趙甜甜, 俞凌云

(1.四川倍立建筑工程技術(shù)咨詢有限公司， 四川成都 610041；2.四川出入境檢驗(yàn)檢疫局檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心, 四川成都 610041)

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建筑項(xiàng)目全生命周期BIM實(shí)施初探

趙甜甜1, 俞凌云2

(1.四川倍立建筑工程技術(shù)咨詢有限公司， 四川成都 610041；2.四川出入境檢驗(yàn)檢疫局檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心, 四川成都 610041)

【摘要】作為國(guó)際前沿的建筑資產(chǎn)綜合管理運(yùn)作模式，BIM能夠幫助我們?yōu)榻ㄖ飫?chuàng)建一個(gè)或多個(gè)精確的虛擬數(shù)字化模型，以明顯優(yōu)于創(chuàng)建、共享以及使用信息的現(xiàn)行方法，實(shí)現(xiàn)建筑物從虛擬走向現(xiàn)實(shí)。在建筑項(xiàng)目從虛擬走向現(xiàn)實(shí)的路上，各國(guó)目前尚無如何實(shí)施BIM的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，本文結(jié)合自身BIM實(shí)踐以及國(guó)際組織推薦的BIM實(shí)施高標(biāo)準(zhǔn)做法，探討B(tài)IM在建筑項(xiàng)目全生命周期各階段的實(shí)施要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】建筑項(xiàng)目；全生命周期；BIM實(shí)施

為指導(dǎo)和推動(dòng)建筑信息模型(BuildingInformationModeling，BIM)的應(yīng)用，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部于2015年6月16日以建質(zhì)函[2015]159號(hào)印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》。該《意見》明確提出未來五年發(fā)展目標(biāo)：“到2020年末，建筑行業(yè)甲級(jí)勘察、設(shè)計(jì)單位以及特級(jí)、一級(jí)房屋建筑工程施工企業(yè)應(yīng)掌握并實(shí)現(xiàn)BIM與企業(yè)管理系統(tǒng)和其他信息技術(shù)的一體化集成應(yīng)用；到2020年末，以下新立項(xiàng)項(xiàng)目勘察設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)中，集成應(yīng)用BIM的項(xiàng)目比率達(dá)到90%：以國(guó)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)?！?/p>

雖然BIM的技術(shù)性理念已存在十余年，但BIM在中國(guó)起步較晚且進(jìn)展緩慢，截至目前中國(guó)建筑項(xiàng)目的采用率僅約為15%[1]，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家建筑項(xiàng)目的BIM應(yīng)用率(如美國(guó)為71%，英國(guó)為54%，澳大利亞為40%)。以上政策文件正是基于目前國(guó)內(nèi)BIM應(yīng)用現(xiàn)狀，政府為增加國(guó)內(nèi)建筑項(xiàng)目BIM采用率而推出的頂層指導(dǎo)意見。BIM的采用無疑將推動(dòng)建筑行業(yè)更加高效以及更加產(chǎn)業(yè)化，并且將徹底改變供應(yīng)鏈合作伙伴之間的關(guān)系，創(chuàng)造新的商業(yè)模式，有效降低資金及運(yùn)營(yíng)成本，加快建筑物交付時(shí)間，并對(duì)建筑行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。但在建筑項(xiàng)目的哪個(gè)階段應(yīng)用BIM以及各階段BIM實(shí)施應(yīng)開展哪些工作等問題上，在項(xiàng)目層面國(guó)內(nèi)尚無指導(dǎo)性的執(zhí)行方案。

