于慶濤

摘要： BIM技術中包含的信息通過協(xié)同工作的模式實現(xiàn)資源共享，是建設行業(yè)信息化管理的一個全新突破手段。借用BIM模型中豐富的幾何信息和非幾何信息整合工程全生命周期中項目各參與方間的信息協(xié)同、共享集成與應用。

Abstract： The information contained in BIM technology realizes resource sharing through the mode of collaborative work. It is a brand-new breakthrough method for information management of construction industry. Using the rich geometric information and non-geometric information in the BIM model to integrate information cooperation， sharing， integration and application among project participants in the entire project life cycle.

關鍵詞： BIM技術；BIM應用；BIM內(nèi)涵；載體維度；碰撞檢測；施工模擬

Key words： BIM technology；BIM application；BIM content；carrier dimension；collision detection；construction simulation

中圖分類號：TU17 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）26-0241-04

0 引言

BIM技術引入國內(nèi)工程施工領域后，被視為繼CAD后又一次重大變革，引起了行業(yè)內(nèi)的高度關注，應用階段涵蓋了規(guī)劃、設計、施工、運維。通過應用，行業(yè)內(nèi)積累了大量應用經(jīng)驗，也存在著對BIM技術認識不統(tǒng)一、BIM技術人員儲備不足、BIM技術流程和成果不規(guī)范等因素，以至于很多項目出現(xiàn)BIM技術與項目管理結合度不夠的現(xiàn)象。

住房和城鄉(xiāng)建設部于2015年6月16日發(fā)布了《關于印發(fā)推進建筑信息模型應用指導意見的通知》（建質(zhì)函[2015]159號），要求到2020年末，建筑行業(yè)甲級勘察、設計單位以及特級、一級房屋建筑工程施工企業(yè)應掌握并實現(xiàn)BIM與企業(yè)管理系統(tǒng)和其他信息技術的一體化集成應用；到2020年末，以下新立項項目勘察設計、施工、運營維護中集成應用BIM的項目比率達到90%；以國有資金投資為主的大中型建筑；申報綠色建筑的公共建筑和綠色生態(tài)示范小區(qū)。

1 BIM基本概念及特征

1.1 BIM基本概念

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，是在建設工程及設施全生命周期內(nèi)，對其物理和功能特性進行數(shù)字化表達，并依此設計、施工、運維的過程和結果的總稱。

1.1.1 Building

Building指建設工程，是一個建設項目從初期規(guī)劃，到過程設計、施工乃至運行維護全生命周期的過程。

1.1.2 Information

Information意為信息，是BIM技術中的基礎和關鍵，具有重要意義，承載著建設工程產(chǎn)生的龐大的信息與數(shù)據(jù)，體現(xiàn)了BIM出現(xiàn)的根本意義。

1.1.3 Modeling

Modeling即為模型，BIM是以模型為載體，通過模型傳遞信息，是整個BIM技術應用的基礎。

1.2 BIM內(nèi)涵

1.2.1 工程項目的全生命周期應用

BIM的作用是可以通過信息的協(xié)同傳遞，提供信息管理與共享的有效方法。可以貫穿整個項目從概念提出到拆除的全過程，減少建設工程“錯、缺、漏、碰”現(xiàn)象的產(chǎn)生，減少浪費，降低材料、人工消耗。

1.2.2 BIM的信息載體維度（nD）

BIM技術的出現(xiàn)實現(xiàn)了從傳統(tǒng)二維到三維繪圖，甚至n維的轉變。是建設工程通過3D可視化、4D進度管控、5D造價管理、6D性能分析直至與物聯(lián)網(wǎng)、移動應用、云端、虛擬現(xiàn)實的基于網(wǎng)絡的多維協(xié)同方式與集成應用，為建設工程不同參與者之間實現(xiàn)信息協(xié)同與共享起到顯著作用。

2 BIM技術國內(nèi)外應用現(xiàn)狀

2.1 國外BIM技術應用現(xiàn)狀

BIM技術在國外的應用起步較早，從提出到完善，歷經(jīng)三十余載，逐步被新加坡、英國、美國等幾個主導國家所普遍接受并經(jīng)過長期的醞釀，從政府層面對于工程項目的BIM應用制定了相應的政策支撐。

