金 戈

(上海水石建筑規(guī)劃設(shè)計股份有限公司，上海 200235)

引言

設(shè)計對建筑工程的成本、質(zhì)量、進度和功能需求的滿足具有重大的影響和作用，因此設(shè)計管理是進行項目管理、決定項目成敗的關(guān)鍵因素之一。隨著地產(chǎn)開發(fā)的資金壓力，設(shè)計的質(zhì)量和進度成為了不可調(diào)和的矛盾點。而高周轉(zhuǎn)的地產(chǎn)項目又不允許在施工過程中產(chǎn)生嚴(yán)重的設(shè)計問題，從而影響了施工進度。業(yè)主需要更快的設(shè)計成果，施工需要更準(zhǔn)確的設(shè)計成果，這些都給傳統(tǒng)的設(shè)計管理帶來了巨大的挑戰(zhàn)，設(shè)計管理迫切需要一場革命[1]。

BIM即建筑信息模型，作為一種全新的建筑信息化技術(shù)，可為設(shè)計施工提供可視化管理和技術(shù)支持，是目前國際和行業(yè)建設(shè)領(lǐng)域關(guān)注和研究應(yīng)用的熱點。但是，BIM在國內(nèi)的實施過程中，出現(xiàn)了諸多不如意的地方，甚至很多聲音在質(zhì)疑BIM的價值[2]。

如何利用BIM技術(shù)的優(yōu)勢來提高建筑工程的項目管理水平，如何實現(xiàn)BIM技術(shù)的真正落地，成為了一個迫在眉睫的問題。筆者結(jié)合多年的外資項目的精細化管控經(jīng)驗，以及BIM技術(shù)的特點，研發(fā)了一套適用國內(nèi)建筑工程項目的設(shè)計管理的方法。

1 設(shè)計管理的現(xiàn)狀及不足

據(jù)研究分析，設(shè)計費一般只相當(dāng)于建設(shè)工程全壽命費用的1%以下，但正是這少于1%的費用對投資的影響卻高達75%以上。據(jù)統(tǒng)計，在工程質(zhì)量事故的眾多原因中，設(shè)計責(zé)任占40.1%，居第一位。不少建筑產(chǎn)品由于缺乏優(yōu)化設(shè)計，而導(dǎo)致功能設(shè)置不合理，影響正常使用； 有的設(shè)計圖紙質(zhì)量差，專業(yè)設(shè)計之間相互矛盾，造成施工返工、停工的現(xiàn)象，有的造成質(zhì)量缺陷和安全隱患，給國家和人民帶來巨大損失，造成投資的極大浪費[3]。

為何設(shè)計會出現(xiàn)如此多的問題呢？業(yè)主對設(shè)計周期的不斷壓縮是第一因素，甚至出現(xiàn)一個月出圖、一周出圖、一天出圖的情況，另一因素是設(shè)計人員能力不足。排除這些客觀原因，筆者仔細研究了國內(nèi)的項目流程，發(fā)現(xiàn)了一個很重要的現(xiàn)象：國內(nèi)的設(shè)計管理是單線傳遞(見圖1)。每個專業(yè)的設(shè)計傳遞到施工階段，問題才暴露出來。設(shè)計院原本內(nèi)部需要做的拍圖(專業(yè)協(xié)調(diào))，因為二維工具的限制，以及設(shè)計周期的不足，已經(jīng)被大大簡化，甚至有些項目省略了這個環(huán)節(jié)?，F(xiàn)有的體制中，拍圖工作一般由若干經(jīng)驗豐富的設(shè)計總牽頭，根據(jù)他們的經(jīng)驗來協(xié)調(diào)。然而，有限的設(shè)計總完全跟不上無限的項目的需求[4]。

