富順

（內(nèi)蒙古建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010070）

0 引言

隨著建筑業(yè)信息化、工業(yè)化的不斷深入推進(jìn)，BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用也日趨廣泛，國(guó)家相繼出臺(tái)頒布多項(xiàng)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來支持和規(guī)范此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)，BIM技術(shù)經(jīng)過近20年的發(fā)展，在建筑設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、維護(hù)等周期中的應(yīng)用逐漸深入，逐步顯現(xiàn)其優(yōu)越性，同時(shí)也暴漏了一些問題。在信息化時(shí)代如何發(fā)揮BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，BIM技術(shù)的未來發(fā)展方向如何等問題是當(dāng)今建筑行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和需要思考的問題。

1 BIM技術(shù)概述

1.1 BIM的定義

BIM-Building Information Modeling，建筑信息模型，1975年由美國(guó)佐治亞理工大學(xué)Chuck Eastman教授提出該理念。1986年，美國(guó)學(xué)者RobertAish提出了“Building Modeling”的概念，在這之后不久，2002年美國(guó)Autodesk公司提出了“Building information modeling”的概念[1]。從理念的提出到引入工程建設(shè)行業(yè)，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，BIM技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等各個(gè)階段。在建設(shè)項(xiàng)目的策劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維護(hù)的全生命周期過程中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)以及包括建造、運(yùn)行維護(hù)單位在內(nèi)的各參建方和建設(shè)主體利用BIM的數(shù)據(jù)化、信息化模型整合優(yōu)勢(shì)，基于協(xié)同工作平臺(tái)進(jìn)行信息的共享和傳遞，對(duì)各種建筑信息做出正確理解和高效應(yīng)對(duì)，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約建設(shè)成本和縮短建造工期等方面發(fā)揮重要作用。

Building Information Modeling中的“Modeling”可從3個(gè)方面理解：①模型，包含了建筑的幾何信息，材料信息、功能信息等；②模型化，是將建筑設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)通過信息技術(shù)手段進(jìn)行模型化的工作過程；③管理，在商業(yè)運(yùn)營(yíng)過程中利用數(shù)字模型中的信息進(jìn)行有效的組織和控制，來達(dá)到提高資產(chǎn)全生命期信息共享效果的目的。

1.2 BIM的特點(diǎn)

BIM具有五個(gè)主要特點(diǎn)。

1.2.1 可視化

BIM將建筑以三維模型的形式展現(xiàn)出來，給人們提供了視覺上的直觀認(rèn)識(shí)，這與二維施工圖比有明顯的差別，二維施工圖把建筑構(gòu)件、設(shè)備等用圖形線條的方式表達(dá)出來，真正的實(shí)物還需要建筑各專業(yè)從業(yè)人員自行想象。同時(shí)，BIM的可視化是一種能夠同構(gòu)件之間形成互動(dòng)性和反饋性的可視化，可視化的結(jié)果不僅可以用效果圖展示及報(bào)表生成，更重要的是，項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)過程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行。

1.2.2 協(xié)調(diào)性

建筑在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)各個(gè)階段都需要各專業(yè)及各參建方、各工種、各產(chǎn)品供應(yīng)商之間的協(xié)調(diào)。同二維施工圖設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)專業(yè)間的碰撞問題比較，BIM的協(xié)調(diào)性服務(wù)從設(shè)計(jì)到施工、運(yùn)維全過程中，各參建方在同一個(gè)模型上進(jìn)行溝通、討論、決策，能最大限度的減少或避免工程變更。

1.2.3 模擬性

BIM技術(shù)的模擬性除了設(shè)計(jì)階段的建筑物實(shí)體的模型模擬以外，還體現(xiàn)在設(shè)計(jì)階段的節(jié)能模擬、日照分析、緊急疏散模擬、熱能傳導(dǎo)模擬和施工階段的安裝模擬、施工組織設(shè)計(jì)模擬、進(jìn)度模擬以及后期運(yùn)營(yíng)階段的維修模擬、緊急情況模擬，消防演練模擬等。通過模擬能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)實(shí)中無法實(shí)現(xiàn)的或較難實(shí)現(xiàn)的某一過程，施工模擬還可以做到施工難度較大部位的提前模擬預(yù)施工的目的。

