建筑信息模型的發(fā)展及其在挪威新項目中的應用

[挪威]　M. 雅布倫斯基

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建筑信息模型的發(fā)展及其在挪威新項目中的應用

[挪威]M. 雅布倫斯基

摘要：介紹了建筑信息模型的概念、發(fā)展歷程、功能、特點及其在挪威工程項目中的應用。該模型包含了建筑工程項目的各項相關(guān)信息、數(shù)據(jù)和圖形等，具有高度集成的特點，實現(xiàn)了從手動繪圖、紙質(zhì)文檔向自動生成圖形、三維文檔的轉(zhuǎn)變，有利于用戶提高效率、優(yōu)化決策。針對該模型在工程實踐中應用范圍窄、功能發(fā)揮不充分的問題，進行了技術(shù)調(diào)整和新功能開發(fā)；并指出為了充分發(fā)揮模型的效益，需要在整個設(shè)計過程中都使用該軟件，且需參建各方緊密協(xié)作。

關(guān)鍵詞：建筑工程；信息模型；功能開發(fā)；技術(shù)調(diào)整；挪威

21世紀以前的大壩和其他基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計和施工方法相對來說一成不變。各學科之間的交流過程片面且分散。在如今的施工環(huán)境下，各學科各自為戰(zhàn)的情況已經(jīng)不能滿足需要。為解決這一問題，建筑信息模型(BIM)的概念應運而生。

前不久，挪威咨詢(Norconsult)公司意識到，如果BIM僅由設(shè)計人員使用，其潛力不能得到充分挖掘。BIM需要參與項目各方的良好合作。因此，該公司同業(yè)主、咨詢公司、承包方和供貨方進行了深入的交流，以尋求最佳方式應用充分集成的BIM解決方案。這不僅可提升工作效益和質(zhì)量，同時也可減少施工過程中的材料浪費。

1建筑信息模型的概念

從20世紀70年代開始，基于模型的設(shè)計理念就一直存在。盡管BIM一詞在1992年就首次出現(xiàn)，但是直到2002年之后，該模型才得到廣泛使用。盡管該術(shù)語已經(jīng)使用了很長一段時間，但仍沒有明確的行業(yè)定義解釋BIM到底是什么。

BIM這一縮略詞本身就有一定歧義，所以可以用許多不同的方式解釋，可表示如下任一或者所有的意義：商業(yè)信息模型(Business Information Model)、商業(yè)信息建模(Business Information Modelling)或商業(yè)信息管理(Business Information Management)。

對于BIM，常常存在一種誤解，即BIM就是三維設(shè)計。其實不然，它比三維設(shè)計要復雜得多，BIM是在施工前、實施中和施工后的各階段生成與管理所有項目信息的過程，該過程的產(chǎn)出結(jié)果就是建筑信息模型(Building Information Model)，即對結(jié)構(gòu)各個方面進行數(shù)字化描述。

2相關(guān)技術(shù)、過程及人員

BIM主要關(guān)注技術(shù)，但是也與人員和過程相關(guān)。

BIM本身不是技術(shù)，而是由技術(shù)所支持的過程。雖然技術(shù)很重要，過程不可能獨立于技術(shù)而存在，但技術(shù)只是其可以看見的部分。工作流程、組織角色和人員配備、合作程序、合同關(guān)系、建模標準等是不可見的部分。BIM的冰山理論示意見圖1，水面之上為可見部分，水面之下為不可見部分。技術(shù)和優(yōu)化的過程可以促進合作，但其前提是人員的配合。

圖1　BIM的冰山理論示意

3從手工繪圖到CAD再到BIM

手工繪圖已有幾千年的歷史。在此期間，在合同文件格式、圖形標準及繪圖工具方面形成了一定的規(guī)范。當工業(yè)設(shè)計從手工繪圖轉(zhuǎn)變到計算機輔助設(shè)計(CAD)時，所有這些標準和工作流程都保留了下來，只作細微調(diào)整。從根本上來講，CAD替代了手工繪圖，但是對制圖過程和信息呈現(xiàn)方式的改變不大。紙質(zhì)文件被電子圖形文檔所取代，錯誤和遺漏只是減少了，并沒有完全消除。

隨著CAD向BIM的過渡，一種新型、強大的圖像和數(shù)據(jù)工具出現(xiàn)了，該工具與以前使用過的都不同。然而，許多人并沒有嘗試如何充分利用這種新工具，而是用BIM生成合同文件，這些文件與手動書寫的十分相似。比如，他們將重點放在使BIM文件與二維合同文件看起來一樣，并堅持使用原有的圖形標準。

