間設計人才的環(huán)境設計專業(yè)，傳統(tǒng)的計算機輔助技術設計在應用中其系統(tǒng)性、協(xié)調性顯的有些不足，而BIM技術的出現(xiàn)恰好為環(huán)境設計專業(yè)計算機輔助設計技術的改革找到了新的突破點。

一、環(huán)境設計專業(yè)《計算機輔助設計》課程現(xiàn)狀

《計算機輔助設計》課程一般作為專業(yè)基礎課開設于第一學年的下學期或第二學年的上學期，課程名稱一般為“計算機輔助設計（一）”和“計算機輔助設計（二）”，授課學時從24至64不等，課程性質多為考查課。目前，在環(huán)境設計專業(yè)中其授課內容以AutoCAD、3Dsmax、Sketch Up、Photo Shop等軟件學習為主。由美國Autodesk公司出品的主要用于二維圖紙繪制的AutoCAD，與基于PC系統(tǒng)的三維動畫渲染和制作軟件3Dsmax以及由Adobe Systems開發(fā)的圖像處理軟件Photo Shop共同構成了環(huán)境設計專業(yè)中計算機輔助技術“平面圖——三維效果圖——后期處理”三大模塊。不可否認，這三大設計模塊軟件的形成與發(fā)展對于高校環(huán)境設計專業(yè)知識的教學與實踐帶來了巨大的便利；但同時，也面臨著一些問題：

1.傳統(tǒng)軟件模塊存在于項目設計階段的2D圖紙較為冗繁、錯誤率高、變更頻繁、協(xié)作溝通困難等缺點。以室內設計方向為例，一套完整的設計圖紙一般需要先畫出二維的圖紙，再將圖紙內容導入到三維軟件中進行效果圖的繪制，效果圖完成后再進行后期美化處理。三個環(huán)節(jié)當中，由于軟件間轉換與操作都是獨立進行，若設計項目出現(xiàn)變更與調整，上述三個環(huán)節(jié)均要進行重新操作。毫無疑問，這給設計工作者增加了較多且不必要的工作量。

2.繪制的設計圖紙通常缺乏一定的實際可施工性。由于專業(yè)化程度的提高及國內絕大多數(shù)建設工程所采用的設計與施工分別承發(fā)包模式的局限性，設計與施工人員之間的交流甚少，加之很多設計人員缺乏施工經驗，極易導致施工人員難以甚至無法按照設計圖紙進行施工，最終形成與設計內容大相徑庭的實際效果。

3.工程量計算易出現(xiàn)較大偏差。雖然在設計的初期，傳統(tǒng)計算機輔助技術可以按照定額計價模式給出工程的總概算；但隨著初步設計的深化，項目各個方面如建設規(guī)模、結構性質、設備類型等均會發(fā)生變動與修改；容易導致前后的設計概算出現(xiàn)差別，為項目各參與方提供決策參考造成一定的困擾。

基于應用型人才培養(yǎng)的需求，目前各高校的《計算機輔助設計》課程采用的是與市面上絕大部分公司一致的三大設計軟件模塊教學模式；但是，隨著環(huán)境設計項目的專業(yè)化分工越來越深入，將對于現(xiàn)有的計算機輔助設計技術提出越來越高的要求；逐步引進或試行更為科學、更具有協(xié)調性的輔助設計技術已經刻不容緩。高校作為環(huán)境設計人材培養(yǎng)的主要基地，進行計算機輔助設計技術的改革，將先進的、系統(tǒng)的輔助設計技術引進課堂顯的很有必要。

二、“BIM技術”在《計算機輔助設計》課程中應用的可行性分析

（一）BIM技術

BIM概念最早出現(xiàn)在建筑設計領域。美國MeGraw-Hill建筑公司認為：“BIM是創(chuàng)建并且利用數(shù)字化模型對項目進行設計、施工和運營維護的過程?！睌?shù)字化的模型是BIM的核心內容，其兼具建設項目的物理特性與功能特性，是一種從建設項目的最初概念設計開始的、貫穿整個生命周期的可靠共享信息資源。