1全生命周期BIM應(yīng)用概念

國(guó)際上建筑項(xiàng)目的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)充分表明,僅在項(xiàng)目的早期階段應(yīng)用BIM將會(huì)限制其發(fā)揮其效力，且不會(huì)實(shí)現(xiàn)建筑項(xiàng)目業(yè)主所尋求的投資回報(bào)。最佳做法[1]應(yīng)從項(xiàng)目的概念設(shè)計(jì)或規(guī)劃階段開始應(yīng)用BIM。在此階段開發(fā)的模型應(yīng)隨著項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和規(guī)劃不斷進(jìn)展轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)成熟的建筑信息模型。擁有一個(gè)數(shù)據(jù)豐富的、可計(jì)算的模型，將使項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)能夠執(zhí)行各類分析，通過提高與時(shí)間、成本及可持續(xù)性相關(guān)的效率，可增強(qiáng)項(xiàng)目創(chuàng)造價(jià)值的能力。此模型也能促進(jìn)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)執(zhí)行項(xiàng)目文檔記錄、采購及施工前規(guī)劃工作。此模型還應(yīng)促進(jìn)施工過程的進(jìn)展，以及在試運(yùn)行之后能夠?yàn)檫\(yùn)營(yíng)和維護(hù)階段提供幫助。建筑信息模型也可促使做出翻新或拆除決定。故建議建設(shè)單位在建筑項(xiàng)目的全生命周期各結(jié)算均應(yīng)采用BIM。

建筑項(xiàng)目全生命周期BIM應(yīng)用是指自項(xiàng)目的決策及可行性研究(規(guī)劃)階段開始，歷經(jīng)設(shè)計(jì)階段(包括概念設(shè)計(jì)、擴(kuò)初設(shè)計(jì)及技術(shù)設(shè)計(jì)3個(gè)階段)、施工階段、移交和收尾階段、運(yùn)營(yíng)和拆除(終止使用)階段，通過各參建單位(包括建設(shè)單位、建筑師、機(jī)電工程師、結(jié)構(gòu)工程師、施工單位、分包商、供應(yīng)商等)協(xié)同作業(yè)，通過虛擬的數(shù)字化表達(dá)建筑模型整合各種項(xiàng)目的相關(guān)信息，在項(xiàng)目全生命周期過程中進(jìn)行創(chuàng)建、共享以及傳遞信息，以提高生產(chǎn)效率、減少變更、節(jié)約成本和縮短工期。圖1為上述概念的示意圖。

圖1　全生命周期BIM應(yīng)用概念示意

2BIM在建筑項(xiàng)目全生命周期各個(gè)階段的應(yīng)用

2.1決策與可行性研究階段

在項(xiàng)目開發(fā)的決策與可行性研究階段，應(yīng)首先按照項(xiàng)目生命周期各階段編制一份初始項(xiàng)目方案，并且初步確定項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的定義，以明確BIM相關(guān)活動(dòng)以及項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)要求。隨著項(xiàng)目推進(jìn)， 需要為作出明智的決策而收集與項(xiàng)目、現(xiàn)場(chǎng)、周邊鄰近環(huán)境相關(guān)的信息。其次應(yīng)初步了解項(xiàng)目業(yè)主、贊助商的要求和業(yè)務(wù)需求。在項(xiàng)目生命周期的早期階段，重要的是擁有一份具有協(xié)定精確和規(guī)定成果的詳細(xì)測(cè)量調(diào)查規(guī)范。

在項(xiàng)目的早期階段，BIM項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃流程可歸納如下：

(1)項(xiàng)目有一個(gè)或多個(gè)有GIS環(huán)境的施工現(xiàn)場(chǎng)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果，包括地形測(cè)量、攝影測(cè)量、航空測(cè)量、現(xiàn)場(chǎng)照片等；

(2)施工現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字地形模型(如有)，包括在必要時(shí)使用激光掃描獲得的排水資料；

(3)現(xiàn)有建筑物和構(gòu)筑物信息(最好在原有建筑信息模型的格式中)，或者從激光掃描獲取的點(diǎn)云信息，包括地理參考照片；

(4)鄰近構(gòu)筑物的竣工資料，在現(xiàn)場(chǎng)及周圍的地下基礎(chǔ)設(shè)施(服務(wù)設(shè)施)，包括任何探地雷達(dá)數(shù)據(jù)。

