問先奇

(蘇州科技大學(xué)，江蘇 蘇州 215009)

0 引 言

智能建筑就是綜合運用各種智能化信息，將建筑物結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理根據(jù)用戶需求進行最優(yōu)化組合，從而為用戶建造一個高效、舒適、便利的人性化住宅建筑。而BIM(建筑信息模型)技術(shù)是一種數(shù)據(jù)化管理工具，它以建筑物的各項施工數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，建立三維立體模型，通過數(shù)據(jù)仿真模擬建筑施工過程。

1 BIM技術(shù)的優(yōu)勢

1.1 建筑模型的可視化

相較于傳統(tǒng)的CAD建筑物圖紙，BIM技術(shù)的應(yīng)用改善了建筑物施工設(shè)計方案，在一定程度上推動了二維圖紙的改革：它將建筑施工圖由平面設(shè)計圖轉(zhuǎn)化為3D立體模型，通過三維動態(tài)演示，對建筑工程的施工流程與技術(shù)方案進行動畫模擬，有效地提高施工人員在后期施工的效率與安全性。

1.2 建筑信息的集成化

目前，BIM技術(shù)的優(yōu)勢在于其龐大詳細的數(shù)據(jù)庫，其中不僅包含了施工建筑與施工材料的基本信息，還包括智能建筑施工方案的相關(guān)設(shè)計資料。在各個建筑施工階段，工作人員對BIM中的施工數(shù)據(jù)進行實時更新，達到模擬數(shù)據(jù)共享，并與模擬設(shè)計進行對比，以提升工程項目信息與模擬信息之間的匹配度。

1.3 建筑成本的控制

在建筑施工的過程中，通過BIM技術(shù)的4D模擬，計算出在施工過程中的混凝土方量，模板面積等各種工程量與工程材料的數(shù)量，選擇出最優(yōu)的方案來指導(dǎo)施工，達到建筑成本控制的效果。在材料成本結(jié)算時，通過實際采購與模擬計算得到建筑材料的數(shù)量進行對比，便可分析出在施工過程中的一些不必要浪費，為以后的采購提供參照，降低成本。

1.4 建筑安全隱患的排查

施工人員對于建筑施工存在的危險只能通過自己的經(jīng)驗來判斷，但是建筑施工過程是時刻變化的，危險的來源也會隨項目施工的變化而改變，這為施工安全管理帶來了許多不確定的因素。通過BIM技術(shù)，對施工過程進行三維模擬，通過智能技術(shù)檢查建筑工程的質(zhì)量，并對危險源進行識別、標(biāo)記與可視化施工安全管理，在減少安全隱患的同時，還能為以后的安全管理提供相應(yīng)的參考價值。在后期運營階段可以進行日常緊急情況的處理模擬，如地震、火災(zāi)等特殊情況的人員疏散等。

2 BIM技術(shù)的應(yīng)用

2.1 設(shè)計階段——模擬施工與建筑構(gòu)件

在建模方面，利于BIM技術(shù)將建筑施工方案與BIM模型進行結(jié)合，從而模擬出真實的施工過程，并且通過錄入的虛擬施工數(shù)據(jù)，進而模擬出每天的工程進度，讓管理人員能夠直觀地觀測每天的進展，控制工期?；贐IM的模擬施工，其施工本身并不需要消耗任何施工資源，但是卻可以可視化的看到并了解建筑物的施工過程，可以較大程度上降低實際施工時的管理與工程材料成本，降低施工風(fēng)險，增強管理人員對施工過程的控制能力。

2.2 施工階段——土方工程與管道架構(gòu)

在現(xiàn)階段的實際建筑工程建設(shè)中，BIM技術(shù)主要應(yīng)用在土方工程與管道架設(shè)。在施工階段，為了確保各項工作的有序開展，必須要對相關(guān)方面做出精細化、信息化處理，以提高項目運營維護能力。

土方開挖是工程施工的一個重要階段，對土方工程量的計算、施工進度與填挖平衡都有著嚴格的要求。傳統(tǒng)的土方測量方法(橫斷面測量，方格網(wǎng)狀法，三角網(wǎng)法)由于平面地形圖可視化差異比較大以及求解方法較為繁瑣，導(dǎo)致計算量大且因為網(wǎng)格劃分會產(chǎn)生較大誤差。而應(yīng)用BIM技術(shù)可以將二維視圖轉(zhuǎn)化為三維視圖，甚至是將一些特殊地形如山丘海域等進行賦值帶入。利用BIM在進行土方計算時，先將測量單位提供的平面地形CAD圖將其中的一些不必要圖層去除，保留等高線與地形散點，再用BIM軟件Revit將CAD圖轉(zhuǎn)化為三維視圖模型，即原始地貌模型，最后用軟件計算與人工排除異常點得到最后的挖土方量。相較于以前的可視化，即通過借助于第三方公司的協(xié)助建模、渲染輸出圖片或視頻來展現(xiàn)出設(shè)計內(nèi)容，不僅耗時又耗財，BIM的可視化讓設(shè)計者在初期就能直觀、便捷地參與項目溝通與討論，在項目進行中更能直觀了解自己的作品，還能及時規(guī)避一些不必要的錯誤。

