BIM技術(shù)在全過(guò)程工程咨詢(xún)的價(jià)值與應(yīng)用解析

文 / 羅 毅

一、 前言

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新型城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模快速擴(kuò)大，截止2016年底，全年固定資產(chǎn)投資規(guī)模已增長(zhǎng)至59.65 萬(wàn)億，其中建筑業(yè)實(shí)際完成產(chǎn)值19.36 萬(wàn)億元，規(guī)模較10年前增長(zhǎng)達(dá)4.66倍，中國(guó)已超越美國(guó)成為全球第一建筑大國(guó)?；诮?jīng)濟(jì)建設(shè)由速度型向質(zhì)量集約型轉(zhuǎn)型要求，以及國(guó)家的創(chuàng)新發(fā)展、綠色發(fā)展、智能發(fā)展戰(zhàn)略性要求，發(fā)揮項(xiàng)目的投資綜合效益尤為關(guān)鍵，項(xiàng)目建設(shè)全過(guò)程工程咨詢(xún)的地位及其重要性變得愈加明顯。

建筑信息模型簡(jiǎn)稱(chēng)BIM技術(shù)，是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）等技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的多維建筑模型信息集成管理技術(shù)，是傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)建造方式向三維數(shù)字化設(shè)計(jì)建造方式轉(zhuǎn)變的革命性技術(shù)。

BIM技術(shù)有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬（虛擬）性、優(yōu)化性和可出圖性，以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可共享（Shared）和可管理性等眾多優(yōu)勢(shì)，尤其是對(duì)于造型奇特的異形建筑以及結(jié)構(gòu)和裝配工藝復(fù)雜的建筑，極大的提升工程決策、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)的管理水平，減少返工浪費(fèi)，有效縮短工期，提高工程質(zhì)量和投資效益。這些優(yōu)勢(shì)契合了全過(guò)程工程咨詢(xún)對(duì)建筑業(yè)精細(xì)化、信息化、系統(tǒng)協(xié)同的管理需求。而目前我國(guó)的BIM技術(shù)還處于起步階段，其推進(jìn)速度、運(yùn)用成果與預(yù)期效果相比還不甚理想，在工程建設(shè)全過(guò)程咨詢(xún)服務(wù)中的價(jià)值體現(xiàn)更是沒(méi)有顯現(xiàn)出來(lái)，相比發(fā)達(dá)國(guó)家還有較大差距。因此，研究BIM技術(shù)在全過(guò)程工程咨詢(xún)的價(jià)值與應(yīng)用，探索提高工程建設(shè)管理水平，提升項(xiàng)目綜合效益的方法與途徑，具有深遠(yuǎn)的積極意義。

二、BIM技術(shù)在全過(guò)程工程咨詢(xún)中的運(yùn)用

工程建設(shè)全過(guò)程管理需要完備的管理手段，而要落實(shí)復(fù)雜的管理手段，需借助先進(jìn)的工具和技術(shù)。BIM利用數(shù)字建模軟件，把真實(shí)的建筑信息參數(shù)化、數(shù)字化，在建立數(shù)字化模型平臺(tái)的基礎(chǔ)上，提高建筑工程的集成化程度，讓建設(shè)工程參與的各方都能夠共享信息，真正將BIM的應(yīng)用效應(yīng)在建筑的全生命周期內(nèi)發(fā)揮到最大。

1．BIM在設(shè)計(jì)咨詢(xún)階段的應(yīng)用

中國(guó)自2003年起在設(shè)計(jì)領(lǐng)域就引入了BIM應(yīng)用，然而15年時(shí)間過(guò)去了，BIM設(shè)計(jì)仍未成為主流。國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在《2016—2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中提出，在“十三五”期間，全面提高建筑業(yè)信息化水平，增強(qiáng)BIM等信息技術(shù)集成應(yīng)用能力。