圖1 設(shè)計管理的現(xiàn)狀

因為缺少了多專業(yè)協(xié)調(diào)這個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在目前傳統(tǒng)的設(shè)計過程中，經(jīng)常出現(xiàn)以下問題：信息不對稱，各專業(yè)的變更無法及時更新到相關(guān)專業(yè)圖紙里，導(dǎo)致諸多不一致的情況出現(xiàn)。例如建筑和結(jié)構(gòu)的樓梯位置不一致； 雨水管和建筑外立面碰撞在一起； 局部凈高不滿足； 公共走廊經(jīng)常會排布大量的管線，特別是有大尺寸的排煙管，就更容易導(dǎo)致凈高無法滿足業(yè)主的要求； 施工空間及維修空間不滿足； 設(shè)計師缺乏施工經(jīng)驗，導(dǎo)致對后續(xù)施工空間控制不足，從而影響了正常的施工實施工作等等。

由于缺乏有效的設(shè)計管理，傳統(tǒng)的設(shè)計成果存在的問題已經(jīng)嚴(yán)重影響了建筑工程的項目質(zhì)量，亟需改進。

2 BIM技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

從BIM技術(shù)引入國內(nèi)開始，從政府到業(yè)主等各方，都對BIM技術(shù)在項目中的應(yīng)用寄予厚望。BIM技術(shù)本身具備三維可視、數(shù)據(jù)聯(lián)動等優(yōu)勢。而BIM技術(shù)在國內(nèi)的實際應(yīng)用中，卻依然存在諸多問題，其中最突出的一個問題就是BIM無法有效落地，或者說設(shè)計做的BIM，施工無法應(yīng)用，BIM技術(shù)的應(yīng)用出現(xiàn)階段性或碎片化。通過對國內(nèi)多個BIM案例的分析和研究，筆者有如下結(jié)論：

(1)BIM從業(yè)者的能力太低，無法提供高質(zhì)量的BIM成果。

(2)設(shè)計方案的頻繁變更，導(dǎo)致BIM成果無法快速更新，而喪失了有效性。目前比較普遍的BIM設(shè)計的做法是二維設(shè)計一遍，然后再有BIM工程師把二維設(shè)計翻模為三維模型。每一次二維設(shè)計的方案變更，都需要三維模型跟著更新。而在傳統(tǒng)二維設(shè)計成果中，有些只是幾條線的表示，在三維模型中需要很復(fù)雜的工作來實現(xiàn)，無法在短時間內(nèi)完成，導(dǎo)致BIM成果無法和二維設(shè)計成果同步完成。

(3)施工單位從業(yè)者能力不足以熟練掌握BIM技術(shù)和相應(yīng)的BIM成果。

(4)沒有完善的BIM工作路徑來指導(dǎo)項目各方參與和應(yīng)用BIM技術(shù)。

圖2 BIM應(yīng)用的現(xiàn)狀

目前BIM實施最常態(tài)化的一種情況，就是如圖2所示。BIM供應(yīng)商搭建了一個BIM模型和一份不知所云的碰撞報告，然后交付給業(yè)主和施工，各方都無從下手，然后項目存在的問題依然在施工中頻頻爆發(fā)。設(shè)計管理是一個動態(tài)的過程，而現(xiàn)在的BIM工作是一個靜態(tài)的過程，兩者必然存在無法調(diào)和的矛盾，而導(dǎo)致BIM無法落地。

為解決以上諸多BIM實施中的問題，提高BIM設(shè)計效率，結(jié)合多年的外資項目的經(jīng)驗和BIM技術(shù)的優(yōu)勢，本文提出了一種方法來實現(xiàn)通過BIM技術(shù)提高設(shè)計管理——BIM節(jié)點法。

3 BIM節(jié)點法的定義及關(guān)鍵要素

3.1 BIM節(jié)點法的定義

所謂BIM節(jié)點法,是指專業(yè)的BIM工程師根據(jù)BIM技術(shù)規(guī)格書的工作標(biāo)準(zhǔn)，將建筑工程項目的所有專業(yè)整合在一起，并進行多專業(yè)協(xié)調(diào)從而使BIM模型達到滿足規(guī)格書及項目要求的深度，將整個項目根據(jù)不同區(qū)域的難點和項目需求，拆分成若干個占據(jù)一定空間的節(jié)點，每個節(jié)點包含此空間的建筑、結(jié)構(gòu)和機電等所需的專業(yè)模型，同時按照平面、0度剖面和90度剖面，以及模型的形式整合在一張圖紙上； 每個節(jié)點按照節(jié)點法跟蹤表單進行設(shè)置不同的狀態(tài)來跟蹤實施情況，從設(shè)計到最后竣工復(fù)核； 通過對各個節(jié)點的分階段控制，提高整個項目的設(shè)計管理水平。

