孫 斌

BIM技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

孫 斌

(河北省水利水電第二勘測設(shè)計研究院，河北石家莊050021)

建筑信息模型（BIM）技術(shù)的應(yīng)用是當(dāng)前中國工程界的熱門話題。在介紹BIM技術(shù)的基本概念和基本內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，闡述了BIM的基本特性，針對BIM的應(yīng)用點、BIM軟件和BIM標(biāo)準(zhǔn)等基本要素綜述了BIM的現(xiàn)狀，預(yù)測了BIM與新技術(shù)集成和擴展應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，為國內(nèi)水利行業(yè)應(yīng)用BIM技術(shù)提供參考。

BIM技術(shù)；BIM應(yīng)用點；BIM軟件；BIM標(biāo)準(zhǔn)；新技術(shù)集成

中國的建筑業(yè)開始接觸BIM技術(shù)已經(jīng)有10余年的時間。近幾年，國內(nèi)的建筑業(yè)從業(yè)者對BIM的熱情空前高漲，國內(nèi)BIM技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了快車道。但是，BIM對很多人還是新概念。BIM是什么，BIM能起什么作用？恐怕不少專業(yè)人員也無法全面回答。有人認(rèn)為BIM是一款三維建模、碰撞檢查的軟件產(chǎn)品，或認(rèn)為BIM僅僅是用來進(jìn)行設(shè)計成果展示、施工過程模擬等。這些都對BIM技術(shù)的本質(zhì)缺乏基本的理解。

本文從BIM技術(shù)的起源出發(fā)，理清BIM技術(shù)的發(fā)展過程、特性和要素，討論BIM技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景，深化對BIM的認(rèn)識，從而提高BIM的應(yīng)用水平。

1 BIM的概念

美國學(xué)者Chuck Eastman博士于1975年最早提出BIM(建筑信息模型)的理念：“建筑信息模型綜合了所有的幾何模型信息、功能要求和構(gòu)件性能，將一個建筑項目整個生命周期內(nèi)的所有信息整合到一個單獨的建模模型中，而且還包括施工進(jìn)度、建造過程、維護(hù)管理等的過程信息”［1］。

BIM最初代表Bui1ding Information Mode1，即BIM是一種對實際系統(tǒng)的簡化表達(dá)。這種簡化表達(dá)包含了外形尺寸數(shù)據(jù)、設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)等信息。后來BIM逐漸豐富為Bui1ding Information Mode1ing和Bui1ding Information Management，即建筑信息模型的建立過程和對建筑信息的管理、使用。目前的BIM既是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成建設(shè)工程項目各相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，又是一種應(yīng)用于設(shè)計、建造、管理的數(shù)字化技術(shù)。

國際標(biāo)準(zhǔn)組織設(shè)施信息委員會(Faci1ities Information Counci1)對BIM的定義是：BIM是在開發(fā)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)下對設(shè)施的物理和功能特性及相關(guān)的項目全壽命周期信息的可計算、可運算的形式體現(xiàn)，從而為決策提供支持，以更好的實現(xiàn)項目的價值［2］。

2002年，Autodesk公司推出Revit軟件并在全世界范圍推廣BIM理念，BIM技術(shù)逐漸被人們所接受，并在實際工程中得到推廣應(yīng)用［2］。

2 BIM的特性

BIM技術(shù)具有可視化、可分析、可管理和可共享的特性［2-3］。

(1)可視化。利用計算機可以將BIM直觀地顯示出來，達(dá)到“所見即所得的效果”。不需要再經(jīng)過復(fù)雜的頭腦想象。

(2)可分析?；谕粋€模型，利用計算機可以任意提取BIM的某一層或某一類信息進(jìn)行分析計算。例如基于模型體量的工程量統(tǒng)計匯總，基于構(gòu)件的施工進(jìn)度分析，基于工程量和價格信息的投資分析，基于模型的力學(xué)、日照分析等。