1.2.4優(yōu)化性

基于BIM的建筑設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)過程中的優(yōu)化比傳統(tǒng)優(yōu)化效果更加明顯。優(yōu)化效果主要與三種因素有關(guān)：一是信息，二是復(fù)雜程度，三是時(shí)間。BIM模型提供了建筑物實(shí)際存在的信息，其信息更準(zhǔn)確，是優(yōu)化結(jié)果更加合理。建筑物的復(fù)雜程度較大時(shí)，參與人員無法通過傳統(tǒng)手段進(jìn)行優(yōu)化工作，BIM及其配套的各種優(yōu)化工具給人們提供了對(duì)復(fù)雜項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化的可能。BIM通過其信息化、協(xié)同化優(yōu)勢(shì)有效降低了時(shí)間成本。

1.2.5 可出圖性

BIM可實(shí)現(xiàn)從建筑模型生成平、立、剖面圖和墻身詳圖等常規(guī)圖紙的三維到二維輸出，還可實(shí)現(xiàn)其他各專業(yè)圖紙及深化圖紙、加工圖紙，使工程表達(dá)更加便利和詳細(xì)。

2 BIM技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 BIM應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM起源于美國(guó)，隨著經(jīng)濟(jì)全球化的進(jìn)程，歐洲、日本、韓國(guó)、新加坡等發(fā)達(dá)國(guó)家也相繼接受和發(fā)展BIM，目前這些國(guó)家的BIM發(fā)展和應(yīng)用都達(dá)到了一定的水平。

2.1.1 BIM在美國(guó)的應(yīng)用情況

由于BIM始源于美國(guó)，因此美國(guó)在BIM應(yīng)用的相關(guān)研究和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的制定方面也領(lǐng)先于其他國(guó)家，在2007年美國(guó)建筑科學(xué)研究院就發(fā)布了美國(guó)國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)，也就是NBIMS，項(xiàng)目論證、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等生命周期內(nèi)項(xiàng)目參與者之間的所有業(yè)務(wù)交流都建立在NBIMS上，使項(xiàng)目參與方之間對(duì)問題的解決意見和方法變得協(xié)同和協(xié)作，極大地提高了工作效率。

從應(yīng)用方面，根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)表明，美國(guó)建筑300強(qiáng)企業(yè)中近60%的企業(yè)已經(jīng)在所建設(shè)的項(xiàng)目中采用了BIM技術(shù)，在設(shè)計(jì)方案的論證、能量分析、場(chǎng)地規(guī)劃、設(shè)備系統(tǒng)分析、運(yùn)營(yíng)維護(hù)設(shè)計(jì)等各個(gè)階段的不同環(huán)節(jié)中均有BIM應(yīng)用分布[2]。

2.1.2 BIM在英國(guó)的應(yīng)用情況

在英國(guó)，政府制定政策強(qiáng)制要求參建企業(yè)在建設(shè)項(xiàng)目中使用BIM。英國(guó)建筑業(yè)BIM標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)先后制定了英國(guó)建筑業(yè)BIM標(biāo)準(zhǔn)和適用于主流BIM平臺(tái)的BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，為建筑業(yè)企業(yè)提供了從CAD過渡到BIM的切實(shí)可行的方案和程序。

英國(guó)倫敦有眾多的世界一流設(shè)計(jì)公司，政府制定的強(qiáng)制使用BIM的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及文件，在這些公司的項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中得到很好的執(zhí)行和遵守，大大提高了BIM在英國(guó)的應(yīng)用水平和發(fā)展速度。

2.1.3 BIM在亞洲國(guó)家的應(yīng)用情況

BIM在亞洲國(guó)家的應(yīng)用較早的主要有日本、韓國(guó)、新加坡等發(fā)達(dá)國(guó)家。以新加坡為例，政府首先制定了BIM應(yīng)用指南、BIM發(fā)展戰(zhàn)略、BIM建筑指南等指導(dǎo)文件支持和規(guī)范企業(yè)應(yīng)用BIM技術(shù)，在施工圖設(shè)計(jì)審核中，審查部門要求建設(shè)方必須提交BIM成果進(jìn)行審查，采用強(qiáng)制BIM電子審核制度來促進(jìn)BIM應(yīng)用發(fā)展。但由于設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用中，BIM在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上增加了額外工作量，BIM設(shè)計(jì)成果主要用于項(xiàng)目審批和施工圖電子審核。在施工、運(yùn)維階段，由于缺少配套軟件或軟件成熟度不夠或軟件與現(xiàn)有運(yùn)維平臺(tái)無法對(duì)接等原因，信息數(shù)據(jù)共享方面仍存在不少的問題須待解決。