2.2概念設(shè)計(jì)、擴(kuò)初設(shè)計(jì)及技術(shù)設(shè)計(jì)階段

在概念設(shè)計(jì)階段應(yīng)用BIM的做法還處于萌芽階段[2]。過去，大多數(shù)BIM實(shí)施僅僅是從項(xiàng)目的技術(shù)設(shè)計(jì)階段開始的。其部分原因是由于受技術(shù)的限制，尤其是缺少商用工具。由設(shè)計(jì)師開發(fā)的概念層面模型僅包含有限的信息量，使這些模型只能應(yīng)用于可視化和動(dòng)畫模擬，而不得應(yīng)用于任何其他用途。

在設(shè)計(jì)開發(fā)階段，設(shè)計(jì)階段的主要BIM實(shí)施活動(dòng)總結(jié)如下(表1)：

表1　設(shè)計(jì)階段BIM實(shí)施活動(dòng)

2.3施工階段

項(xiàng)目的施工階段已經(jīng)開始廣泛[2]地應(yīng)用BIM。此階段應(yīng)用的模型普遍稱為施工模型。有時(shí)也稱為“現(xiàn)場(chǎng)BIM”或者“移動(dòng)BIM”，在大部分情況中，承包商負(fù)責(zé)此階段的模型。在較新的項(xiàng)目交付模式中，承包商在項(xiàng)目的早期階段參與而使其更容易開發(fā)和應(yīng)用施工模型。通過與供應(yīng)商或供貨商合作，簡(jiǎn)化產(chǎn)品和設(shè)備的采購與交付流程，則可能使此階段獲得最大收益。在供應(yīng)鏈管理流程中可能取得非常顯著的效率。因?yàn)槟Ｐ桶敿?xì)的產(chǎn)品信息，從而更加簡(jiǎn)化了供應(yīng)鏈管理和采購管理任務(wù)。

此階段的一個(gè)共同挑戰(zhàn)是與現(xiàn)場(chǎng)工人的交流問題，他們更愿意閱讀像2D圖紙和相關(guān)信息的項(xiàng)目資料。這個(gè)問題必須根據(jù)具體項(xiàng)目情況認(rèn)真對(duì)待。有些施工單位利用新型視頻交流工具來解決這個(gè)問題，同樣，也可應(yīng)用像平板電腦和觸摸屏電腦等易使用設(shè)備上部署施工模型的工具。如果具備適當(dāng)?shù)脑攬D及擴(kuò)初水平，則很容易從建筑信息模型提取不同組件的詳細(xì)信息，包括數(shù)量以及組件特性方面的信息，并且還可獲取有關(guān)每個(gè)建筑組件的規(guī)范信息。此信息可用于成本管理、采購、安裝、檢測(cè)和調(diào)試。利用早期生成的4D設(shè)計(jì)圖也可強(qiáng)化項(xiàng)目監(jiān)督和控制過程，進(jìn)而對(duì)項(xiàng)目以及項(xiàng)目活動(dòng)狀況進(jìn)行追蹤。施工階段模型也可用于恰當(dāng)?shù)刂谱鳜F(xiàn)場(chǎng)布局計(jì)劃、臨建工程計(jì)劃(例如，腳手架以及腳手架可能對(duì)施進(jìn)度產(chǎn)生的干擾)和建模設(shè)備，比如塔式起重機(jī)、吊機(jī)等。BIM實(shí)施的一個(gè)重大成果就是減少了施工階段的麻煩。BIM可以用于削減施工現(xiàn)場(chǎng)上的浪費(fèi)量、返工以及其他無效工作[2]。在施工階段充分利用BIM以及準(zhǔn)備下階段的模型是成功實(shí)施BIM的基本要素。

2.4移交和收尾期間的BIM

在任何資產(chǎn)的生命周期中，使用的大部分成本和資源都發(fā)生在運(yùn)營(yíng)和維護(hù)階段[3]。因此，只有在此項(xiàng)目期間應(yīng)用模型才能充分發(fā)揮BIM的潛能。隨著在資產(chǎn)使用年限期間支出大量成本，使資產(chǎn)設(shè)計(jì)和施工進(jìn)程向資產(chǎn)記錄模型或者竣工模型交付階段推進(jìn)，以確保高效地開展項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)和維護(hù)階段的工作，這是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

2.5運(yùn)營(yíng)和終止使用期間的BIM

BIM越來越普遍地應(yīng)用于項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)和維護(hù)階段。終端用戶和資產(chǎn)所有者在此階段可以利用BIM執(zhí)行如下工作：

