楊勇++李友彬

摘要：通過對(duì)國外BIM發(fā)展應(yīng)用的介紹，結(jié)合中國建筑業(yè)所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，分析中國建設(shè)行業(yè)信息化現(xiàn)狀及BIM技術(shù)的應(yīng)用，指出基于BIM技術(shù)的工程項(xiàng)目信息管理模式與發(fā)展趨勢(shì)，并闡述其對(duì)中國高校土木工程專業(yè)BIM人才培養(yǎng)模式改革的啟示，提出從課程設(shè)置、應(yīng)用技術(shù)、應(yīng)用管理層面建立符合BIM發(fā)展所需要的人才隊(duì)伍。

關(guān)鍵詞：BIM；建筑信息模型；土木工程專業(yè)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G6420；TU文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：10052909（2016）03004604Building Information Modeling（BIM）中文譯為建筑信息模型。美國在BIM的發(fā)展和應(yīng)用方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)美國的定義一般理解為：BIM是用數(shù)字表達(dá)建設(shè)項(xiàng)目的物理和功能特性；BIM為該建設(shè)項(xiàng)目從概念設(shè)計(jì)、施工運(yùn)營，直到拆除的全生命周期的所有共享的數(shù)字化信息，這些信息可以為建設(shè)項(xiàng)目決策、投資、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營提供可靠依據(jù)；在建設(shè)項(xiàng)目的不同階段，不同參與者通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以更好實(shí)現(xiàn)共同建設(shè)目標(biāo)[1]。

BIM貫穿建設(shè)工程項(xiàng)目的全生命周期，即項(xiàng)目的可研、立項(xiàng)、決策、建設(shè)準(zhǔn)備、實(shí)施和運(yùn)營等全過程所有階段；同時(shí)，BIM要在不同階段由建設(shè)項(xiàng)目參與者提供相關(guān)數(shù)據(jù)，建立與實(shí)際情況一致的建設(shè)工程信息庫數(shù)字模型。建設(shè)工程信息庫的數(shù)字模型是建設(shè)工程的完全數(shù)字化，即將建設(shè)環(huán)境、建設(shè)組成、設(shè)計(jì)、施工、建筑材料、建筑構(gòu)造、建筑工藝等轉(zhuǎn)化為實(shí)際的數(shù)據(jù)，形成生態(tài)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成建設(shè)工程全生命過程。總之，BIM對(duì)中國建設(shè)行業(yè)發(fā)展的重要性已毋庸置疑。

目前，中國高?；緵]有開展BIM教學(xué)。本文認(rèn)為教授學(xué)生BIM的相關(guān)知識(shí)和應(yīng)用技能，培養(yǎng)BIM建設(shè)人才，是土木工程專業(yè)教學(xué)改革的重要方向，應(yīng)引起高度重視。在高等教育越來越國際化的趨勢(shì)下，通過借鑒國外BIM發(fā)展應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合中國BIM的現(xiàn)狀，推進(jìn)中國高校土木工程專業(yè)BIM相關(guān)教學(xué)和改革，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、BIM在發(fā)達(dá)國家的做法及優(yōu)勢(shì)

各國政府和相關(guān)建設(shè)行業(yè)非常重視BIM的應(yīng)用價(jià)值。從美國相關(guān)資料可知，國外BIM應(yīng)用主要建立專業(yè)的BIM 團(tuán)隊(duì)，使用相關(guān)軟件REVIT等完成BIM數(shù)據(jù)建模，在不同階段由BIM團(tuán)隊(duì)引導(dǎo)建設(shè)項(xiàng)目參與者，將BIM 中的各方建設(shè)數(shù)據(jù)共享到數(shù)據(jù)模型中，隨數(shù)據(jù)的完善構(gòu)建完整的建設(shè)項(xiàng)目。目前，在建設(shè)工程領(lǐng)域里，BIM的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在可視化設(shè)計(jì)、優(yōu)化施工進(jìn)度、管理項(xiàng)目費(fèi)用、進(jìn)行碰撞檢測(cè)、能耗分析等方面[2]。

（一）設(shè)計(jì)可視化

建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段，現(xiàn)有做法主要是將2D平面CAD圖形出圖用以指導(dǎo)施工。而BIM的可視化設(shè)計(jì)即BIM軟件3D技術(shù)的運(yùn)用，可以把2D平面CAD圖形轉(zhuǎn)化為3D模型，使整個(gè)項(xiàng)目直觀、形象、立體地展現(xiàn)在項(xiàng)目參與各方面前。每個(gè)模型都由數(shù)據(jù)組成，數(shù)據(jù)非常豐富，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段就可以綜合考慮各方面因素，最大可能減少施工中的設(shè)計(jì)變更。即使需要設(shè)計(jì)變更，所需要的時(shí)間和工作量也不到原來2D設(shè)計(jì)的一半，大大提高了工程建設(shè)效率。

