談BIM 技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

王占芳

(邯鄲縣城區(qū)管理局，河北邯鄲 056001)

0 引言

近些年來，建筑信息模型技術(shù)在世界各國(guó)的建筑工程領(lǐng)域取得了大量的應(yīng)用成果。國(guó)內(nèi)不少具有前瞻性與戰(zhàn)略眼光的施工企業(yè)開始思考如何應(yīng)用BIM技術(shù)來提升項(xiàng)目管理水平與企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。但是，由于目前BIM技術(shù)應(yīng)用的案例和應(yīng)用軟件都以設(shè)計(jì)階段為主導(dǎo)，這給人以比較片面的理解，認(rèn)為BIM就是某個(gè)軟件，BIM應(yīng)用只是設(shè)計(jì)院的事情。事實(shí)上，BIM技術(shù)的應(yīng)用由不同性能和不同階段的軟件組成，BIM的應(yīng)用在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)不同階段都有比傳統(tǒng)管理優(yōu)質(zhì)的時(shí)代性變革的價(jià)值，但是其數(shù)據(jù)核心都是應(yīng)用三維具有關(guān)聯(lián)性的建筑信息模型。本文從以下幾個(gè)方面對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行分析探討，以期對(duì)BIM技術(shù)有一個(gè)更加清楚的認(rèn)識(shí)。

1 建筑歷史發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步

我們可以把建筑史分為“手工時(shí)代”“機(jī)械時(shí)代”“電子時(shí)代”“信息時(shí)代”，不同歷史時(shí)期的建筑作品各包含了以下的信息以及技術(shù)。

1.1 建筑史的“手工時(shí)代”

從原始社會(huì)建筑出現(xiàn)一直到工業(yè)革命這漫長(zhǎng)的時(shí)間里，人類技術(shù)相對(duì)落后，農(nóng)業(yè)、手工業(yè)、畜牧業(yè)等各行各業(yè)都以手工勞作為主。建筑也是一樣，各類建設(shè)活動(dòng)主要依賴匠人的手工勞作，效率很低。

1.2 建筑史的“機(jī)械時(shí)代”

隨著英國(guó)工業(yè)革命的爆發(fā)，建筑也逐步進(jìn)入機(jī)械時(shí)代。自從進(jìn)入現(xiàn)代化機(jī)器大生產(chǎn)時(shí)代就一直有各種出于經(jīng)濟(jì)或適用的目的，試圖把最新工業(yè)技術(shù)應(yīng)用到建筑中的嘗試。利用機(jī)器的幫助，人們可以比純手工操作實(shí)現(xiàn)更高效，更快速的建筑活動(dòng)。

1.3 建筑史的“電子時(shí)代”

這里的電子時(shí)代是指隨著AutoCAD軟件的出現(xiàn)，建筑繪圖從傳統(tǒng)手工圖板發(fā)展到計(jì)算機(jī)繪圖的時(shí)代。AutoCAD的優(yōu)勢(shì)不言而喻，具有完善的圖形繪制功能;有強(qiáng)大的圖形編輯功能;繪圖速度快了N倍;打印、復(fù)制都很方便;改圖很容易;可以采用多種方式進(jìn)行二次開發(fā)或用戶定制;可以進(jìn)行多種圖形格式的轉(zhuǎn)換，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力;支持多種硬件設(shè)備;支持多種操作平臺(tái);具有通用性、易用性，適用于各類用戶。但是它只能繪制二維矢量圖，而不包含任何建筑信息，成為它當(dāng)今發(fā)展的最大局限。

1.4 建筑史的“信息時(shí)代”

自21世紀(jì)初以來，建筑行業(yè)興起了圍繞BlM為核心的建筑信息化應(yīng)用。以Autodesk公司BIM軟件Revit為例，它通過應(yīng)用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)來創(chuàng)建三維建筑模型，應(yīng)用這個(gè)模型，可以生成二維圖形和管理大量相關(guān)的工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)。繪制圖紙的基本要素不再是AutoCAD中的點(diǎn)、線、面、圖塊等幾何元素，而是墻、窗、梁、柱、樓梯、欄桿等建筑對(duì)象。

2 BIM建筑信息模型的概念及特征

2.1 BIM建筑信息模型的概念

我國(guó)目前對(duì)于BIM技術(shù)的解釋為:BIM技術(shù)是一種應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)建造管理的數(shù)據(jù)化工具，通過參數(shù)模型整合各種項(xiàng)目的相關(guān)信息，在項(xiàng)目策劃、運(yùn)行和維護(hù)的全生命周期過程中進(jìn)行共享和傳遞，