新加坡1995年啟動了一個名為CORENETIT的IT 項目采用先進的信息技術實現(xiàn)建筑房地產(chǎn)業(yè)的參與方間實現(xiàn)高效、無縫地溝通和信息交流；英國政府要求強制使用BIM，到2016年，政府要求全面協(xié)同3D-BIM.并將全部的文件以信息化管理；2003年起，美國總務管理局（GSA）通過其下屬的公共建筑服務處（Public Buildings Service，PBS）開始實施一項被稱為國家3D-4D-BIM計劃的項目，為了保證計劃的順利實施，GSA制定了一系列的策略進行支持和引導，BIM在美國逐漸成為主流，并對包括中國在內(nèi)的其他國家的BIM實踐產(chǎn)生影響。

2.2 國內(nèi)BIM技術應用現(xiàn)狀

我國未來建設領域將是以現(xiàn)代化、工業(yè)化、信息化為主導的三個發(fā)展方向，而BIM技術將成為建設行業(yè)信息化發(fā)展的主旋律。無論從降低建設成本或是減少人材機的消耗方面，BIM技術的廣泛應用無疑對我國建設領域產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整和綠色建造等產(chǎn)生了深遠的影響。

2.2.1 我國現(xiàn)行各類BIM標準、政策

自2011年至今，住房和城鄉(xiāng)建設部相繼發(fā)布了《2011～2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》、《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》（建質(zhì)函[2015]159號）、《2016～2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》（建質(zhì)函[2016]183號）等政策性文件，對建設單位、勘察設計單位、施工單位的BIM實施起到積極地引導作用，指明了BIM技術實施方向。

住房和城鄉(xiāng)建設部相繼發(fā)布了6項BIM國家標準的編制計劃，分別是：《建筑工程信息模型應用統(tǒng)一標準》、《建筑工程信息模型存儲標準》、《建筑工程信息模型編碼標準》、《建筑工程設計信息模型交付標準》、《制造工業(yè)工程設計信息模型應用標準》和《建筑工程信息模型應用標準》。目前《建筑工程信息模型應用統(tǒng)一標準》GB/T 51212-2016和《建筑工程信息模型應用標準》GB/T 51235-2017已經(jīng)編制完成并發(fā)布實施。

2.2.2 國內(nèi)各類工程項目BIM應用情況

國內(nèi)項目最初使用BIM技術輔助工程建設主要以大型公建、超高層項目為主，如國家體育場、銀河SOHO、深圳平安中心、上海中心、“中國尊”、新機場航站樓以及萬達系列項目中廣泛應用。建設單位通過BIM技術對一些復雜節(jié)點、異形鋼結構和幕墻以及超大規(guī)模的機電設備和管線安裝等工作進行預排模擬，提前發(fā)現(xiàn)一些以往常規(guī)做法不易管控、不易發(fā)現(xiàn)的設計錯誤，通過各專業(yè)三維模型的協(xié)同管理解決“錯、漏、碰、缺”等諸多問題，降低工程建造成本，產(chǎn)生更為直接的經(jīng)濟利益。

近幾年來，越來越多的工程項目在招標之初即明確使用BIM技術，施工單位為了適應新時期的工程管理模式的變革，也逐步開始推動BIM技術的應用發(fā)展。施工單位中BIM技術應用較為成功的以中國建筑、北京城建、上海建工、湖南建工等企業(yè)為代表，經(jīng)過多年工程項目中的BIM實施，已逐步完善了自身BIM體系并在相關涉及BIM技術的工程投標中占據(jù)有利位置。

3 BIM技術在施工管理中的應用

施工單位是工程建設最直接的實施完成者，對工程項目施工中的管理亦深有體會。目前，國內(nèi)BIM發(fā)展程度最完善和最能體現(xiàn)BIM技術水平的也是施工單位。

3.1 施工管理的BIM應用特點

建造過程中，質(zhì)量、進度、成本被稱為工程項目建設的三大目標，是建設工程施工階段管理的主要工作內(nèi)容。充分運用BIM的可視化、協(xié)同性、模擬和分析、優(yōu)化性、可出圖性等特點實現(xiàn)施工階段的數(shù)字化管理。

3.2 工程項目BIM應用價值與案例

中鐵北京工程局建筑工程分公司充分運用BIM技術的五大特點，積極在各工程項目上推廣，產(chǎn)生了一些實際效益，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

3.2.1 基于BIM技術的三維可視化交底

按照圖集規(guī)范、2D設計圖紙，利用Autodesk Revit、Trimble Sketchup、Autodesk 3dsMax等系列軟件創(chuàng)建建筑、結構、機電、裝飾BIM模型，對主要節(jié)點做法、施工工藝通過PC、移動端等設備及紙質(zhì)交底進行可視化展示，使項目管理人員、作業(yè)人員更直觀地理解交底內(nèi)容，規(guī)范地進行施工生產(chǎn)工作。