（二）施工具體化

建設(shè)項(xiàng)目的特點(diǎn)是工期緊、成本投入多、質(zhì)量要求嚴(yán)格等，以致建設(shè)項(xiàng)目合同管理、信息管理、質(zhì)量管理等工作量大而又復(fù)雜，傳統(tǒng)的橫道圖、代號(hào)網(wǎng)絡(luò)時(shí)標(biāo)圖等難以清晰表達(dá)建設(shè)項(xiàng)目的各種復(fù)雜關(guān)系，施工動(dòng)態(tài)管理更是無從談起，使施工往往難以順利進(jìn)行。BIM可充分利用施工BIM軟件提供的各種數(shù)據(jù)，直觀、準(zhǔn)確地反映整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目的施工過程，使施工具體化，即可視的4D（3D+時(shí)間）模型。BIM施工具體化是利用計(jì)算機(jī)模擬項(xiàng)目建設(shè)的過程，按照施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行預(yù)演，不斷發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題，優(yōu)化施工方案，提高施工方案的可操作性，加強(qiáng)施工的安全性，合理加快施工進(jìn)度，縮短日歷工期，以保質(zhì)按期完成建設(shè)項(xiàng)目。

（三）成本透明化

目前建設(shè)項(xiàng)目管理方式在成本控制方面存在很多問題，尤其是在成本資金時(shí)間價(jià)值方面做不到動(dòng)態(tài)控制。建設(shè)工程中需要不斷根據(jù)調(diào)整后的設(shè)計(jì)方案更新模型，調(diào)整施工方案，進(jìn)而重新編制資金成本計(jì)劃。BIM的成本透明化即將成本資金信息，利用BIM的建筑工程信息庫，快速形成可視的5D（3D+時(shí)間+成本）模型。該模型可以用于前期設(shè)計(jì)階段的費(fèi)用估算、不同設(shè)計(jì)方案的成本比較、施工階段的工程量計(jì)算和工程量復(fù)核，動(dòng)態(tài)地反映施工過程中的資金需求量，比較不同進(jìn)度計(jì)劃的資金需求量，有利于工程成本費(fèi)用的有效控制。

二、中國BIM現(xiàn)狀

（一）中國建筑業(yè)信息技術(shù)的發(fā)展歷程

2001年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部制定了《建設(shè)事業(yè)信息化“十五”計(jì)劃》，明確闡述了建筑業(yè)信息化的發(fā)展趨勢(shì)，提出行業(yè)信息化的總體規(guī)化，即面向建筑行業(yè)，集成多項(xiàng)信息化技術(shù)，提高企業(yè)管理一體化、可視化和網(wǎng)絡(luò)化程度，為中國BIM研究奠定了政策基礎(chǔ)。

中國BIM的研究與實(shí)踐相對(duì)國外發(fā)達(dá)國家落后很多，雖然很多設(shè)計(jì)人員意識(shí)到BIM的重要意義，但真正去研究和實(shí)踐BIM的工程技術(shù)人員很少。有調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，目前建筑行業(yè)31.6%的公司還不了解BIM技術(shù)，23.7%的公司是2006 年以后才開始注意BIM 技術(shù)的。在50 家建筑設(shè)計(jì)研究院的專業(yè)人士中，應(yīng)用過 BIM 技術(shù)的被調(diào)查人員只占4%，而68%的被調(diào)查者只聽說過 BIM，28%的被調(diào)查者從未聽說過BIM。所以，現(xiàn)在中國BIM的發(fā)展及應(yīng)用面臨著眾多問題[3]。

（二）中國BIM驅(qū)動(dòng)模式

1.設(shè)計(jì)方主導(dǎo)使用BIM

中國BIM應(yīng)用主要以設(shè)計(jì)方為主導(dǎo)，由設(shè)計(jì)方驅(qū)動(dòng)BIM在建設(shè)項(xiàng)目的應(yīng)用。在建筑行業(yè)整體萎縮的情況下，為了獲得項(xiàng)目，設(shè)計(jì)方有選擇地應(yīng)用BIM部分技術(shù)，向潛在業(yè)主展現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)。特別是大型復(fù)雜的建設(shè)項(xiàng)目，通常采用 3D 技術(shù)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)與展示，以期贏取設(shè)計(jì)投標(biāo)。目前，各大設(shè)計(jì)院要求學(xué)習(xí)和應(yīng)用BIM技術(shù)則是和中國的政府行為相關(guān)。

