張德軍

（蘭州交通大學(xué) 基建規(guī)劃處， 甘肅 蘭州 730070）

1 BIM基本概念

BIM 技術(shù)起源于美國(guó)，最早由學(xué)者 Chuck Eastman提出(1975 年)。他當(dāng)時(shí)將該系統(tǒng)形容為“建筑描述系統(tǒng)(Building Description System)”。后由 F.Tolman教授將完善后的系統(tǒng)命名為“Buliding Information Modeling”。

何謂 BIM 技術(shù)？簡(jiǎn)單來(lái)講，BIM 是基于三維數(shù)字基礎(chǔ)，集成了建設(shè)工程項(xiàng)目各相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型；同時(shí)又是一種可應(yīng)用于設(shè)計(jì)、建造和管理各階段的數(shù)字化技術(shù)。采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織設(shè)施信息委員會(huì)(F.I.C.)的定義簡(jiǎn)單描述BIM的功能：“BIM 是在開(kāi)發(fā)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)設(shè)施的物理和功能特性及相關(guān)的項(xiàng)目全壽命周期信息的‘可計(jì)算、可運(yùn)算’的形式體現(xiàn)，從而為決策提供支持，以更好地實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的價(jià)值。”BIM 技術(shù)一直伴隨著不斷的發(fā)展和完善，使得業(yè)內(nèi)對(duì)其概念進(jìn)行準(zhǔn)確的定義和解釋變得更加困難，但總體可以概括為以下幾方面：首先，強(qiáng)調(diào)它不是僅僅局限于傳統(tǒng)項(xiàng)目管理的施工階段，而是全生命周期的數(shù)據(jù)信息模型；其次，是對(duì)工程最小實(shí)體構(gòu)件的數(shù)字化表達(dá)；最后，它是一個(gè)各方工作人員可以進(jìn)行創(chuàng)建、管理和共享的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)平臺(tái)。

近年來(lái)，BIM 技術(shù)在國(guó)內(nèi)工程行業(yè)領(lǐng)域比較熱門。各方一致認(rèn)為其將會(huì)引領(lǐng)建筑信息化未來(lái)的發(fā)展方向，也必將引起建筑行業(yè)及其相關(guān)行業(yè)的革命性變化。國(guó)內(nèi)一些重大項(xiàng)目，如北京奧運(yùn)“水立方”、上海世博會(huì)場(chǎng)館、北京“中國(guó)尊”、深圳平安金融中心等，都使用了該技術(shù)。在發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，BIM 技術(shù)的應(yīng)用更加成熟，如：美國(guó)在工程建設(shè)行業(yè)應(yīng)用 BIM 技術(shù)的比例，由 2007 年的 28% 增長(zhǎng)到 2012 年的 71%；韓國(guó)規(guī)定 2016 年前全部工程項(xiàng)目均需應(yīng)用 BIM 技術(shù)；我國(guó)香港特別行政區(qū)也于 2009 年 11 月發(fā)布相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)劃在 2016 年將 BIM 技術(shù)覆蓋到香港房屋署所管轄的所有項(xiàng)目。我國(guó)正式宣告制定 BIM 標(biāo)準(zhǔn)工作的啟動(dòng)是住建部發(fā)布的《關(guān)于印發(fā) 2012 年工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定修訂計(jì)劃的通知》；2017 年 3 月 5 日，國(guó)務(wù)院《政府工作報(bào)告》中寫入了“加快 BIM 技術(shù)在建筑業(yè)應(yīng)用”。

2 BIM技術(shù)的主要特點(diǎn)

2.1 覆蓋面廣

BIM 技術(shù)不僅僅是一個(gè)系統(tǒng)模型，針對(duì)的不是建筑工程中的某一方面、某一環(huán)節(jié)或某一方，而是貫穿于整個(gè)建筑項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)階段、施工階段及后期營(yíng)運(yùn)管理階段的全壽命周期；除此還可以從施工組織模擬及進(jìn)度、質(zhì)量、安全和成本等多方面進(jìn)行控制。同時(shí)，它也面向建筑項(xiàng)目各參建方。業(yè)主方、設(shè)計(jì)方、施工方、監(jiān)理方等都可使用該技術(shù)，來(lái)提高自己的工作效率。

2.2 可視化強(qiáng)

在以往結(jié)構(gòu)形式比較簡(jiǎn)單的時(shí)候，通過(guò)對(duì)二維的平面設(shè)計(jì)圖的想象，就能得到一個(gè)大概的建筑輪廓。但是隨著對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能研究的不斷深入，建筑的結(jié)構(gòu)形式朝著多樣化、復(fù)雜化的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖紙已經(jīng)很難適應(yīng)現(xiàn)代建筑。BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“所見(jiàn)即所得”。與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)單位所給出的“視覺(jué)效果圖”不同的是，BIM 的可視化不僅是施工時(shí)構(gòu)件的可視化，更多的是整個(gè)建筑過(guò)程的可視化；不僅可以展示出設(shè)計(jì)意圖，更重要的是實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造及運(yùn)營(yíng)等過(guò)程中的討論和決策等的可視化。