目前，BIM技術在我國主要應用在建筑設計、結構設計領域；如北京奧運會水立方、上海中心大廈等國內大型工程的建設。從BIM技術的構成來看，這種計算機輔助技術涵蓋了幾乎所有數(shù)字模型信息的參與方與工作類型，所涉及的軟件包括：核心建模軟件、方案設計軟件、幾何造型軟件、可視化軟件以及造價管理軟件等。

環(huán)境設計專業(yè)具有較強的實用性，許多高校都以加強學生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)為前提鼓勵進行教學改革，引進先進的教學方法、更新教學內容；BIM技術的引入正好符合未來環(huán)境設計專業(yè)發(fā)展的大方向；同時大多設有環(huán)境設計專業(yè)的高校中基本上都配備了配置優(yōu)越的專業(yè)機房，為新技術的應用提供了必備的硬件條件。另外，BIM軟件與CAD軟件間的相互轉化與通用也正逐步實現(xiàn)?？梢哉f，BIM技術在高校環(huán)境設計專業(yè)《計算機輔助設計》課程中應用已經具備了一定的基礎。

（二）BIM技術與傳統(tǒng)計算機輔助設計技術的對比

BIM技術作為一種整合性非常高的輔助設計技術，與傳統(tǒng)計算機輔助設計技術相比有著較為明顯的區(qū)別。

1.整合信息能力更強。傳統(tǒng)計算機輔助設計技術“三大模塊”中，設計項目內容如平面圖、立面圖、大樣圖以及節(jié)點詳圖等均以二維設計圖紙的形式呈現(xiàn)，進行三維效果圖制作及后期處理均需要將文件進行單獨導出。眾所周知，即使是一個普通的家裝工程中，也極易出現(xiàn)設計的變更、空間碰撞等情況，修改圖紙繁瑣費時且整體協(xié)調性較差；而BIM技術中，BIM整體參數(shù)模型由各部分的BIM模型整合而來，作為統(tǒng)籌信息的平臺消除了空間碰撞等情況，對于設計變更全局更新的特性更是方便了設計項目的整體協(xié)調運作。

2.拓展領域更寬。目前，環(huán)境設計專業(yè)課程中所應用的傳統(tǒng)計算機輔助設計所涉及的軟件數(shù)量并不多，除AutoCAD、3Dsmax、Photo Shop三大基礎軟件外，也有一些其它的輔助軟件，但所有的這些都是圍繞在“平面圖——三維效果圖——后期處理”三大模塊的基礎之上，涉及領域較為狹窄。而BIM技術需要的并不僅僅是一個或幾個軟件，由于其更加智能化的功能所需，其軟件種類較傳統(tǒng)計算機輔助模式拓展到了許多新的領域，如施工4D模擬（Navisworks等）、工程造（VisualEstimating等）、施工進度計劃（Innovaya）等軟件，且與其具有互用性軟件的范圍更廣。

3.施工指導更科學。施工階段，傳統(tǒng)的計算機輔助技術主要以二維圖紙作為施工指導，其間因場地、材料、工藝等原因需要設計師多次與施工人員進行溝通或是對圖紙進行相關修改；所涉及的其它細節(jié)處理均視現(xiàn)場施工情況而定。這意味著項目施工的進度與安排幾乎完全參照施工者的經驗，圖紙在后期能起到的作用十分薄弱。而BIM技術則可以將與BIM模型具有互用性的4D軟件、項目施工進度計劃與BIM模型連接起來，以動態(tài)的三維模式模擬整個施工過程與施工現(xiàn)場，能及時發(fā)現(xiàn)潛在問題和優(yōu)化施工方案，如場地、人員、材料、工藝、安全問題等。同時，4D施工模擬還可以包含木工機械設備等的進出場時間，能有效節(jié)約成本、優(yōu)化項目整體進度安排。

