BIM技術(shù)在大、中型項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用研究

夏建波

摘要：BIM作為建筑行業(yè)信息化發(fā)展方向，它已經(jīng)開始改變了我們獲取信息、設(shè)計(jì)協(xié)同、施工協(xié)調(diào)的方式。設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等相關(guān)管理人員可以通過采用BIM方法與其他專業(yè)工程進(jìn)行設(shè)計(jì)協(xié)同及施工過程協(xié)調(diào)，最終完成工程項(xiàng)目。論文旨在通過分析BIM國內(nèi)外背景及近年我國建筑行業(yè)對BIM的成功應(yīng)用案例，找出BIM在我國大中型建筑企業(yè)發(fā)展過程中面臨的問題和適用的應(yīng)用模式。

Abstract： BIM， as the development direction of informatization in the construction industry， has begun to change the way of obtaining information， design coordination and construction coordination. Design， construction， operation and maintenance and other relevant management personnel can use BIM method to conduct design collaboration and construction process coordination of other professional engineering and finally complete the project. The paper aims to find out the problems and the suitable application model of BIM in the development process of large and medium-sized construction enterprises in China by analyzing the domestic and foreign background of BIM and the successful application cases of BIM in China's construction industry in recent years.

關(guān)鍵詞：BIM；設(shè)計(jì)協(xié)同；施工協(xié)調(diào)；發(fā)展問題；應(yīng)用模式

Key words： BIM；design coordination；construction coordination；development problem；application model

中圖分類號：TP391.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）19-0224-02

1 BIM在國內(nèi)外應(yīng)用背景

BIM的應(yīng)用始于美國，美國總務(wù)管理局在2003推出全國3d-4d-BIM程序，并出臺了一系列的BIM指南。2009年美利堅(jiān)合眾國威斯康星成為需要國家使用BIM的州政府建立大型公共建筑項(xiàng)目的第一個國家，德克薩斯基礎(chǔ)設(shè)施委員會還宣布，國家投資在設(shè)計(jì)和施工中的項(xiàng)目應(yīng)用BIM技術(shù)的要求。2010年，俄亥俄政府發(fā)布BIM協(xié)議，公布了國土資源部公布的實(shí)施BIM技術(shù)的日本國土資源部。目前，日本BIM應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展到全國范圍，并上升到政府層面推廣。歐洲、韓國等多家政府機(jī)構(gòu)也致力于BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的制定。在建筑的集體“運(yùn)動”中，BIM引發(fā)了前所未有的徹底變革。中國的建筑業(yè)自2003年引入BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)企業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀，各類BIM咨詢公司、培訓(xùn)機(jī)構(gòu)、政府和行業(yè)協(xié)會也開始越來越重視和BIM應(yīng)用的價值意義。2016年4月27日浙江住建廳發(fā)布《浙江省建筑信息模型（BIM）技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》。文件中明確規(guī)定了浙江省BIM技術(shù)實(shí)施的組織管理和各類BIM技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)的主要內(nèi)容，便于建立完整的BIM工作體系和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。與此同時，其他建筑相關(guān)管理部門也在積極推進(jìn)BIM技術(shù)發(fā)展。如，2016年七月浙江省建筑業(yè)技術(shù)創(chuàng)新協(xié)會就發(fā)布了一份關(guān)于《浙江省建筑施工企業(yè)BIM應(yīng)用服務(wù)供應(yīng)商推薦咨詢報告》。該報告中既對BIM技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行調(diào)查分析，又對中國現(xiàn)有建筑施工企業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用情況做詳細(xì)梳理，為浙江省建筑行業(yè)各方主體單位在實(shí)際懸著BIM服務(wù)供應(yīng)商以及未來BIM發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃上提供重要參考依據(jù)。日前發(fā)布的“2016-2020建筑業(yè)信息化發(fā)展規(guī)劃”，積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”和建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。特別是在發(fā)展目標(biāo)的重點(diǎn)是信息技術(shù)的具體實(shí)施計(jì)劃建設(shè)：“十三”期間，全面提高行業(yè)信息化建設(shè)水平，著力增強(qiáng)BIM、大數(shù)據(jù)、智能、移動通信、云計(jì)算、聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的集成應(yīng)用能力網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)行業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)、智能突破，對行業(yè)監(jiān)管與服務(wù)平臺整合的初步完成，數(shù)據(jù)資源的利用和信息服務(wù)能力顯著提高，形成了一批強(qiáng)大的信息技術(shù)創(chuàng)新和信息技術(shù)應(yīng)用到國際先進(jìn)水平的建筑企業(yè)和關(guān)鍵自主知識產(chǎn)權(quán)的建筑業(yè)信息技術(shù)企業(yè)。本文介紹了五大信息技術(shù)，其中BIM技術(shù)排名第一，全句的BIM最高頻率。同時在對企業(yè)信息化的主要任務(wù)的要求再次強(qiáng)調(diào)，深入研究BIM，可以看到住建部對BIM技術(shù)推廣的努力和決心。尤其是《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》中提到的推進(jìn)目標(biāo)，給后面推進(jìn)BIM政策的各省市地區(qū)提供了重要的政策制定參考依據(jù)。在住建部政策影響下，全國十幾個省市地區(qū)已經(jīng)在推進(jìn)BIM技術(shù)在本地區(qū)的發(fā)展與應(yīng)用。北京、上海、廣東、廣西、云南、遼寧、黑龍江、湖南等各省市地區(qū)陸續(xù)出臺相關(guān)BIM技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)意見，全面貫徹落實(shí)住建部發(fā)布的BIM技術(shù)指導(dǎo)政策。就目標(biāo)、措施等做了具體闡述。隨著《指導(dǎo)意見》的實(shí)施，建筑行業(yè)將進(jìn)一步掀起B(yǎng)IM應(yīng)用熱潮。