針對(duì)目前國(guó)外軟件本地化功能不成熟，國(guó)內(nèi)軟件底層設(shè)計(jì)的缺陷，需要整合和過(guò)渡傳統(tǒng)模式與BIM間的轉(zhuǎn)換，在運(yùn)用和探索中逐步完善BIM在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。例如全亞洲地區(qū)最大的生活垃圾發(fā)電廠項(xiàng)目“老港再生能源利用中心”，設(shè)計(jì)咨詢(xún)中應(yīng)用BIM技術(shù)使其設(shè)計(jì)過(guò)程節(jié)約了9個(gè)月時(shí)間；此外國(guó)內(nèi)最高建筑“上海中心”，僅設(shè)計(jì)咨詢(xún)團(tuán)隊(duì)就多達(dá)30余家，項(xiàng)目設(shè)計(jì)完全基于BIM平臺(tái)，僅可持續(xù)性設(shè)計(jì)采用的CFD能源分析使造型與性能達(dá)到最優(yōu)化，就使荷載減少約24%，節(jié)約造價(jià)3.5億元。

2．BIM在施工咨詢(xún)階段的應(yīng)用

在工程全生命周期中，施工咨詢(xún)階段運(yùn)用BIM技術(shù)，帶來(lái)的價(jià)值最為顯著。首先，BIM技術(shù)可以提高施工企業(yè)在對(duì)外投標(biāo)中的項(xiàng)目中標(biāo)率，因?yàn)锽IM在工程量復(fù)核、成本優(yōu)化等方面具有快速且準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)基于推行BIM技術(shù)的實(shí)踐需求，如湖南還出臺(tái)了對(duì)BIM運(yùn)用于工程投標(biāo)的鼓勵(lì)政策，明確為加分條件或同等條件下優(yōu)先選用。

在施工準(zhǔn)備階段，BIM能有效進(jìn)行“檢查碰撞”校驗(yàn)，做到事前預(yù)防和發(fā)現(xiàn)，大幅減少施工變更，使各種疑難的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)交底可視化，變得容易理解和接受；計(jì)劃進(jìn)度、人力、材料資源的網(wǎng)絡(luò)分析優(yōu)化，使各類(lèi)資源得到科學(xué)化的安排；促進(jìn)施工現(xiàn)場(chǎng)布置和管理，使空間利用更高效，提升現(xiàn)場(chǎng)安全文明施工作業(yè)管理水平；并可基于模型自動(dòng)完成施工的總分包管理配置，全面提高工作面管理能力。

施工過(guò)程中，通過(guò)虛擬裝配、復(fù)雜構(gòu)件的數(shù)字化加工、3D模擬施工等方式解決項(xiàng)目技術(shù)難題，減少建筑的質(zhì)量和安全問(wèn)題，減少返工和整改；利用多算對(duì)比、數(shù)據(jù)調(diào)用、快速算量，實(shí)現(xiàn)建造過(guò)程中成本的優(yōu)化管控；運(yùn)用有效協(xié)同管理功能，提升項(xiàng)目綜合管控能力。例如裝配式施工中預(yù)制構(gòu)件的信息化管理 ，賦予預(yù)制構(gòu)件特殊的“身份證”，構(gòu)件從加工、出廠、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)堆放、吊運(yùn)、安裝等整個(gè)施工狀態(tài)通過(guò)芯片及云平臺(tái)手段實(shí)現(xiàn)信息共享。又如BIM通過(guò)三維仿真技術(shù)的計(jì)算、演示與監(jiān)測(cè)，在基礎(chǔ)工程澆筑質(zhì)量控制、工藝管線校檢、模板及支撐配置、鋼筋配料、復(fù)雜局部施工模擬、裝飾樣板間生成、造價(jià)成本計(jì)量等各施工作業(yè)環(huán)節(jié)，尋求最優(yōu)的施工方案支持；另外在最終的成品質(zhì)量檢測(cè)環(huán)節(jié)，運(yùn)用BIM+3D掃描技術(shù)，將施工現(xiàn)場(chǎng)的3D激光掃描結(jié)果與BIM模型進(jìn)行對(duì)比，可檢查現(xiàn)場(chǎng)施工情況與模型、圖紙的差別，協(xié)助發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)施工的問(wèn)題，這種交互式場(chǎng)景漫游模式，比傳統(tǒng)方式下工作人員拿著圖紙、皮尺、檢測(cè)儀器等在現(xiàn)場(chǎng)檢查，既省時(shí)省力，又準(zhǔn)確客觀。