2.3 模擬性強(qiáng)

BIM 技術(shù)的模擬，不僅僅是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)形式上的模擬，而是結(jié)合時(shí)間與空間對(duì)建筑結(jié)構(gòu)給予現(xiàn)實(shí)情況的模擬。比如：模擬突發(fā)情況下，如火災(zāi)、地震等發(fā)生時(shí)人員的疏散；模擬日照情況、熱能環(huán)境和結(jié)構(gòu)通風(fēng)情況等。這些模擬效果都是傳統(tǒng)技術(shù)手段所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

2.4 協(xié)調(diào)性強(qiáng)

一個(gè)完整的建筑項(xiàng)目是在多部門參與下完成的。當(dāng)然，在碰到問(wèn)題的大多數(shù)情況下，也需要相關(guān)多部門配合進(jìn)行解決，但這只是當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題后才開(kāi)始進(jìn)行的協(xié)調(diào)。BIM技術(shù)最大的價(jià)值就在于提前進(jìn)行協(xié)調(diào)，為各參建方提供一個(gè)三維的設(shè)計(jì)信息交互平臺(tái)，將各專業(yè)模型進(jìn)行交互合并，為協(xié)同工作提供可能性。

3 BIM 技術(shù)在建筑工程管理各階段的應(yīng)用

3.1 BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

傳統(tǒng)的基于二維狀態(tài)下的 CAD 設(shè)計(jì)，不可避免地會(huì)出現(xiàn)一些設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。如：各專業(yè)的碰撞、設(shè)計(jì)缺陷等問(wèn)題只有在后續(xù)的施工過(guò)程中才會(huì)得到反饋，有時(shí)候不得不進(jìn)行設(shè)計(jì)返工。這些問(wèn)題使用基于三維狀態(tài)的 BIM 技術(shù)的建模設(shè)計(jì)過(guò)程，就可以在設(shè)計(jì)階段得到解決。在 BIM 技術(shù)的支持下，各個(gè)專業(yè)通過(guò)相關(guān)三維設(shè)計(jì)軟件協(xié)同工作，在實(shí)際過(guò)程中做到“你中有我，我中有你”。比如通過(guò)歐特克開(kāi)發(fā)的 Auto CAD、Revit、Autodesk Robot Structural Analysis 等系列軟件，使得結(jié)構(gòu)工程師、設(shè)備水電工程師可以直接使用建筑工程師完成設(shè)計(jì)后所保存的 BIM 模型進(jìn)行各自的設(shè)計(jì)。這就實(shí)現(xiàn)了各個(gè)專業(yè)間數(shù)據(jù)的互通共享，實(shí)現(xiàn)了在施工前對(duì)各專業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行協(xié)調(diào)，以避免矛盾的出現(xiàn)。同時(shí)，在 BIM 技術(shù)的支持下進(jìn)行設(shè)計(jì)，還可以對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行迅速的對(duì)比和分析，以得到優(yōu)化后的方案。造價(jià)單位采用 BIM 條件下的三維算量軟件，可以迅速地計(jì)算出成本。

3.2 BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用

(1) 項(xiàng)目施工是將設(shè)計(jì)意圖變?yōu)閷?shí)物的一個(gè)過(guò)程。其中包含了許多環(huán)節(jié)，而 BIM 技術(shù)完全可以貫穿到整個(gè)施工過(guò)程中來(lái)。對(duì)于施工方來(lái)說(shuō)，BIM 技術(shù)可以發(fā)揮其三維立體模型的優(yōu)勢(shì)，將傳統(tǒng)二維圖紙所不能表達(dá)的模糊內(nèi)容進(jìn)行準(zhǔn)確形象的呈現(xiàn)，加深了施工人員對(duì)設(shè)計(jì)意圖的理解。

(2) 可以集合算量軟件和使用 BIM 技術(shù)建立的施工階段的模型，對(duì)每個(gè)施工工序(如桁架桿件的工廠預(yù)拼)、每個(gè)工區(qū)及每個(gè)時(shí)間段的工程量和施工成本進(jìn)行精確計(jì)算；同時(shí)根據(jù)施工進(jìn)度進(jìn)行及時(shí)的成本統(tǒng)計(jì)分析。實(shí)現(xiàn)了施工成本的動(dòng)態(tài)管理，增強(qiáng)了施工單位對(duì)后續(xù)施工成本的管控。