2.2 國(guó)內(nèi)BIM應(yīng)用現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)2002年引入BIM概念，到2011年住建部開始在有關(guān)文件中提倡應(yīng)用BIM。從2014年到2020年間相繼發(fā)布了《關(guān)于建筑業(yè)發(fā)展和改革的若干意見》、《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑工程設(shè)計(jì)信息模型制圖標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑信息模型設(shè)計(jì)交付標(biāo)準(zhǔn)》等一系列指導(dǎo)意見和標(biāo)準(zhǔn)，從模型表達(dá)、模型精細(xì)度、工程圖紙、模型工程量清單等方面提出要求，為BIM技術(shù)在工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)全周期應(yīng)用提供了政策和標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)[3]。

應(yīng)用方面，在一些大型項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工過程中BIM技術(shù)的應(yīng)用也逐漸多了起來。如上海中心大廈、大型機(jī)場(chǎng)等項(xiàng)目中都引入了BIM技術(shù)，效果較好。

3 BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域的主要應(yīng)用

3.1 建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在建筑設(shè)計(jì)階段，BIM技術(shù)的應(yīng)用主要在方案設(shè)計(jì)、展示、光照分析、規(guī)劃設(shè)計(jì)等方面。在方案設(shè)計(jì)中引入BIM技術(shù)可大大提高設(shè)計(jì)師的創(chuàng)新思維，在三維模型的基礎(chǔ)上提高各方的協(xié)同程度，方便進(jìn)行反復(fù)修改和優(yōu)化方案。在建筑施工圖設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用目前還處于交付圖紙與BIM模型的轉(zhuǎn)換之間存在尚未解決的問題，增加了設(shè)計(jì)師的工作量，屬于摸索前行階段[4]。

3.2 建筑施工中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在建筑施工過程中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在大型項(xiàng)目的施工組織、施工圖碰撞檢查、施工方案的模擬等方面。比如鋼結(jié)構(gòu)工程現(xiàn)場(chǎng)安裝施工的合理調(diào)配及交叉施工等環(huán)節(jié)中可利用BIM技術(shù)的模擬性將施工安裝過程進(jìn)行提前模擬，避免施工順序不合理導(dǎo)致的返工現(xiàn)象，有效降低施工成本等方面發(fā)揮著較好的輔助作用。

3.3 深化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

BIM技術(shù)在復(fù)雜構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)，裝配式構(gòu)件的深化設(shè)計(jì)、二次工廠加工深化設(shè)計(jì)等方面的應(yīng)用效果也得到了參建各方的肯定。比如在勁性混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的深化設(shè)計(jì)、衛(wèi)生間裝配式沉箱的深化設(shè)計(jì)，疊合板的深化設(shè)計(jì)等方面的應(yīng)用效益也較突出。

3.4 其他方面的應(yīng)用

BIM技術(shù)在施工圖優(yōu)化、圖紙會(huì)審、鋼結(jié)構(gòu)工廠加工圖等方面的應(yīng)用也較傳統(tǒng)施工圖會(huì)審等有明顯的優(yōu)勢(shì)。

4 BIM技術(shù)應(yīng)用存在的問題

BIM技術(shù)的應(yīng)用也存在一些實(shí)際的問題。

4.1 BIM技術(shù)應(yīng)用應(yīng)從源頭開始

BIM技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)該從前期項(xiàng)目規(guī)劃、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)就開始應(yīng)用，也就是所謂的正向應(yīng)用，而不是目前的CAD施工圖翻樣。

4.2 BIM配套軟件缺乏

美國(guó)Autodesk公司的Revit軟件是目前最主流的BIM設(shè)計(jì)應(yīng)用平臺(tái)，國(guó)內(nèi)BIM配套軟件有廣聯(lián)達(dá)、魯班、品茗等，國(guó)外BIM軟件功能較齊全，但存在與國(guó)內(nèi)規(guī)范、做法兼容問題，國(guó)內(nèi)BIM軟件功能還不夠完備，大多為偏向單專業(yè)或?qū)儆诙伍_發(fā)類插件，還沒有一個(gè)真正的國(guó)產(chǎn)BIM軟件平臺(tái)與國(guó)外主流平臺(tái)軟件抗衡。