(3)可管理。對模型和信息的管理維護(hù)極為方便。BIM建立了幾何模型與建筑全過程信息之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。對任何模型或信息的查找和瀏覽都變得簡單和高效。同時，對模型或信息的任何更改，都會引起相關(guān)聯(lián)信息的改變。

(4)可共享。BIM的應(yīng)用是基于開放的架構(gòu)和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的，既可以讓不同的專業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享和協(xié)同，也能有效的支持建筑行業(yè)內(nèi)各個應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和建筑全過程的數(shù)據(jù)管理。

3 BIM技術(shù)研究和應(yīng)用的現(xiàn)狀

BIM技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步依賴3個要素：BIM應(yīng)用點、BIM軟件和BIM標(biāo)準(zhǔn)［4］。這3個要素之間存在著深刻的互相影響。

(1)BIM應(yīng)用點。BIM應(yīng)用點即將該技術(shù)用于建筑全生命周期的什么階段、什么環(huán)節(jié)、解決什么問題、取得哪些成效等。這是BIM技術(shù)發(fā)展的動力所在。

BIM技術(shù)在國外已經(jīng)被應(yīng)用于全生命周期，帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益。具有代表性的應(yīng)用案例有倫敦奧運主體育場、紐約自由塔等。

國內(nèi)的BIM應(yīng)用仍然處于起步階段。據(jù)《中國建設(shè)行業(yè)BIM應(yīng)用研究報告2001》調(diào)查：87%的受訪者聽說過BIM，39%的受訪者使用過BIM。發(fā)達(dá)地區(qū)的很多項目應(yīng)用了BIM技術(shù)，如上海世博會中國館、天津港國際郵輪碼頭、上海中心大廈、南京火車南站、蕪湖長江大橋、FAST500m口徑射電望遠(yuǎn)鏡等。但國內(nèi)的應(yīng)用點主要集中在設(shè)計、施工階段，實現(xiàn)復(fù)雜建筑的造型設(shè)計、多專業(yè)的碰撞檢查、施工進(jìn)度計劃等，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有實現(xiàn)在全生命周期的應(yīng)用。

(2)BIM軟件。BIM軟件是建立、使用和管理BIM的工具，是保證BIM發(fā)揮作用的前提。

文獻(xiàn)［5］總結(jié)了現(xiàn)有的BIM軟件，并將其分類，對國外、國內(nèi)情況進(jìn)行了對比，見表1。

目前的BIM軟件以國外開發(fā)的居多。國內(nèi)的BIM軟件缺少基礎(chǔ)性的平臺軟件。國內(nèi)應(yīng)用以引進(jìn)的軟件居多。但是國外的BIM軟件往往不符合我國的國情和規(guī)范要求，只能應(yīng)用于建筑全生命周期的某一階段。國內(nèi)的基礎(chǔ)軟件、深化軟件等還有待進(jìn)一步發(fā)展。

(3)BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)為從業(yè)者使用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計、施工、管理提供具體的指導(dǎo)和依據(jù)，規(guī)范各參與方的行為。BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)包括國家標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3級。BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)是一個國家BIM技術(shù)發(fā)展水平和應(yīng)用水平的重要標(biāo)志。目前世界各國已經(jīng)頒布的標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表1 現(xiàn)有主要BIM軟件統(tǒng)計［2-5］

表2 世界各國已頒布的BIM指導(dǎo)與實施標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計［2-6］

2010年清華大學(xué)軟件學(xué)院BIM課題組提出了《中國建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)框架(CBIMS第一版)》，從認(rèn)識論和方法論的高度給出CBIMS標(biāo)準(zhǔn)的核心定義和基本架構(gòu)。但該標(biāo)準(zhǔn)框架對基于領(lǐng)域和專業(yè)的應(yīng)用層級的實施性沒有做具體的規(guī)定，尚有待進(jìn)一步研究［7］。