使工程技術(shù)人員對(duì)各種建筑信息作出正確理解和高效應(yīng)對(duì)，為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)以及包括建筑運(yùn)營(yíng)單位在內(nèi)的各方建設(shè)主體提供協(xié)同工作的基礎(chǔ)，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮重要作用。

2.2 BIM建筑信息模型的特征

1)不限于在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，它還應(yīng)用在建設(shè)工程項(xiàng)目的全壽命周期中;

2)用BIM設(shè)計(jì)屬于數(shù)字化設(shè)計(jì);

3)BIM的數(shù)據(jù)庫(kù)是動(dòng)態(tài)變化的，在應(yīng)用過程中不斷更新、豐富和充實(shí);

4)BIM提供了一個(gè)項(xiàng)目參與各方協(xié)同工作的平臺(tái)。

3 BIM建筑信息模型不可比擬的優(yōu)勢(shì)及其發(fā)展

BIM是繼CAD之后的更加先進(jìn)的新興事物，它相對(duì)于CAD來說具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。首先，CAD軟件在平面上進(jìn)行一次修改，則其他各面都需要進(jìn)行人工修改，如果操作不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)不同角度視圖不一致的低級(jí)錯(cuò)誤;而BIM軟件進(jìn)行一次修改，則平面、立面、剖面、三維視圖、明細(xì)表等都自動(dòng)進(jìn)行相關(guān)修改，實(shí)現(xiàn)了一處改動(dòng)，處處改動(dòng)。其次，CAD技術(shù)提供的建筑信息非常有限，它只是將紙質(zhì)圖紙電子化，不具備專業(yè)知識(shí)的人是無法看懂圖紙的;但BIM技術(shù)包含了建筑的全部信息，不僅可以提供形象可視的二維和三維圖紙，而且可以提供工程量清單、施工管理、虛擬建造、造價(jià)估算等更加豐富的信息，便于項(xiàng)目各個(gè)部門的相互溝通，協(xié)同工作。

BIM在國(guó)外已經(jīng)開始廣泛使用，應(yīng)用領(lǐng)域貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)階段、施工階段以及建成后的維護(hù)和管理階段。我國(guó)也已經(jīng)將BIM建筑信息模型系統(tǒng)作為國(guó)家科技部“十二五”的重點(diǎn)研究項(xiàng)目《建筑業(yè)信息化關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用》，并被住建部認(rèn)可為“建筑信息化的最佳解決方案”。2010年是BIM在中國(guó)快速發(fā)展的一年，BIM的理念正在深入人心，中國(guó)已有非常多的建筑企業(yè)在使用BIM技術(shù)，BIM應(yīng)用引爆了工程建設(shè)信息化熱潮。

4 BIM建筑信息模型的應(yīng)用

BIM建筑信息模型在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用越來越廣泛，比如歐特克建筑工程分公司事業(yè)部總部大樓、昆明東部生態(tài)城、杭州奧體博覽城主體育場(chǎng)、上海中心大廈等等。

以上海中心大廈建筑為例，該建筑高632 m，總面積57萬m2，它的外形完全是基于數(shù)字化平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)的，傳統(tǒng)的二維平臺(tái)根本無法滿足異型建筑各個(gè)細(xì)部的銜接，而BIM在設(shè)計(jì)階段的參數(shù)化運(yùn)用，完美地解決了這個(gè)復(fù)雜的幾何問題。在設(shè)計(jì)階段運(yùn)用BIM通過三維設(shè)計(jì)完成了整個(gè)設(shè)備層的設(shè)計(jì)工作，有效地避免了桿件之間的相互碰撞。在施工階段面臨的最大挑戰(zhàn)就是它的高度，通過將BIM納入其中，整個(gè)周期都是通過精細(xì)化的管理手段來完成的，正是BIM實(shí)現(xiàn)了從模擬階段輕松過渡到實(shí)際的建造上來。以深化設(shè)計(jì)階段所擁有的BIM模型為基礎(chǔ)，通過必要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、機(jī)械設(shè)計(jì)以及歸類標(biāo)注、材料統(tǒng)計(jì)等工作，將BIM模型轉(zhuǎn)換為預(yù)制加工設(shè)計(jì)圖紙，指導(dǎo)工廠生產(chǎn)加工，在保證高品質(zhì)管道制作的前提下，減少現(xiàn)場(chǎng)加工的工作量。尤其值得一提的是，BIM在項(xiàng)目竣工之后的運(yùn)營(yíng)管理和維護(hù)方面的巨大作用。傳統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)管理要依靠很多的圖紙來開展工作，一旦發(fā)生事故，查找圖紙就變得非常復(fù)雜，耗時(shí)耗力。如今，上海中心大廈通過BIM系統(tǒng)建立起來的完整的信息模型，可以非常便捷地進(jìn)行圖紙查詢和檢修，有利于及時(shí)解決突發(fā)事故。