資料顯示，最近幾年BIM技術(shù)在超高層建筑、軌道交通、市政設(shè)施建設(shè)、場(chǎng)館精裝修、港口碼頭、城市綜合體、體育場(chǎng)、工業(yè)建筑、地下工程等各類(lèi)工程施工中廣泛運(yùn)用，取得了良好的綜合管理效益。例如：建筑高度528米的北京第一高樓“中國(guó)尊”，總投資240億，為世界上8度抗震區(qū)的最高建筑，于2017年8月21日結(jié)構(gòu)封頂，運(yùn)用BIM技術(shù)，項(xiàng)目創(chuàng)造了8項(xiàng)世界之最、15項(xiàng)國(guó)內(nèi)紀(jì)錄。

3．BIM在運(yùn)維管理咨詢(xún)階段的應(yīng)用

在項(xiàng)目運(yùn)維階段，BIM技術(shù)需求非常大，尤其是對(duì)于商業(yè)地產(chǎn)。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和BIM技術(shù)相融合，并引入到建筑物的運(yùn)維管理階段，發(fā)揮其綠色智慧的大數(shù)據(jù)運(yùn)管共享平臺(tái)功能，會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)協(xié)會(huì)（NIST）2004年進(jìn)行的一次研究，統(tǒng)計(jì)表明業(yè)主和運(yùn)營(yíng)商在持續(xù)設(shè)施運(yùn)營(yíng)和維護(hù)方面耗費(fèi)的成本幾乎占總成本的2/3。

特大型建筑綜合體“上海中心”，樓高632米，總建筑面積57.41萬(wàn)平米，已于2016年3月竣工。 通過(guò)引入全生命周期的BIM應(yīng)用，在運(yùn)維管理階段將BIM信息模型與綜合集成管理系統(tǒng)（IBMS）、設(shè)施設(shè)備管理系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)相整合，通過(guò)信息對(duì)比、分析、統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施設(shè)備的4D實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控管理，形成系統(tǒng)、高效、節(jié)能、智慧、人文的超高層建筑運(yùn)維管理服務(wù)模式。

4．BIM在其他咨詢(xún)階段的應(yīng)用

在全過(guò)程咨詢(xún)的其他階段，如項(xiàng)目可研、前期咨詢(xún)、施工監(jiān)理、節(jié)能咨詢(xún)、投產(chǎn)或交付使用后的評(píng)價(jià)等階段，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，從ERP信息到基于BIM的工程管理，數(shù)字化建造技術(shù)正以前所未有之勢(shì)對(duì)整個(gè)建筑行業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。

三、研究結(jié)論及建議

（一）國(guó)內(nèi)BIM技術(shù)在全過(guò)程工程咨詢(xún)中的運(yùn)用成效差距明顯

1．BIM在設(shè)計(jì)上的運(yùn)用并不廣泛，多數(shù)項(xiàng)目業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工、咨詢(xún)等建設(shè)主體的主動(dòng)性和積極性均未調(diào)動(dòng)起來(lái)。BIM的正向設(shè)計(jì)，本應(yīng)是直接在三維環(huán)境下進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用三維模型自動(dòng)生成所需要圖檔的過(guò)程。但目前國(guó)內(nèi)BIM往往流于外在表現(xiàn)形式，即先完成施工圖，然后根據(jù)施工圖再建立三維模型，稱(chēng)之為“翻?！?，相當(dāng)于逆向設(shè)計(jì)，加之部分設(shè)計(jì)人員對(duì)BIM軟件Revit族庫(kù)的不適應(yīng)，因此許多項(xiàng)目設(shè)計(jì)根本未體現(xiàn)BIM的優(yōu)勢(shì)。許多設(shè)計(jì)院嫌“麻煩”，又因收費(fèi)不足，缺乏主動(dòng)革新的動(dòng)力，據(jù)調(diào)研一些地市的地方性龍頭設(shè)計(jì)院至今仍未開(kāi)展過(guò)一例BIM設(shè)計(jì)。

