連立川 魏藝堅 張鵬程 廖志程

(1. 福建工程學院土木工程學院 福建省土木工程新技術(shù)與信息化重點實驗室 福建福州 350118;

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從2D進入nD-談本科生赴企業(yè)實習BIM運用

連立川1魏藝堅2張鵬程1廖志程1

(1. 福建工程學院土木工程學院 福建省土木工程新技術(shù)與信息化重點實驗室 福建福州 350118;

2. 福州黎明職業(yè)技術(shù)學院 福建福州 350118)

建筑信息模型(Building Information Modeling, BIM)已經(jīng)大力應(yīng)用于建筑業(yè)，并彰顯了其巨大的商業(yè)價值。國內(nèi)不少具有前瞻性與戰(zhàn)略眼光的施工企業(yè)開始思考如何應(yīng)用BIM概念來提升項目管理水平與企業(yè)核心競爭力。在日益復雜的工程項目中，2D的CAD圖紙往往無法滿足所需的設(shè)計條件，2D沒有3D以及nD直觀，易出現(xiàn)“錯、漏、碰、缺”等問題，BIM的出現(xiàn)提供了更好更完善的信息化施工條件。研究以某高校本科生赴企業(yè)實踐的情況與過程中遭遇的經(jīng)驗為例，采用學校與企業(yè)合作的方式，建立BIM咨詢團隊為出發(fā)點，探討如何培養(yǎng)一批熟練使用BIM Revit 軟件的人才，應(yīng)對未來建筑業(yè)的發(fā)展趨勢。

建筑信息模型; CAD;3D;Revit

0 引言

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，我國的城市建設(shè)、村鎮(zhèn)建設(shè)、住宅建設(shè)等規(guī)模不斷擴大，建筑業(yè)已逐步發(fā)展為國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一。在每年國家和社會的固定資產(chǎn)投資中，有3/5到3/4左右是由建筑業(yè)來完成的。建筑業(yè)產(chǎn)品是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。長期以來，我國建筑業(yè)所創(chuàng)造的總產(chǎn)值和增加值，在社會總產(chǎn)值和國民生產(chǎn)總值的比重一直在上升。建筑業(yè)的發(fā)展是影響經(jīng)濟增長與衰退、繁榮與蕭條的重要因素之一[1]。

隨著信息時代的到來，各個專業(yè)領(lǐng)域都在強調(diào)信息化。目前，使用建筑信息模型(Building Information Modeling, BIM)正成為建筑業(yè)的主流發(fā)展趨勢。BIM為土木建筑行業(yè)創(chuàng)造了技術(shù)協(xié)作的平臺，通過三維集成設(shè)計模型，可直觀獲取各設(shè)計信息和專業(yè)視圖。它強大的功能將引領(lǐng)建筑信息技術(shù)走向更高層次，提高建筑工程的信息化管理水平，提升管理效率。

本研究為深植BIM概念于土木建筑高校中，極力推廣培訓一批良好的本科BIM應(yīng)用型人才，以因應(yīng)未來土木建筑產(chǎn)業(yè)大力應(yīng)用信息技術(shù)的發(fā)展趨勢，同時協(xié)助企業(yè)完成相關(guān)BIM的項目，通過實踐加強本科生的實力，最終也為企業(yè)做出相應(yīng)的項目成果，為需要的企業(yè)培訓出一批相關(guān)的人才，培養(yǎng)一批具有良好的信息技術(shù)素質(zhì)和軟件應(yīng)用能力的高級管理人才。在過去，本研究已成功送出10位本科生赴企業(yè)進行BIM技術(shù)實踐，為使未來相關(guān)土木建筑從業(yè)人員更能夠了解2D進入nD思維的轉(zhuǎn)變，本研究整理分享10位同學赴企業(yè)實踐的情況與過程中遭遇的經(jīng)驗，藉此提供相關(guān)讀者在初步學習BIM軟件時，有一定的借鑒作用。