(1)為建筑構(gòu)件的維護(hù)工作制定計(jì)劃、采取防范措施或者糾正問題；

(2)按照所有者的業(yè)務(wù)要求以及根據(jù)設(shè)計(jì)意圖，高效地運(yùn)營(yíng)資產(chǎn)，使其發(fā)揮最佳性能；

(3)規(guī)劃空間和占用率，使資產(chǎn)組合達(dá)到最佳程度，參照基準(zhǔn)性能模型，積極地管理、監(jiān)督和調(diào)節(jié)建筑功能，使之更加節(jié)能、高效的監(jiān)測(cè)樓宇傳感器以及建筑系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制；

(4)在保持舒適、安全的環(huán)境，提高效率以及降低成本的同時(shí)，消除或盡量減少能耗針對(duì)疏散和其他緊急危機(jī)，做好相應(yīng)的計(jì)劃和準(zhǔn)備，利用精確的竣工信息，做出改造、翻新及拆除的決策。

3結(jié)論及建議

BIM是一項(xiàng)重大進(jìn)展，它向建筑環(huán)境產(chǎn)業(yè)提出了挑戰(zhàn)，使該產(chǎn)業(yè)考慮系統(tǒng)地、整體地改進(jìn)技術(shù)、工作實(shí)踐和流程。但在實(shí)踐過程中，BIM仍存在以下需要解決的問題：

(1)心態(tài)問題：實(shí)施BIM需要全體利益方改變流程和做法。阻礙迎接變革的首要問題是對(duì)變革的抵觸、地盤問題和踟躕不前，這些是一部分常見的心態(tài)障礙，導(dǎo)致BIM采用速度緩慢；

(2)項(xiàng)目交付網(wǎng)絡(luò)問題：并非所有的項(xiàng)目交付網(wǎng)絡(luò)都?xì)g迎BIM。即使在客戶和設(shè)計(jì)師都愿意采用BIM的完美情形中，由于缺乏愿意使用BIM的專業(yè)咨詢顧問，也使得BIM實(shí)施困難重重；

(3)技術(shù)阻礙：盡管軟件供應(yīng)商愿意在其提供的工具中實(shí)現(xiàn)無縫集成和互操作性，但仍然存在部分需要解決的技術(shù)問題。在專業(yè)咨詢顧問、承包商和供應(yīng)商軟件相容性的情況中，這個(gè)問題顯得尤為突出。這些項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員使用的專業(yè)軟件仍然不具有相容性和互操作性，因此，也割裂了BIM工作流；

(4)技術(shù)人力資源的可獲取性：缺乏BIM精英人員仍然是阻礙BIM被采用的最大困難之一。

為了克服這些障礙，提高BIM在建筑項(xiàng)目中的采用率，可能需要作出以下幾大結(jié)構(gòu)性變化：

①所有利益方擴(kuò)展視野，改變行為，利用一套“整個(gè)系統(tǒng)”和“全行業(yè)”做法，在BIM平臺(tái)上相互協(xié)作；

②為實(shí)施BIM進(jìn)行能力建設(shè)、教育和培訓(xùn)，使所有利害方更好地建立價(jià)值觀(包括價(jià)值觀的銜接)；

③國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及準(zhǔn)則的開發(fā)；

④參與學(xué)術(shù)界的課程更新；

⑤過程和人推動(dòng)變革，并非技術(shù)推動(dòng)變革；

⑥對(duì)BIM實(shí)施的生命周期視角與供應(yīng)鏈和資產(chǎn)管理牢固結(jié)合起來。

參考文獻(xiàn)

[1] 國(guó)際BIM實(shí)施指南(中文)[S].2005.

[2]http://www.bimplus.co.uk/[OL].

[3]http://www.bimtaskgroup.org/[OL].

[作者簡(jiǎn)介]趙甜甜(1984～)，男, 工程師，研究方向?yàn)榻ㄖこ添?xiàng)目管理。

【中圖分類號(hào)】TU712

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

[定稿日期]2015-12-18