2.承包人主導(dǎo)使用BIM

對(duì)承包人而言，BIM的應(yīng)用是具有實(shí)際作用的。項(xiàng)目承包人主導(dǎo)使用BIM有兩個(gè)目的：輔助投標(biāo)和輔助施工管理。在中國競(jìng)爭(zhēng)激烈的建設(shè)市場(chǎng)，采用 BIM 技術(shù)可以把初步制定的施工方案可視化，并根據(jù)可視化施工方案制定投標(biāo)方案參與投標(biāo)，采用 BIM 技術(shù)可以模擬展示自己施工方案的可行性及優(yōu)勢(shì)，間接體現(xiàn)承辦人的技術(shù)水平，以期獲得項(xiàng)目承包權(quán)。BIM的設(shè)計(jì)可視化、BIM的施工具體化、BIM的成本透明化更有利于施工管理，包括施工工序、資源調(diào)配等信息，承包人可以清楚地了解整個(gè)施工過程。另外，在大型復(fù)雜建筑工程施工過程中，承建人采用BIM技術(shù)對(duì)施工方案的模擬與分析，對(duì)實(shí)體施工有重要意義。

3.建設(shè)單位主導(dǎo)使用BIM

建設(shè)單位主導(dǎo)使用BIM，是目前中國BIM應(yīng)用的主要原因。建設(shè)單位決策階段啟用BIM，大量項(xiàng)目相關(guān)數(shù)據(jù)提供給決策層參考。建設(shè)單位在設(shè)計(jì)階段采用BIM ，一方面，BIM應(yīng)用使得設(shè)計(jì)可視化，建設(shè)項(xiàng)目能直觀、形象、立體地展現(xiàn)，BIM成為建設(shè)單位與設(shè)計(jì)方溝通的平臺(tái)。另一方面，BIM能使得設(shè)計(jì)方案更加完善，減少施工中的設(shè)計(jì)變更。在招標(biāo)階段，建設(shè)單位借助BIM數(shù)據(jù)可以更準(zhǔn)確計(jì)算編制工程量清單，使招標(biāo)價(jià)的訂立更科學(xué)，也更符合實(shí)際。BIM的可視化功能對(duì)投標(biāo)方案的評(píng)審起到重要作用，確保了投標(biāo)方案的可行性。在施工階段，建設(shè)單位利用BIM作為平臺(tái)，全過程參與施工過程。承包人采用BIM進(jìn)行施工方案模擬和優(yōu)化，控制施工進(jìn)度和成本，確保施工質(zhì)量，也更有利于建設(shè)單位在施工階段的管理。建設(shè)單位在運(yùn)營期采用 BIM 技術(shù)的操作流程，便于輔助物業(yè)進(jìn)行管理。

（三）中國BIM存在的問題

中國BIM的發(fā)展和應(yīng)用存在很多問題，本文認(rèn)為這是新生事物還未發(fā)展成熟的正常階段，只要正視問題，不斷去研究和改進(jìn)，中國BIM的應(yīng)用必將越來越廣泛。

BIM應(yīng)用的主體不明確導(dǎo)致應(yīng)用BIM意義不大。中國BIM的研究和應(yīng)用在政府層面雖然進(jìn)行了引導(dǎo)，但受建設(shè)行業(yè)各因素影響，還沒有制定統(tǒng)一完善的標(biāo)準(zhǔn)。BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)沒有統(tǒng)一完善，以致BIM應(yīng)用的主體也就不明確，建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、承包單位不能協(xié)調(diào)一致地使用BIM來完成項(xiàng)目，BIM平臺(tái)也就不能發(fā)揮作用，項(xiàng)目不同階段、不同專業(yè)及不同參與方就不能實(shí)現(xiàn)信息共享，BIM也就失去其意義[4]。

BIM優(yōu)勢(shì)得不到充分發(fā)揮嚴(yán)重制約了BIM的應(yīng)用。BIM是建設(shè)項(xiàng)目全過程的建設(shè)生態(tài)系統(tǒng)，貫穿項(xiàng)目全壽命周期。BIM 的精髓就在于將信息貫穿項(xiàng)目的全壽命期，具有集成管理和全壽命周期管理的優(yōu)勢(shì)，對(duì)項(xiàng)目的建造以及后期運(yùn)營管理綜合集成意義重大。目前，中國BIM的應(yīng)用主體不明確，就無法充分發(fā)揮BIM信息全壽命周期集成優(yōu)勢(shì)，也不能真正實(shí)現(xiàn)BIM深層次的應(yīng)用。