圖3 BIM節(jié)點法示意圖

要理解BIM節(jié)點法(如圖3)，首先要接受一個概念，那就是無論是三維模型還是二維圖紙，使用的目的就是為了有效地傳遞設(shè)計信息。

而有效的信息傳遞，需要注意幾件事：

(1)模型適合人機交互和圖紙適合人人交互； 例如差量比對，在二維設(shè)計很難實現(xiàn)，而在三維設(shè)計就很容易。

(2)模型的信息量過大，而圖紙的信息量太少。但是模型富含的大量非幾何信息在施工建造階段，其實是沒有太多應(yīng)用的，主要是幾何信息的應(yīng)用。所以，將信息量富裕的模型轉(zhuǎn)化為有足夠幾何信息的二維圖紙，也能滿足項目的需求。如上文所說，無論三維還是二維，目的是有效地傳遞設(shè)計信息。所以用模型還是圖紙，不重要，重要的是傳遞的這個媒介，具備項目需要的信息。

所以，可以得到一個這樣的結(jié)論，在設(shè)計過程中，我們可以發(fā)揮模型可視的優(yōu)勢，來進行三維設(shè)計； 在設(shè)計交付的時候，我們應(yīng)該發(fā)揮二維圖紙更容易交流的優(yōu)勢。如此混合交叉使用BIM，才能真正發(fā)揮BIM的價值。

BIM節(jié)點法的特點和價值主要是通過一套完整的節(jié)點詳圖，把項目的關(guān)鍵部位進行拆解，實現(xiàn)了項目的定量分析。同時，將節(jié)點部位的所有信息在一張圖紙上進行展示和協(xié)調(diào)，提高了溝通的效率，解決了模型無法有效傳遞的問題。BIM模型作為各方交流溝通的工具是可行的，但是指導(dǎo)施工依然存在很多問題，指導(dǎo)施工依然離不開二維圖紙的表現(xiàn)方式。

3.2 BIM節(jié)點法的關(guān)鍵要素

BIM節(jié)點法主要包括以下5項關(guān)鍵要素：

(1)專業(yè)的BIM工程師

美國的DPR公司在《BIM HANDBOOK》一書的案例中，有明確的說明。一個合格的BIM工程師應(yīng)該具備設(shè)計領(lǐng)域的知識、施工領(lǐng)域的知識和這兩個領(lǐng)域知識的融合[5]。 所以，在BIM團隊建設(shè)中，需要制定嚴(yán)格的培訓(xùn)計劃，這個培訓(xùn)計劃包括了建筑結(jié)構(gòu)機電等專業(yè)的設(shè)計知識培訓(xùn)； 一級建造師的建筑實務(wù)培訓(xùn)、 一級建造師的機電實務(wù)培訓(xùn)、 現(xiàn)場觀摩學(xué)習(xí)以及Revit等軟件操作培訓(xùn)。同時，可以招聘有施工現(xiàn)場經(jīng)驗的工程師，再進行設(shè)計知識和BIM軟件的培訓(xùn)。保證BIM工程師能同時接受到BIM軟件操作、設(shè)計和施工三個維度的培訓(xùn)。因此，BIM工程師并不是像外界所說的門檻低，其實是學(xué)習(xí)曲線很高的一個崗位[6]。

此項主要應(yīng)對現(xiàn)狀問題的第一項人員能力不足問題，主要作用在于保證實施的人員具備專業(yè)的技術(shù)能力。

(2)BIM技術(shù)規(guī)格書

前文已經(jīng)講到，在傳統(tǒng)的協(xié)調(diào)過程中，主要有多年經(jīng)驗的設(shè)計師牽頭，而依據(jù)的也是這些設(shè)計師在無數(shù)項目中碰到的問題的解決方案。那么，為了彌補年輕工程師經(jīng)驗不足的問題，我們收集國內(nèi)外各類項目實踐中碰到的問題，編制了《BIM技術(shù)規(guī)格書》。本規(guī)格書主要是各類施工、驗收和運維過程中發(fā)生過的問題的經(jīng)驗匯總。此類問題基本上不涉及設(shè)計的強規(guī)強條，但是在實際施工和使用過程中，會有諸多問題。目前，本規(guī)格書有收集76項。例如：