本文的目的是促使建筑行業(yè)不再利用BIM去制作二維合同文檔。為充分發(fā)揮BIM的潛力，行業(yè)內(nèi)的專家應著重讓現(xiàn)有的流程適應新技術(shù)，而不是讓新技術(shù)來適應現(xiàn)有的流程。

4充分集成的BIM

到目前為止，BIM在土木工程領(lǐng)域推廣緩慢的原因之一是該系統(tǒng)都將重點放在幾何模型上，這就不利于信息的整合。

挪威咨詢公司的目標是將信息建模拓展至三維幾何模型之外，并增強其功能，包括空間關(guān)系、分析、地理信息、建筑構(gòu)件(如生產(chǎn)商的詳細信息)的數(shù)量和屬性等，所有在控制、數(shù)量、價格、施工和維護中需要的必要信息都將納入其中。

采用新的流程后，該技術(shù)能讓用戶更輕松地完成更多的工作，而不是像先前一樣，只提高工作效率。挪威咨詢公司已經(jīng)利用BIM對原有流程進行了審查和修改，以使新技術(shù)得到充分利用。

5概念設(shè)計與早期分析

即使在今天，仍然存在一個常見的誤解：人們認為BIM在概念設(shè)計期間過于耗時，所以通常在該階段選擇二維圖紙。

該軟件的使用經(jīng)驗表明，結(jié)果與預期的恰好相反。為了解其益處，用戶需要有一個寬廣的視野，只需投入少量的時間將會為其他人節(jié)省大量的時間。要充分利用BIM的潛力，就必須在整個設(shè)計過程中都使用它。

一張圖紙通常不足以表達出整個設(shè)計意圖，需要通過剖面圖、平面圖和立面圖來了解全局，而圖紙過多又可能造成誤解。圖2是1張概念圖，只需要看一眼該圖就可以更深入地了解設(shè)計理念，特別是對非專業(yè)人員來說更是如此。

圖2　BIM生成的概念設(shè)計

同圖紙相比，BIM提供了更多的信息，如坐標、材料和數(shù)量等。更為重要的是，可重復利用相同的幾何圖形直接用于設(shè)計初期的結(jié)構(gòu)性設(shè)計編號檢查、力學分析，或計算流體力學仿真，相比于基于經(jīng)驗的傳統(tǒng)方式，該模型可為更優(yōu)化的決策提供建議。這使得挪威咨詢公司能在設(shè)計初期探索出不同的設(shè)計方案，并了解幾何圖形的改變對建筑物性能的影響。

6挪威咨詢公司開發(fā)的技術(shù)

有時，僅根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)調(diào)整是不夠的，還需要從一開始就對技術(shù)進行調(diào)整或開發(fā)。

挪威咨詢公司信息系統(tǒng)(NoIS)主要用在基礎(chǔ)設(shè)施和資產(chǎn)項目、建筑和設(shè)施的管理方面，并分配完整的信息技術(shù)解決方案。由NoIS開發(fā)出的產(chǎn)品與BIM的工作流程結(jié)合緊密，能提供更高層次的集成和功能。例如，一款名為G-Prog Beskrivelse的招投標文檔工具可與建筑信息模型建立起雙向鏈接，在提取材料估算某部分信息時，也可向模型添加招投標信息以改進所生成的產(chǎn)品。

但是，這并不代表要重新開發(fā)工具，有時只需對現(xiàn)有的工具添加一些新功能；將幾何建模轉(zhuǎn)換成復雜的掃描數(shù)據(jù)，例如現(xiàn)有的地形或者巖石表面(見圖3)。

圖3　根據(jù)地形自動調(diào)整的幾何地形圖

由于建模工具中沒有提供類似的功能，NoIS開發(fā)了一種應用程序來突破軟件的限制，并使該過程自動化，在提高生產(chǎn)效率的同時，也提高了準確性。

7結(jié)語

幾百年來的建筑設(shè)計、記錄和建造方法基本上一成不變。BIM有可能完全改變建設(shè)過程、文件記錄形式以及參建各方的責任與義務。BIM的使用效果取決于各方是否愿意參與并相互合作。當使用BIM時，所有參與者都需緊密協(xié)作才能取得成功。

張卓然鄒瑜譯

(編輯：陳紫薇)

中圖法分類號：TP391

文獻標志碼：A

文章編號：1006-0081(2016)03-0030-03

收稿日期：2015-12-29