三、BIM應(yīng)用對(duì)土木工程專業(yè)教學(xué)改革的啟示

BIM的理念和技術(shù)在中國部分項(xiàng)目得到實(shí)踐應(yīng)用，比如中國尊項(xiàng)目是目前最全面介紹和應(yīng)用BIM的典型代表。但其應(yīng)用也帶有很大的局限性，無法實(shí)現(xiàn)BIM的應(yīng)用規(guī)?；?。但是，建設(shè)項(xiàng)目BIM應(yīng)用是未來發(fā)展趨勢(shì)，中國高校應(yīng)及時(shí)進(jìn)行課程改革，拓展土木工程專業(yè)學(xué)生BIM素質(zhì)和能力，培養(yǎng)BIM人才，推動(dòng)BIM 在中國建筑業(yè)更廣泛更深入的應(yīng)用。

（一）高校土木工程專業(yè)設(shè)置BIM相關(guān)課程

BIM推進(jìn)全球一體化和信息的交流，實(shí)現(xiàn)信息交互與共享，政府應(yīng)積極引導(dǎo)制定和完善BIM 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，整體推動(dòng)BIM 應(yīng)用工作。目前，中國建設(shè)行業(yè)工程技術(shù)人員、管理人員等對(duì)與BIM理念和應(yīng)用相關(guān)的信息了解不多，因此，為了有效地將BIM 技術(shù)應(yīng)用于建設(shè)行業(yè)，高等院校土木工程專業(yè)應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的BIM教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)大綱和教學(xué)實(shí)踐項(xiàng)目，更新相關(guān)知識(shí)，跟上BIM發(fā)展的步伐，加快培養(yǎng)具備BIM相關(guān)知識(shí)和應(yīng)用技能的師資隊(duì)伍，開設(shè)BIM課程或講座，拓展土木工程專業(yè)學(xué)生知識(shí)層面，有目的地培養(yǎng)BIM方面的人才[5]。

（二）充分利用中國高?？蒲心芰Ω倪M(jìn)和創(chuàng)新BIM應(yīng)用技術(shù)

與歐美發(fā)達(dá)國家相比較，在BIM 應(yīng)用技術(shù)層面，中國現(xiàn)在正在使用的BIM 應(yīng)用軟件之間缺乏交互性，軟件沒有兼容性[6]。為此，應(yīng)該充分利用中國高校的科研能力，針對(duì)兼容性等BIM相關(guān)問題進(jìn)行攻關(guān)，創(chuàng)新技術(shù)工具，實(shí)現(xiàn) BIM 同平臺(tái)對(duì)話。

（三）更新觀念，擴(kuò)大土木工程專業(yè)在BIM應(yīng)用管理層面的外延

BIM應(yīng)用實(shí)踐過程中，應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)籌管理。在項(xiàng)目執(zhí)行的不同階段，BIM 技術(shù)發(fā)揮著不同的作用。高校應(yīng)更新觀念，擴(kuò)大土木工程專業(yè)在BIM管理層面的外延。BIM在管理層面的應(yīng)用已不再是簡(jiǎn)單的理念和方法問題，更重要的是管理和實(shí)踐問題。在高校土木工程專業(yè)教學(xué)中，應(yīng)推行BIM 輔助設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工、支持后期運(yùn)營管理，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全壽命期綜合應(yīng)用。為平衡各方的利益關(guān)系，BIM 的投入與利益應(yīng)從項(xiàng)目全生命周期的角度來分析，制定較合理的成本和利益分配策略。只有這樣才能激勵(lì)各方切實(shí)有效地將BIM技術(shù)應(yīng)用于項(xiàng)目建設(shè)的各階段，從而產(chǎn)生最大的經(jīng)濟(jì)效益。

四、結(jié)語

有政府、建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工企業(yè)、運(yùn)營單位等的共同參與和大力推動(dòng)，BIM在工程建設(shè)領(lǐng)域?qū)⒌玫礁訌V泛的應(yīng)用，使BIM真正貫穿建設(shè)工程項(xiàng)目的全生命周期。中國高校土木工程專業(yè)應(yīng)結(jié)合中國BIM的現(xiàn)狀，設(shè)置BIM相關(guān)知識(shí)和應(yīng)用技能的課程，培養(yǎng)BIM人才，這對(duì)推進(jìn)土木工程專業(yè)BIM相關(guān)教學(xué)和改革具有重要意義。

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Abstract： Through analyzing the development and application of BIM， this paper sums up the successful experience in building projects abroad in the BIM development strategy. With China condition， BIM is urgently needed by China building industry to meet its opportunities and challenges. In order to establish China construction project information management mode and develop strategy based on BIM，the status of China construction industry in information management is analyzed，a construction project information management mode based on BIM and information integration system are presented. The results may be helpful to improve information management level in construction industry. These measures can not only help students with enhancing independent thinking and active practicing BIM ability，but also improve the level of our schools BIM teaching reform.

Keywords： BIM； civil engineering； teaching reform

（編輯王宣）