1)車位處不可以有排水溝；

2)如果有貨運或垃圾車，考慮主通道運輸路線的凈高；

3)母線槽盡量不要翻彎(母線槽彎頭需定制，成本代價高)；

4)大型設(shè)備的運輸路徑是否通暢，門口大小是否滿足設(shè)備運入；

5)風(fēng)管寬度不要大于1 200，否則風(fēng)管底部需要設(shè)置噴淋，管底凈高反而變??；

6)管道的翻彎盡量從主管到設(shè)備末端，盡量從高到低或者從低到高，中間不要出現(xiàn)U型或幾字形。如果需要翻彎，管道翻彎時盡量上翻。(下翻會產(chǎn)生積水、存渣，即使安裝泄水閥，水排往何處也是個問題)。

此項的作用在于保證BIM的成果是解決了項目的問題或?qū)嶋H需求，不是為了BIM而BIM，避免提交沒有用處的模型。

(3)BIM節(jié)點法管理表單

BIM節(jié)點法管理表單包括節(jié)點狀態(tài)跟蹤表單、節(jié)點布置示意圖和節(jié)點詳圖。

節(jié)點狀態(tài)跟蹤表單主要包括所有節(jié)點的數(shù)量和內(nèi)容概述，以及節(jié)點的當(dāng)前實施階段和狀態(tài)。見圖4。

圖4 節(jié)點狀態(tài)跟蹤表示例

節(jié)點布置示意圖按照項目的大小，原則上是每個樓層一張。每張圖中放置軸網(wǎng)和建筑，將節(jié)點位置圈出，并放上編號，方便項目各方快速了解節(jié)點的大概位置。

節(jié)點詳圖的種類主要包括復(fù)雜節(jié)點和標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點。復(fù)雜節(jié)點主要指項目的復(fù)雜區(qū)域或者需要清晰表達的區(qū)域，一般包括：公共走廊、管井、機房、防火卷簾、地下坡道、主要車道等其他業(yè)主或施工方關(guān)心的地方。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點主要指內(nèi)容并不復(fù)雜的走廊或車道等區(qū)域，但是涉及的區(qū)域較大，需要用一個節(jié)點來反映所有的情況。

節(jié)點詳圖表現(xiàn)內(nèi)容主要包括：此空間的建筑、結(jié)構(gòu)和機電等所需的專業(yè)模型，平面、0度剖面和90度剖面，以及模型。在剖面圖里，必須包含管線、管線類別、大小和高度、管線水平定位、層高、凈高和其他項目需要的要素，見圖5示例。

此項是本管理方法的核心。跟蹤表的作用是保證項目各方都清楚地了解整個項目的各個難點當(dāng)前的位置和情況，且有一個可視化的記錄，方便業(yè)主及項管公司的管理。節(jié)點詳圖的作用在于保證項目各方都能快速識別節(jié)點的情況，不會出現(xiàn)施工單位能力原因而無法使用模型的問題。詳圖可以用PDF或者實體紙質(zhì)的方式交付給各方。

(4)雙循環(huán)工作流程

理想的BIM實施，應(yīng)該是設(shè)計施工一起工作，且所有專業(yè)都已經(jīng)完成設(shè)計圖紙。國內(nèi)的實際情況是，DBB模式下設(shè)計施工分開招標(biāo)，且在施工過程中，還會有很多設(shè)計工作。所以針對真實的建筑工程情況，我們將BIM的工作劃分為兩個工作流程，簡稱為雙循環(huán)工作流程[7]。

第一輪，以設(shè)計優(yōu)化為協(xié)調(diào)主線，以滿足凈高等業(yè)主需求的全局協(xié)調(diào)。主要針對地庫、走道等公共空間和標(biāo)準(zhǔn)層，優(yōu)先標(biāo)準(zhǔn)層等能確定無修改的區(qū)域，實施周期主要在施工圖設(shè)計階段。