在復(fù)雜的建筑施工管理中，管道架設(shè)的布局一直是困擾技術(shù)人員的一大重點難題。管道架設(shè)的困難主要是因為建筑結(jié)構(gòu)形勢復(fù)雜，樓層結(jié)構(gòu)不規(guī)則，且存在高低差；其次，管道工程多種多樣，包含有生活給水、消防系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)等多種系統(tǒng)，這些管道線路混合在一起，導(dǎo)致施工管線雜亂，并且因為施工方法各異導(dǎo)致協(xié)調(diào)管理難度大。使用BIM技術(shù)解決管道鋪設(shè)，是施工單位使用BIM最主要的功能，在現(xiàn)階段的建筑施工中，首先是各個部門設(shè)計好建筑圖，在BIM中模擬各自的管道布置，最后在合成管道分支的過程中檢測問題。在管線綜合布置時，傳統(tǒng)項目的管道建設(shè)，由于管線眾多、穿插頻繁，在調(diào)整管線時容易引發(fā)連鎖反應(yīng)，往往需要施工方耗費大量時間去修理、改善因為線路帶來的返工、浪費等問題。而應(yīng)用BIM技術(shù)，在模擬管道鋪設(shè)的現(xiàn)場，對施工節(jié)點進行三維化交底，結(jié)合施工動畫，虛擬現(xiàn)實，三維模型等，將復(fù)雜的管道線路以三維可視化的方式進行展示，并利用三維動態(tài)模擬對各個管道進行模擬碰撞，將檢測結(jié)果反饋給設(shè)計人員，以便他們能做出及時調(diào)整，可大幅度提高綜合布線的效率，并有效減少管線碰撞以及降低鋪設(shè)成本。

2.3 運營維護——成本管理與信息平臺建立

通過BIM技術(shù)對各施工階段的勞務(wù)、材料、設(shè)備等資源的需用量進行計算、模擬與優(yōu)化，得出對施工過程的勞動力與材料需求，以此形成建筑工程的成本計劃清單。結(jié)算人員將實際成本統(tǒng)計、歸納，并與模擬預(yù)算成本進行對比分析，掌握項目工程盈虧，實現(xiàn)動態(tài)成本控制。同時項目負責(zé)人還可以針對超支的部分找出原因，采取針對性的成本控制措施，合理安排人員、機械與工程材料，從而達到降低成本的目的。

基于BIM技術(shù)建立信息交互平臺。通過BIM集成技術(shù)對不同的建筑專業(yè)進行平臺整合，將不同建筑專業(yè)的設(shè)計圖紙、文檔、合同等資料信息進行相互關(guān)聯(lián)，并結(jié)合云技術(shù)保存云端，并通過精細化與協(xié)調(diào)化處理，使工程文檔能夠快速、便捷地在各個項目中流通與共享。同時還能夠讓工程師通過平臺進行相關(guān)文檔查詢與溝通，這為從業(yè)人員的現(xiàn)場辦公與跨專業(yè)協(xié)作提供了極大便利。

3 BIM技術(shù)在應(yīng)用中的不足

3.1 專業(yè)化人才不足

由國家人社部發(fā)布的報道指出，我國未來五年內(nèi)各企業(yè)對BIM人才需求量達到130萬人，但是BIM技術(shù)人才缺口達到60萬。巨大的人才缺口，使得BIM技術(shù)工程師成為企業(yè)爭搶型人才，目前社會的認可度不足及人才需求的增多，我國具備知識管理的人才匱乏。BIM人才分為3類即BIM建模人才、BIM實施人才(信息化實施)、BIM高層次復(fù)合型人才。復(fù)合型人才是企業(yè)發(fā)展中最為稀缺的，他們能應(yīng)用BIM系統(tǒng)對企業(yè)的組織形態(tài)、崗位職責(zé)、工作流程進行再造與優(yōu)化。同時高層次的復(fù)合型人才對于建筑行業(yè)的生產(chǎn)力提升與生產(chǎn)關(guān)系的改造有著至關(guān)重要的推動作用。由于BIM行業(yè)才剛剛興起，不少企業(yè)對于BIM專業(yè)的培訓(xùn)還沒有完整專業(yè)課程，教學(xué)所需硬件投資資源不足。此外，BIM人才培訓(xùn)主要以軟件操作為主，以提升自己的操作技能為主，對于正確合理地選擇軟件，整合工程數(shù)據(jù)、施工環(huán)境方面的培訓(xùn)較少，缺乏對BIM認知的系統(tǒng)性、策略性的培訓(xùn)流程。由于BIM實業(yè)才剛剛起步，業(yè)界沒有明確的認知，再加上BIM人才的良莠不齊等，致使BIM人員的薪資待遇被明顯低估。

