BIM 在中國的應(yīng)用現(xiàn)狀分析與研究

周 霜 黃振華

(四川大學建筑與環(huán)境學院，成都 610225)

1 引言

建筑業(yè)信息化是建筑業(yè)發(fā)展的一大趨勢，而建筑信息模型(BIM-Building Information Modeling)作為其中的新興理念與技術(shù)，正對建筑業(yè)產(chǎn)生著革命性的變化。

BIM 概念最早是由美國喬治亞理工學院(Georgia Tech College)建筑與計算機專業(yè)的恰克·伊士曼(Chuck Eastman)博士在1975 年提出［1］。之后諸多國家的建筑機構(gòu)和行業(yè)學會對BIM 進行了定義，對于BIM 的具體定義，目前普遍接受的是美國建筑科學院(NIBS-National Institute of Building Science)的《美國國家BIM 標準》(NBIMS-National Building Information Modeling Standard)對BIM 的定義［2］-“BIM 是一個設(shè)施(建設(shè)項目)物理和功能特性的數(shù)字表達;是一個共享的知識資源，是一個分享有關(guān)這個設(shè)施的信息，為該設(shè)施從概念到拆除的全生命周期中的所有決策提供可依據(jù)的過程;在項目的不同階段，不同利益相關(guān)方通過在BIM 中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責的協(xié)同作業(yè)。”

2 文獻分析

2.1 概況分析

在軟件開發(fā)企業(yè)的大力推廣下，2000 年后BIM開始引起全球業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注，而自2008 年至今，BIM 技術(shù)在我國建筑行業(yè)得到了快速擴散［3］。雖然我國近幾年對BIM 的采納與應(yīng)用的擴散速度非?？焖?，但仍處于BIM 探索和應(yīng)用的初級階段，遇到的障礙多種多樣，關(guān)于我國對BIM 的采納應(yīng)用情況的大范圍調(diào)查報告目前也僅有少量。而學術(shù)領(lǐng)域的文獻在一定程度上可以反映某行業(yè)的發(fā)展情況，而且往往是有不同程度的領(lǐng)先于行業(yè)發(fā)展現(xiàn)況的，在一定程度反映了行業(yè)的未來發(fā)展方向。文獻研究法主要指搜集、鑒別、整理文獻，并通過對文獻的研究，形成對事實科學認識的方法［4］。文獻研究法作為探索學科領(lǐng)域的基本方法之一被廣泛采用來獲取某領(lǐng)域的研究背景、存在問題以及研究趨勢。所以，為了進一步了解BIM 在我國的采納和應(yīng)用情況，我們運用文獻分析方法，對我國關(guān)于BIM的文獻進行大量的統(tǒng)計分析，希望從科研文獻中獲得我國國內(nèi)BIM 應(yīng)用現(xiàn)況和發(fā)展方向。

我們以中國知網(wǎng)(CNKI)的中國期刊全文數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)來源，文獻取樣范圍限定為核心期刊以初步限定文獻質(zhì)量，以2004 年1 月1 日至2014 年1月1 日的10 年為統(tǒng)計時間段，取“建筑信息模型bim”和“Building Information Modeling“為檢索詞進行主題、篇名、關(guān)鍵詞、摘要、正文的模糊性檢索，檢索涉及BIM 文獻228 篇，其中，人工刪去新聞類BIM文章(核心期刊內(nèi)關(guān)于BIM 的但為非學術(shù)科研性的，類似《buildingSMART 中國分部成立大會新聞發(fā)布會在京召開》、《2012 年創(chuàng)新杯建筑信息模型設(shè)計大賽啟動》的文章)、將BIM 作為所要探討主體的一個輔助內(nèi)容而只在正文小部分(篇幅低于文章10%)涉及BIM 的文獻(多出現(xiàn)在2011 年—2013年)，余下一共檢索到近10 年與BIM 相關(guān)的54 種核心期刊的174 篇期刊文獻，作為文獻分析的初始數(shù)據(jù)。然后，對這些文獻進行系統(tǒng)分析。

圖1(a) 各年核心期刊BIM 文獻總數(shù)

圖1(b) 各年核心期刊文獻總數(shù)

圖1(c) 各年BIM 文章數(shù)與各年核心期刊文獻總數(shù)的比值

首先，對所檢索文獻進行時間分布上的分析，如圖1(a)-(c)。從圖1 可以明顯看出:在各年的核心期刊文獻總數(shù)保持穩(wěn)定的情況下，國內(nèi)的BIM 文獻在經(jīng)過了2004—2007、2008—2010 兩個較為平穩(wěn)的增長期后，從2011 年開始，急劇上升，證明了從2011 年開始，學術(shù)界對BIM 的關(guān)注度和研究進展正快速增加。同時這也符合相應(yīng)的行業(yè)發(fā)展動態(tài)，在2011 年左右，中國房地產(chǎn)業(yè)協(xié)會商業(yè)地產(chǎn)專業(yè)委員會主持發(fā)布《中國商業(yè)地產(chǎn)BIM 應(yīng)用研究報告》;住建部下發(fā)《2011—2015 年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，將BIM寫進建筑業(yè)信息化的總體發(fā)展目標;第二年《中國工程建設(shè)BIM 應(yīng)用研究報告2011》發(fā)布。政策的引導(dǎo)和較全面的對我國BIM 應(yīng)用情況的調(diào)查報告的出爐加快了BIM 在國內(nèi)的擴散速度。