中國部分沿海發(fā)達(dá)省份已經(jīng)根據(jù)本省應(yīng)用BIM技術(shù)的經(jīng)驗和需求，提出了BIM應(yīng)用的地方標(biāo)準(zhǔn)。上海市于2015年5月頒布《上海市建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用指南(2015版)》，針對建設(shè)項目全生命周期的23項BIM技術(shù)基本應(yīng)用，描述了相應(yīng)的目的和意義、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、操作流程、成果要求等內(nèi)容［8］。

4 BIM技術(shù)的發(fā)展趨勢

BIM技術(shù)目前的發(fā)展趨勢是逐步打通建設(shè)項目全生命周期的應(yīng)用流程，在項目的整個生命周期發(fā)揮作用。

BIM技術(shù)不斷與其他先進(jìn)技術(shù)集成，應(yīng)用方法也更加靈活。遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、傾斜攝影技術(shù)、3D打印技術(shù)、點云技術(shù)、3D激光掃描技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、VR技術(shù)等與BIM技術(shù)的結(jié)合，必將極大改變BIM技術(shù)的現(xiàn)狀，豐富BIM技術(shù)的內(nèi)涵［9］。

BIM技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴展。BIM技術(shù)不僅能服務(wù)于建筑的設(shè)計與建造，更是一種先進(jìn)的管理理念，對制造業(yè)、服務(wù)業(yè)、社會管理等都產(chǎn)生了深刻的影響。

目前中國水利行業(yè)也在逐步面對這一技術(shù)變革，不斷探索適合本行業(yè)的BIM技術(shù)發(fā)展道路。華東水利水電勘測設(shè)計研究院、中南水利水電勘測設(shè)計研究院、成都水利水電勘測設(shè)計研究院等實力較強的部級院已經(jīng)取得了可喜的成果。

5 結(jié)語

BIM技術(shù)不僅代表一個模型，更代表對于集成于模型的各種信息的各種形式的使用和模型信息最大價值的發(fā)揮。

BIM技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了10余年，但目前與BIM技術(shù)相關(guān)的軟件、標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用點尚有待進(jìn)一步發(fā)展。這為我國建設(shè)領(lǐng)域信息技術(shù)應(yīng)用行業(yè)提供了創(chuàng)新空間和發(fā)展空間。

BIM技術(shù)正在吸收其他先進(jìn)的科技成果，并在不斷擴展自身的應(yīng)用領(lǐng)域。這些都必將促進(jìn)BIM技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用，對水利工程的建設(shè)、管理、運行、維護(hù)等產(chǎn)生積極影響。

［1］EASTMAN T，TEICHOLZ P，SACKS P，et a1.BIM Handbook：A Guide to Bui1ding Information Mode1ing for Owners，Managers，Designers，Engineers and Contractors［M］.New York：John W i1ey &Sons Inc，2011.

［2］鄭華海，劉勻，李元齊.BIM技術(shù)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀［J］.結(jié)構(gòu)工程師，2015，31(04)：233-241.

［3］謝曉晨.論我國建筑業(yè)BIM應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2014(06)：90-101.

［4］馬智亮.追根溯源看BIM技術(shù)的應(yīng)用價值和發(fā)展趨勢［J］.施工技術(shù)，2015，44(06)：1-3.

［5］何關(guān)培.BIM和BIM相關(guān)軟件［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2010(04)：110-117.

［6］杜書波.BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究—以BIM芬蘭標(biāo)準(zhǔn)為例［J］.青島理工大學(xué)學(xué)報，2012，33(01)：67-70.

［7］清華大學(xué)BIM課題組.中國建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)框架研究［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［8］上海市建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用指南(2015版)［S］.

［9］何清華，楊德磊，鄭弦.國外建筑信息模型應(yīng)用理論與實踐現(xiàn)狀綜述［J］.科技管理研究，2015(03)：136-141.

TU741.3

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1672-2469(2017)03-0013-02

DO I：10.3969/j.issn.1672-2469.2017.03.007

2016-06-29

孫 斌(1983年—)，男，工程師。