（三）環(huán)境設計專業(yè)中“BIM技術”具備的獨特優(yōu)勢

BIM技術作為一種先進的計算機輔助設計技術，對于環(huán)境設計專業(yè)還具備一些獨特的優(yōu)勢。

項目方案概念設計階段，設計人員往往需對設計項目的造型、結構形式、耗能與可持續(xù)發(fā)展問題、施工與運營概算等問題做出決策，BIM技術可以對各種不同的設計方案進行模擬與分析，為集合更多的參與方投入該階段提供平臺，促使做出的分析決策在早期便可以得到反饋，在一定程度上保證了決策的正確性與可操作性。同樣，BIM技術可以直接在3D平臺上繪制3D模型，并且項目施工所需的任何平面視圖都可由該3D模型直接生成。這與傳統(tǒng)計算機輔助設計技術下3D模型需要由多個2D平面圖作為信息支撐來共同創(chuàng)建的方法有著較大區(qū)別，其準確性更高且直觀快捷，可為業(yè)主、施工方、預制方、設備供應方等項目參與人的溝通協(xié)調提供更為直觀的平臺。

更為重要的是，BIM整體參數(shù)模型自動更新的法則可以讓項目參與方靈活應對設計變更，減少施工人員與設計人員所持圖紙不一致的情況。以常用的Revit軟件為例，施工平面圖上的一個細節(jié)變動，Revit軟件都會自動在立面圖、截面圖、3D界面、圖紙信息列表、工期、預算等所有相關聯(lián)的地方做出更新修改；這不僅大大縮短了圖紙修改的時間與工作量，也可減少設計的錯誤與漏洞。這對于設計師、施工方以及業(yè)主來說都將是一個令人興奮的巨大進步。

三、“BIM技術”應用中可能遇到的問題及解決方法

相對于傳統(tǒng)計算機輔助技術，BIM技術帶來的變革是巨大的，所配套的技術條件、硬件設施、工作模式等等都需要徹底的革新。因此，高校環(huán)境設計專業(yè)中BIM技術的應用與普及并非一朝一夕可以實現(xiàn)，仍然面臨巨大的挑戰(zhàn)。

（一）可能遇到的問題

1.專業(yè)師資缺乏。BIM技術所涉及的軟件數(shù)量較多，涉及的專業(yè)領域較廣，對教學人員提出了更高的要求。由多種類型的多組軟件共同構成的BIM技術，涉及方案的概念設計、深化設計、施工4D模擬、工程造價、施工進度計劃、施工組織與管理等多方面的內容。若要將其作為環(huán)境設計專業(yè)的計算機輔助設計技術，需要高校教師不僅具備全面的軟件操作與設計理論知識，對于工程施工、材料組織、現(xiàn)場管理都必須具備豐富的經驗，才有可能較好的完成教學任務。目前，大部分的設計院校的環(huán)境設計專業(yè)教師對于設計理論知識的掌握較好，對于工程施工與管理也有一定的認識與經驗，但遠遠達不到與其它各專業(yè)融會貫通的程度；因此，在BIM技術的教學工作難免出現(xiàn)專業(yè)師資缺乏的尷尬情況。

2.課程學時與軟件內容所需學時的矛盾?！队嬎銠C輔助設計》作為一門環(huán)境設計專業(yè)的基礎課，其課堂上的學時十分有限；縱觀各高校對于《計算機輔助設計》的學時安排，絕對大部分都是48學時左右，最長的時間也不會超過72個學時，部分高校還有逐漸壓縮的趨勢。如何在有限的教學時間里，讓學生認識到BIM技術的整體性與系統(tǒng)性，同時學會相關的軟件操作，這也是BIM技術教學時不得不面對的問題。

3.專業(yè)教材不足。目前針對BIM技術的書籍主要集中在建筑設計、土木工程領域，如李恒、孔娟編著的《Revit2015中文版基礎教程》，楊文生、王全杰主編的《建筑識圖與BIM建模實訓教程》；葛清主編的《BIM第一維度——項目不同階段的BIM應用》等等；其中有以軟件操作為主的教材，也有以項目施工為主要內容的教材。但是，這些教材中均沒有明確的環(huán)境設計專業(yè)室內、景觀方向使用所需的相關功能，這無疑為BIM技術的教學工作帶來了一定的困難。