1 Revit基礎(chǔ)培訓

1.1 培養(yǎng)BIM人才

研究初衷，即通過在企業(yè)的BIM概念學習，將促使一名大學本科生增長BIM實務(wù)知識。

本研究從推薦10位本科生赴福州市知名設(shè)計院進行企業(yè)實習為對象。目前，設(shè)計院設(shè)計的圖紙包含了建筑、結(jié)構(gòu)以及機電(水、暖通、電)等設(shè)備專業(yè)，設(shè)計院對建設(shè)工程的造型、功能、性能、經(jīng)濟性等關(guān)鍵指標負責，是主要建設(shè)工程的創(chuàng)建者，因此學習BIM的概念可以從設(shè)計院著手。

1.2 簡單使用BIM Revit軟件

以下整理10位本科生，赴企業(yè)實習時，初步探究BIM Revit軟件的使用過程：

(1)界面認識：對本科生的初學者來說，了解Revit的界面是很有必要的，尤其是項目樣板，樣板有好幾種，不同的樣板有什么區(qū)別，經(jīng)過探究之后，發(fā)現(xiàn)不同的樣板將根據(jù)不同的繪制內(nèi)容而異，例如繪制建筑模型的專業(yè)人員就只使用建筑樣板。

(2)繪制標高：在學習這款軟件之前，大多數(shù)人都有接觸過一些2D設(shè)計軟件(如CAD)，標高的定義對大多數(shù)人來說并不陌生，因此現(xiàn)在重點將落在如何繪制標高。首先要先任意進入一個立面，其次注意標高單位是m，最后修改其標高相應(yīng)的名稱(如樓層1)。

(3)繪制軸網(wǎng)：與標高的繪制方式大同小異，Revit的軸網(wǎng)(圖3)與CAD沒什么差別，但需先進入任意樓層中，可直接在所建立標高樓層平面基礎(chǔ)上，如在樓層一繪制其軸網(wǎng)。

(4)繪制建筑各個部分并熟悉其命令：繪制柱子、梁、墻體、樓板，然后就是插門窗、以及樓梯、屋頂，通過繪制這些建筑部分熟悉其操作命令，并熟悉其快捷鍵。除此之外，熟悉了復制、隔離等重要的Revit命令，這些是在企業(yè)實習階段中首先需要認識的。

2 BIM在企業(yè)及工程使用的案列

2.1 BIM的工程實際實習案列

本文選用“福州三迪創(chuàng)富廣場B區(qū)酒店2#樓”為研究對象，用Revit建模生成的平、立、剖完全對得起來，不像用cad畫的平、立、剖，圖面質(zhì)量受人的因素影響很大，用Revit可以導出各建筑部件的三維尺寸和體積數(shù)據(jù)，為概預(yù)算提供資料，資料的準確程度同建模的精確成正比。充分把三維、二維的優(yōu)勢結(jié)合起來，如圖1和圖2所示。

2.2 Autodesk Navisworks虛擬仿真實際實習案列

以“融信楊洋中城3#樓”為案例，將Revit模型匯出至虛擬環(huán)境Autodesk Navisworks中，利用虛擬人進行碰撞檢查，如圖3所示、虛擬漫游、施工進度模擬[2]。通過BIM虛擬仿真技術(shù)，進行節(jié)點施工工法的三維展示，展現(xiàn)模型的施工方法，進行可視化交底[3]。

4D 虛擬施工是用Autodesk Navisworks 的虛擬仿真環(huán)境，對3D 幾何空間模型添加時間維度，虛擬推演實際施工過程。具體來說，是將BIM 模型與施工組織進度計劃相關(guān)聯(lián)，以進度驅(qū)動模型的虛擬仿真。具體技術(shù)路線，首先用Autodesk Revit 建立3D數(shù)字模型，賦予每一構(gòu)件施工工序?qū)傩詤?shù)，在虛擬仿真環(huán)境中實現(xiàn)模型的虛擬建造，如圖4所示。同時進行實時的過程交互，虛擬推演施工方案，如圖5～圖6所示，動態(tài)檢查方案可行性及存在的問題，優(yōu)化調(diào)整施工裝備、工藝等[4]。