3.2 缺乏統(tǒng)籌管理

BIM技術(shù)最初是從國外引進，由于國外對于工程建設(shè)的長期發(fā)展較為注重，建筑行業(yè)市場化、專業(yè)化、標(biāo)準化、規(guī)范化程度很高，對建筑項目的規(guī)劃有著成熟的機制，項目整合交付模式為IPD模與BIM技術(shù)結(jié)合的建筑項目執(zhí)行模式，施工項目一旦啟動，就會進行到底，建筑施工的集成化與專業(yè)化高。而國內(nèi)的工程管理模式尚未成熟，在建筑施工時，時常會有趕設(shè)計、搶工期、臨時變卦的事發(fā)生。同時，BIM模型需要實時變更，給技術(shù)人員造成極大困擾。

3.3 宣傳推行不力

國外對于BIM的標(biāo)準建立與資金支持力度不斷加大，美國早在2003年就由美國總務(wù)署(GAS)推出全國3D-4D-BIM計劃，而GAS下屬部門公共建筑服務(wù)部門也為100多個功能不同建筑項目提供獨特的戰(zhàn)略建議與技術(shù)支持。GAS更是要求，從2007年起，所有大型項目必須應(yīng)用BIM，最低要求是對空間規(guī)劃與最后模型展示必須提交BIM模型，并且對于采用這些技術(shù)的項目承包商給予不同技術(shù)與資金支持。此外，美國還對項目合同進行研究，制定合適的合同模板與條款來促使承包商使用BIM技術(shù)，在政策的扶持下，到2012年，美國建筑行業(yè)使用BIM的比例已達到71 %。同樣地，BIM在其他國家也得到了大力推廣，英國政府對BIM給與高度重視，更是強制推廣BIM技術(shù)。

然而，國內(nèi)對于建筑信息技術(shù)的推廣較慢，信息化比例低于發(fā)達國家，2020年，我國建筑行業(yè)總產(chǎn)值達到26.4萬億，但是建筑信息化僅占0.1 %，遠低于發(fā)達國家的1 %。我國在BIM應(yīng)用起步相對較晚，初期只有一些大型建筑設(shè)計企業(yè)或房地產(chǎn)將這一理念引入到公司的提議中，且只是停留在表面。近些年，BIM技術(shù)在國內(nèi)繁榮發(fā)展，但對于BIM技術(shù)的探索在深度與廣度上依然比較有限。我國目前的現(xiàn)狀是：一線城市對BIM技術(shù)推行度較高，但是二三線城市較低；大型企業(yè)對于BIM推行與應(yīng)用較為普及，但是內(nèi)部BIM人才稀缺，普及率較低；而小型企業(yè)甚至對BIM都不了解。雖然政府與大型項目開始關(guān)注BIM，要求在設(shè)計與施工中使用BIM，并且已經(jīng)有不少項目取得突破性進展，但是，仍然需要大量的應(yīng)用實踐。

3.4 軟件設(shè)備不完善

目前，由于我國施工信息化水平與傳統(tǒng)建筑行業(yè)發(fā)展還處于初期階段，使用的BIM軟件大部分都是與AUTOCAD相結(jié)合，即現(xiàn)階段BIM技術(shù)仍與傳統(tǒng)2D技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用，獨立的BIM系統(tǒng)軟件并沒有完善，軟件兼容性不佳，致使BIM的信息庫過于龐大，信息冗余。BIM的建筑設(shè)計資料的內(nèi)存可以達到幾十甚至上百GB，每個BIM用戶必須配備有高性能的計算機才能使用，當(dāng)用戶在網(wǎng)絡(luò)信號不好的工地進行操作時，難以與移動端相結(jié)合，基于BIM模型進行溝通與協(xié)作較難。BIM應(yīng)用是為了提高智能建筑的信息化水平，雖然BIM的5D模型、施工模擬動畫極為真實精確，但是其中的數(shù)據(jù)都是BIM建模與業(yè)務(wù)人員用手錄進去的，如每天的實際施工進度，而安全、質(zhì)量、技術(shù)等檢查問題都需要人工錄入，這在一定程度上增加了施工人員的負擔(dān)。

4 結(jié) 語

BIM將成為下一代主流技術(shù)，對于BIM應(yīng)用的推廣將日益成熟。建筑信息模型(BIM)的數(shù)字理念在風(fēng)靡全球時，也在深深影響著中國。隨著BIM技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用日漸增多，有越來越多的企業(yè)、學(xué)者、行業(yè)都會對BIM各方面進行研究，以拓寬BIM技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，創(chuàng)新BIM技術(shù)的管理模式，而BIM除了在智能化建筑的應(yīng)用之外，它會在諸如歷史文物修復(fù)、綠色建筑等大放異彩。同樣地，BIM技術(shù)的應(yīng)用將會給建筑施工企業(yè)帶來巨大的挑戰(zhàn)，BIM的推廣將會建立一個新的行業(yè)標(biāo)準，設(shè)立一個新的規(guī)范，將會有效提升建筑行業(yè)的信息化與標(biāo)準化，而建筑企業(yè)是在BIM革新熱潮中迅猛發(fā)展還是不能適應(yīng)新生而日漸衰弱。推廣BIM技術(shù)，對于我國建筑信息化與現(xiàn)代化的建設(shè)有著重大意義。