（二）解決方法

1.增加培訓、交流以改善專業(yè)師資缺乏情況。目前土建行業(yè)當中已有BIM技術的相關培訓與交流活動，各高?？梢詫h(huán)境設計的專業(yè)教師分批次進行派出學習；同時與以相關的政策支持，鼓勵年輕教師自主學習，相信通過長期的實踐再加上專業(yè)交流與探索，熟練的掌握環(huán)境設計專業(yè)所需的BIM技術將不再是難事。另外，也可聘請相關行業(yè)的BIM技術設計師來高校進行教學指導與教學輔助，與環(huán)境設計的師生一起，為BIM技術的教學實踐創(chuàng)造條件。

2.通過課程作業(yè)將BIM技術的學習與應用貫穿整個專業(yè)學習過程，緩和學時不足的矛盾。為了讓環(huán)境設計專業(yè)的學生能夠快速的掌握BIM技術，教學過程中可將其與其它的課程聯(lián)系起來，作為完成課程作業(yè)必須的工具，如《工程概預算》《裝飾材料與施工工藝》等專業(yè)課程，調動學生的主觀能動性，在課后、課外自主完成其它BIM技術相關軟件的學習，以達到教學目的。

3.借鑒現(xiàn)有書籍，研發(fā)針對性較強的教材。目前，市面上出現(xiàn)的一些參考書籍已經具備部分環(huán)境設計專業(yè)所需的知識，例如，《Revit2015中文版基礎教程》一書中以最新版本的Revit 2015中文版為操作平臺，介紹了包括Revit建筑設計基本操作、標高和軸網的繪制、墻體和幕墻的創(chuàng)建、柱、梁和結構構件的添加等，覆蓋了使用Revit進行建筑建模設計的全過程，包含了使用該軟件進行建模設計的方法和技巧。環(huán)境設計專業(yè)本身與建筑設計就有著較多的相通之處，傳統(tǒng)計算機輔助設計技術中使用的CAD軟件、天正建筑插件等也均是由建筑設計領域應用轉變而來。因此，這些書籍對于BIM技術教學可以起到一定的輔助作用。同時，隨著BIM技術應用的越來越廣泛，相信針對環(huán)境設計專業(yè)有所側重的相關書籍也會在不久的將來出現(xiàn)。

除此之外，讓BIM技術更貼合環(huán)境設計工作的實際需要也十分重要。新的軟件技術其表達方式往往又和以往的習慣存在一定的差異，BIM技術也是如此，其表達方式與傳統(tǒng)計算機輔助技術有著一定區(qū)別。如BIM技術利用Revit二維圖輸出時，想到達到施工圖的深度就必須對層、文字樣式、顏色、線型等進行一些詳細的輸出設置；而對于V8i來說，對于三維和二維輸出文件有嚴格的標準，因此其模型輸出到二維文件后，即基本達到施工圖要求，且由于V8i也采用了圖層的概念，在輸出到二維文件時，基本不需要做任何的調整或修改。就BIM技術本身來說，也需要相關軟件研發(fā)人員從環(huán)境設計的專業(yè)特點出發(fā)對軟件進行適當調整與改進。

四、小結

BIM技術作為一種新的計算機輔助技術，它的出現(xiàn)與應用不僅從根本上改變了當前設計的方式和手段，更是改變了設計的理念，設計過程不再是割裂成一個個的階段，而是貫穿于整個設計項目的生命周期。高校環(huán)境設計專業(yè)《計算機輔助設計》課程中應用BIM技術，是從設計人材培養(yǎng)的初期就將多信息、多領域的計算機輔助技術引進，具有較高的實用價值與可行性；其實施不僅可以從根本上改變傳統(tǒng)計算機輔助技術的生產方式與生產內容，也必將會對整個環(huán)境設計產業(yè)鏈產生巨大影響。

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李萍，碩士，講師，從事環(huán)境設計專業(yè)的教學工作。

左迎峰（通訊作者），博士，講師。

作者簡介：