2.3 工程量核算以及進度動態(tài)控制實際實習案列

在施工過程中，根據(jù)二維圖紙計算工程量十分繁瑣、重復冗余，浪費了大量的人力物力，且精度普遍不高，對工程計量影響很大；而BIM 數(shù)字信息模型具有精準的三維體量，結(jié)合施工進度，可以快速獲取階段工程量。具體方法是：首先用Revit 建立分部分項工程BIM 模型，賦予模型構(gòu)件的體量、施工階段屬性信息；再根據(jù)實際施工狀態(tài)，統(tǒng)計當前施工階段的分部分項模型體量明細表，如圖7所示，最后參照工程量計算公式規(guī)則，由模型體量生成分部分項工程量[4]，利用晨曦計價軟件編制預(yù)算書，如圖8所示。

此外，為進一步驗證BIM信息在工程不同階段的可用性，本研究以“石獅市侖后村安置地7#樓”為驗證范例，該工程用上述的方法可導出工程量并換算成勞動量，再利用Project 編制工序的時間任務(wù)項數(shù)據(jù)源，進行施工組織進度計劃設(shè)計與資源優(yōu)化，以達成BIM概念的應(yīng)用。所有工序的施工順序和時間節(jié)點，通過對比分析施工計劃和實際施工進度的狀態(tài)，便于項目管理者實時動態(tài)掌控施工進度(圖9)，這樣每天某個時段在施工現(xiàn)場有多少人，每個工種多少人，一項施工任務(wù)總共需要多少工日數(shù)，可以瞬間知曉，使得項目管理層每天對人力資源的投入可進行準確地控制。以往施工進度是由人工計算工程量，再經(jīng)由流水組織等計算訂定，加入BIM概念的應(yīng)用，可導入BIM的精確工程量信息，使施工進度規(guī)劃更精確實際。再者，通過初步施工組織設(shè)計分析資源過渡分配，尚可進行進度優(yōu)化。本研究透過Project內(nèi)建進度優(yōu)化的功能，依照選擇工期固定資源優(yōu)化或資源固定工期優(yōu)化的功能選項，可快速自動進行進度優(yōu)化的目的。由資源調(diào)整后分布圖(圖10)可知，Project在可寬裕的時間內(nèi)進行資源優(yōu)化，使得資源峰值得到了下降，過度使用資源的持續(xù)時間減短，資源得到充分利用以確定最好的施工順序和時間節(jié)點，快速調(diào)整施工資源，方便現(xiàn)場管理[5]。隨時為制定物資采購計劃提供及時、準確的數(shù)據(jù)支撐，對項目成本管控提供技術(shù)支持，以實現(xiàn)項目精細化施工管理[6]。

2.4 小結(jié)

傳統(tǒng)施工中的碰撞問題，只能通過各專業(yè)協(xié)調(diào)依次進行，人工參與程度高，需要多次反復協(xié)調(diào)，對人員的專業(yè)技能要求也高。而基于BIM 模型的碰撞檢查，可以分組、分專業(yè)構(gòu)建建筑、結(jié)構(gòu)、機電等BIM 模型，實現(xiàn)各專業(yè)模型整合，生成碰撞沖突檢測報告等。以“融信楊洋中城3#樓”為案例，學生利用虛擬人進行管線綜合與結(jié)構(gòu)構(gòu)件、鋼結(jié)構(gòu)的碰撞檢測，根據(jù)碰撞檢測分析結(jié)果，直接在BIM建模軟件中對結(jié)構(gòu)、機電、鋼結(jié)構(gòu)等專業(yè)進行調(diào)整、細化，得到可施工的深化模型[7]。以這次去企業(yè)實習的10位同學而言，對軟件的學習及操作并非最大挑戰(zhàn)，而是對圖紙內(nèi)容的理解，建議沒有施工經(jīng)驗的同學，應(yīng)先花時間看懂圖紙以及掌握工程規(guī)范，再根據(jù)實際工情況展開建模工作；另外建議建模順序依次為柱、墻、梁、板，因為一般在平面圖紙上，梁的投影面積大于墻的面積，有利于提高建模效率。