5 基于建筑信息模型(BIM)的進(jìn)度控制與成本控制

隨著BIM的發(fā)展，已產(chǎn)生將空間信息和時(shí)間信息整合在一個(gè)可視的4D(3D+時(shí)間)模型中的軟件產(chǎn)品，也已產(chǎn)生再整合費(fèi)用信息，形成可視的5D(3D+時(shí)間和費(fèi)用)模型的軟件產(chǎn)品，并被應(yīng)用于工程建設(shè)實(shí)踐。

傳統(tǒng)的施工進(jìn)度計(jì)劃以及網(wǎng)絡(luò)圖、橫道圖在實(shí)際施工進(jìn)度控制中經(jīng)常出現(xiàn)這樣或那樣的問題，比如由于設(shè)計(jì)缺陷、施工進(jìn)度計(jì)劃編制不合理、現(xiàn)場(chǎng)人員的素質(zhì)不高等原因造成實(shí)際施工進(jìn)度控制出現(xiàn)問題。而基于BIM的4D虛擬建造技術(shù)的進(jìn)度管理通過反復(fù)的施工過程模擬，讓那些在施工階段可能出現(xiàn)的問題在模擬的環(huán)境中提前發(fā)生，逐一修改，并提前制定應(yīng)對(duì)措施，使進(jìn)度計(jì)劃和施工方案最優(yōu)，再用來指導(dǎo)實(shí)際的項(xiàng)目施工，從而保證項(xiàng)目施工的順利完成。

BIM技術(shù)在處理實(shí)際工程成本控制中有著巨大的優(yōu)勢(shì)。建立BIM的5D施工資源信息模型(3D實(shí)體、時(shí)間、工序)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，讓實(shí)際成本數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)入5D關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，成本匯總、統(tǒng)計(jì)、拆分對(duì)應(yīng)瞬間可得。建立實(shí)際成本BIM模型，周期性(月、季)按時(shí)調(diào)整維護(hù)好該模型，統(tǒng)計(jì)分析工作就很輕松，軟件強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)分析能力可輕松滿足我們各種成本分析需求。基于BIM的實(shí)際成本控制方法具有極大優(yōu)勢(shì):首先，由于建立基于BIM的5D實(shí)際成本數(shù)據(jù)庫(kù)，匯總分析能力大大加強(qiáng)，速度快，短周期成本分析不再困難;其次，由于可視的5D模型集成了空間信息、時(shí)間信息和費(fèi)用信息，它能動(dòng)態(tài)地反映工程進(jìn)展的資金需求量，也可以用于比較不同進(jìn)度方案的資金需求計(jì)劃，有利于工程成本控制。

6 結(jié)語

信息時(shí)代是一個(gè)技術(shù)與改革并進(jìn)的時(shí)代。社會(huì)發(fā)展的規(guī)律是新的技術(shù)往往比舊的東西有一定程度的改進(jìn)和突破。雖然我國(guó)國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)行業(yè)仍然以傳統(tǒng)AutoCAD軟件為主，但BIM的巨大優(yōu)勢(shì)顯示其必將在不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)迅速成為建筑行業(yè)的全新設(shè)計(jì)流程。建筑信息模型目前正被越來越多的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)采用，BIM必將引領(lǐng)建筑業(yè)的信息革命。

［1］江顯珍.AutodeskRevit參數(shù)化設(shè)計(jì)使效率和質(zhì)量提高［J］.建筑學(xué)報(bào)，2007(11):102-104.

［2］過 俊.BIM在國(guó)內(nèi)建筑全生命周期的典型應(yīng)用［J］.建筑技藝，2011(1):96-101.

［3］趙 彬.基于BIM的4D虛擬建造技術(shù)在工程項(xiàng)目進(jìn)度管理中的應(yīng)用［J］.建筑經(jīng)濟(jì)，2011(9):93-95.