(3) 使用 BIM 技術(shù)可以有效控制施工進(jìn)度和施工質(zhì)量。比如，結(jié)合 BIM 技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)，建立一個(gè)儲(chǔ)存施工材料及相關(guān)機(jī)械設(shè)備的信息模塊，在實(shí)際施工過(guò)程中，就能夠根據(jù)信息模塊進(jìn)行材料及設(shè)備的準(zhǔn)備和檢查，確保施工材料與相關(guān)設(shè)備滿足施工要求，進(jìn)而為施工質(zhì)量和施工進(jìn)度提供物質(zhì)基礎(chǔ)；同時(shí)，利用 BIM 技術(shù)對(duì)施工流程進(jìn)行準(zhǔn)確的模擬，為實(shí)際施工制定相關(guān)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，為工作人員施工提供參考依據(jù)。當(dāng)遇到問(wèn)題時(shí)，相關(guān)方可以利用基于 BIM的協(xié)同工作平臺(tái)，根據(jù)實(shí)際情況提取各自所需要的信息，對(duì)信息傳遞的準(zhǔn)確性和效率做出保證。因此，在施工進(jìn)度控制中，BIM 技術(shù)的應(yīng)用有助于工作人員更加全面地掌握施工的進(jìn)展情況，為工程高質(zhì)量地順利建成提供保障。

(4) 施工安全管理也是施工階段很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，不僅施工人員的生命安全受到了威脅，而且也會(huì)影響到施工進(jìn)度，甚至?xí)o企業(yè)帶來(lái)難以估計(jì)的損失。以往施工單位降低事故發(fā)生率的手段，往往是通過(guò)對(duì)施工過(guò)程中的安全隱患進(jìn)行排查。但這無(wú)法完全和有效地避免事故的發(fā)生。而采用 BIM 技術(shù)，就能夠通過(guò)對(duì)建筑施工的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行模擬分析，主要是一些施工細(xì)節(jié)的展示，讓施工人員大致明確可能出現(xiàn)安全隱患的環(huán)節(jié)和關(guān)鍵點(diǎn)，方便施工人員提前采取相關(guān)的安全控制措施，將安全隱患扼殺在萌芽階段。

3.3 BIM 技術(shù)在竣工驗(yàn)收階段的應(yīng)用

在建筑項(xiàng)目的竣工驗(yàn)收階段，最重要的就是嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。因?yàn)樵谡麄€(gè)建造過(guò)程中的所有相關(guān)信息，均可以通過(guò)BIM 技術(shù)匯集到信息資源共享平臺(tái)系統(tǒng)中去。有了這些數(shù)據(jù)信息的支撐，可以更有效地提高項(xiàng)目檢驗(yàn)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

3.4 BIM技術(shù)在運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的建筑項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)維護(hù)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)建筑空間的規(guī)劃和使用不合理、建筑能耗大、安全維護(hù)缺乏周期性和科學(xué)性等一系列問(wèn)題，而且也加大了運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。BIM技術(shù)在該階段則體現(xiàn)出了強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。首先，解決了傳統(tǒng)運(yùn)維管理操作過(guò)程中的信息丟失和信息搜索困難的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備參數(shù)和維護(hù)信息等的管理儲(chǔ)存。其次，借助BIM 技術(shù)可視化的優(yōu)點(diǎn)，可以為運(yùn)維管理人員提供直觀的(如水電等設(shè)備的)三維視角。此外，還可以借助BIM技術(shù)進(jìn)行仿真模擬和識(shí)別潛在危險(xiǎn)，進(jìn)行相應(yīng)災(zāi)害的模擬及提出系統(tǒng)的解決方案和應(yīng)急措施，減少生命和財(cái)產(chǎn)的損失。

BIM 技術(shù)在建筑工程全壽命周期項(xiàng)目管理各階段應(yīng)用流程，如圖 1 所示。

4 結(jié) 語(yǔ)

圖1 建筑工程全壽命周期項(xiàng)目管理流程圖

雖然 BIM 技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛，但是不可避免地也遇到了一些問(wèn)題，比如：缺乏 BIM 復(fù)合型人才；對(duì) BIM 的應(yīng)用深度不夠；集成化程度高的 BIM 應(yīng)用軟件相對(duì)匱乏；我國(guó)建筑領(lǐng)域的 BIM 數(shù)據(jù)缺乏標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)交換難的現(xiàn)象普遍存在；等等。可以堅(jiān)信的一點(diǎn)是，現(xiàn)代信息技術(shù)以及建筑行業(yè)的高速發(fā)展，為 BIM 技術(shù)的普及應(yīng)用提供了前所未有的契機(jī)，BIM 技術(shù)也將從各方面徹底改變傳統(tǒng)的建筑工程管理模式。