三維可視化交底在合肥市軌道交通1號線裝修5標工程、北京市軌道交通昌平線南延工程三標、貴陽小碧新城二期（安置點）項目的技術交底中均得到了應用。以北京市軌道交通昌平線南延工程三標為例，在前期臨時設施的建設過程中，項目按照圖集規(guī)范自行制作了“不上人吊頂做法”、“地磚鋪貼做法”、“磚墻乳膠漆做法”、“磚墻貼壁紙做法”、“廚房屋面做法”等三維模型，通過輸出多角度圖片進行打印或傳輸至手機移動端、PC端等等方式對現(xiàn)場管理人員和作業(yè)人員進行技術交底。通過這種方式使施工現(xiàn)場的不規(guī)范的做法大幅減少，質(zhì)量問題得到有效控制。

3.2.2 基于BIM技術的碰撞檢測與施工模擬

將建立完成的各專業(yè)BIM模型，經(jīng)過檢查審核后導出為國際通用標準BIM格式IFC文件后，使用專業(yè)的碰撞檢測與模擬軟件對結構構件、建筑、管線綜合各專業(yè)之間進行碰撞檢測和分析，提前發(fā)現(xiàn)設計中存在的問題，優(yōu)化施工方案和資源配置。

中鐵北京工程局建筑工程分公司在北京曹妃甸職教城北京職業(yè)技術師范高等?？茖W校項目-校級辦公樓工程中采用Autodesk Revit進行建筑、結構、機電安裝（給排水、暖通、電氣）等專業(yè)分別建模，轉換為Naivsworks能夠識別的.nwc格式文件，對模型進行逐一整合。通過對各專業(yè)間的相互沖突檢測，檢測出機電各專業(yè)與結構模型的碰撞5處，機電各專業(yè)與建筑模型的碰撞53處，機電各專業(yè)之間的碰撞53處（圖2）。貴陽小碧新城二期（安置點）項目也通過對中小學工程的管線綜合碰撞檢測發(fā)現(xiàn)39處水、電專業(yè)沖突，并提前做出優(yōu)化。

3.2.3 基于BIM技術的工程進度管理

進度控制是建設項目管理三大目標之一。隨著建設項目的大型化和復雜化，進度與承包、質(zhì)量的多方面協(xié)調(diào)僅依靠傳統(tǒng)進度控制方法已很難兼顧，應用信息化技術實現(xiàn)對進度的控制已成為發(fā)展趨勢。BIM技術在進度管理中有其自身的優(yōu)越性，具體表現(xiàn)如下：

①BIM基于立體模型，具有很強的可視性和操作性。

BIM的成果是高仿真三維模型，可以對建筑內(nèi)外部進行細致地檢查；可以對某個建筑構件的空間位置、三維尺寸和材質(zhì)顏色等特質(zhì)進行精細化地修改，降低因設計錯誤對施工進度造成的影響。

②BIM包含了完整的建筑數(shù)據(jù)信息。

BIM模型包含了完整的建筑信息，從構件的材質(zhì)到尺寸數(shù)量，從項目位置到周圍環(huán)境，甚至可以精確到材料等級、出廠日期等數(shù)據(jù)。將建筑模型附加進度計劃的虛擬建造，可以間接產(chǎn)生材料和資金供應計劃，并與施工進度的變化同步自動更新，保證施工過程的資金和材料充分供應。

基于BIM的進度管理以貴陽小碧新城二期（安置點）項目為例，該項目對中小學工程建立了建筑、結構、機電Revit模型，并將模型輸出至Navisworks與Project施工進度計劃進行了對應的匹配；再為實際進度進行相應的匹配，通過軟件的自動模擬，查找實際進度與計劃進度之間存在的差異，并通過模擬找到問題根本所在。

3.2.4 基于BIM的現(xiàn)場布置與模擬

施工現(xiàn)場環(huán)境的布置與模擬按照以往傳統(tǒng)圖紙的方式很難表現(xiàn)完整，且各種構筑物、植物、周邊環(huán)境、交通情況復雜，容易在設計布置前期產(chǎn)生各種問題，出現(xiàn)返工現(xiàn)象。因此，發(fā)揮BIM三維可視化的特點，對施工現(xiàn)場的布局提前預判，以達到減少材料的浪費及返工影響工期的目的。（圖3）

3.2.5 基于BIM的工程量計算

由BIM平臺創(chuàng)建的三維模型，包含了各種與構件相關的屬性，并進行了匹配，并錄入附帶幾何信息和非幾何信息，可以便捷的統(tǒng)計任意部位的工程量。