2.2 文獻分類分析

為了便于對文獻進一步的系統(tǒng)分析，需要對文獻進行初步分類。分類標準如表1，對于某些文獻，按分類標準可能同屬于兩類或者多類型，這種情況下，則選取文獻的主要研究方面進行分類，實在對于多個分類標準同等符合，不側(cè)重于任何一類，則按關(guān)鍵詞所屬類別的先后順序為判別標準(例如《基于BIM 的全過程造價管理研究》，其關(guān)鍵詞為建筑全生命周期管理;建筑信息模型;全過程造價管理，按文章內(nèi)容，它既可是階段應(yīng)用型，也可歸類為結(jié)合型，但關(guān)鍵詞中，表示階段性應(yīng)用的建筑全生命周期管理在表示結(jié)合性應(yīng)用“造價管理”之前，所以將其歸類為第三大類)。根據(jù)文獻內(nèi)容，這174 篇文獻可以大致分為五大類。這五大類的文獻的分布情況及對應(yīng)分析可以從表1 中看出。

如果將BIM 應(yīng)用分為幾個階段的話，可以分為三個BIM 應(yīng)用成熟度階段，階段1 為基于對象的建模，階段2 為基于模型的協(xié)同，階段3 為基于網(wǎng)絡(luò)的集成，此外，這三個階段之前的BIM 執(zhí)行前的行業(yè)狀態(tài)可稱為前BIM 階段(廣泛采用手工繪圖、2D 圖紙、3D 效果圖等的階段)，BIM 應(yīng)用的長期目標則為一體化項目交付(Integrated Project Delivery，IPD)［5］。根據(jù)表1，從國內(nèi)BIM 文獻的研究情況反映出來，國內(nèi)BIM 已經(jīng)經(jīng)過了前BIM 階段，小部分研究位于階段1，大部分研究在向階段2 邁進，而且階段3 的BIM 文獻數(shù)量在快速增長中?？梢?，從我國BIM 學術(shù)研究的現(xiàn)狀反映出來我國建筑行業(yè)的BIM 發(fā)展處于階段1 和階段2 之間。

表1 BIM 文獻分類及年限分布分析

2.3 深入分析

探討B(tài)IM 理念，研究BIM 在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀、應(yīng)用障礙、采納機制和情況的第一大類文獻中，探討B(tài)IM 發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用障礙的文章所占比例最大(6 篇，37.50%)，其次是探討B(tài)IM 內(nèi)涵和應(yīng)用綜述的文章(5 篇，31.25%)，余下研究BIM采納與擴散機制的文獻2 篇，研究BIM 政府政策和行業(yè)標準的文獻2 篇，其他文獻4 篇。在所有檢索文獻中，加上第一大類中專門討論BIM 應(yīng)用障礙及建議的文獻，涉及到BIM 應(yīng)用障礙或建議的BIM 文獻共有35 篇，意味著有約20%的BIM文獻或多或少地探討了BIM 應(yīng)用障礙或建議，我們對被提及次數(shù)不低于三次的BIM 應(yīng)用障礙和建議進行了統(tǒng)計，情況如表2。