3 結(jié)語

通過學生去企業(yè)對BIM的學習，在施工中，以“福州三迪創(chuàng)富廣場B區(qū)酒店2#樓”為例，采用 BIM技術(shù)對建筑項目進行虛擬施工，先用Revit進行模型建模，再采用Autodesk Navisworks軟件對項目施工方案進行模擬、分析和優(yōu)化，從而發(fā)現(xiàn)施工中可能出現(xiàn)的問題，在施工前就采取預(yù)防措施，直至獲得最佳的施工方案，盡最大可能實現(xiàn)“零碰撞、零沖突、零返工”，將BIM應(yīng)用于“福州三迪創(chuàng)富廣場B區(qū)酒店2#樓”施工組織設(shè)計，從而大大降低返工成本， 減少資源浪費與沖突及安全問題，指導真實的施工。

本研究采用與企業(yè)合作的方式，培養(yǎng)一批具有BIM Revit專長的本科生，并以建立BIM Revit咨詢團隊為出發(fā)點，培養(yǎng)一批熟練使用BIM Revit 軟件的人才，希望能更好地服務(wù)未來的建筑行業(yè)；研究亦探究本科生赴企業(yè)實習BIM的學習過程，基此期望提供初步學習使用BIM Revit軟件的企業(yè)與本科生有一參考的依據(jù)，使得BIM Revit技術(shù)可以在高校得以推廣，使得學生對BIM可以有深入的了解和運用，推動中國工程建設(shè)行業(yè)的發(fā)展。

[1] 李菲秘,田浩.BIM帶來的建筑產(chǎn)業(yè)革命[Z].2013.

[2] 林偉,路佳欣,程雷梓. BIM在小南海水電站施工組織設(shè)計中的應(yīng)用[J].水電與新能源,2013,(6):32-37.

[3] 黃亞斌.BIM技術(shù)在設(shè)計中的應(yīng)用實現(xiàn)[J].土木建筑工程信息技術(shù),2010,2(4):71-78.

[4] 王瀟瀟,姬付全,盧海軍.BIM虛擬技術(shù)在鐵路隧道施工管理中的應(yīng)用[J].隧道建設(shè),2016,36(2):229-231.

[5] 紀亞峰,陳敏敏,趙曉敏,等.BIM技術(shù)在工程項目中的應(yīng)用與探討[J].建筑施工,2013,35(9):864-866.

[6] 張建平,李丁,林佳瑞,等.BIM在工程施工中的應(yīng)用[J].施工技術(shù),2012,41(16):10-17.

[7] 秦峻高.BIM在某項目的應(yīng)用與總結(jié)[J].工程建設(shè)標準化,2014(11):273-278.

2D to nD-An experience sharing for undergraduate students practice BIM concepts on a construction company

LIENLichuan1WEIYiJian2PENGChengzhang1LIAOZhicheng1

(1.Fujian University of Technology College of Civil Engineering, Fujian Provincial Key Laboratory of Advanced Technology and Informatization in Civil Engineering,Fuzhou 350118;2.Fuzhou Liming Vocational and Technical College, Fuzhou 350118)

BIM has been widely used and made great progress in commercial value. There are many domestic construction and forward-looking strategic vision enterprises forward-looking and strategic vision begin to think about how to apply the concept of BIM to enhance the level of project management and its core competitiveness. In an increasingly complex engineering project, CAD drawings are often unable to meet the required design conditions, without 3D intuitional thought even nD. It is easy to make wrong decision in engineer problems such as wrong, leakage, clash and lack”. However, BIM can provide a better and perfect information-based construction conditions. In this study, a group of undergraduate students with BIM expertise were trained by the cooperative schools and enterprises to establish a BIM consulting team as a starting point. This study provides a preliminary study of Revit BIM software for undergraduate and enterprises reference in related fields. It is expected to adapt to the future trend of the construction industry.

Building Information Modeling; CAD; 3D; Revit

國家自然科學基金項目資助(51308120)、福建省自然科學基金項目資助(2014J05055)、福建省高校杰出青年科研人才培育計劃資助(GY-Z15120)

連立川(1981.5- )，男，副教授，博士。

E-mail:lclien@fjut.edu.cn

2016-07-25

TU71

A

1004-6135(2016)11-0096-04