第二輪，以施工深化為協(xié)調(diào)主線，以滿足施工所需要的細節(jié)協(xié)調(diào)。各機房、衛(wèi)生間、室外、精裝、幕墻等，實施周期主要在施工準(zhǔn)備及施工期間。

劃分兩個循環(huán)還有一個原因是，現(xiàn)在大量的項目，業(yè)主都要求設(shè)計和施工單位分別做BIM。所以，需要在兩者之間有一個清晰的工作界面。設(shè)計BIM只需要負(fù)責(zé)全局的協(xié)調(diào)，一些主要空間或標(biāo)準(zhǔn)層，無需關(guān)注細節(jié)。所有細節(jié)在精裝設(shè)計進去后，都會調(diào)整，前期進行也是會浪費掉。當(dāng)然設(shè)計BIM和施工BIM可以是各主業(yè)承包單位做，也可以是一家BIM顧問一起來完成，但是管理工作最好需要BIM顧問來統(tǒng)一完成。當(dāng)然，其中一家的BIM團隊如果有管理能力，也可能承擔(dān)這個工作。

此項內(nèi)容的作用在于界定設(shè)計施工的工作界面和BIM工程師的工作深度。

(5)BIM協(xié)調(diào)會

圖5 節(jié)點詳圖示例

BIM協(xié)調(diào)會由業(yè)主或代建方主持召開，第一次需要明確所有BIM工程師及項目工程師工作目標(biāo)及各方職責(zé)； 協(xié)調(diào)會主要根據(jù)BIM節(jié)點圖顯示的問題或BIM服務(wù)商提供的問題報告，進行多方協(xié)商。協(xié)調(diào)會的參與方必須包括業(yè)主、設(shè)計負(fù)責(zé)人和施工技術(shù)人員，或者成立一個BIM工作組，這個工作組必須包括上述的人員[7]。

BIM的節(jié)點詳圖會暴露很多潛在的問題，而這些問題的修改，主要會涉及到三個方面：成本、設(shè)計合規(guī)性和施工可實施性，而這三個方面又正好代表了項目主要參與方的各自利益。

當(dāng)出現(xiàn)一個問題后，不再會有業(yè)主、設(shè)計、總包、分包的反復(fù)溝通與協(xié)同，所有的問題會在節(jié)點里體現(xiàn)，并在BIM協(xié)調(diào)會上由BIM工作組進行裁定，最后變成確定的設(shè)計變更，以消除傳統(tǒng)協(xié)同的冗余過程。

日常BIM協(xié)調(diào)會的會議流程如下：

1)BIM經(jīng)理闡述上一次的BIM工作內(nèi)容及交付的成果；

2)BIM經(jīng)理提前一天將需要討論的問題，以郵件形式發(fā)送給會議參與方；

3)BIM經(jīng)理闡述設(shè)計或施工BIM供應(yīng)商提供的上一次會議要求的工作成果；

4)各參與方在現(xiàn)場討論確定問題解決方案、解決時間、責(zé)任人寫在協(xié)調(diào)會的白板上；

5)根據(jù)項目問題解決情況，對已經(jīng)解決的問題從白板上擦除，添加上新的問題；

6)以上過程每次會議循環(huán)往復(fù)，實現(xiàn)對問題的跟蹤與執(zhí)行處理記錄。

4 應(yīng)用案例

項目名稱：上海某會議中心項目。業(yè)主方：上海久事集團；設(shè)計方：上海華建集團；施工方：上海建工總承包公司；BIM顧問：上海水石；項目概況：本項目位于上海黃浦路附近，總建筑面積約10萬m2，其中地上5.7萬m2，地下4.3萬m2。項目地下3層，地上分別是1/2/3號樓。

本項目的BIM策略是：設(shè)計院提交設(shè)計圖紙給到BIM顧問； BIM顧問結(jié)合設(shè)計、施工和運維的多維度需求，劃分BIM節(jié)點，排查會給項目帶來嚴(yán)重影響的問題； 優(yōu)化后的設(shè)計成果提交個施工單位進行施工BIM深化。