2．全過(guò)程咨詢(xún)信息化水平提升空間大。中國(guó)作為當(dāng)今全球第一建筑大國(guó)，每年新增建筑面積超過(guò)20億平方米，新建房屋占全球一半以上，但建筑資源再利用率還不到5%，而同比日本、韓國(guó)等國(guó)家資源化率已經(jīng)達(dá)到 90%。建筑業(yè)信息化率僅約 0.03%，相較全球 0.3%的平均水平差距巨大。信息化率每提升 0.1%個(gè)百分點(diǎn)將帶來(lái)約200億的增量市場(chǎng)，未來(lái)提升空間巨大。

3．我國(guó)仍處于普及BIM標(biāo)準(zhǔn)的初級(jí)階段。英國(guó)是目前全球BIM應(yīng)用增長(zhǎng)最快的地區(qū)之一，英國(guó)政府預(yù)計(jì)于2025年前達(dá)成：降低33%的營(yíng)建初期成本與生命周期間的維護(hù)成本；興建與更新工程中減少50%的工期；降低50%的溫室氣體排放量。美國(guó)國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)（第一版）以BIM為核心的信息化技術(shù)設(shè)定的目標(biāo)是：到2020年為美國(guó)建筑業(yè)每年節(jié)約2000億美元。美國(guó)早在2012 年工程建設(shè)行業(yè)采用BIM 的比例就已超過(guò) 70%，而我國(guó)BIM 應(yīng)用的普及率現(xiàn)階段還處于較低水平，有近50%企業(yè)的幾乎很少使用 BIM。

4．中國(guó)企業(yè)在BIM技術(shù)行業(yè)高端認(rèn)證還未實(shí)現(xiàn)“零突破”。英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（BSI）推出的BIM風(fēng)箏標(biāo)志認(rèn)證（Kitemark），為全球建筑企業(yè)在設(shè)計(jì)和施工階段交付項(xiàng)目的BIM能力提供標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證服務(wù)。目前全球首批獲得認(rèn)證6家企業(yè)，我國(guó)還暫無(wú)企業(yè)通過(guò)認(rèn)證。

（二）抓住機(jī)遇，強(qiáng)力推進(jìn)BIM技術(shù)在全過(guò)程工程咨詢(xún)中的運(yùn)用

2015年國(guó)務(wù)院城市工作會(huì)議明確提出在未來(lái)建筑業(yè)的發(fā)展中，建筑綠色化、建筑信息化、建筑工業(yè)化進(jìn)程成為現(xiàn)代建筑業(yè)發(fā)展的三大趨勢(shì)。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見(jiàn)》指出，到2020年末，新立項(xiàng)以國(guó)有資金投資為主的大中型建筑，以及申報(bào)綠色建筑的公共建筑和綠色生態(tài)示范小區(qū)，項(xiàng)目勘察設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)中，集成應(yīng)用BIM的項(xiàng)目比率達(dá)到90%以上。

全球最大教育出版集團(tuán)麥克勞希爾和清華大學(xué)共同完成的《2014中國(guó)BIM報(bào)告》顯示，中國(guó)BIM應(yīng)用發(fā)展速度已經(jīng)位列全球第四。未來(lái)建筑業(yè)綠色化、信息化、工業(yè)化進(jìn)程中，BIM技術(shù)在全過(guò)程建設(shè)及咨詢(xún)管理過(guò)程中將全方位地發(fā)揮作用。但目前BIM仍處于初級(jí)應(yīng)用階段，應(yīng)該著力做好以下的推進(jìn)工作：