2 BIM行業(yè)的未來發(fā)展前景分析

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與3D技術(shù)對人們的生活和生產(chǎn)方式產(chǎn)生了巨大的影響，比如影視傳媒、移動通訊、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等等。對建筑設(shè)計(jì)、工程建設(shè)行業(yè)而言，BIM影響著行業(yè)的未來發(fā)展趨勢。2003年3D參數(shù)化建筑設(shè)計(jì)技術(shù)被引入中國，發(fā)展至今已有9個年頭，隨著BIM技術(shù)發(fā)展的逐步成熟，其最終被行業(yè)所接受并認(rèn)同。在過去及未來的發(fā)展過程中，BIM技術(shù)的發(fā)展軌跡總結(jié)如下：少數(shù)技術(shù)愛好者對BIM的熱衷→企業(yè)決策層從企業(yè)發(fā)展視角逐步認(rèn)同BIM→行業(yè)逐步認(rèn)同BIM并開始建立其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)→BIM開始被引入工程項(xiàng)目的業(yè)務(wù)流程。

3 BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

據(jù)查詢到的資料，BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段應(yīng)用處于推廣階段，利用BIM技術(shù)進(jìn)行三維狀態(tài)下的設(shè)計(jì)已經(jīng)在部分大型的設(shè)計(jì)院開始在采用。例如中國建筑西南院設(shè)計(jì)的成都某后臺金融服務(wù)中心，建筑面積20多萬m2；天津中天建都市建筑設(shè)計(jì)有限公司設(shè)計(jì)的天津某高層住宅都采用了Revit系列軟件實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)。國內(nèi)的PKPM軟件應(yīng)用比較廣泛，約占市場的80-90%左右。本身PKPM軟件的模型是具有三維屬性的，因此設(shè)計(jì)單位應(yīng)用BIM技術(shù)有先天優(yōu)勢。但多用于結(jié)構(gòu)專業(yè)，建筑專業(yè)大多數(shù)是采用天正建筑進(jìn)行建模，天正建筑也具有三維屬性，能夠?qū)С鯞IM數(shù)據(jù)，但是和結(jié)構(gòu)專業(yè)、給排水、設(shè)備專業(yè)間共享數(shù)據(jù)還是有些困難。所以BIM技術(shù)提供了全新三維狀態(tài)下可視化的設(shè)計(jì)方法，建模設(shè)計(jì)過程是以三維狀態(tài)為基礎(chǔ)，不同于CAD的基于二維狀態(tài)下的設(shè)計(jì)，在BIM技術(shù)下繪制的構(gòu)件本身具有各自的屬性，如柱子，點(diǎn)擊屬性可知柱子的位置、尺寸、高度、混凝土強(qiáng)度等，這些屬性通過軟件將數(shù)據(jù)保存為信息模型，也可以由其他專業(yè)導(dǎo)入數(shù)據(jù)，提供了協(xié)同設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)；BIM技術(shù)提供各個專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)共享平臺，在BIM技術(shù)設(shè)計(jì)中，各專業(yè)通過相關(guān)的三維設(shè)計(jì)軟件共同努力，使設(shè)計(jì)速度最大化，并建立各專業(yè)數(shù)據(jù)平臺之間共享各種專業(yè)合作，以期為施工活動提供最科學(xué)的設(shè)計(jì)圖。另外，應(yīng)將水電、暖通等設(shè)備信息倒入BIM系統(tǒng)中，以確保各專業(yè)之間的數(shù)據(jù)信息能夠?qū)崟r共享，真正實(shí)現(xiàn)各專業(yè)、各模塊協(xié)同設(shè)計(jì)，防止不同組件之間出現(xiàn)設(shè)計(jì)沖突。