2019年10月，設(shè)計院完成第一稿設(shè)計圖紙。BIM顧問進行復(fù)雜節(jié)點排查。以1號樓為例：復(fù)核設(shè)備有243臺，其中空調(diào)30臺，新風(fēng)機組8臺，風(fēng)盤129臺，風(fēng)機74臺，設(shè)備表有歧義的有11臺； 另外1號樓，各類問題166個，其中復(fù)雜節(jié)點34個，防火卷簾問題12個，暖通問題11個，給排水問題16個等。其中地下室有2塊區(qū)域問題特別嚴(yán)重，凈高不足2 m，而業(yè)主的期望是2.6 m以上。

圖6 問題匯總

遵循BIM節(jié)點法的邏輯，首先BIM顧問將這些問題以節(jié)點的方式一一生產(chǎn)出來，并在BIM協(xié)調(diào)會上和業(yè)主方、設(shè)計方進行溝通。大家都能快速地理解問題所在，節(jié)省大量溝通的時間。其次，BIM顧問基于設(shè)計經(jīng)驗，提交了優(yōu)化方案。其中最嚴(yán)重的凈高問題的解決思路是在地下室增加管井，從而減少車道上方的各類大尺寸風(fēng)管，來提高凈高滿足業(yè)主需求。各方在BIM節(jié)點的基礎(chǔ)上，快速地達成了一致。最后，設(shè)計院按照BIM顧問的意見修改設(shè)計圖紙，從而實現(xiàn)設(shè)計方案的優(yōu)化，給后續(xù)的施工減少設(shè)計遺留問題。

作為本項目的BIM顧問，我們并沒有將所有的圖紙都建模，而只是針對復(fù)雜節(jié)點進行模型復(fù)核，這樣可以大大減少建模的時間。其次，所有問題是從設(shè)計、施工、運維三個角度去考慮，而不是單單從設(shè)計角度。

BIM的意義在于發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，不是為了建模，這個是以往很多項目經(jīng)常犯的一個錯誤。

本項目目前處于土建施工階段，現(xiàn)場反饋圖紙質(zhì)量明顯優(yōu)于以往其他項目，在項目例會中，業(yè)主高度評價BIM顧問的價值。

5 結(jié)束語

BIM技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)發(fā)展十多年了，但是大量的BIM從業(yè)者依然被束縛在軟件操作的層面。筆者根據(jù)十多年的工作經(jīng)驗，得出的結(jié)論是BIM技術(shù)在國內(nèi)缺少一種符合中國國情的工作模式或工作方法。在本文中，筆者幾乎沒有談?wù)撌褂煤畏N軟件工具進行BIM工作，更多的是和大家探討我們使用過的方法和對人員的要求。BIM節(jié)點法作為一種新型的設(shè)計管理模式，有效地結(jié)合了BIM技術(shù)和設(shè)計管理流程，實現(xiàn)了BIM技術(shù)的落地應(yīng)用，大大提高了設(shè)計成果的質(zhì)量?？偟膩碚f，BIM節(jié)點法解決了BIM實施過程三個核心問題：一個是將模型轉(zhuǎn)化為各方都更容易理解的三維方式，解決了項目各方交流及交付問題； 第二個是通過化整為零，通過若干個節(jié)點實現(xiàn)項目的定量控制、定量分析，避免了項目管理的假大空； 最后一個是通過狀態(tài)表，可以實現(xiàn)項目節(jié)點的動態(tài)管理，實現(xiàn)了BIM技術(shù)應(yīng)用的完整閉合。

另外需要說明的是，BIM作為建筑業(yè)信息化的技術(shù)，同時涵蓋了幾何和非幾何數(shù)據(jù)。BIM節(jié)點法更多的是解決了幾何數(shù)據(jù)的應(yīng)用問題或者說解決了施工建造過程中的問題。關(guān)于非幾何數(shù)據(jù)的應(yīng)用，筆者在另外一文《基于BIM技術(shù)的信息集成及交付研究》中有詳細闡述。