可以看出，企業(yè)采用BIM 的主要障礙是由于收益動力不夠，完整的產(chǎn)業(yè)體系和價值鏈沒有形成［6］。BIM 應(yīng)用要求有較高的硬件及網(wǎng)絡(luò)配置且BIM 人才培訓(xùn)成本高，而目前的BIM 軟件本土化不足，行業(yè)高速發(fā)展的巨大慣性導(dǎo)致BIM 軟件應(yīng)用效率往往還不及常用的二維軟件［7］［8］［9］，企業(yè)沒有足夠的應(yīng)用BIM的效益動力是主要的BIM 應(yīng)用障礙。而這往往是由于BIM 的信息共享的真正效益還未被充分認識和發(fā)揮，同時也證明了國內(nèi)的BIM 應(yīng)用還處在初級階段。而被提及頻率最高的BIM 應(yīng)用建議則是企業(yè)組建BIM 工作小組，雖然企業(yè)內(nèi)部組建BIM 團隊被認為是效果較好的BIM 實施前期步驟，但由于BIM 人才培訓(xùn)成本高難度大，BIM 咨詢機構(gòu)被認為是不錯的企業(yè)外部解決BIM 技術(shù)的途徑。此外，對企業(yè)實施BIM 更具實際作用的兩大類文獻，一是探討或列舉了實際BIM 項目的，二是構(gòu)建實施或應(yīng)用框架型文獻。在所有的174 篇BIM 文獻中，有10.34% 是涉及了實際BIM 應(yīng)用項目或者探討了BIM 實施或應(yīng)用框架。由此看出，行業(yè)對企業(yè)BIM 實施的具體路徑的需求較為迫切，學術(shù)界對此的關(guān)注度也相對較高。另外，政府政策和行業(yè)規(guī)范被提及的頻率也是相當高。而第二大類的文獻所占比例最高的是研究BIM 建模的文獻(11 篇，64.71%)，余下的則為探討數(shù)據(jù)接口、信息平臺和軟件開發(fā)等的文獻。在與其他技術(shù)或管理方式相結(jié)合的第四大類BIM 文獻中，我們統(tǒng)計了結(jié)合的方面主要包括了成本控制、室內(nèi)設(shè)計、景觀園林、給排水等其他專業(yè)方面和綠色建造、精益建造、安全＆ 質(zhì)量管理、IPD(項目集成交付)、云管理、集成管理等其他管理方式相結(jié)合方面的論文。其中，所占比例最高的三項分別是BIM 應(yīng)用于項目管理(12.5%);BIM 應(yīng)用于成本控制、計量計價模式、造價管理方面(9.7%);BIM 和建筑節(jié)能、綠色建造相結(jié)合(8.3%)。

對于BIM 的在建設(shè)工程項目生命周期中的階段性應(yīng)用，分析統(tǒng)計如表3，其中，具體應(yīng)用技術(shù)的統(tǒng)計是根據(jù)文獻中出現(xiàn)各項BIM 應(yīng)用的頻次而進行的分年度統(tǒng)計(被探討頻次低于三次的BIM 應(yīng)用予以舍棄)。

據(jù)文獻分析，國內(nèi)BIM 在施工階段的應(yīng)用多處在基本應(yīng)用階段，而且文獻量遠少于設(shè)計階段的文獻量，可知BIM 在設(shè)計階段的應(yīng)用深度和廣度均高于BIM 在施工階段的應(yīng)用。BIM的深度應(yīng)用階段應(yīng)是在信息共享基礎(chǔ)上進行協(xié)同工作，達到對建筑進行性能優(yōu)化型設(shè)計［10］，這體現(xiàn)為對設(shè)計階段的設(shè)計優(yōu)化、性能分析、協(xié)同設(shè)計和對施工階段的施工資源優(yōu)化配置的廣泛有深度的使用，由表3 單看各個階段的BIM期刊文獻，還遠未達到BIM 深度應(yīng)用階段，由學術(shù)文獻在一定程度上領(lǐng)先于行業(yè)發(fā)展的規(guī)律，建筑行業(yè)對BIM 的應(yīng)用更是處于初級應(yīng)用階段。

建筑設(shè)計的過程，實際上是建筑信息數(shù)據(jù)流動、交換的過程［11］，而BIM 的核心恰恰在于信息共享和協(xié)同工作，這個在學術(shù)文獻中也可反映出。所有文獻中，探討了BIM 信息共享和協(xié)同工作的文獻占到了總文獻量的28.74%(近1/3)，這其中還不包括僅僅一兩句話提及了這兩個方面的BIM 文獻。這說明學術(shù)界對BIM 的內(nèi)涵是充分認識到了的，但是極少數(shù)探討B(tài)IM 信息共享和協(xié)同工作的文獻能深入到信息共享技術(shù)細節(jié)的和協(xié)同工作的具體工作流程和管理方法，是以后BIM 研究需要深入的重要方向。

表3 BIM 階段性應(yīng)用文獻涉及具體技術(shù)統(tǒng)計分析應(yīng)用階段

3 結(jié)論

經(jīng)過對核心期刊10 年的BIM 期刊文獻的統(tǒng)計分析，我國BIM 研究文獻在2011 年后呈現(xiàn)高速增長，而且逐漸向多方面應(yīng)用發(fā)展，在建筑項目全生命期中，設(shè)計階段和施工階段文獻量占主體，但運維階段文獻量呈現(xiàn)高速增長。并且我國BIM 應(yīng)用仍處在初級階段，但對BIM 核心內(nèi)涵已經(jīng)有了較為充分的認識，今后會逐步向建筑性能優(yōu)化型方向發(fā)展。

雖然我們盡可能保證文獻統(tǒng)計分析的客觀性和準確性，但是文中的統(tǒng)計分析仍有一定局限，在此說明，在選取文獻分析的取樣范圍的時候，限定了為核心期刊BIM 文獻，這雖然在一定程度上保證了取樣的整體質(zhì)量，但是不可避免的也遺漏了一定數(shù)量的其他高質(zhì)量BIM 文獻。其次，在對文獻進行分類的時候，雖然我們盡量保持客觀，但是由于是人工分類，會存在一定程度的偏差。

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