通過合肥市軌道交通1號線裝修5標工程、北京市軌道交通昌平線南延工程三標、貴陽小碧新城二期（安置點）項目的摸索。已經(jīng)可以通過Auto Revit按照相應規(guī)范規(guī)則創(chuàng)建模型自動計算工程量或導出至廣聯(lián)達算量軟件中生成工程量清單。（圖4）

以合肥市軌道交通1號線裝修5標工程為例，Revit本身缺少大量模型，如果需要得出準確的工程量，繪制各種類型的族文件就成為最緊迫、最重要的環(huán)節(jié)。如搪瓷鋼板，由于顏色不同、工藝不同、形狀不同等因素，需要創(chuàng)建帶有參數(shù)變化的族庫。創(chuàng)建的有石材踢腳、盲道、各種規(guī)格的搪瓷鋼板、材料伸縮縫、導向標識、鋁圓通、折邊鋁板等十幾種專用族。

通過對應的模型建立及信息錄入，軟件自動匯總數(shù)據(jù)，在生成報表之前只需簡單設置所需條目，即可對工程數(shù)量進行快捷的匯總統(tǒng)計。

3.2.6 BIM與裝配式建筑施工

裝配式建筑與BIM結合應用能夠發(fā)揮的作用除了工程質(zhì)量進度控制、5D動態(tài)成本控制、和可視化技術交底等BIM價值外，最重要的就是對于預制構件入場和存儲的管理。

通過BIM信息共享與RFID（無線射頻識別）的有效結合，對構件實施追蹤控制。RFID是一種非接觸的自動識別技術，通過射頻信號自動識別并獲取數(shù)據(jù)，BIM與RFID相結合的優(yōu)點就是信息讀取準確，傳遞速度快，減少人工錄入信息可能造成的錯誤。

未來裝配式建筑也是公司工程施工項目的主要發(fā)展方向，裝配式建筑與BIM技術也必然成為項目施工管理的重要措施之一。研究BIM技術與裝配式建筑的有效結合，解決過程中出現(xiàn)的問題，制定相應的裝配式BIM業(yè)務流程與規(guī)則是今后的重點研究方向。

3.3 BIM技術的未來展望

BIM技術除了自身的特點與價值，還應與各類其他新興技術有機結合，現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)運用比較成功的BIM拓展應用主要是與物聯(lián)網(wǎng)、云計算、數(shù)字化加工、智能全站儀、GIS、3D掃描、虛擬現(xiàn)實、3D打印等的技術融合。其根本均是以BIM模型為基礎，利用BIM模型的信息共享，實現(xiàn)各階段的協(xié)同工作，這樣才能充分發(fā)揮BIM技術的自身特性，科學有效的提高工程項目施工管理水平。

4 BIM技術對于建筑行業(yè)的重要性

在過去的30年中，隨著社會的發(fā)展和生活觀念的變遷，城市建設進入了空前發(fā)展的黃金時期，建筑行業(yè)經(jīng)歷了粗放式的增長形態(tài)。如今經(jīng)濟進入了常態(tài)化，以前在建設行業(yè)里有這樣一個規(guī)律，只要能接到項目，怎么干都能掙錢！這導致建筑行業(yè)一直是粗放型的管理模式。而現(xiàn)在企業(yè)面臨著激烈的競爭，我們不得不提高管理水平。BIM技術的出現(xiàn)就成了促進項目的精細化管理，增加企業(yè)競核心爭力的有效途徑之一。

BIM技術是一項顛覆設計、施工管理的新技術，徹底改變了相關人員的工作和管理方式。無論從現(xiàn)階段BIM工具出發(fā)，還是基于未來協(xié)同管理模式創(chuàng)新來看，BIM的應用推廣趨勢已不可阻擋。就如同10年前的互聯(lián)網(wǎng)一樣，基于BIM所引領的技術變革、管理變革，也勢必會創(chuàng)造出新的商業(yè)機會、商業(yè)模式和新的工作崗位。無論是對施工企業(yè)與施工管理人員，將會產(chǎn)生重要的影響，它將直接決定施工企業(yè)的施工技術與管理水平和相關從業(yè)人員的素質(zhì)。

5 BIM技術應用總結

BIM 的提出和發(fā)展，對工程建設行業(yè)的技術進步產(chǎn)生了重大影響。應用BIM 技術可大幅度提高工程建設的集成化程度，促進工程建設行業(yè)生產(chǎn)方式的轉變，提高投資、設計、施工、運維乃至整個工程生命期的質(zhì)量和效率，提升科學決策和管理水平。

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