4 設(shè)計(jì)階段BIM技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

BIM在我國建筑業(yè)應(yīng)用初見成效，設(shè)計(jì)階段的碰撞檢測成效尤為明顯，如筆者參與的上海 “盛世濱江”工程項(xiàng)目，該項(xiàng)目基于BIM的碰撞檢測與施工模擬，將設(shè)計(jì)好的建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等BIM模型，以IFC/.rvt文件的形式導(dǎo)入碰撞檢測與施工模擬系統(tǒng)中綜合檢驗(yàn)各管線、構(gòu)件的參數(shù)和性能，并對項(xiàng)目建造全過程或其中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、重要工序進(jìn)行模擬分析，發(fā)現(xiàn)問題后及時調(diào)整施工方案和資源分配結(jié)構(gòu)，盡量避免開工后再進(jìn)行設(shè)計(jì)變更?；贐IM信息模擬技術(shù)對項(xiàng)目進(jìn)行各種性能的模擬、對比、分析，并根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化調(diào)整設(shè)計(jì)方案；針對施工階段的重點(diǎn)工序和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)，檢查建筑結(jié)構(gòu)與設(shè)備之間、管線與設(shè)備之間、管線自身之間的碰撞問題，消除施工中可能存在的風(fēng)險或隱患；運(yùn)用BIM模型對建筑物的各類設(shè)備系統(tǒng)（建筑、結(jié)構(gòu)、空調(diào)、管線等）的安裝位置及性能、參數(shù)進(jìn)行模擬分析，以消除設(shè)計(jì)圖與建筑物之間可能存在的錯漏碰缺。如圖1：軸11-C1交軸11-40的車位與集水井沖突，壓力排水管上閥門影響車位使用。

利用BIM模型不但可以在設(shè)計(jì)階段通過各專業(yè)的碰撞檢測快速找出圖紙的問題所在，以高效的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，還可針對工程成本和各種費(fèi)用項(xiàng)進(jìn)行模擬和核算，為工程管理提供可靠的參考數(shù)據(jù)，同時促使業(yè)主、建筑師、工程師、造價師、施工隊(duì)能夠協(xié)同完成項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)，并精準(zhǔn)地預(yù)測工程成本和各種費(fèi)用項(xiàng)，徹底解決階段割裂和專業(yè)割裂的問題，同時有效規(guī)避設(shè)計(jì)與造價控制相互脫節(jié)、設(shè)計(jì)與施工相互脫節(jié)、設(shè)計(jì)變更頻繁等問題。

5 BIM推廣應(yīng)用的建議

BIM 的理念和技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外得到實(shí)踐應(yīng)用，但仍面臨諸多困難和挑戰(zhàn)。目前BIM在建筑業(yè)的應(yīng)用帶有很大的局限性，從整體趨勢而言，BIM必將經(jīng)歷一個不斷進(jìn)步持續(xù)發(fā)展的過程。針對BIM應(yīng)用過程中凸顯出的行業(yè)體制、標(biāo)準(zhǔn)不完善、缺乏協(xié)同管理、全壽命期集成等諸多問題，為推動BIM在我國建筑業(yè)中更廣泛更深入的應(yīng)用，提出如下建議：①高校內(nèi)，積極組織開展關(guān)于BIM軟件的課程，如revit， AutoCAD Civil 3D軟件的基礎(chǔ)應(yīng)用和廣聯(lián)達(dá)這種第三方軟件的介入。積極參加各大行業(yè)、企業(yè)組織的BIM比賽，使教師和學(xué)生在比賽中學(xué)習(xí)和成長。制定高校BIM人才培養(yǎng)計(jì)劃。②實(shí)行行業(yè)管理和地方政府有關(guān)部門行政指導(dǎo)相結(jié)合管理模式。政府方面應(yīng)積極出臺相應(yīng)政策，行業(yè)協(xié)會積極組織做好各項(xiàng)工作，創(chuàng)新發(fā)展，探索新路，提升行業(yè)自身能力，加強(qiáng)機(jī)制建設(shè)，加強(qiáng)行業(yè)文化培育，使行業(yè)在差異化中求發(fā)展。制定相應(yīng)的BIM行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。③軟、硬件條件支持：校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地為工程管理浙江省第一批示范實(shí)訓(xùn)基地，其中廣聯(lián)達(dá)軟件、魯班軟件、品茗軟件、廣聯(lián)達(dá)軟件、Revit Architecture、Revit Structure、Revit MEP、AutoCAD Civil 3D、等專業(yè)軟件及學(xué)習(xí)資源。

6 結(jié)語

BIM的發(fā)展經(jīng)歷由BIM標(biāo)準(zhǔn)、BIM工具到BIM應(yīng)用的過程?，F(xiàn)在BIM應(yīng)用不僅是一個技術(shù)實(shí)現(xiàn)的問題，更是一個上升到行業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略層面的管理問題。任何新技術(shù)、新方法的應(yīng)用和推廣都需要一個過程，BIM技術(shù)在國內(nèi)建筑行業(yè)需要用時間來驗(yàn)證。因此，結(jié)合工程管理和計(jì)算機(jī)科學(xué)，從BIM的深度分析管理，系統(tǒng)研究BIM應(yīng)用的國內(nèi)外現(xiàn)狀和軟件的相互作用，探討其發(fā)展趨勢和存在的障礙，提高質(zhì)量和綜合管理水平具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義；隨著建筑行業(yè)管理水平，管理意識，在未來的幾年中，基于BIM技術(shù)在建設(shè)過程中應(yīng)用的三維狀態(tài)必須能夠迅速蔓延，為BIM技術(shù)在我國的廣泛應(yīng)用起著重要的作用和價值最大化的基礎(chǔ)研究。

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