1．順應(yīng)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)2017年頒布的《工程咨詢(xún)行業(yè)管理辦法》改革要求，整合工程咨詢(xún)業(yè)務(wù)，咨詢(xún)企業(yè)間強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，以資信評(píng)價(jià)代替資質(zhì)管理，個(gè)人信用等級(jí)和企業(yè)資信作為開(kāi)展業(yè)務(wù)的“通行證”。

2．改革工程管理模式。推廣“工程總承包模式”、“全過(guò)程咨詢(xún)模式”，提高咨詢(xún)企業(yè)信息管理水平，提升行業(yè)集中度，完善工程建設(shè)組織模式。

3．借鑒國(guó)外成熟的模式流程和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，形成本土化的標(biāo)準(zhǔn)。從基礎(chǔ)做起，發(fā)揮BIM在三維設(shè)計(jì)、可視設(shè)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)、糾錯(cuò)檢測(cè)、節(jié)能設(shè)計(jì)等方面綜合優(yōu)勢(shì)，在運(yùn)用和探索中逐步完善BIM在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

4．研發(fā)新品，推廣集成應(yīng)用。以BIM為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)BIM+PM、BIM+3D、BIM+虛擬現(xiàn)實(shí)、BIM+IBMS、BIM+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，組成一個(gè)以IFC格式為網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)集成與應(yīng)用平臺(tái)。

5．全過(guò)程咨詢(xún)共享。充分利用BIM的可共享性及可管理性等特性，以可視的數(shù)字模型把項(xiàng)目可研、設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)全過(guò)程串聯(lián)起來(lái)，為項(xiàng)目全過(guò)程咨詢(xún)管理的各項(xiàng)業(yè)務(wù)提供完整管理閉環(huán)，提升項(xiàng)目綜合管理能力和管理效率。

6．創(chuàng)新性轉(zhuǎn)型。不僅僅將BIM視作單純的軟件或模型，而應(yīng)以協(xié)同互聯(lián)的信息化管理，為項(xiàng)目帶來(lái)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐和技術(shù)支撐，突破以往傳統(tǒng)管理技術(shù)手段的瓶頸，從而帶來(lái)項(xiàng)目管理革命。

7．適時(shí)擴(kuò)大BIM技術(shù)運(yùn)用范疇。行業(yè)管理部門(mén)要強(qiáng)力推進(jìn)BIM技術(shù)，應(yīng)當(dāng)在合適時(shí)期，提出全行業(yè)BIM咨詢(xún)技術(shù)運(yùn)用的比例管理要求，而不僅僅限定于國(guó)有資金投資為主的項(xiàng)目。

8．全過(guò)程工程咨詢(xún)的各階段應(yīng)完善國(guó)家應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)及政策規(guī)范。從數(shù)字化的信息管理到實(shí)現(xiàn)VR的應(yīng)用有章可循，創(chuàng)新信息平臺(tái)開(kāi)發(fā)，讓BIM成為新技術(shù)應(yīng)用的強(qiáng)大推動(dòng)力。

四、結(jié)束語(yǔ)

國(guó)家提出“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略，實(shí)施以信息化帶動(dòng)工業(yè)化戰(zhàn)略，是改造和提升傳統(tǒng)建筑行業(yè)的一個(gè)突破口，BIM 作為核心的技術(shù)平臺(tái)，是實(shí)現(xiàn)建筑全生命周期的建設(shè)管理、項(xiàng)目全過(guò)程咨詢(xún)的精細(xì)化管理、企業(yè)集約化經(jīng)營(yíng)的最有效途徑。 BIM技術(shù)在全過(guò)程中的互聯(lián)互通、協(xié)同管理可以將這一新技術(shù)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極致，促進(jìn)建筑工業(yè)邁向4.0時(shí)代，帶動(dòng)建筑業(yè)由要素驅(qū)動(dòng)、投資驅(qū)動(dòng)向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)型。發(fā)揮BIM技術(shù)在工程建設(shè)全過(guò)程咨詢(xún)中的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和長(zhǎng)期效益，助力中國(guó)從“建造大國(guó)”走向“建造強(qiáng)國(guó)”的升級(jí)轉(zhuǎn)型。