4.3 BIM技術(shù)人才缺乏

BIM技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展和應(yīng)用時(shí)間都較短，BIM應(yīng)用人才主要通過學(xué)校培養(yǎng)，由于在學(xué)校學(xué)生通過學(xué)習(xí)BIM相關(guān)課程來獲得BIM技術(shù)應(yīng)用技能和知識(shí)，缺乏時(shí)間和工程實(shí)踐的鍛煉和考驗(yàn)，畢業(yè)生還不能達(dá)到真正實(shí)現(xiàn)畢業(yè)即能在實(shí)際工程中應(yīng)用的水平[5]。

4.4 BIM應(yīng)用效益不明顯

一項(xiàng)新技術(shù)能不能推廣應(yīng)用，主要看其技術(shù)本身有沒有應(yīng)用價(jià)值，能不能為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值。從短期來看，不管是設(shè)計(jì)院還是施工企業(yè)，使用BIM額外增加了企業(yè)人才培養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)建設(shè)支出，BIM建模也額外增加了人、財(cái)、時(shí)間成本，最后做出來的BIM模型實(shí)際應(yīng)用價(jià)值并不明顯。這也是企業(yè)應(yīng)用BIM積極性不高的主要原因。

5 BIM技術(shù)應(yīng)用展望

在國(guó)內(nèi)，BIM技術(shù)從發(fā)展的初期到熱捧再到目前的理性穩(wěn)健發(fā)展階段，已經(jīng)到了一個(gè)發(fā)展的瓶頸期。即，相關(guān)軟件的配套，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)接，政策的出臺(tái)落實(shí)等一系列的問題需要解決。但總的發(fā)展趨勢(shì)是明確的，也就是建筑的信息化、工業(yè)化潮流勢(shì)不可擋。將在以下方面可有較大的變革和發(fā)展。

5.1 實(shí)現(xiàn)BIM正向設(shè)計(jì)

建筑設(shè)計(jì)從規(guī)劃、方案階段到施工圖階段將實(shí)現(xiàn)BIM設(shè)計(jì)，從落后的二維到三維的施工圖設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S到二維的施工圖設(shè)計(jì)，從BIM模型實(shí)現(xiàn)生成可用于施工的二維平、立、剖面施工圖。

5.2 實(shí)現(xiàn)從交付圖紙到交付模型

在BIM技術(shù)發(fā)展成熟階段將實(shí)現(xiàn)從現(xiàn)在的設(shè)計(jì)院交付藍(lán)圖到交付信息化三維模型的轉(zhuǎn)變。在施工階段有施工方按照施工需要從BIM模型自行生成想要的二維施工圖，提高施工圖的靈活度。

5.3 實(shí)現(xiàn)工程量和工程造價(jià)的自動(dòng)生成

二維圖紙的缺點(diǎn)是缺少工程量計(jì)算的體積信息，只能人工計(jì)算，而BIM模型中已經(jīng)包含了構(gòu)件體積、材料等所有信息，能夠輕松生成整個(gè)建筑物的工程量，在軟件實(shí)現(xiàn)工程量與定額對(duì)接的情況下，可生成工程造價(jià)。

5.4 實(shí)現(xiàn)BIM工程運(yùn)營(yíng)和維護(hù)

在建筑物的后期運(yùn)營(yíng)過程中將實(shí)現(xiàn)BIM信息化物業(yè)管理，在建筑維護(hù)過程中將實(shí)現(xiàn)BIM精準(zhǔn)定位查找等任務(wù)。整整發(fā)揮BIM技術(shù)的信息化、可視化等特點(diǎn)并應(yīng)用到實(shí)際中。

6 結(jié)語

BIM技術(shù)是信息技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域的一種新型應(yīng)用技術(shù)，一種新技術(shù)的應(yīng)用必然會(huì)經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的磨合過程，在實(shí)際應(yīng)用過程中也會(huì)遇到需要解決的一些問題，只要這項(xiàng)技術(shù)對(duì)行業(yè)帶來革新，創(chuàng)造價(jià)值就是可持續(xù)的、有價(jià)值的。相信BIM技術(shù)作為一項(xiàng)有價(jià)值、可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)技術(shù)得到更廣泛、更實(shí)際的發(fā)展和應(yīng)用。